伺服用減速機使用30多小時后,齒輪減速機軸發生彎曲,該軸在進行冷校直時發生斷裂。通過對斷裂軸的斷口宏微觀分析、金相檢驗以及硬度測定,認為該軸是在應力集中條件下承受對稱旋轉彎曲載荷作用,產生早期疲勞斷裂。造成疲勞斷裂的原因是由于熱處理工藝不合理,致使材料力學性能未達到設計要求,導致軸的疲勞抗力降低,加之圓角加工較差,工作時產生應力集中,加速了軸的疲勞斷裂。
查閱伺服用
減速機軸的有關技術資料,該軸采用17CrNiMo6鋼制造,軸整體經調質處理后,表面進行中頻處理,使軸表面及退刀槽根部洛氏硬度達到59~62HRC。
1理化檢驗
1.1斷軸宏觀分析
斷裂位于伺服用減速機軸表面退刀槽根部。
斷口表面有較明顯的貝殼狀花樣,屬于典型的疲勞斷裂。斷口由疲勞裂源區、裂紋擴展區和瞬間斷裂區三個區域組成。
仔細觀察斷口裂紋源區,其表面較平坦,尺寸在距表面5mm范圍內。裂紋擴展區貝紋線比較扁平。瞬間斷裂區在裂源的對面,呈橢圓形,斷口形貌為纖維狀,表明伺服用減速機軸主要受旋轉彎曲應力。斷口瞬斷區域較小、較圓約占整個斷口面積的1/6,說明軸整體受力較小,屬典型的高周疲勞斷裂。由疲勞區及貝紋線的形態可知,疲勞裂紋擴展過程中兩側較快,說明退刀槽根部有應力集中現象。
1.2斷口微觀分析
用AMRAY21000B型掃描電鏡觀察樣品斷口,斷裂起源于軸表面退刀槽根部,該處有機加工刀痕;裂紋擴展區可見疲勞條紋,瞬斷區為細小韌窩。
1.3化學成分分析
化學成分分析試樣取自斷口附近,分析結果化學成分符合技術要求。
1.4洛氏硬度檢測
伺服用減速機在斷口附近取樣,將橫截面磨平,從邊緣向心部逐點進行硬度測定,結果均在36~37HRC范圍內;沿軸的縱向表面測定硬度,結果在38~39HRC范圍內。從硬度結果看出,軸的表面硬度與心部硬度相近,且均低于設計要求。