塑料机主轴断裂原因分析

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1、2010年8月材料开发与应用·6l·文章编号：1003—1545(2010)04-0061-03塑料机主轴断裂原因分析余德河(莱芜钢铁集团有限公司，山东莱芜271105)摘要：本文通过化学和物理分析，确认了主轴断裂主要原因是钢材内部存在有尖锐棱角的夹杂物，这种夹杂物不但使应力集中，而且切割了钢材基体，使其疲劳寿命急剧下降，致使塑料机主轴断裂。关键词：断裂；夹杂物；应力中图分类号：TG115文献标识码：A某塑料制品厂在生产过程中，一台大型的塑料机械主轴突然断裂，从高速旋转的机器上脱落，造成了伤人事件，并使整个流程停产，造成较大的经

2、济损失。该塑料机主轴是45钢锻造后，经过加工制作的，外形尺寸符合设计要求，为此，本文针对该塑料机主轴的断裂原因进行分析。1裂纹的宏观形貌图l断裂主轴的宏观形貌在主轴断裂处，取下断裂面试样，对该试样进行酸洗，发现失效面上有明显的贝纹线特2．1成分测试征¨，确认为裂纹源，如图1所示。在试样上取样做化学成分分析，分析仪器为光谱仪和碳硫仪，分析结果如表1。2化学和物理测试由表1可以看出，试样成分完全满足GB／T699标准的规定。表145钢成分(W)％2．2裂纹附近夹杂物测试2．3裂纹金相观察在裂纹附近取金相试样，经过淬火一低温回在裂纹处

3、取金相试样，经过粗磨一细磨一抛火一粗磨一细磨一抛光，在100倍显微镜下观光一3％(质量浓度)的硝酸酒精腐蚀，在200倍察，可见，在裂纹附近有块状夹杂物，从明场和暗显微镜下观察，结果如图3和图4所示。场形状和光学特性可知_2J，夹杂物为A1O类型从裂纹的微观分析可以看出，裂纹属于穿晶的夹杂物，见图2。裂纹，裂纹两边没有脱碳层出现，从边缘到内部都是铁素体和珠光体组织。收稿日期：2010—04—27作者简介：余德河，男，1973年生，硕士研究生，主要从事物理检测、统计及钢材失效分析。E—mail：yudehe001@163．eom。·

4、62·材料开发与应用2010年8月(a)明场(b)暗场图2裂纹附近的夹杂物图3裂纹根部形貌图4裂纹末端形貌利，在钢材基体中危害极大。因为，这种三角形3分析与讨论夹杂物不但造成应力集中，而且在应力释放过程中主要通过尖部来实现，锐利的尖角切割了钢材在成分符合标准的情况下，钢材出现严重的基体，使钢材的疲劳寿命急剧下降，也印证了在断裂现象，主要在材质的问题上，图2说明了材宏观裂纹面上出现了贝纹线的特征。从图3和质的纯净度较差，内部存在大量的夹杂物，该夹图4中可以看出，裂纹两边没有脱碳层出现，说杂物的暗场表现为橘红色，属于典型的A10，类

5、明在热加工过程中，裂纹是不存在的，裂纹是在型的夹杂物，该夹杂物形状呈三角形，尖部锐轴使用过程中产生的，在组织检测中也没有发现第25卷第4期余德河：塑料机主轴断裂原因分析·63·有影响疲劳寿命的魏氏组织出现，图4表明了参考文献：裂纹是穿晶裂纹延展的特征，不是高温区域发生[1]上海交通大学．金属断口分析[M]．北京：国防工的沿晶裂纹，而且在裂纹扩展中，材质较软的业出版社，1979．铁素体也没有钝化裂纹的延伸趋势。[2]上海机械制造工艺研究所．金相分析技术[M]．上海：科学技术文献出版社，1987．182～190．[3]张德堂，等．钢

6、中非金属夹杂物图谱[M]．北京：4结论国防工业出版社，1980．2．[4]陈德和．钢的缺陷[M]．北京：机械工业出版社，1997．造成塑料机主轴断裂的原因是材质内部有[5]胡晓辉．45钢拉杆断裂失效分析[J]．现化检验一大块夹杂物，夹杂物的形状不规则，并有锐利的物理分册，2010，42(2)：628—630．尖角，这种夹杂物不但造成应力集中，而且还切[6]波卢欣，黄克琴译．塑性变形物理基础[M]．北割了钢材基体，使其疲劳寿命急剧下降，致使塑京：冶金工业出版社，1992．料机主轴断裂。AnalysisonFractureofPla

7、sticsMachinePrincipalAxis】厂De—he(LaiwuIronandSteelGroupCo．Ltd，Laiwu271105，C~na)Abstract：Throughchemicalandphysicalanalysis，thefractureofplasticsmachineisinvestigatedanditisconfirmedthatsharpedgesinclusionsinsteelmaycontributetotheprincipalaxisrupture，forthisinclusion

8、notonlyconcentratestress，butalsoin·cisethesteelbody，andSObringaboutthefatiguestrengthsharplydescend，andthentheprincipalaxisrupture．