Page 71 - 理化检验-物理分册2021年第十期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202110012

某直升机连接螺栓断裂原因

林楚新 , 林 森 , 孙国峰 3

1
2

( 1. 中国航发湖南动力机械研究所, 株洲 412002 ;

2. 湖南大学 汽车车身先进设计与制造国家重点实验室, 长沙 410082 ;

3. 浙江国检检测技术股份有限公司, 嘉兴 314300 )
摘 要: 某型直升机固定尾减速机钛合金内侧压板的3件35Ni4Cr2MoA 钢连接螺栓在试车时
发生了断裂。通过宏观观察、 断口分析、 金相检验、 力学性能试验和氢含量测试等方法, 分析了连接
螺栓的断裂原因。结果表明: 连接螺栓的失效模式为疲劳断裂, 压板孔壁与螺栓杆部的局部挤压损
伤形成了疲劳裂纹源, 试车过程中裂纹不断扩展, 最终导致了连接螺栓的断裂。

关键词: 连接螺栓; 疲劳断裂; 局部挤压; 疲劳裂纹源

中图分类号: TG115.2 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2021 ) 10-0051-04

FractureCausesofaHelico p terConnectin gBolt

1
2
LINChuxin , LINSen , SUNGuofen g 3

( 1.AECCHunanPower p lantResearchInstitute , Zhuzhou412002 , China ;

2.StateKe yLaborator y ofAdvancedDesi g nandManufacturin g forVehicleBod y , HunanUniversit y , Chan g sha410082 , China ;

3.Zhe j ian gGuo j ianTestin gTechnolo gyCo. , Ltd. , Jiaxin g 314300 , China )

Abstract : Three35Ni4Cr2MoAsteelconnectin gboltsoftitaniumallo yinnerp ressin gp lateoffixedtail

reducerofahelico p terwerefractureddurin g thetestrun.Thefracturecausesoftheconnectin g boltswereanal y zed

b ymeansof macroobservation , fractureanal y sis , metallo g ra p hicexamination , mechanicalp ro p ert ytestand

h y dro g encontenttest.Theresultsshowthatthefailuremodeoftheconnectin gboltswasfati g uefracture.The

fati g uecracksourcewasformedb y thelocalextrusiondama g ebetweentheholewallofthep ressin gp lateandthe

boltrod.Durin g thetestrun , thecrackscontinuedtoex p and , resultedinthefractureoftheconnectin gbolts.

Ke y words : connectin gbolt ; fati g uefracture ; localextrusion ; fati g uecracksource
35Ni4Cr2MoA 钢作为一种超高强度合金钢在 回火) →车削→滚压螺纹→磨削→探伤→清洗→镀

航空工业领域中有重要作用 [ 1 ] 。该钢中的合金元素 铬→包装。螺栓强度要求为1760~2010MPa , 硬

镍、 铬、 钼 使 钢 的 过 冷 奥 氏 体 稳 定、 淬 透 性 好。 度要求为48~55HRC , 试验安装力矩为 50N · m 。
35Ni4Cr2MoA 钢主要用于制造承受疲劳载荷的关 试验前内侧压板部件如图1所示, 螺栓对称布置于
键部件, 如重要轴类、 对接接头、 螺栓及飞机起落 内侧压板上, 内侧压板整体受力状况见表 1 。绕z
架等 [ 2-5 ] 。 轴旋转的弯矩和绕 z 轴旋转的剪切力作用叠加, 当

某型号直升机尾减速器内侧钛合金侧压板在试 旋转至120° 相位时, z 轴扭矩最大。
车时, 3件特制高强度连接螺栓发生了断裂, 该螺栓 表1 内侧压板受力状况

Tab 1 Stressconditionsofinner p ressin gp late
的制造工艺流程: 下料→镦头→热处理( 盐浴淬火+
载荷和 绕z 轴旋转的 z 轴轴向力 绕z 轴旋转的 z 轴扭矩
/
力矩状况 剪切力F / N F z N 弯矩 M /( N · m ) Mz /( N · m )
收稿日期: 2021-07-26
作者简介: 林楚新( 1964- ), 男, 高级工程师, 主要从事金属材料 静态值 -0 -7284 0 2352

检验及失效分析工作

动态值 1732 0 5276 289

通信作者: 孙国峰( 1982- ), 男, 高级工程师, 主要从事金属材料
检验及失效分析工作, llllsun@163.com
5 1