Page 74 - 理化检验-物理分册2021年第八期
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DOI : 10.11973 / lh jy -wl202108013
地铁转向架连接螺栓断裂原因
孙明正 1 , 2
( 1. 上海材料研究所 检测中心,上海 200437 ; 2. 上海市工程材料应用与评价重点实验室,上海 200437 )
摘 要: 某地铁列车转向架连接螺栓发生断裂事故, 采用宏观观察、 化学成分分析、 拉伸试验、 断
口分析、 金相分析等方法, 对该连接螺栓的断裂原因进行了分析。结果表明: 该连接螺栓的断裂性
质为弯曲疲劳断裂, 裂纹起源于螺纹根部。安装时未及时检查清理内螺纹孔的残留螺纹胶导致螺
栓受力不均, 以及螺纹根部存在轻微脱碳现象, 再加上列车行驶时振动所产生的交变载荷, 该地铁
转向架连接螺栓于螺纹根部萌生裂纹, 并以疲劳的方式扩展, 最终发生断裂。
关键词: 连接螺栓;弯曲疲劳断裂;螺纹胶;脱碳
中图分类号: TG115.2 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2021 ) 08-0058-03
FractureCausesofConnectin gBoltofMetroBo g ie
SUN Min g zhen g 1 , 2
( 1.Testin gCenterofShan g haiResearchInstituteofMaterials , Shan g hai200437 , China ;
2.Shan g haiKe yLaborator yofEn g ineerin g MaterialsA pp licationandEvaluation , Shan g hai200437 , China )
Abstract : Theconnectin gboltofametrobo g iefractured.Thefracturecausesoftheconnectin gboltwere
anal y zedb ymeansofmacrosco p icobservation , chemicalcom p ositionanal y sis , tensiletest , fractureanal y sisand
metallo g ra p hicanal y sis.Theresultsshowthatthefracturep ro p ert yoftheconnectin gboltwasbendin gfati g ue
fracture , andthecrackori g inatedfromtherootofthethread.Durin g theinstallation , theresidualthread g lueinthe
internalthreadholewasnotcheckedandcleanedintime , whichledtounevenforceonthebolt.Therewassli g ht
decarburizationattherootofthethread , cou p led withthealternatin gloadcausedb ythevibrationofthe metro
runnin g .Theconnectin gboltofthemetrobo g ieinitiatedcracksattherootofthethread , andthenex p andedinthe
formoffati g ue , andfinall y fractureoccurred.
Ke y words : connectin gbolt ; bendin g fati g uefracture ; threadg lue ; decarburization
某地铁转向架连接螺栓发生断裂, 至发生断裂
时螺栓服役约 4a ( 年)。图 1 为该断裂的地铁转向
架连接螺栓的宏观形貌。连接螺栓的规格为 8.8 级
M30 , 符合 GB / T3098.1-2010 《 紧 固 件 机 械 性 能
螺栓、 螺钉和螺柱》 技术要求。为了查明该地铁转向
架连接螺栓的断裂原因, 笔者对其进行了一系列的
检验和分析, 以期类似事故不在发生。
1 理化检验 图 1 断裂螺栓及同批次未断裂螺栓的宏观形貌
Fi g 1 Macromor p holo gy ofthefracturedboltand
1.1 宏观观察 thesamebatchofunfracturedbolts
将断裂螺栓的断口置于体视显微镜下观察, 其断 口宏观形貌如图 2 所示。图 2 中可见裂纹起源于螺
纹根部, 具有多源台阶特征; 瞬断区位于裂纹源区的
收稿日期: 2020-09-23
作者简介: 孙明正( 1984- ), 男, 高级工程师, 主要从事金属材料 对侧, 具有剪切特征; 中间的裂纹扩展区较为平坦, 可
见贝壳纹, 为疲劳断裂的宏观形貌特征。图2中还可
及其产品的失效分析工作, 232480463@ qq .com
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