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    齒輪減速機蓋連接螺栓斷裂失效分析

    文章出處:   責任編輯:   發布時間:2017-08-01 17:46:17    點擊數:-   【

    齒輪減速機蓋連接螺栓斷裂失效分析。某齒輪減速機在裝配過程中多次出現機蓋連接螺栓與墊圈配合使用時,桿徑斷裂現象,該斷裂螺栓的設計材料為ML40Cr. 表面經過鍍鋅處理,強度等為10.9,該螺栓的要求安裝扭矩為為80N.m,現場設定力矩為90N.m。本文將對齒輪減速電機蓋連接螺栓與螺栓組合件進行對比分析,為了確定齒輪減速機蓋連接螺栓斷裂原因,對螺栓進行了斷口分析、顯微組織分析、硬度檢測、化學成分分析、金相組織檢查、力學性能測試等試驗,并通過裝配現場對比試驗,分析齒輪減速電機螺栓斷裂的主要原因是墊圈選配不當導致斷裂,后針對該螺栓斷裂原因提出了相應改進措施。

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    斷口分析:齒輪減速機螺栓斷面與軸向垂直,斷口附近無明顯宏觀夾雜物,起裂處位于螺紋上中部,呈韌窩狀,有明顯拉長塑性變形,開裂源處未發現有明顯的宏觀映陷存在。顯微組織分析:檢測出齒輪減速機蓋連接螺栓與螺栓組合均為回火索氏體。
    硬度檢測:分別取兩件齒輪減速電機斷裂螺栓及螺栓組合件,對其進行硬度檢測,從表中看出斷裂螺栓的表面硬度略低于完好螺栓,但無明顯差異,均在標規定的范圍內。成分分析:采用直接光譜法對斷裂件和螺栓進行化學成分分析,其化學成分也符合要求。室溫力學性能:取同批次完好未經使用的螺栓樣件,齒輪減速馬達分別進行室溫極限拉力載荷和抗拉強度試驗,環境條件在19.6攝氏度,其力學性能結果符合要求。
    氫含量檢測:利用氧氮氫分析儀對螺栓斷口附近取樣進行氫含量檢測,由測試結果表明,雖然齒輪減速電機斷裂螺栓的氫質量分數在標準以下,但螺栓內部均含有定量的氫,加之該螺栓預緊力過大,易產生應力集中區,氫原子便持續向裂紋尖端擴散聚集,當裂紋擴展到定程度后,齒輪減速電機螺栓由于承力面積減小而終斷裂。
    裝配現場試驗:通過上述項目檢測,齒輪減速機螺栓各項參數在合格范圍內,對比試驗也無明顯差異,對此我們在裝配過程進行以下對比試驗。取螺栓單獨使用不加墊片,在裝配力矩在90N.m時,齒輪減速電機螺栓未出現斷裂;取螺栓與墊圈配合使用,在裝配力矩在80N.m時,螺栓出現斷裂;綜合分析:齒輪減速機螺栓與墊圈的組合件,其生產工藝為螺栓沒有滾絲前穿入墊圈,滾絲完成后螺紋外徑大于墊圈內徑,保證墊圈不能掉落,所以裝配現場在使用螺栓與墊圈配合裝配時,由于墊圈孔徑較小沒有辦法穿入螺栓而使用了孔徑較大的另個墊圈,由于這個墊圈內徑較大,與螺栓支承面接觸面種小,從而支承面摩擦力變小,在裝配過程中螺栓接受縱向裝配力矩過大,導致螺栓斷裂。同時裝配現場定紐扳手設置值為上線,沒有留足夠安全預度存在超差風險,影響螺栓預緊效果,氫元素可導致金屬韌性降低,該螺栓電鍍后雖然經過驅氫處理,但不能完全排除氫殘留風險。在裝配過程中,齒輪減速機螺栓與墊圈配合使用不當且安裝預緊力過大是導致螺栓斷裂的主要原因,在采購環節或裝配環節使用時要采購或使用組合件,盡量不要現場組合使用,如必須現場組合,必須要展開有效評估方可使用。盡量下調螺栓預緊力,在保證設計要求預緊力的情況下,將定扭扳手力矩調至80N.m,這對保證螺栓的安全服役有重要意義,同時嚴格按照工藝裝配順序擰緊。http://www.sddphs.com/Products/xiaoxingjiansuji.html

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