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齿轮减速机盖连接螺栓断裂失效分析

文章出处:   责任编辑:   发布时间:2017-08-01 17:46:17    点击数:-   【

齿轮减速机盖连接螺栓断裂失效分析。某齿轮减速机在装配过程中多次出现机盖连接螺栓与垫圈配合使用时,杆径断裂现象,该断裂螺栓的设计材料为ML40Cr. 表面经过镀锌处理,强度等为10.9,该螺栓的要求安装扭矩为为80N.m,现场设定力矩为90N.m。本文将对齿轮减速电机盖连接螺栓与螺栓组合件进行对比分析,为了确定齿轮减速机盖连接螺栓断裂原因,对螺栓进行了断口分析、显微组织分析、硬度检测、化学成分分析、金相组织检查、力学性能测试等试验,并通过装配现场对比试验,分析齿轮减速电机螺栓断裂的主要原因是垫圈选配不当导致断裂,后针对该螺栓断裂原因提出了相应改进措施。

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断口分析:齿轮减速机螺栓断面与轴向垂直,断口附近无明显宏观夹杂物,起裂处位于螺纹上中部,呈韧窝状,有明显拉长塑性变形,开裂源处未发现有明显的宏观映陷存在。显微组织分析:检测出齿轮减速机盖连接螺栓与螺栓组合均为回火索氏体。
硬度检测:分别取两件齿轮减速电机断裂螺栓及螺栓组合件,对其进行硬度检测,从表中看出断裂螺栓的表面硬度略低于完好螺栓,但无明显差异,均在标规定的范围内。成分分析:采用直接光谱法对断裂件和螺栓进行化学成分分析,其化学成分也符合要求。室温力学性能:取同批次完好未经使用的螺栓样件,齿轮减速马达分别进行室温极限拉力载荷和抗拉强度试验,环境条件在19.6摄氏度,其力学性能结果符合要求。
氢含量检测:利用氧氮氢分析仪对螺栓断口附近取样进行氢含量检测,由测试结果表明,虽然齿轮减速电机断裂螺栓的氢质量分数在标准以下,但螺栓内部均含有定量的氢,加之该螺栓预紧力过大,易产生应力集中区,氢原子便持续向裂纹尖端扩散聚集,当裂纹扩展到定程度后,齿轮减速电机螺栓由于承力面积减小而终断裂。
装配现场试验:通过上述项目检测,齿轮减速机螺栓各项参数在合格范围内,对比试验也无明显差异,对此我们在装配过程进行以下对比试验。取螺栓单独使用不加垫片,在装配力矩在90N.m时,齿轮减速电机螺栓未出现断裂;取螺栓与垫圈配合使用,在装配力矩在80N.m时,螺栓出现断裂;综合分析:齿轮减速机螺栓与垫圈的组合件,其生产工艺为螺栓没有滚丝前穿入垫圈,滚丝完成后螺纹外径大于垫圈内径,保证垫圈不能掉落,所以装配现场在使用螺栓与垫圈配合装配时,由于垫圈孔径较小没有办法穿入螺栓而使用了孔径较大的另个垫圈,由于这个垫圈内径较大,与螺栓支承面接触面种小,从而支承面摩擦力变小,在装配过程中螺栓接受纵向装配力矩过大,导致螺栓断裂。同时装配现场定纽扳手设置值为上线,没有留足够安全预度存在超差风险,影响螺栓预紧效果,氢元素可导致金属韧性降低,该螺栓电镀后虽然经过驱氢处理,但不能完全排除氢残留风险。在装配过程中,齿轮减速机螺栓与垫圈配合使用不当且安装预紧力过大是导致螺栓断裂的主要原因,在采购环节或装配环节使用时要采购或使用组合件,尽量不要现场组合使用,如必须现场组合,必须要展开有效评估方可使用。尽量下调螺栓预紧力,在保证设计要求预紧力的情况下,将定扭扳手力矩调至80N.m,这对保证螺栓的安全服役有重要意义,同时严格按照工艺装配顺序拧紧。/Products/xiaoxingjiansuji.html

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