Page 62 - 理化检验-物理分册2024年第六期

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质量控制与失效分析 DOI:10.11973/lhjy-wl230117

铸造风电主轴锁定孔开裂原因

张 振 ，刘 哲 ，刘 珑 ，杨开彬 1
1
2
1
［1.金雷科技股份公司，济南 271100；
2.齐鲁工业大学 （山东省科学院）山东省材料失效分析与安全评估工程技术研究中心，济南 250014］
摘 要：某QT500-14铸造主轴锁定孔在切割后发生开裂现象，采用宏观观察、化学成分分析、扫
描电镜分析、金相检验、力学性能测试等方法分析锁定孔开裂的原因。结果表明：切割面附近存在
明显的石墨密集分布区域，在切割过程中引入的组织应力和热应力等作用下，该部位产生微裂纹，
裂纹在残余应力的作用下不断延伸，最终导致该主轴锁定孔开裂。
关键词： 风电主轴锁定孔；切割裂纹；应力集中；石墨；残余应力；开裂
中图分类号：TG115.2；TB31 文献标志码：B 文章编号：1001-4012(2024)06-0046-05

Causes of locking hole cracking of cast wind power spindle locking hole

ZHANG Zhen , LIU Zhe , LIU Long , YANG Kaibin 1
1
1
2
［1. Jinlei Technology Co., Ltd., Ji’nan 271100, China;
2. Engineering Research Center of Failure Analysis and Safety Assessment, Qilu University of Technology
(Shandong Academy of Sciences), Ji’nan 250014, China］

Abstract: The locking hole of a QT500-14 casting spindle cracked after cutting. The reasons for the cracking of
the locking hole were analyzed by means of macroscopic observation, chemical composition analysis, scanning electron
microscope analysis, metallographic examination and mechanical property test. The results show that there was an
obvious graphite dense distribution area near the cutting surface.Under the action of organizational stress and thermal
stress introduced during the cutting process, micro-cracks were generated in this area. The cracks continued to extend
under the action of residual stress, which eventually led to the cracking of the spindle locking hole.
Keywords: wind power spindle locking hole; gas cutting crack; stress concentration; graphite; residual stress;
cracking

风电主轴是风机传动系统的核心部件，在风机 出现开裂现象，裂纹从锁定孔边缘一直贯穿至中心，
[1]
中起到连接叶片轮毂和齿轮箱、传递动能的作用 。 导致该主轴报废。为了查找开裂原因，笔者采用宏
风电主轴服役寿命长且服役环境恶劣，极易发生断 观观察、化学成分分析、扫描电镜（SEM）分析、金
裂事故 [2-4] 。因此，需要严格控制主轴的质量和性 相检验、力学性能测试等方法分析了锁定孔开裂的
能 ，这导致主轴的生产难度较大，在生产过程中容 原因，以防止该类问题再次发生。
[5]
易出现开裂报废等情况 [6-9] 。 1 理化检验
某QT500-14风电主轴在铸造成型后的开箱检
1.1 宏观观察
验过程中，采用切割方式将锁定孔内披缝去除，去除
开裂铸造风电主轴及其断口宏观形貌如图1所
后未见明显裂纹，静置5 d后，发现锁定孔边缘部位
示，该主轴锁定孔边缘发生开裂现象，开裂位置如
图内方框所示。沿着裂纹打开主轴，打开后的裂纹
收稿日期：2023-04-26 断口如图1c)所示。对断口进行仔细观察，发现断口
基金项目：国家自然科学基金 项目（12075127）
较平齐，断口表面局部可见明显的红褐色氧化产物，
作者简介：张 振（1984-） ，男，主要从事大型铸锻件失效机制
断口可见明显的裂纹扩展痕迹，裂纹扩展方向如图
及失效分析研究工作
通信作者：杨开彬（1989- ），yangkaibinjiayou@163.com 中箭头所示，裂纹源位于切割面附近，如图1c)，1d)
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