应力集中和表面完整性对平尾大轴抗疲劳性能的影响

某型飞机平尾轴在进行台架试验时发生断裂,失效分析表明,该轴的断裂性质为疲劳断裂,裂纹起源于大轴筒体内腔变截面过渡圆弧根部的加工刀痕谷底。通过对大轴进行扫描电镜观察分析,发现使用过的旧大轴内表面存在10～16 μm厚的“疏松”层,疏松层内有较多的疲劳微裂纹和孔洞,该“疏松”层是大轴服役中氧化腐蚀和疲劳损伤所形成的。“疏松”层的存在破坏了大轴的表面完整性,降低了大轴材料的抗疲劳性能。有限元建模分析表明,变截面台阶造成的结构应力集中和粗糙加工刀痕形成的附加应力集中是造成大轴疲劳断裂的力学因素,两种应力集中因素的联合作用降低了大轴的疲劳寿命,导致大轴在变截面过渡圆弧根部的加工刀痕谷底萌生疲劳裂纹。综合分析表明,大轴内表面“疏松”层的存在以及变截面台阶造成的结构应力集中和粗糙加工刀痕形成的附加应力集中是大轴发生疲劳断裂的主要原因。     

油缸用35钢销轴断裂的原因

某型铣刨机摆臂油缸用35钢销轴在使用约2a时发生断裂,采用化学成分分析、硬度检测、显微组织和表面形貌观察、有限元模拟、断口分析等方法探讨了销轴断裂的原因。结果表明:此销轴为多源疲劳断裂,断口平整,裂纹源位于销轴表面加工刀痕的根部;造成销轴断裂的原因是其加工表面粗糙,刀痕根部应力集中,在工作载荷的作用下销轴中部的刀痕根部形成了裂纹源;同时销轴未按要求进行调质热处理,导致其显微组织粗大,疲劳裂纹容易扩展。     

高速齿轮轴失效原因分析

某减速器在正常运行6 000h时齿轮轴由微振磨蚀产生表面损伤,造成应力集中,产生疲劳裂纹而发生正断型单向扭弯疲劳断裂.研究其失效原因,在进行材料、断裂轴断口的细化分析和加工工艺过程检验后,提出具体改过措施:尽可能加大齿轮轴轴承段的圆角过渡;提高冷加工质量,增加贴合面积及表面光洁度,减小初始裂纹出现的可能性和改进热处理工艺,提高热处理质量.经过改进,取得了良好使用效果.     

高速双螺杆挤出机螺杆轴断裂失效分析

某双螺杆挤出机的螺杆在运行过程中发生早期断裂,通过断口的宏观观察和扫描电镜观察、化学成分分析、显微组织观察、力学性能测试和有限元模拟,找出了螺杆轴断裂失效的原因。结果表明:螺杆轴发生了扭转疲劳断裂,裂纹起源于齿根,且有多个疲劳源;芯轴的花键齿根部是螺杆轴应力集中的部位;热处理工艺欠佳导致材料内部微孔聚集、组织不均匀,这些因素最终致使螺杆轴发生早期疲劳断裂。     

聚丙烯挤出机螺杆轴断裂失效分析

某聚丙烯挤出机在运行中发生螺杆轴断裂,采用断口宏观分析、扫描电镜观察、化学成分分析、显微组织检验、力学性能测试等方法对断裂轴开展失效分析。结果表明:螺杆轴的断裂为扭转疲劳断裂,裂纹起源于花键根部;螺杆轴的疲劳强度低、花键槽根部应力集中、材料内部微孔聚集、材料组织不均匀等原因共同导致螺杆轴发生早期疲劳断裂;建议采取改进热处理工艺、提高安装精度、检查表面缺陷等措施。     

基于ANSYS Workbench子模型的驱动轴有限元分析及改进研究

某公司的折盖封箱机产品在使用过程中出现皮带轮驱动轴发生断裂情况,断裂出现在轴颈处,经过分析发现驱动轴在工作过程中发生了疲劳断裂,断裂处出现应力集中效应。利用SpaceClaim三维软件对驱动轴进行三维建模及优化,增大轴颈处过渡圆角半径,选择力学性能更优的材料,提高驱动轴屈服强度。通过对原始数模与优化数模进行应力及疲劳寿命分析,分析结果表明:原始数模轴颈处应力集中明显,优化后,轴颈处应力集中现象明显降低且驱动轴安全系数明显提高。优化的驱动轴投入使用后,未出现断裂情况,设备运行平稳。     

