高强度螺栓的断裂分析
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动车组高强度螺栓质量分析摘要:高速动车组牵引、动力系统中的高强度螺栓产品是动车组中经济价值最高的标准件,对品质和可靠性的要求极高,我国生产还不能完全达到国产化,如齿轮箱与电机、齿轮箱与齿轮箱连接、轮毂与转向架之间螺栓风险等级最高,都是关系人民生命、财产安全的重要连接件。
关键词:动车组;高强度螺栓;原材料随着高速动车组动力的大容量化、大型化和功率转速的不断提高,牵引、传动的工况条件更加复杂且苛刻,纵观各类行车事故案例,动车组螺栓的断裂失效是影响高速动车组安全运行的巨大隐患,在螺栓的断裂失效模式中,涵盖了螺栓的疲劳断裂失效、塑性断裂失效和脆性断裂失效等三大类型。
分析造成螺栓断裂失效的因素主要有以下几种:①螺栓材质不良,钢材内非金属夹杂物严重,成为疲劳裂纹源;②螺栓制造工艺欠合理,造成螺栓力学性能不符合标准要求或螺栓制品具有原始裂纹,使用时扩展断裂;③设计选择的螺栓满足标准要求,但疲劳强度难以满足实际工况需求;螺栓连接设计不科学,无法达到紧固扭矩。
为此,对高速动车组高强度螺栓的性能提出了更高的要求。
1螺栓原材料质量1.1螺栓规格螺栓制造必须符合IS0898-1:2009《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》标准规范,紧固件所需材料碳素结构钢、合金结构钢符合DNEN20898-1、DINEN20898-2及IS0898-1、IS0898-2规定的钢制螺栓及螺母与螺栓连接(件)。
CRH380型动车组部分螺栓规格,见表1。
表1CRH380型动车组部分螺栓规格序号品种规格等级/头标材料表面处理1吊杆螺栓(非标)M16×14010.9/NKM42CrMo4达克罗2IS04014六角头螺栓M16×2208.8/Z36MnB4电镀黄锌3IS04014六角头螺栓M24×2508.8/SBE33B2电镀黄锌4IS04014六角头螺栓M14×10510.9/SBE30MnB4达克罗5IS04014六角头螺栓M14×10510.9/FF38B2达克罗6IS04017六角头螺栓M20×708.8/FF32CrB4电镀黄锌1.2化学成分对比采用德国OBLF公司GS1000直读光谱仪,参照标准DINEN20898-1及IS0898-1、规定,对CRH380型动车组部分螺栓用材料进行成分分析,结果见表2。
10.9级高强度螺栓断裂分析张邦强;谢娟【摘要】3支10.9级42CrMoA高强度螺栓装配后发生断裂,经分析是因为回火不足导致材料强度过高,从而引起了延迟断裂.明确指出42CrMoA钢制作的10.9级和12.9级螺栓淬火后的回火温度一般不低于500℃,可有效提高延迟断裂抗力.【期刊名称】《大型铸锻件》【年(卷),期】2009(000)006【总页数】4页(P15-17,39)【关键词】螺栓;失效分析;延迟断裂;回火热处理【作者】张邦强;谢娟【作者单位】东方汽轮机有限公司材料研究中心,四川618203;东方汽轮机有限公司材料研究中心,四川618203【正文语种】中文【中图分类】TG115.5+73支10.9级M30高强螺栓在进行风电轮毂装配后,发生了断裂脱落事故,断裂时间为装配完成1天之后。
螺栓材质为42CrMoA,杆长250 mm。
断裂位置均位于六角螺栓头部。
装配过程为了控制力矩采用了力矩扳手。
为了分析高强度螺栓断裂的原因,我们搜集了断裂样品,进行了综合试验分析。
1 试验分析1.1 断口宏观分析图1为断裂脱落螺栓头的断口形貌,断口中局部颜色较深是由于断裂后浸入油渍形成的。
从断口可以看出,断裂源区位于R角外缘处(见图1箭头所示位置),裂纹扩展至1/2半径处,出现了纤维状断口特征,之后裂纹发生了快速扩展。
整个断口较为平整,呈典型的脆性断裂特征。
图2为螺杆部分宏观检验照片。
1.2 常规理化分析在断裂螺杆上取样进行了化学成分、力学性能和金相组织检验分析,结果见表1、表2和表3。
图1 断裂螺栓头部形貌图2 螺杆部分宏观检验照片 Figure 1 The head appearance of fractured bolt Figure 2 The macrographic examination of the screw part表1 实测螺栓化学成分( 质量分数,%)Table 1 The chemical composition of the bolts(mass fraction, %)元素CSiMnSPCrMoCu断裂螺栓实测值未使用新螺栓实测值0.3860.3800.1840.1720.5320.5280.0090.0070.0130.0100.9500.9060.2250.18 70.0040.001表2 螺栓力学性能试验结果Table 2 The mechanical properties results of the bolts试验项目Rp0.2/MPaRm/MPaA5(%)Z(%)Aku/JHBS断裂螺栓实测值1 1301 51010.037.014 14420 429未使用新螺栓实测值9001 15015.553.546 55341 345表3 金相检验结果Table 3 The metallographic examination results of the bolts试验项目显微组织夹杂物脱碳层晶粒度断裂螺栓试样未使用新螺栓马氏体回火索氏体D2.0D2.00.10 mm0.15 mm6~76~7从试验结果看,断裂螺栓材料化学成分符合GB/T 3077对42CrMoA材质的化学成分要求,而力学性能试验结果显示断裂螺栓的伸长率、冲击功均低于标准要求,同时强度和硬度远高于正常螺栓。
PTC A(PART A :PHYS.TEST.)^量搽剌与失玟分析IX)I : 10.11973 lhj y-W120201101012.9级高强度内六角螺栓应力腐蚀断裂原因刘华东(上海汽车集团股份有限公司乘用车公司,上海201804)摘要:某12.9级高强度内六角螺栓用于车床刀具的固定,在服役过程中发生断裂。
通过宏观观察、断口分析和化学成分分析等方法,结合螺栓安装位置和工作环境对螺栓的断裂原因进行了分析。
结果表明:刀具在清洗时,清洗液从刀盘和刀夹缝隙中渗入,引起腐蚀,并在工作应力的作用下发生应力腐蚀断裂。
关键词:40C r钢;螺栓;应力腐蚀断裂;沿晶;应力中图分类号:TG113.22 文献标志码:B 文章编号:1001-4012(2020)11-0043-03Cause of Stress Corrosion Fracture on Grade 12.9 HighStrength Hexagon Socket BoltLIU Huadong(SAIC Motor Passenger Vehicle Co.,Ltd.,Shanghai 201804,China)Abstract:A grade 12.9 high strength hexagon socket bolt was used to fix the lathe tool, which fractured in service. The causes of fracture were analyzed by means of macroscopic observation, fracture analysis and chemical composition analysis, combined with bolt installation position and working environment. The results show that the cleaning fluid entered from the gap between cutter head and tool holder during tool cleaning, which resulted in corrosion and stress corrosion fracture occurred under the working stress.Keywords:40Cr steel;bolt;stress corrosion fracture;intergranular;stress某工厂的车床刀夹固定螺栓于服役n个月后,在其头部突然发生断裂,造成设备故障。