Page 76 - 理化检验-物理分册2021年第八期

孙明正: 地铁转向架连接螺栓断裂原因

图 7 断口处显微组织形貌

Fi g 7 Microstructuremor p holo gy ofthefracture
层情况完好, 这种现象说明了断裂螺栓旋合后, 由于
未对内螺纹孔残留的螺纹胶进行检查和清理, 其螺
纹与配合的内螺纹孔的螺纹接触面不均匀, 会有额
外的弯曲受力情况。综上可知, 该断裂螺栓的断裂
性质为弯曲疲劳断裂。
另外螺纹根部存在轻微的脱碳现象, 脱碳处抗
图 5 裂纹扩展区 SEM 形貌 疲劳性能很低, 在使用过程中很容易在脱碳表层应

Fi g 5 SEM mor p holo gy ofthecrackg rowtharea 力集中处萌生疲劳裂纹源。在上述这两个因素的共

a atlowma g nification b athi g hma g nification 同作用下, 再加上在列车行驶时振动所产生的交变
载荷, 该转向架连接螺栓于应力集中的螺纹根部萌
生裂纹, 并在疲劳载荷作用下裂纹扩展, 最终发生

断裂。
3 结论及建议

该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,
并在疲劳载荷作用下裂纹扩展, 最终发生断裂。
建议更换转向架连接螺栓时, 对原有残留在内
螺纹孔的螺纹胶进行彻底清理, 并检查内螺纹的完
整性; 严 格 控 制 螺 栓 的 质 量, 避 免 脱 碳 等 缺 陷 的
存在。

参考文献:
图 6 瞬断区 SEM 形貌

Fi g 6 SEM mor p holo gy ofthefinalfracturearea
[ 1 ] 王荣 . 机械装备的失效分析( 续前)第 3 讲 断口分析

a atlowma g nification b athi g hma g nification
技术( 上)[ J ] .理 化 检 验 ( 物 理 分 册), 2016 , 52 ( 10 ):
瞬断区位于裂纹源区的对侧, 具有韧窝特征; 中间的
698-704.
裂纹扩展区较为平坦, 可见贝壳纹及大致平行的二 [ 2 ] 吴继权, 赵昆玉, 沈创谦 .40ACR 高强螺栓断裂原因

次裂纹。断裂螺栓的两个裂纹源区的外侧螺纹的原 分析[ J ] .理 化 检 验 ( 物 理 分 册), 2015 , 51 ( 3 ): 203-

始 镀层表面已损伤, 而中间一块区域的螺纹表面镀 205.

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