主起落架上转轴开裂原因分析

《主起落架上转轴开裂原因分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、航空学报ActaAeronauticaetAstrOnauticaSinicaFeb．252014V01．35No．2461．468ISSN1000-6893ON11．1929／Vhttp：Ehkxb．buaa．edu．cnhkxb@buaa．edu．ca主起落架上转轴开裂原因分析胡春燕1’2’3一，刘新灵1’2⋯，陈星1’2“，陶春虎1’2’31．中航工业北京航空材料研究院，北京1000952．航空材料检测与评价北京市重点实验室，北京1000953．中航(试金石)检测科技有限公司，北京100095摘要：主起落架完成3倍目标寿命疲劳试验后，进行分解

2、检查时发现上转轴的一个孔边缘及孔内壁出现了裂纹，该上转轴共经历了4倍目标寿命疲劳试验，材料为30CrMnSiNi2A超高强度钢。通过外观检查、残余应力测试、断VI宏微观观察、能谱分析、金相检验、硬度测试和化学成分分析等方法，对上转轴的开裂原因进行了分析。采用疲劳断口定量分析方法反推上转轴的裂纹萌生寿命，并给出疲劳裂纹扩展速率与裂纹长度之间的关系曲线。结果表明：该上转轴裂纹的性质为高周疲劳开裂，其裂纹萌生于2倍目标寿命+5个加载谱块之前；上转轴开裂原因与轴孔安装过紧进而承受较大载荷谱应力、源区侧表面损伤和残余应力共同作用有关。通过加强装配过程控制、提

3、高表面处理，上转轴已完成安全寿命试验(即7倍目标寿命)。关键词：主起落架；上转轴；疲劳开裂；断口定量分析；磨损痕迹；安装应力中图分类号：V232．2文献标识码：A文章编号：1000—6893(2014)02—0461—0830CrMnSiNi2A钢是我国广泛使用的一种低合金超高强度钢，是一种综合性能优良的航天航空结构材料。该钢具有较高的强度、塑性和韧性，良好的抗疲劳性能和断裂韧度，低的疲劳裂纹扩展速率，因而适宜制造高强度连接件、轴类零件以及起落架等重要受力结构件。主起落架完成3倍目标寿命疲劳试验后进行分解检查时发现上转轴上的一个孔边缘及孔内壁出现裂

4、纹，长度分别为3．5mm和5mill，该部件继续进行试验，完成4倍目标寿命疲劳试验后，再次进行分解检查时，发现该部件的孔边缘及孔内壁的裂纹长度进一步扩展，扩展后的长度分别为5Film和10mrn。上转轴材料牌号为30CrMnSiNi2A，基本加工流程为：下料一热处理(正火+高温回火)一机加工一热处理(淬火+低温回火)一机加工一镀铬(200℃，至少24h除氢，镀层40～80肚m)一磁力探伤一磨工一磁力探伤一涂漆。强度要求(1670±100)MPa。目前国内外已发表的失效分析案例一般还停留在定性的水平，无法或很难得出各种因素对失效事故的定量影响。疲劳断

5、口定量分析可以在模式判断和定性分析的基础上进一步确认失效的性质，提供导致失效的主要因素及其大小和量级，从而有助于深入分析和找出失效的深层次原因[1-42。本文对上转轴的外观进行了检查，对上转轴断口进行宏微观观察、能谱分析和断口定量分析，并结合残余应力、组织、硬度、成分、力学性能等检测结果，确定了上转轴裂纹的性质，并对其产生原收稿日期：2013—04—17；退修日期：2013—05-21；录用日期：2013—06—13；网络出版时间：2013-07—0414：42网络出版地址：WWW．cnkinet／kcms／detail／11．1929V．2013

6、07041442．001html*通讯作者Tel．：010-62496238E-mail：fachcy@163．com引用格式；HuCY，LiuxL．ChenX．eta1．FailureanalysisofrotatingshaftinmainundercarriageEJJ．ActaAeronauticaetAstronauticaSini—ca．2014，35(2)：461—468．胡春燕，胡新最．陈星．等．主起落架上转轴开裂艰因分析!Jj．航空学报．2014．35(2)：461．468．航空学报Feb．252014VoI．35No．2因进行了

7、分析。1试验过程与结果1．1外观检查图1为上转轴的外观形貌，可见裂纹位于孔边缘，较平直，对镀层表面裂纹长度和孔内壁裂纹长度进行测量，长度分别为10mm和9．5mm；在镀层部分区域可见周向磨损痕迹；在其他几个孑L内壁也可见磨损痕迹，且在轴内表面的孔边可见金属卷边特征(见图2)。上转轴其他位置未见明显异常。图1上转轴的外观形貌Fig．1Macroappearanceofrotatingshaft，图2上转轴孔内壁磨损形貌Fig．2Wearappearanceofporeinwallofrotatingshaft1．2残余应力测试为了考核上转轴镀铬部位的

8、残余应力状态和水平，在X一3000型x射线残余应力测试仪上对镀铬部位进行测试。结果表明：上转轴镀层均存在残余拉应力，未开裂