热镀锌机组校正辊的断裂原因

某热镀锌生产线校正辊运行时,在其轴头过渡圆角处发生断裂,采用化学成分分析、力学性能测试、显微组织观察、微区成分分析、无损检测和应力分析等方法对其断裂原因进行分析.结果表明:校正辊的失效形式是由弯曲和扭转等复杂载荷引起的多源疲劳失效;校正辊轴头圆角过渡区外表面的凹坑及该处的应力集中促使表面多处疲劳裂纹的萌生,在较高载荷下疲劳裂纹扩展,最终导致校正辊断裂.为避免此类失效再次发生,建议采用较大半径的过渡圆角来降低过渡圆角处的应力集中程度,提高表面质量,加强运行前的无损检测.     

航空发动机火焰筒整流罩断裂原因

某航空发动机火焰筒整流罩在工作过程中发生断裂,通过宏/微观形貌观察、表面质量检查、金相检验、疲劳试验和动应力测试等方法分析了断裂原因。结果表明：整流罩断裂性质为高周疲劳断裂,疲劳裂纹源位于整流罩转角应力集中处;整流罩原始锻件晶粒尺寸粗大,使得疲劳强度较低,这是整流罩发生疲劳断裂的一个主要原因;在最大振动应力作用下,整流罩转角应力集中处载荷过大,明显高于其动强度储备,这是整流罩发生疲劳断裂的另一主要原因;整流罩转角应力集中处的异常轴向划痕进一步提高了此处的应力集中系数,促进了疲劳裂纹的萌生。     

40Cr电机轴断裂原因分析

某40Cr电机轴在使用过程中相继发生断裂,采用宏观检验、化学成分分析、硬度测试、金相检验、断口分析以及强度校核等方法,对该电机轴的断裂原因进行了分析。结果表明:电机轴断裂属性为多源的旋转弯曲疲劳断裂,主要是由电机轴台阶根部无过渡圆角、刀痕粗糙加工缺陷产生的应力集中和电机壳制造装配不当形成的粘着磨损所引起。     

一种液环真空泵转轴断裂的失效分析

针对一种液环真空泵转轴的断裂失效进行了分析。该轴除了径向断裂外还存在轴向裂纹。对径向断口的宏观和微观分析均显示了疲劳损伤的特征,强度校核也表明该轴的疲劳安全系数过低,存在疲劳断裂的风险。对轴向裂纹的金相检测排除了淬火裂纹的可能,微观分析显示过载裂纹的特征,分析表明径向裂纹破坏了轴的结构完整性,加剧了应力集中,从而导致了轴向过载裂纹。根据分析结果,从材质和热处理方面提出了改进措施。     

自卸车拐轴断裂原因分析

通过对某自卸车拐轴金相和断口扫描电镜分析，认定该拐轴断裂的原因是由于断裂处存在应力集中和加工缺陷。在自卸车行驶过程中，该处受到交变载荷作用。产生疲劳裂纹．疲劳裂纹的扩展最终导致了轴的断裂失效。通过ANSYS对轴的结构进行了有限元分析。找出轴在设计中的结构不合理位置，改进设计参数，达到优化的目的。     

挖掘机销轴的断裂失效分析

挖掘机的销轴在工作过程中发生断裂。本文通过对断裂销轴的宏观断口、微观形貌、显微组织、化学成分、材料硬度及销轴的受力等分析,结果表明,销轴断裂为典型的疲劳断裂。疲劳源位于油孔处,属油孔部位应力集中造成的。因此,油孔位置设计不合理是销轴断裂的主要原因。另外,疲劳源始于油孔内的切削刀痕,切削刀痕也是销轴断裂的原因之一。结合以上分析,本文提出了解决问题的方法,优化了工艺路线方案,为提高销轴的使用寿命指明了方向。     

压裂泵液力端排出管汇螺栓失效分析

压裂泵液力端排出管汇连接螺栓在现场施工过程中发生异常断裂,通过观察和分析42CrMo双头螺栓断口的宏观及微观形貌,对其进行化学成分分析、力学性能测试、金相组织等分析断裂原因.化学成分和硬度符合要求,金相组织为回火索氏体.钢中非金属夹杂物含量低,材料纯净度良好.分析结果表明:螺栓的断裂属于疲劳断裂,疲劳起源于螺栓螺纹齿根部表面裂纹及损伤部位.螺栓在工作中承受交变载荷,断裂部位存在应力集中现象.该螺栓在制造过程中,由于生产工艺不当,造成螺栓产生裂和损伤,导致螺栓承载能力降低出现疲劳断裂.调整螺栓的加工工艺,以提高使用寿命.     

