压力机轴杆件断裂失效分析及预防(二)

压力机轴杆件断裂失效分析及预防(二)

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压力机轴杆件断裂失效分析及预防(二)

2022-03-04

锻坯质量对断裂失效的影响

化学元素对断裂失效的影响

轴杆件锻坯中主要有害元素有硫、磷、氧等,因此应注意控制其含量,否则会直接影响轴杆件的力学性能。

磷是锻坯中有害元素之一,主要溶于铁素体起强化作用。

磷含量增加,钢材的强度、硬度提高,而塑性和韧性显著下降。

硫呈非金属硫化物、夹杂物存在于锻坯中,降低锻坯的各种机械性能。

由于硫化物熔点低,使锻坯在后续热处理过程中造成晶粒分离,引起锻坯开裂,形成热脆现象。

硫使锻坯的冲击韧性、耐疲劳性和抗腐蚀性降低。

氧主要存在于非金属夹杂物中,少量熔于铁素体内。

非金属夹杂物降低锻坯的机械性能,特别是韧性。

冶金缺陷对断裂失效的影响

轴杆件锻坯中冶金缺陷的增多,在晶界上会存在明显的杂质元素偏聚和严重的非金属夹杂物及金属夹杂物,破坏了基体组织的连续性,降低了金属间的结合力。

在外力的作用下,夹杂物和母材的变形能力不同引起塑性变形不一致,致使夹杂物沿最大主应力方向与基体界面分离,使这些区域应力集中,成为潜在的微裂纹源。

过渡圆角处加工质量对断裂失效的影响

在轴杆件断裂失效原因分析时发现,绝大部分断裂发生在过渡圆角处。

这一结果从不同角度证明了轴杆件断裂失效与过渡圆角及其加工质量高度相关。

圆角过小、圆角加工粗糙、圆弧连接起台等是轴杆件在过渡圆角处断裂失效的主要原因。

特别是刀痕的存在,在轴杆件运转过程中极易成为疲劳裂纹源。

热处理工艺执行对断裂失效的影响

在调质时,如果轴杆件加热时间过短,调质后芯部组织为片状索氏体和铁素体,其中铁素体含量较多。

原因由于轴杆件加热时间较短,芯部组织未能完全奥氏体化造成铁素体含量超标,而铁素体含量较多,将会降低强度,容易导致轴杆件在恶劣工况下的断裂失效。

中频淬火后(未及时回火),轴杆件表面组织主要为黑色淬火马氏体,马氏体组织细小均匀。

但淬火马氏体脆性较高,残余应力较大。

杆件易在长期冲击载荷工况下产生微裂纹和疲劳裂纹,最终导致轴杆件的断裂失效。

以下热处理因素也会导致轴杆件的断裂失效:淬硬层深度及分布不均匀;正火加热和冷却方式不当;温度过高,加热时间太长;温度过低,加热时间太短,造成淬火组织过热或欠执感应淬火的热影响导致曲轴曲柄颈和立柱退刀槽处回火过度。

使用(维护)环节

使用(维护)是预防断裂失效的有效措施,正确、合理的使用和及时、适当的维护保养对避免轴杆件断裂失效和延长压力机的使用寿命有着积极的意义。

在使用(维护)过程中应从清洁、润滑、紧固、调整等环节进行日保养、月保养和年保养。在使用

(维护)过程中需注意以下几点:

超载使用对断裂失效的影响

压力机长时间超负荷运行,对机床的损伤非常大,会加速机床的磨损,将直接造成轴杆件的断裂失效。

偏载使用对断裂失效的影响

液压机工作时,由于模具不对称,工件变形阻力不对称(加工零件形状不对称或加热不对称),工具或工件放置不正等多种因素都可能造成液压机处于偏载受力状态。

在承受偏心载荷时,滑块将会发生倾斜,使立柱承受横向侧推力和弯矩,在反复加载、卸载的过程中,致使立柱发生断裂失效。

润滑不良对断裂失效的影响

润滑不良也会导致曲轴的断裂。

由于润滑不良,导致曲轴运动偶合面不能建立稳定的润滑油膜,曲柄颈、支承颈与铜套(轴瓦)间易形成干摩擦,随着温度不断上升,容易造成曲轴抱死,致使曲柄颈、支承颈表面产生微裂纹,而这些微裂纹将成为曲轴断裂的裂纹源。

结束语

轴杆件在压力机中起着非常重要的作用,轴杆件的性能决定了压力机的综合性能和品质。

如何保证和提高轴杆件的质量是面对的现实问题。

因此,在压力机的整个生命周期内,应从设计、制造和使用(维护)等环节充分考虑如何避免轴杆件断裂失效的发生,综合采取科学合理、经济实用的解决方案和措施,尽最大努力延长压力机的使用寿命,发挥压力机的性能,为客户提供高安全性、高可靠性、高经济性和长使用寿命的压力机,实现研制企业和使用客户的双赢。

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