Page 76 - 理化检验-物理分册2022年第四期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202204016

钛合金杆端体断裂原因

黄雄荣 1 , 2 ,朱淋淋 1 , 2 ,任松赞 3

( 1. 上海市轴承技术研究所,上海 201801 ; 2. 上海特种轴承工程技术中心,上海 201801 ;

3. 上海轨道交通检测技术有限公司,上海 201801 )
摘 要: 对钛合金杆端自润滑关节轴承进行疲劳试验, 在 116 万次循环拉压后, 杆端体耳环处发
生断裂。对失效件进行了化学成分、 宏观和微观分析。结果表明: 杆端体失效形式为疲劳断裂, 杆
端体耳环和轴承外圈之间发生微动磨损, 在循环载荷下, 杆端体内孔薄弱处的裂纹扩展, 最终发生
断裂。
关键词: 杆端体;钛合金;循环载荷;疲劳;断裂

中图分类号: TG115.5 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2022 ) 04-0060-04

Fracturereasonoftitaniumallo y rodendbod y

HUANGXion g ron g ZHULinlin RENSon g zan 3
1 2
1 2

1 Shan g haiBearin gTechnolo gyResearchInstitute Shan g hai201801 China

2 Shan g haiS p ecialBearin gTechnolo gyCenter Shan g hai201801 China

3 Shan g haiRailwa yCertificationCo Ltd Shan g hai201801 China

Abstract : Thefati g uetestoftitaniumallo y rodendself-lubricatin gj ointbearin gwascarriedout.Afterthe

1160000c y clictensionandcom p ression , theearrin goftherodendbod yfractured.Thechemicalcom p osition ,

macrosco p icandmicrosco p icmor p holo gyofthefailedp artswerecom p rehensivel yanal y zed.Theresultsshowthat

thefailuremodeoftherodendbod ywasfati g uefracture , andfrettin gwearoccuredbetweentheearrin goftherod

endbod y andtheouterrin gofthebearin g .Underc y clicloadin g , thecrackattheweakp ositionoftheinnerholeof

therodendex p anded , andfinall ybreaked.

Ke y words : rodendbod y ; titaniumallo y ; c y clicload ; fati g ue ; fracture
杆端自润滑关节轴承是多方向运动机构中不可
缺少的支撑部件, 其由杆端体、 轴承内圈和 轴承外
圈, 以及轴承内外圈间的自润滑材料组成, 其结构如
图 1 所示。该轴承可以承受径向载荷和轴向载荷,
并实现高频率下多方向的往复运动( 围绕轴心线的

摆动) 。航空杆端体材料通常为沉淀硬化型不锈
[ 1 ]
钢 05Cr17Ni4Cu4Nb , 为提升杆端轴承的耐 腐蚀性
能和减轻零件质量, 文献[ 2 ] 对钛合金材料在杆端体
的应用进行了研究。
笔者分别在沉淀硬化型不锈钢05Cr17Ni4Cu4Nb 、 图 1 杆端自润滑关节轴承结构示意
钛合金 TC4两种材料制备的杆端体内孔中压入同样的
于杆端体, 并将装配好的杆端自润滑关节轴承成对
自润滑关节轴承, 轴承外圈通过翻边安装方式固定 [ 1 ]
地进行拉压循环载荷疲劳试验( 见图 2 )。在 116
万次拉压后, 钛合金杆端体发生断裂, 断裂部位宏观
收稿日期: 2021-04-15
作者简介: 黄雄荣( 1983- ), 女, 硕士, 高级工程师, 主要从事轴 形貌如图 3 所示, 而此时不锈钢杆端体完好。杆端

体总长为 84mm , 断裂部位外径为 36mm , 内径为

承研究工作, 13564707185@163.com
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