Page 59 - 理化检验-物理分册2021年第十一期

封小亮, 等: 堆焊修复风机传动轴断裂失效的原因

轮状台阶, 棘轮台阶附近可见大量轮胎状压痕, 压痕
呈短程、 有序分布, 这种轮胎压痕表明风机轴发生了
低循环( 高应力) 疲劳开裂 [ 8 ] 。由图 5e ) 可见, 断口
扩展区表面的大量珠光体层片间呈解理形貌, 并可
见解理台阶。由图 5f ) 可见, 断口最后瞬断区呈典
型的韧窝形貌特征。

2 分析与讨论

图4 风机轴轴肩维氏硬度测量结果 断裂风机轴的化学成分符合JISG4051-1979

Fi g 4 Vickershardnessmeasurementresultsofshaft 的技术要求。通过宏观观察可见, 轴颈和轴肩外表

shoulderofventilatorshaft 面存在堆焊后车削加工造成的孔洞缺陷, 断口表面

图5 风机轴轴颈侧断口的微观形貌

Fi g 5 Micromor p holo gy offractureon j ournalsideofventilatorshaft

a holedefectinshaftshoulder b crackinshaftshoulder c crackalon gweldtoe d tiretracksnearratchetste p s

e crack p ro p a g ationre g ion f finalfracturezone
无宏观塑性变形, 断口齐平, 边缘存在大量的棘轮台 焊层焊趾向轴心扩展的裂纹。
阶, 这些棘轮台阶即为断裂的起始点。由拉伸试验 综上分析, 在运行工况下, 风机轴承受在皮带轮

预紧力作用下产生的弯曲应力和转动传动时产生的
结果可见, 风机轴的屈服强度低于 JISG4051-
1979对 S45C钢( 正火态) 技术要求的下限值。通过 剪切应力的共同作用, 为典型的交变载荷。风机轴
显微组织观察可见: 轴颈横截面由外而内的组织分
经堆焊及加工维修后, 局部焊道焊趾、 孔洞缺陷和键
别为网状铁素体+珠光体、 魏氏组织铁素体、 马氏体
槽位置成为严重应力集中部位。同时, 堆焊后轴肩
组织、 铁素体 + 珠光体组织, 心部区域存在严重偏
两侧的显微组织和硬度差异较大, 容易在倒角处形
析; 轴肩为针状 / 块状铁素体+珠光体组织, 轴肩根
成应力集中, 影响轴肩位置的抗疲劳性能。风机轴
部轴身侧则为贝氏体+珠光体组织。维氏硬度检测
轴颈最外层组织为针网状铁素体+珠光体组织, 心
结果表明, 两侧区域测得的硬度存在明显差异。通
过轴颈断口分析可见: 风机轴断口边缘处存在多处 部组织严重偏析, 进一步减弱了轴颈的抗疲劳性能,
棘轮台阶, 台阶附近可见大量轮胎压痕, 呈现多源的 最终在交变载荷作用下, 风机轴在以上薄弱位置产
低循环( 高应力) 疲劳断裂特征; 断口边缘可见沿堆 生疲劳裂纹源, 并快速扩展直至发生断裂。
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