螺杆的断件失效分析.docx

螺杆的断件失效分析 杨秀洁杨树旭【摘要】轨道车上使用的螺杆在运行2年多后，发生了早期断裂，采用化学成分分析、力学性能试验、宏观分析、微观分析、金相检验等方法对螺杆断裂的原因进行了分析结果说明：螺杆的断裂面和螺纹处不是同一材质，与工艺图纸要求不符螺杆服役期间，导致受力不均匀，在交变应力作用下裂纹扩展并最终断裂关键词】螺杆;断裂失效;交变应力;疲劳断裂引言螺杆位于机车底盘车轮之间很重要的零部件，主要调整闸瓦间隙大小，平衡机车刹车灵活性为了保证行车平安，对螺杆的性能有一定的要求此批螺杆的材质为Q235A钢，见图1现对该断裂螺杆进行几方面的性能分析该断件2021.7.22日送检理化室，将断件切割成三局部，分别对断裂面、螺纹处进行化学成分分析，图2中左边为断裂面试样、右边为螺纹处试样，结果见表1从分析结果可以看出，断裂处的检测数据符合GB/T699-2021?优质碳素结构钢?标准中对45#钢的化学成分规定螺纹处的检测数据符合GB/T700-2021?碳素结构钢?标准中对Q235A的化学成分规定分别从硬度检测、拉伸试验、冲击试验三方面对该断裂螺杆的断裂处和螺纹处进行力学性能检测从检测结果可以看出，此螺杆不管是断裂处还是螺纹处均无调质硬度。

从检测数据可以看出，此螺杆断裂处的拉伸试验中的四项检测值均符合GB/T699-2021?优质碳素结构钢?标准中力学性能的要求从检测结果可以看出，此调整螺杆断裂处的冲击试验中的冲击吸收功检测值均符合GB/T699-2021?优质碳素结构钢?标准中力学性能的要求图4所示为断裂失效螺杆的断口宏观形貌，可见断裂起源于螺纹牙底，断面呈灰黑色但较为平整;远离断口的螺纹涂层完整，未发现明显的氧化锈蚀现象，螺纹牙顶存在明显的磨损现象两面上均有较明显的贝纹线，属于典型的双向弯曲疲劳断口可以确定，该螺杆在服役过程中两裂纹源侧受到交变双向弯曲载荷而断裂对其断口用扫描电镜进行外表形貌分析，裂纹源区未见明显的加工及材质方面的缺陷，呈灰黑色，断口未见明显塑性变形，未发现明显的脱碳、增碳现象断口外表局部磨损，瞬断区存在较小区域的剪切唇，为韧性断裂，裂纹有点状缺陷，属于沿晶裂纹晶界上有其他相析集，弱化了晶界断裂强度和连续性，裂纹扩展区以疲劳条带为主，断口外表存在不同程度的二次裂纹和滑移痕迹，从而引起疲劳韧性断裂与两裂纹源连线的垂直方向上，可见晶界沉淀的分散颗粒，断裂大局部区域属于沿晶韧性断裂，起裂位置处未见明显缺陷该螺杆的显微组织为回火索氏体，无明显异常.综上所述，该失效螺杆为韧性疲劳断裂，螺杆的断裂面和螺纹处不是同一材质，与工艺图纸要求不符，导致受力不均匀，在交变应力作用下裂纹扩展并最终断裂。

参考文献【1】王荣.机械装备的失效分析〔续前〕第三讲断口分析技术〔上〕[J].理化检验〔物理分册〕，2021，52〔10〕：698-704作者簡介：杨秀洁〔1979.10--〕，女，汉族，陕西宝鸡人，宝鸡中车时代工程机械，工程师，从事理化检测研究。