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防松螺母
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車(chē)輪螺母墊圈開(kāi)裂初析

    摘要:客車(chē)在斯里蘭卡運(yùn)行服役半年后,車(chē)輪螺母的墊圈產(chǎn)生斷裂。 經(jīng)過(guò)宏觀微觀分析:車(chē)輪螺母產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕,銹跡斑斑,尤其在墊圈部 位,嚴(yán)重的腐蝕導(dǎo)致產(chǎn)生凹坑,性能變差,造成應(yīng)力集中,并且由于墊圈 的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、受力狀況比較特殊,除了拉應(yīng)力外,墊圈露出部分還有壓應(yīng) 力存在,因此,在行駛2.6萬(wàn)公里后產(chǎn)生個(gè)別墊圈斷裂,斷裂的裂紋形態(tài)是 沿晶裂紋,經(jīng)綜合分析后發(fā)現(xiàn),失效是比較典型的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂所致。 車(chē)輪螺母從生產(chǎn)——裝車(chē)——車(chē)輛使用——墊圈斷裂的過(guò)程中, 經(jīng)歷了一年半的時(shí)間,從客車(chē)正式投入使用到車(chē)輪螺母斷裂也經(jīng)歷了半 年多的時(shí)間,行程2.6萬(wàn)公里(見(jiàn)圖一) 。 底特公司的車(chē)輪螺母在2011年間,一共發(fā)出了22萬(wàn)件,只發(fā)生一 起、4件車(chē)輪螺母的墊圈產(chǎn)生斷裂的情況,車(chē)輪螺母墊圈的斷裂是個(gè)別 的。針對(duì)輪螺母的墊圈斷裂的情況,組裝的第二方作出了斷裂墊圈的質(zhì)量 分析情況和檢測(cè)診斷報(bào)告 

 

     從以上報(bào)告來(lái)看,第二方檢測(cè)分析寫(xiě)明: 斷裂的原因主要是熱處理工藝不當(dāng)引起淬火 裂紋。到底是淬火裂紋引起的開(kāi)裂,還是其他 原因引起的斷裂?從下面的逐項(xiàng)分析中可一見(jiàn) 端倪。

 

     一、斷裂的車(chē)輪螺母墊圈的實(shí)驗(yàn)情況: 這批車(chē)輪螺母是安裝在客車(chē)上,并且在南 亞的斯里蘭卡國(guó)使用。

 

     1、車(chē)輪螺母墊片嚴(yán)重銹蝕: 斯里蘭卡是海島的環(huán)境,氣侯條件高溫高 濕,產(chǎn)品極易產(chǎn)生腐蝕生銹,從第二方拍攝的 照片來(lái)看,損壞的車(chē)輪螺母已經(jīng)產(chǎn)生銹蝕,墊 片處銹蝕更為嚴(yán)重 

     (1)從圖二、圖三 可見(jiàn),車(chē)輪螺母已經(jīng)生 銹,其中墊圈部分的銹蝕 更為嚴(yán)重,墊圈的內(nèi)周已 經(jīng)看不出表面涂層的顏 色,全部被紅銹包圍。

     (2)從圖四可以看 出,在墊片平面周邊一 圈的銹蝕比較嚴(yán)重,且已經(jīng)形成了左右兩個(gè)銹蝕凹坑,這些是應(yīng)力最集 中的地方。其中左邊紅色的橢圓形的凹坑,橢圓中心聯(lián)線與圓周形成切向 線條,應(yīng)力集中的情況略微好一些;而右邊紅色的橢圓形內(nèi)的凹坑,橢圓 中心線垂直于圓心,是最薄弱的環(huán)節(jié),應(yīng)力更為集中,斷裂就在此處的銹 蝕坑產(chǎn)生。 

    (3)從圖五可以更明顯地看出,車(chē)輪螺母整體產(chǎn)生嚴(yán)重的銹蝕,全部 顯示出鐵銹紅色,并且依稀可見(jiàn)多處部位產(chǎn)生腐蝕的凹坑,腐蝕特別嚴(yán)重。

     2、從金相試驗(yàn)中可以看出: 主裂紋不是熱處理裂紋,而是銹蝕應(yīng)力集中造成的裂紋,分析依據(jù) 如下: 

    (1)裂紋開(kāi)口處類(lèi)似河口三角洲,多條二次的裂紋在出口處匯總, 說(shuō)明匯口處是應(yīng)力集中的地方。

     (2)熱處理裂紋是穿晶斷裂,而不是下圖中反映的沿晶裂紋。 

    (3)從使用時(shí)間上看,汽車(chē)已使用半年,2.6萬(wàn)公里,如果是熱處理 裂紋,在安裝時(shí)受到應(yīng)力作用就可能產(chǎn)生斷裂,或者剛剛使用、形成的裂 紋就會(huì)延伸、擴(kuò)展,不可能使用半年后再產(chǎn)生斷裂。 

    (4)從金相照片來(lái)看,組織是以回火索氏體+回火屈氏體為主,組織 分布比較均勻,沒(méi)有出現(xiàn)成片的不均勻組織,也沒(méi)有出現(xiàn)大塊的游離態(tài)的 鐵素體,金相組織狀況在正常范圍內(nèi),對(duì)照調(diào)質(zhì)鋼評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn),回火組織在3 級(jí)左右的范圍內(nèi),不可能達(dá)到5級(jí),說(shuō)明熱處理 加熱過(guò)程、淬火工藝在常規(guī)的工藝范圍內(nèi)(見(jiàn) 圖六)。 

(5)從金相照片可見(jiàn),馬氏體經(jīng)過(guò)回火后 形態(tài)已經(jīng)發(fā)生變化,形成回火索氏體、回火屈 氏體,圖片中沒(méi)有明顯看到馬氏體組織,可見(jiàn) 產(chǎn)品經(jīng)過(guò)了一定時(shí)間的回火,組織轉(zhuǎn)變比較充 分。 

 

    3、成分分析: 化學(xué)成分經(jīng)實(shí)驗(yàn)后,各項(xiàng)元素全部符合 40Cr的成分要求(見(jiàn)表二) 。 

 

    4、硬度試驗(yàn) (1)底特公司對(duì)車(chē)輪螺母的檢測(cè)比較規(guī) 范,對(duì)各項(xiàng)性能認(rèn)真進(jìn)行檢測(cè),從2011年接連 三個(gè)批次的47400個(gè)車(chē)輪螺母的檢測(cè)中,硬度 檢測(cè)在HRC39~44范圍之間,達(dá)到了技術(shù)要求 (見(jiàn)表三,在報(bào)告中黑色的HRC代表螺母的硬 度,紫紅色的HRC代表墊片的硬度)。其他的幾 何尺寸、外觀、保載、磁粉探傷等各項(xiàng)性能指標(biāo) 的數(shù)值也達(dá)到了技術(shù)要求(見(jiàn)表三)。 (2)方盛測(cè)試HRC4 8,超過(guò)了標(biāo)準(zhǔn)要 求,建議將斷裂墊圈送到第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)重新 檢測(cè)。

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