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推土機(jī)主離合器分離桿螺栓斷裂分析

推土機(jī)在試車正常行駛換擋過程中,主離合器分離桿螺栓發(fā)生斷裂。該螺栓為安全件,一個(gè)離合器上有3個(gè)分離桿螺栓當(dāng)時(shí)已裝配了135根螺栓45臺份車,共計(jì)斷裂了20余根。分離桿螺栓材料為40Cr,經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后硬度為38~42HRC。


1.檢測結(jié)果

(1)宏觀及斷口觀察。主離合器分離桿裝配情況如圖1所示,分離桿螺栓的受力情況如圖2所示。分離桿螺栓斷裂發(fā)生在螺紋處如圖3所示。斷口為一次性結(jié)晶狀脆性斷口如圖4所示。

圖  1


圖  2


圖  3


圖  4


(2)斷口電鏡觀察,如圖5所示。

圖   5


(3)表面硬度測試,分別為47HRC、47HRC和43HRC。


(4)顯微觀察。表層組織為回火屈氏體,心部為粗大魏氏組織鐵素體+貝氏體+索氏體,如圖6所示。


圖6   400×


(5)顯微觀察。在螺紋根部有與表面相連的裂紋,如圖7所示。在螺栓內(nèi)部有縱向裂紋,如圖8所示。


圖  7

圖  8


2.分析討論

(1)由表面硬度及顯微觀察分析判斷,該分離桿螺栓為低碳鋼經(jīng)碳氮共滲處理,不符合技術(shù)要求。


(2)由分離桿螺栓的生產(chǎn)工序(碳氮共滲熱處理氣氛中存在大量的氫氣)、斷裂過程(裝配預(yù)緊應(yīng)力作用下延遲斷裂)、斷裂部位(螺紋根部尖角應(yīng)力集中處)、斷口特征(結(jié)晶狀脆性斷口特征)、硬度范圍(41HRC以上氫脆敏感性急劇增加)及顯微觀察(氫脆顯微裂紋及氫脆敏感的金相組織)六項(xiàng)氫脆特征分析確定,螺栓斷裂為氫脆所致。氫脆屬于緩慢應(yīng)力作用下的延遲破斷。即使在低于材料屈服強(qiáng)度的靜應(yīng)力作用下,經(jīng)過一段時(shí)間后仍然會發(fā)生零件的突然失效。由于這種破斷失效常常是在零件通過正常檢驗(yàn)合格后突然發(fā)生的,所以它是一種十分危險(xiǎn)的機(jī)械零件斷裂失效。


(3)螺栓中的氫來源于碳氮共滲熱處理氣氛中。


3.結(jié)語

引起分離桿螺栓斷裂的原因?yàn)樘嫉矟B處理不符合技術(shù)要求產(chǎn)生氫脆所致。故而今后在生產(chǎn)過程中需要重視熱處理工序中的氫脆現(xiàn)象消除!建議碳氮共滲后空冷再重新加熱淬火或180℃保溫8h除氫回火都可以除氫,避免氫脆斷裂。


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2018年3月14日 10:02 独草孤花 [四川省市辖区网友]

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