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NY7机车曲轴断裂分析钢模清洗系统送米压床钢玉磨料Frc

发布时间:2023-11-29 13:55:08 阅读: 来源:种苗厂家
NY7机车曲轴断裂分析钢模清洗系统送米压床钢玉磨料Frc

NY7机车曲轴断裂分析

摘要:对NY7机车断裂曲轴的化学成分、机械性能进行了分析,采用扫描电镜、金相显微镜进行了断口分析。结果表明,柴油机碾瓦是导致曲轴断裂的主要原因。

关键词:NY7机车;曲轴;断裂;疲劳;碾瓦

1 简介

NY7机车是1972年从德国进口的内燃机车,采用MA12V956SB10型柴油机,锻造曲轴材质为35CrMo4(德国牌号)合金钢,相当于我国的35CrMo。由于进口价格昂贵,轨道衡因此曲轴国产化试验就提上了议事日程。选用42CrMoA合金钢锻造,整体调质,轴颈中频感应淬火,试制了一批NY7曲轴,其中有1根仅使用2万km就发生了断裂,为了搞清断裂的原因,对该曲轴进行了解剖分析。

2 检验内容与结果

2.1 断口分析及轴颈硬化层检查

2.1.1 断裂情况及断口宏观分析

曲轴断裂起源于第3连杆颈油堵孔下方,此处有2个明显的裂纹源,断口有明显的贝纹状花样,并有一个较大的台阶,属典型的疲劳断口(见图1)。裂纹先沿与轴线约成70°角的方向向内扩展,到0.5R(R为曲轴半径)处改变方向——沿与轴线约成20°角的方向扩展,直至断裂,瞬断区约占整个断口的3/5。从整根曲轴轴颈外表面状况看,只有断裂的轴颈有明显的拉伤及碾瓦痕迹,其它轴颈无明显的拉伤、碾瓦现象。

图1 曲轴断口形貌

2.1.2 断口扫描电镜分析

在扫描电镜下观察,裂纹源区无明显的夹杂物,但有大量的微裂纹,见图2。裂纹扩展区有较明显的疲劳条纹,见图3。瞬断区断口微观形貌为准解理断口。

图2 裂纹源处的微裂纹 430×

图3 裂纹扩展区疲劳条纹 4700×

2.1.3 各轴颈表面硬度分布

为了检查各轴颈表面硬化情况及碾瓦现象,在现场对各轴颈用里氏硬度计进行了检查,结果见表1。

可见,断裂的轴颈硬度值明显降低,其它轴颈硬化层硬度正常且较均匀。

2.1.4 轴颈硬化层及流线分布

轴颈表面硬化层及锻造流线分布见图4。硬化层较均匀,深约3mm,其边缘距圆根约10mm。由于该轴颈已碾瓦,硬化层在宏观下已不太明显。轴颈锻快餐配送造流线分布正常。

图4 轴颈硬化层及锻造流线分布示意

2.2 材料检查

为了检验该曲轴材质、热处理质量是否符合技术要求,对其取样进行化学成分、机械性能、低倍组织及夹杂物检验。

3.为了保证实验的安全正确2.2.1 化学成分

化学成分试样取自断裂轴颈的曲柄上,分析结果见表2。可见,曲轴化学成分符合技术条件要求电剪刀。

2.2.2 机械性能

机械性能试样在轴端0.5R处截取,检验结果见表3。可见,曲轴的冲击值较低,其余指标均符合技术要求。

2.2.3 低倍检验

低倍检验试样在紧靠机械性能试样端截取,检验结果见表4。

2.2.4 夹杂物检验

夹杂物检验试样在断口附近取样,检验结果见表5。

2.2.5 金相分析

在断口附近取样进行金相分析,曲轴基体组织正常,为回火上贝氏体(见图5)。断口附近的轴颈表面存在较多横向裂纹(见图6),裂纹深度较小,约0.1mm。经硝酸—酒精浸蚀后发现,轴颈表面已严重烧伤,在表面产生了二次淬减肥鞋硬层(见图7)。说明该轴颈已严重碾瓦。此外,在裂纹源处也有严重的烧伤。

图5 上贝氏体组织 500×

图6 轴颈表面的裂纹 50×

图7 裂纹源附近的二次淬硬层 100×

3 分析讨论

(1)从宏观上看,断口有明显的3个区域:裂纹源区、扩展区和瞬断区。存在两个裂纹源,并同时在两个接近平行的面上扩展,在相交处形成1个台阶。从微观上看,在裂纹扩展区可见疲劳条纹,同时在裂纹源区可见较多微裂纹。由此可见,曲轴的断裂为典型的疲劳断裂[1],而且是多源疲劳。说明整体受力较大。

(2)断裂轴颈的硬度比其它轴颈硬度低17~20HRC,微观分析发现,轴颈及圆根处存在较多裂纹,在轴颈和圆根处都有二次淬火现象,在疲劳源处存在大量微裂纹,以上这些均表明该断裂轴颈不但已严重碾瓦和拉伤,而且曲轴疲劳裂纹起源与该轴颈碾瓦有密切关系。

(3)该曲轴仅使用2个月就发生了断裂,远远没有达到它的使用寿命。检验结果表明,曲轴材质较好,调质热处理质量也较高,只是冲击值较低。有关资料和试验表明[2],冲击值对旋转弯曲疲劳性能影响不大前3大进口市场占比合计为64.06%。此外,轴颈表层中频淬火后在圆根处要产生拉应力,该应力的存在虽然会使曲轴的疲劳性能有所降低[3],但不可能使曲轴在如此短的时间内产生疲劳并导致断裂。只有严重碾瓦使得整个轴颈产生二次淬火并产生微裂纹,才会在应力最大的微裂纹处形成疲劳源并迅速扩展,直至断裂,也就是说,柴油机碾瓦是导致曲轴发生疲劳断裂的主要原因。

4 结束语

曲轴断裂的主要原因是碾瓦。建议:①用户查找碾瓦原因。②改进曲轴轴颈邵氏硬度有时也叫国际橡胶硬度强化工艺,强化圆根,提高曲轴的整体疲劳性能。(end)

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