Page 28 - 理化检验-物理分册2022年第五期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202205004

变电站用铸造 ZA33 锌铝合金蜗轮断裂原因

代克顺,焦宗寒,杨迎春,郑 欣,许宏伟,周静波

( 云南电网有限责任公司电力科学研究院,昆明 650217 )

摘 要: 某 110kV 变电站用铸造 ZA33 锌铝合金蜗轮在设备运行时发生断裂。采用宏观观察、
化学成分分析、 力学性能测试、 金相检验、 断口及能谱分析等方法对该蜗轮的断裂原因进行了分析。
结果表明: 该蜗轮中存在粗大的树枝晶组织和疏松等铸造缺陷, 以及机构缓冲橡胶垫严重硬化, 导
致蜗轮销轴孔处产生裂纹, 设备运行中裂纹扩展, 导致蜗轮断裂。改善蜗轮的铸造工艺以消除铸造
缺陷, 以及将缓冲结构更换为碟簧型缓冲结构, 可以延长蜗轮的运行寿命。
关键词: ZA33 锌铝合金;蜗轮;铸造缺陷;橡胶垫;硬化;断裂

中图分类号: TG115.2 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2022 ) 05-0012-04

FracturecausesofcastZA33zinc-aluminumallo ywormg earforsubstation

DAIKeshun , JIAOZon g han , YANGYin g chun , ZHENGXin , XUHon g wei , ZHOUJin g bo
( ElectricPowerResearchInstituteofYunnanPowerCo. , Ltd. , Kunmin g650217 , China )

Abstract : ThecastZA33zinc-aluminumallo ywormg earina110kVsubstationfractureddurin ge q ui p ment

o p eration.Thefracturecauses ofthe worm g ear were anal y zed b y means of macro observation , chemical

com p ositionanal y sis , mechanicalp ro p ert ytestin g , metallo g ra p hicexamination , fractureandener gys p ectrum

anal y sis.Theresultsshowthattherewerecastin gdefectssuchascoarsedendriticstructureandp orosit yinthe

worm wheel , andthebufferrubberblanketofthemechanism wasseverel yhardened.Itcausedcrackstooccurat

thep inshaftholeofthewormg ear , andthecracksex p andeddurin g e q ui p mento p eration , causin g thewormg earto

break.Im p rovin g thecastin gp rocessofworm wheeltoeliminatecastin gdefectsandre p lacin gthebufferstructure

withdiscs p rin gbufferstructurecouldp rolon g theservicelifeofwormg ear.

Ke y words : ZA33zinc-aluminumallo y ; wormg ear ; castin gdefect ; rubberblanket ; hardenin g ; fracture
蜗轮蜗杆用于变电站机械部件之间的 传动连 合金 精 炼、 添 加 晶 粒 细 化 元 素 及 调 整 合 金 成 分
接, 其常用的金属材料是铸造锡青铜和铸造铝铁青 等 [ 10-13 ] 。
铜 [ 1 ] 。铸造锡青铜的耐磨性能较好, 用于滑动速度 某 110kV 变电站工作人员在操作隔离开关和

不小于 3m / s的重要传动; 铸造铝铁青铜的耐磨性 接地开关时机构未动作, 现场检查发现隔离开关传

较差, 用于滑动速度不大于 4 m / s的传动 [ 2 ] 。由于 动蜗轮和接地开关操作机构传动蜗轮断裂, 蜗轮材

高强度锌铝合金具有较好的铸造性能、 力学性能、 物 料为 ZA33 锌铝合金, 为同一厂家、 同一批次产品。
理性能, 可用于替代锡青铜和铝铁青铜作为蜗轮的 笔者采用宏观观察、 化学成分分析、 力学性能测试、
原材料 [ 3-5 ] 。高强度锌铝合金的结晶区间大, 且呈糊 金相检验、 断口以及能谱分析等方法对传动蜗轮的
状凝固, 凝固过程中铸件易形成缩孔、 疏松或气孔等 断裂原因进行了分析, 并提出相应的改进措施。
缺陷, 导致铸件的致密性和强度降低, 在运行中易出
现磨损、 点蚀等缺陷 [ 6-9 ] 。因此, 在铸造过程中应改 1 理化检验
善铸造工艺来消除缩孔、 疏松或气孔等缺陷, 如加强 1.1 宏观观察及低倍检验
对断裂的蜗轮进行编号, 接地开关断裂蜗轮试
收稿日期: 2021-07-05
作者简介: 代克顺( 1989- ), 男, 工程师, 主要从事电网金属材料 样编号为 1 , 2 号, 隔离开关断裂蜗轮试样编号为 3 ,
4 号, 再进行宏观观察, 发现两个蜗轮均全部断裂,
检测, 1591775119@ qq .com
1 2