双头螺柱断裂失效分析.pdf

第41卷第4期
属熟餍
Vo. 41 No 4
2016年4月
HEAT TREATMENT OF METAI
April 2016
双头螺柱断裂失效分析
孙国峰,王大为
浙江国检检測技术有限公司,浙江海盐314300
2.成都飞机工业(集团)有限责任公司制造工程部,四川成都6100902)
摘要;M30x410mm的双头螺柱在使用中发生了断裂。通过宏观检査、断口扫描、金相检查、化学成分测定、力学性能检测、峺度梯
度检测等方式对断裂原因进行分析。结果表明,螺柱的显微组织、化学成分、力学性能正常:螺柱断口具有典型的疲劳断裂特征,其
断裂形式为疲劳断裂;螺柱断裂的主要原因是螺柱杆部表而产生的微裂纹在交变应力的持续作用下逐步扩展,最终造成断裂。
关键词;螺柱;疲劳裂纹;断裂
中图分类号:TG115.21文献标志码:A文章编号:0254-6051(2016)04-0213-03
Fracture analysis of stud bolt
Sun Guofeng, Wang Dawei
(I. Zhejiang Guojian Testing Technology Co, Ltd, Haiyan Zhejiang 314300, China
2. Manufacture Engineering Dear ment, hengdu Aircraft Industrial(Group)Co., Id, Chengdu Sichuan 610092, China)
Abstract: M30 410 mm of the stud bolt was fracture during running. The fracture reason of the stud was analyzed by macro observation
fracture scanning, metallographic examnination, chemical composition analy
Lies test, hardi
nt test and
The results show that the microstructure, chemical composition and mechanical properties of the stud bolt are all normal; the fracture of the
bolt is characterized by fatigue fracture; the main reason of the bolt fracture is that the micro crack is generaled on the bolt surface, thus
producing fatigue crack which extends turther under the continuous alternate stress and finally resultes in fatigue fracture
Key words: stud bolt: fatigue crack: fracture
风力发电机中的紧固件主要起到连接、紧固的作件的一半长度,如图1(a)所示。螺柱断裂位置位于杆
用,风机上的紧固件用量很大,多达上千件,保证这些部,断裂处存在明显磕碰伤,断∏附近有涂层破坏现
品在荒野户外复杂的环境、受力状态下的可靠连接象,部分区域已被锈蚀,如图1(b)所示。
至关重要"。目前,某风场对风机进行维护时发现用
断裂螺柱断凵没有明显的塑性变形,可见明显疲
于固定风力发电机叶片法兰盘的螺柱发生了断裂。该劳弧线。疲劳弧线起源于杆部边缘,垂直于断面向中
螺柱的规格为M30x410mm,强度等级为10.9数,材心扩展。疲劳裂纹起源区域断口较平整光亮,断面比
质为42CrMo钢,表面涂层为达克罗。有研究总结出较细腻,呈金属本色,周边未见明显塑性変形,具有典
风电用高强度螺柱断裂的常见原因有:螺柱的力学性型的疲劳断口形貌特征。疲劳扩展和终断区域断面较
能不合格、螺柱机加工质量不符合要求、热处理制度不粗糙,呈灰色,图2(a)所示。使用 OLYMPUS-S61体
合理、加工工序不合理、原材料存在碳偏析、装配扭矩视显微镜见察,裂纹起源区可见断面边缘附近的贝纹
过大、表面脱碳等。笔者通过化学分析、显微组织线有两段圆弧组成,在向内扩展的过程中逐渐结合成
检査、宏观断口分析、力学性能检测等手段对断裂螺柱一个大圆弧,如图2(b)所示。观察断口边缘侧面,其
进行分析,以期找到造成该螺柱断裂的主要原因,并提位置正好位于图1(b)所示位置
出合理的改进预防措施1。
1.2断口扫描分析
线切割取下螺杄断?,使用超声波清洗设备清洗
1理化检验
断口后放置在.S-3400N扫描电镜里观察断口的形貌,
1.1宏观检查
可见疲劳源区域存在磨损凹坑、疤痕,未发现夹杂和其
现场取回的双头螺柱残件长度约210m,为完整他明显治金缺陷,如图3(a)所示。疲劳裂纹扩展区域
撕裂岭和二次裂纹比较明显,疲劳条带间较短,间距较
收稿日期:2015-11-0
小,断?具有典型的小应力疲劳特征,如图3(b)所示。
作者简介:孙国峰(1982-),男,工程师,从事紧固件及金属材料的检验
檢测工作,联系电话:18967369209,F-mail:llun@163.com
螺柱最终断裂区域为一系列韧窝,这些韧窝较小,为等
doi:10.13251/Jj.isn.02546051.2016.04.048
轴形态,如图3(c)所示。