大型螺杆断裂分析

wxf28

一、概况

如下图所示，某单位的J53-2500双盘摩擦压力机的螺杆在使用过程中发生断裂。螺杆总长为3700mm，螺杆断裂发生在直径为Φ509 mm的光滑轴颈处。
断裂螺杆宏观形貌，见照片1，螺杆断裂端面和照片2 ，螺杆头部。

照片1断裂端面


照片2螺杆头部


二、断裂形貌

螺杆断口宏观形貌见照片3~6。

1、螺杆断裂面垂直于轴心线，断口平齐，见照片3。

照片3


2、螺杆断面中心部有“光滑的圆形”区，内有一长度约为245mm的“月牙”形裂纹，裂纹两端呈尖角状；外围有粗糙的“放射状花纹”区；外沿有“光滑的环形”区，见照片4。

照片4


三、分析说明

1、螺杆断面中心部“光滑的圆形”区内的“月牙”形裂纹两端
呈尖角状，可形成最大的应力集中。正常条件下，轴类工件的表面应力为最大，疲劳核心应在表面形
成，由于该螺杆中心部位存在原始裂纹，且裂纹两端呈尖角，是最大的应力集中，所以该裂纹就是疲劳源，见照片5。

照片5


2、根据螺杆断口的宏观形貌，螺杆断面中部的“光滑的圆形”为疲劳扩展区，见照片4。疲劳扩展区外围粗糙的“放射状花纹”为瞬时断裂区，见照片5。外沿的“光滑的环形”区为瞬时断裂后惯性摩伤区，见照片6。

该螺杆断口的疲劳扩展区在断裂面中心部呈光滑的圆形区，表明该螺杆承受均布的轴向拉-拉/拉-压应力，在该应力作用下，两个匹配断口相互挤压而使断口该区表面呈光滑状。
该螺杆的疲劳断裂起源于其中心部裂纹向轴表面扩展，断口是由轴中心向外扩展的疲劳断口。

照片6


照片7


照片8



3、该螺杆的疲劳瞬时断裂区断口粗糙且呈放射状，表明该处断口是脆性断裂，但不是导致螺杆断裂的起始原因。断裂的主要原因是螺杆中心部存在原始裂纹缺陷。

[ 本帖最后由 wxf28 于 2008-6-25 08:32 编辑 ]

凌子无声

请问楼主,你觉得心部出现原始裂纹是什么原因?锻打吗?

shuanghuo

感觉中间没融合啊
那么光
什么意思哦

shuanghuo

这东西怎么热处理的哦

goodluckdog

好资料啊，学习学习！

不过有一个问题啊：

中间疲劳扩展区非常圆，且处于螺栓中心部，这就说明其形状没有 受到裂纹大小和形状的影响。这与中心裂纹导致疲劳断裂似乎有些冲突啊，这个如何解释？