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減速機相關

減速機第二軸斷裂原因分析

Www.Gelufu.Com 格魯夫機械 2015-05-13 14:38:10  點擊:

變速箱第二軸總裝時發生批量斷裂斷裂部位均在軸端螺紋收尾根部采用化學成分分析、金相檢驗以及斷口宏、微觀分析方法,對該軸的斷裂原因進行分析。結果表明,該零件熱處理過程中,因超音頻回火工藝控製不當,以及機加工缺陷引起的應力集中是導致斷裂的主要原因。提出了改進措施
    1情況簡介 
    變速箱第二軸熱處理後,在總裝時發生批量斷裂斷裂部位均發生在軸端螺紋收尾根部處,。該軸材料為20CrMo,生產工藝:下料→鍛造→正火機加工滲碳淬火回火(180~200℃)→拋丸校直局部(螺紋部)超音頻回火(560~580℃)。
    工件技術要求:有效滲碳層深度為0.7~1.1mm,表麵硬度58~64HRC,心部硬度26~42HRC;對螺紋部位采用超音頻回火工藝以降低硬度。 
    2理化檢驗 
    2.1化學成分分析 
    在斷裂件上取樣進行化學成分分析,檢測結果(質量分數)見表1。可見其成分符合GB/T3077-1999的要求。 
    2.2宏觀斷口分析 
    斷裂位置位於螺紋收尾根部與花鍵軸的連接處。經觀察,該部位表麵肉眼可見明顯的機械加工刀痕,斷口邊緣呈鋸齒狀。
    2.3微觀斷口分析 
    斷口經掃描電鏡觀察,裂紋源均起源於螺紋根部,沿周向呈現為多源,每個裂紋源處有明顯台階。斷口呈沿晶解理斷裂,為脆性斷口特征,並有大量二次裂紋。
    2.4金相檢驗 
    在斷口處製取金相試樣,光學顯微鏡下觀察,圓周螺紋上有多條由外向裏的裂紋,裂紋較平直,尾部尖細,兩側無脫碳。
    將斷軸螺紋沿軸向切開,檢查經超音頻回火後的金相組織,發現存在一個宏觀的月牙形區域,該區組織為淬火馬氏體,而螺紋兩端為回火區。
    2.5硬度測試 
    經測試,月牙形區域中部硬度為570HV,螺紋兩端硬度為514~533HV,心部硬度為35~36HRC。 
   3結果分析 
    根據成分分析可知,該零件所用材料化學成分符合GB/T3077-1999中20CrMo鋼的要求,可排除因材料錯用而導致斷裂的因素。 
    該批零件滲碳淬火後,在螺紋部進行超音頻回火,以降低其硬度。但金相組織及顯微硬度測定結果均表明,此回火過程,實際上是在螺紋部位又進行了一次淬火,這必然加大了該處的組織應力和熱應力。 
    從斷裂部位看,斷裂均發生在螺紋收尾的根部與花鍵軸的連接處。由於該處沒有加工退刀槽,是機加工應力集中處;同時該部位也是超音頻回火結束部位,是熱應力與組織應力集中區,從裂紋的形態上看係冷應力裂紋。 
   4結論 
    (1)該軸的斷裂是由於超音頻回火溫度失控,使回火過程實際上變成了淬火過程,使螺紋部位處於高應力狀態。
    (2)超音頻回火後產生的裂紋屬冷應力裂紋或延遲裂紋,是由於機加應力與淬火組織應力集中所造成。 
    5工藝改進措施 
    (1)降低超音頻回火溫度,延長加熱時間。
    (2)提高螺紋根部的粗糙度,避免尖銳的刀痕出現,同時在螺紋的收尾部設計一個退刀槽,以降低機加工應力。
    (3)將超音頻回火區域沿軸花鍵部延長,避免在螺紋收尾部產生應力集中。 
    采取上述措施後,近兩年來未發生類似斷裂失效事故

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