Page 68 - 理化检验-物理分册2022年第十期

孙家冬, 等: 0Cr16Ni6 热轧退火钢螺纹定位销断裂原因

图 4 试样 2 的断裂位置及断口的宏观形貌
验。按断裂螺纹定位销的尺寸制作 3 组对 比试样 定位销施加拉力和扭力载荷, 可见定位销的应力集
( 未滚压螺纹), 在原有断裂区域预制7个不同尺寸的 中位置有两处, 一处为螺纹收尾处, 一处为变截面过
刻槽( 见图 5 ), 具体尺寸( 宽 × 深) 分别为: 第一组为 渡区, 模拟试验证明了螺纹定位销断裂的原因可能

0.mm×0.3 mm , 0.1 mm ×0.5 mm ; 第 二 组 为 与变截面过渡区的异常应力集中相关, 螺纹定位销
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0.mm×0.mm , 0.mm×0.mm , 0.mm×0.mm ; 的应力分布云图如图 6 所示。
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第三组为0.5mm×0.1mm , 0.5mm×0.3mm 。

图 6 螺纹定位销的应力分布云图
图 5 模拟缺陷试样宏观形貌
3 装配过程分析
经过磁粉检测, 仅第一组刻槽试样可检出缺陷。
刻槽的深宽比越大, 漏磁场也越强, 更易于 发现缺 观察断裂的螺纹定位销, 发现其光杆部位下端
陷; 如果刻槽宽度过大则无法检测出来, 但是对于裂 存在 6 条目视可见的环形凹痕, 变截面部位同样存
纹尺寸过大等情况, 肉眼是可见的, 交付时 就能发 在 3 条目视可见的环形凹痕, 且凹痕部位表面镀铜
现。这就排除了交付时漏检的可能性。 层已脱落, 目视可见凹陷深度。分析其安装部位, 该
对模拟缺陷试样开展疲劳试验, 虽然试样断裂 部位整体为通孔结构。装配时需要使用螺纹定位销
在刻槽部位, 但是断口形貌与断裂的螺纹定位销形 及下侧的弧形螺纹块将基体件、 空心轴套固定起来。
貌不同。对此, 经过模拟缺陷试验验证, 排除了机械 观察断裂螺纹定位销的外观, 并结合装配过程
加工缺陷的可能性。 对其进行分析, 安装时可能存在螺纹推力销轴线与
2.5 仿真模拟 空心轴套定位孔轴线不同轴的情况( 见图 7 )。当空
将螺纹定位销的三维模型导入到有限元分析软 心轴套定位孔轴线与螺纹推力销的轴线发生 1.7° 偏
件 ABAQUS 中, 根据定位销的实际服役情况和断 差时, 螺纹定位销的孔边与定位销变截面下端干涉。
裂位置, 对其螺纹( 除第一圈螺纹外) 施加全固定, 对 随着螺纹定位销的不断拧紧, 空心轴套受到螺纹定

图 7 断裂螺纹定位销的安装偏差示意
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