Page 83 - 理化检验-物理分册2021年第十一期

李平平, 等: 挖掘机直线行走阀芯断裂的原因

劳相关的研究 [ 3-6 ] , 并取得了丰硕的成果。 特征; 断裂面穿过油孔中心且与轴向垂直。图 2b )
笔者通过宏观观察、 扫描电镜与能谱分析、 显微 为直线行走阀芯断口表面的宏观形貌, 断裂处由六
组织观察以及硬度试验, 分析了某挖掘机直线行走 个独立的断面组成, 各断面较平整、 洁净, 呈暗灰色,
阀芯高周疲劳断裂的原因, 进一步对引起疲劳失效 均呈疲劳断裂特征。将六个断面进行编号, 分别记
的应力集中结构进行优化和仿真计算, 对热处理工 为1~6号, 如图2b ) 所示。根据瞬断区( 图2b ) 中的
艺进行完善, 以避免此类事故的再次发生。 箭头处) 的大小可判断1号位置处首先发生断裂, 2
号和6号、 3号和5号、 4号位置依次萌生疲劳裂纹,
1 理化检验
裂纹扩展到一定程度后整体发生瞬断。由图2c ) 可
1.1 宏观观察 见, 1号断面优先从左上角棱角起裂, 整个断面疲劳
图2a ) 为直线行走阀芯的外表面, 外表面未见 扩展充分, 几乎无瞬断区, 表明断裂处名义应力
明显塑性变形和磕碰、 擦伤等情况, 表现为脆性断裂 很小。

图2 断裂直线行走阀芯的宏观形貌

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Fi g 2 Macromor p holo gy ofbrokenstrai g ht-linewalkin g s p ool a outersurfaceofs p ool b fracture c 1 fracturesurface
该直线行走阀芯断裂处虽为多孔结构, 但其受力 式为拉 - 压载荷作用下的低应力高周疲劳断裂。
1.2 扫描电镜和能谱分析
模式与封闭管件类似, 如前所述整个断口以1号和6
号断面中间的轴线对称分布, 可排除扭转疲劳断裂。 对1号断面进行微观形貌观察和能谱分析, 如
其次, 6个断面上均有瞬断区, 可排除弯曲疲劳断裂。 图3所示。 1号断面由外缘灰白色渗碳区和中心椭

再结合服役时间( 2000h ), 可判断阀芯的二级失效形 圆形深灰色基体区组成, 裂纹源处( 图 3a ) 圆圈处)

图3 直线行走阀芯1号断面不同位置处的微观形貌

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Fi g 3 Micromor p holo gy atdifferent p ositionsof1 fracturesurfaceofbrokenstrai g ht-linewalkin g s p ool

a overalla pp earance b cracksource c ed g eofoilhole d ex p ansionarea
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