Page 86 - 理化检验-物理分册2022年第二期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202202017

石料圆锥破碎机主轴断裂原因

陈 亮,徐浩杰,刘 丽,姚 良

( 苏州迈拓金属检测服务有限公司,苏州 215126 )
摘 要: 某材料为 42CrMo的石料圆锥破碎机主轴在使用半年后发生早期断裂, 采用宏观分析、
化学成分分析、 非金属夹杂物评定、 低倍试验、 拉伸试验、 冲击试验、 硬度试验、 平均晶粒度评定、 金相
检验、 微观分析和能谱分析等方法对断裂轴进行失效分析。结果表明: 在破碎机运行过程中, 主轴和
锥体芯之间发生磨损, 主轴外圆周表面产生微裂纹, 最终主轴在循环载荷作用下发生疲劳断裂。

关键词: 破碎机;磨损;疲劳;失效分析

中图分类号: TG115.5 ; TH117.1 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2022 ) 02-0070-06

Fracturereasonofstoneconecrushers p indle

CHENLian g XUHao j ie LIULi YAOLian g

SuzhouMetalServicesCo Ltd Suzhou215126 China

Abstract : Themainshaftofastoneconecrusherwith42CrMomaterialfracturedafterhalfa y earofservice.

Thefailureanal y sisofthefracturedshaftwascarriedoutb ymeansofmacrosco p icanal y sis , chemicalcom p osition

anal y sis , non-metallicinclusionassessment , macrosco p ictest , tensiletest , im p acttest , hardnesstest , avera g e

g rainsizeassessment , metallo g ra p hicexamination , microsco p icanal y sisandener gy s p ectrumanal y sis.Theresults

showthatdurin g theo p erationofthecrusher , wearoccuredbetweenthes p indleandtheconecore , micro-cracks

occuredontheoutercircumferentialsurfaceofthes p indle , fati g uefractureoffinals p indleunderc y clicloadin g .

Ke y words : crusher ; wear ; fati g ue ; failureanal y sis
某石料圆锥破碎机的主轴在使用半年后发生早
期断裂 ( 见 图 1 )。 该 断 裂 主 轴 的 材 料 为 42CrMo
钢, 硬度为 220~250HB , 淬火温度为 840 ℃ , 淬水

过油, 回火温度为 660 ℃ 。断裂发生在主轴的最大
直径处; 主轴和锥体芯( 材料为 ZG270-500 铸钢) 是
相互固定不动的; 断裂发生在主轴和锥体芯相互嵌
套的内部区域。从破碎机的工作原理可以看出, 主
轴和锥体芯会在工作过程中产生较大的交变应力。
为了查明主轴断裂的原因, 笔者对主轴进行了一系
图 1 某石料圆锥破碎机断裂主轴宏观形貌
列的理化检验和分析。
2 ), 断口可分为 3 个区域: 裂纹源区、 裂纹扩展区和
1 理化检验 最终断裂区。断口上有明显贝壳状条纹, 具有典型

1.1 宏观分析 疲劳断口特征。在断口表面发现有 4 处疲劳裂纹源
( 简称疲劳源), 从源区所占的面积及贝壳状条纹的
断裂主 轴 整 体 未 发 现 明 显 的 塑 性 变 形 ( 见 图
分布形态来看, 其中一个为主裂纹源, 其他 3 个为次
疲劳源。在主裂纹源区发现较深且较粗的疲劳台
收稿日期: 2021-03-16
作者简介: 陈 亮( 1987- ), 男, 硕士, 主要从事机械设备金属检
阶, 说明主裂纹源为线性裂纹源。从裂纹源、 贝壳状

测和分析工作, chenlian g 0314@163.com
7 0