某石油钻井绞车链轮传动轴断裂原因

某石油钻井绞车在运行过程中链轮传动轴突然断裂,通过断口形貌观察、化学成分分析、力学性能测试、显微组织观察等方法,研究了链轮传动轴断裂的原因.结果表明:链轮传动轴的断裂属于早期疲劳失效.裂纹在链轮传动轴?210 mm与?200 mm轴台阶处的粗糙过渡圆角根部应力集中处萌生,在交变弯扭应力作用下扩展,最终导致链轮传动轴的疲...     

某铁路用ω形弹条疲劳断裂原因

铁路用的一种ω形弹条在疲劳试验过程中当载荷循环约300万次时发生断裂,通过化学成分分析、硬度测试、显微组织和断口形貌观察等方法,分析了弹条的断裂原因。结果表明:ω形弹条在疲劳试验过程中因弹条尾部跟端支点处承受的交变载荷相对较大,容易产生较大的应力集中,且该处存在腐蚀坑缺陷,从而促进了疲劳裂纹的萌生和发展,最终导致弹条疲劳断裂失效。     

芳烃装置热电偶保护套管断裂分析及应对措施

通过对保护套管断裂处的宏观及低倍形貌分析、金相显微组织分析、电镜MES微观形貌分析等手段,对芳烃装置的热电偶套管断裂进行失效分析,确认保护套管断裂性质为双向弯曲疲劳断裂。热电偶保护套管根部为应力集中处,首先产生疲劳裂纹,随着疲劳裂纹不断扩展,最终造成热电偶保护套管断裂失效,并针对此情况给出应对措施。     

清障车销轴断裂分析

托叉是清障车连接事故车的主要受力件,通过对断裂托叉销轴件的成分、结构等分析,表明断裂源于疲劳断裂,其结构设计不当造成应力集中是销轴断裂的主要原因。     

强化轴的小圆角提高疲劳强度

承受交变弯曲和扭转应力的轴类零件(台阶轴、曲轴等),其工作能力通常是由该轴抵抗因交变应力所引起的疲劳破坏的能力所决定。实践证明,疲劳破坏往往发生在零件工作时应力集中的部位,即发生在轴类零件的过渡沟角处。因此,在轴的结构设计中常常采用各种措施降低应力集中,保证轴的疲劳强度。降低轴上应力集中的主要措施是加大沟角处过渡圆弧半径,一般设计中规定,圆角过渡圆弧半径不小于0.05d(d是轴的直径)。     

受油器操作油管螺栓断裂失效分析

针对水轮发电机组受油器操作油管螺栓断裂失效,采用断口宏观分析、硬度检测分析、显微组织分析、化学分析等方法,对其进行检验和分析,查找原因。结果表明:该操作油管螺栓均为疲劳断裂,即由于运行过程中受到拉伸和剪切应力的作用,在应力集中的螺栓头肩部R角表面先生成微裂纹,微裂纹的产生形成了疲劳源,加上操作油管螺栓服役期间受交变载荷作用,导致裂纹不断发展,最终造成螺栓疲劳断裂。     

H13热作模具钢冲头的早期断裂原因

某H13热作模具钢冲头在锻打钻杆管端后,抽出时发生早期断裂。通过断口形貌观察、化学成分分析、显微组织观察、微区成分分析等方法探讨了冲头断裂的原因。结果表明:该冲头断裂的性质为疲劳断裂;冲头工作部位外壁区域存在的大尺寸Al2O3、MnS、VC等夹杂物以及气孔、疏松等缺陷处易产生应力集中而成为疲劳裂纹源,在热应力、拉应力、压应力和弯曲载荷的反复作用下,横向微裂纹萌生并以发散形式快速失稳扩展,导致冲头断裂;该冲头中钼、钒的含量远低于标准值下限,导致冲头的高温力学性能降低,从而造成了冲头的疲劳断裂。