Page 56 - 理化检验-物理分册2021年第十一期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202111011

堆焊修复风机传动轴断裂失效的原因

封小亮, 刘课秀, 李露水, 马 括

( 广州特种承压设备检测研究院, 广州 510663 )
摘 要: 经长期运行后, 某风机传动轴轴颈与套筒之间磨损严重, 轴颈表面经堆焊修复后继续使
用, 但不久出现断裂。通过宏观观察、 化学成分分析、 拉伸试验、 硬度试验、 显微组织观察和断口分
析等方法查找风机轴断裂的原因。结果表明: 风机轴发生了低循环( 高应力) 下的多源疲劳断裂, 在
断口边缘棘轮台阶处可见大量轮胎状压痕, 经修复的风机轴轴肩表层显微组织和硬度出现异常, 变
径处未加工的焊道焊趾加剧了轴肩的应力集中, 在交变载荷作用下, 键槽和焊道焊趾成为疲劳裂纹
源, 在工作载荷作用下快速扩展直至风机轴发生断裂。

关键词: 堆焊; 风机传动轴; 多源疲劳断裂; 轮胎状压痕

中图分类号: TG142 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2021 ) 11-0040-05

ReasonsforFractureFailureofSurfacin gWeldin gRe p airedVentilatorDriveShaft

FENGXiaolian g LIUKexiu , LILushui , MAKuo
,

( Guan g zhouS p ecialPressureE q ui p mentIns p ectionandResearchInstitution , Guan g zhou510663 , China )

Abstract : Underlon g -termo p eration , thewearbetween j ournalandsleeveofaventilatordriveshaftwas

severe.Thej ournalsurfacewascontinuedtobeusedafterbein gre p airedb ysurfacin g weldin g , butfracture

a pp earedsoonafter.Throu g hmacrosco p icobservation , chemicalcom p ositionanal y sis , tensiletest , hardnesstest ,

microstructureobservationandfractureanal y sisandothermethods , foundoutthereasonsforventilatorshaft

fracture.Theresultsshowedthatventilatorshaftfracturedwithlow-c y cle ( hi g hstress ) multi-sourcefati g ue.A

lar g enumberoftiretrackscouldbeseenatratchetste p attheed g eoffracture.Thesurfaceofre p airedventilator

shaftshoulderhadabnormalmicrostructureandhardness , andtheun p rocessedbeadweldtoeatreduceddiameter

a gg ravatedstressconcentrationonshaftshoulder.Undertheactionofalternatin g load , theke y wa y andweldtoeof

weldbeadbecamethesourceoffati g uecracks , andra p idl y ex p anduntilthefanshaftfracturedunderworkin g load.

Ke y words : surfacin gweldin g ; ventilatorshaft ; multi-sourcefati g uefracture ; tiretrack
轴杆是机械产品中最重要的零件之一, 工作条 机械加工等环节, 因此堆焊件经常发生不同形式的
件复杂, 失效事故时有发生, 失效形式也不尽相同, 失效问题。
加工、 热处理、 表面处理、 装配、 维修等环节出现问题 国内某汽车厂在用的 MITSUYA 风机, 因长期
均可造成轴杆的早期失效 [ 1-6 ] , 而突发性失效事件将 运行使用, 该风机传动轴( 简称风机轴) 轴颈与套筒
对企业造成重大的经济损失, 并对人身安全构成严 之间出现严重磨损, 无法满足配合需求而会发生相

重威胁。 互滑动, 经表面堆焊修复继续使用几天后, 风机轴出
增厚堆焊是通过熔敷一定厚度的金属, 修复机 现早期断裂, 其堆焊焊接工艺不详。风机轴材料牌
械设备工作表面磨损部分和金属表面残缺部分的一 号为 S45C , 制造与热处理工艺不明, 风机轴出厂时

种方法 [ 7 ] 。堆焊常被用于轴类零部件的表面增厚处 间超过10a , 材料参数参考JISG4051-1979 《 机械
理, 但涉及焊材选取、 焊接电流、 加热方式以及焊后 结构用碳素钢材》。经宏观观察初步判断断裂为多
源疲劳断裂, 为进一步确认失效原因, 对断裂风机轴
进行了宏观观察、 化学成分分析、 拉伸试验、 硬度测
收稿日期: 2020-10-21

作者简介: 封小亮( 1992- ),男, 中级工程师, 主要从事金属材
试、 显微组织观察和断口分析。
料理化检验及失效分析工作, 466745534@ qq .com
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