Page 80 - 理化检验-物理分册2021年第四期

董雪春: 某地铁受电弓拉杆球铰轴承失效原因

1 理化检验

1.1 宏观分析
发生失效的拉杆球铰轴承材料为 304 不锈钢,
型号为 SA16t / K-F 。受电弓拉杆球铰轴承安装 示

意图如图 1 所示。

图 4 受电弓拉杆装配示意图

Fi g 4 Assembl ydia g ramof p anto g ra p hp ullrod
1.2 断口分析
图 5 所示为 1-1 处断口低倍形貌, 断裂起源于
轴承外圈与杆部过渡圆角处, 断口表面平整, 未发现
图 1 受电弓拉杆球铰轴承安装示意图

Fi g 1 Installationdia g ramofballsocketbearin g of 明显的磨损或锈蚀现象, 左上部可见金属附着物。

p anto g ra p hp ull rod 将断口分为 A , B , C , D 等 4 个区域进一步观察。
受电弓球铰失效部件宏观形貌如图 2 所示, 两
枚失效部件分别标记为 1 号和 2 号。失效部件为同
一件拉杆的两部分, 拉杆两端各拧入一件关节球铰

轴承, 球铰杆体材料为 0Cr18Ni9 钢。

图 5 1-1 处断口低倍形貌
图 2 失效球铰轴承宏观形貌

Fi g 5 Macromor p holo gy offractureat1-1

Fi g 2 Macromor p holo gy offailedballsocketbearin g
图 6 所示 为 球 铰 未 断 裂 圆 角 处 低 倍 形 貌, 可
图 3 所示为 1 号球铰轴承残件宏观形貌, 可见
见其上存在明显机加工刀痕。图 7 所示为 A 区微
外圈断裂且严重变形, 两处断裂位置分别标记为 1-
观形貌, 可见明显的轮辐状台阶及磨损痕迹。图 8
1和 1-2 , 1-1 处断面可见断口学特征, 1-2 处断裂位
为 B 区微观形貌, 可见存在明显疲劳辉纹, 此区域
置可见明显的金属熔化痕迹, 球铰外圈断裂变形后,
为疲劳裂纹扩展区。图 9 所 示为断面 C 区微 观 形
1-2 端由于高压接地短路而熔化, 故将 1-1 断口作为
貌, 可 见 明 显 的 韧 窝 形 貌, 该 区 域 宽 度 约 为
重点分析对象。
0.3mm , 为最终断裂区。图 10 所示为 D 区低倍形
貌, 可见断面上的附着物呈球状及溅射状, 应为电
弧灼伤形成的金

图 3 1 号球铰轴承残件宏观形貌

Fi g 3 Macromor p holo gy ofNo 1ballsocketbearin g remnant
图 4 所示为受电弓拉杆装配示意图, 断裂位置
如图中箭头所示, 经分析可知, 正常服役状态下杆端
关节轴承( 球铰) 主要承受拉伸载荷及内圈转动引起 图 6 未断裂圆角处低倍形貌

的轻微弯曲载荷作用。 Fi g 6 Macromor p holo gy ofunbrokenfillet
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