Page 71 - 理化检验-物理分册2025年第四期

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质量控制与失效分析 DOI:10.11973/lhjy-wl240127

QT500-7 球墨铸铁行星架断裂原因

1,2
1
冯志明 ，薛文璞 ，冯银平 1,2,3 ，张沈洁 1,2,3 王小培 ，左毅 1,2
1,2
（1.第一拖拉机股份有限公司，洛阳 471004；2.国家农机装备产业计量测试中心，洛阳 471004；3.洛阳市机械产品失效
分析重点实验室，洛阳 471004）
摘 要：拖拉机用球墨铸铁行星架在使用约400 h后发生断裂事故。采用宏观观察、扫描电镜分析、
力学性能测试、金相检验等方法对行星架的断裂原因进行分析。结果表明：行星架的力学性能低于
标准要求，同时存在严重的夹渣、缩孔和疏松等铸造缺陷，破坏了铸件材料内部组织的连续性和致
密度，减小了铸件的有效承载面积，降低了零件的强度，铸造缺陷位置产生应力集中，最终造成行星
架发生早期脆性断裂。
关键词： QT500-7球墨铸铁；行星架；铸造缺陷；早期脆性断裂；显微组织；力学性能
中图分类号：TB31；TG115.2 文献标志码：B 文章编号：1001-4012(2025)04-0055-04

Reasons for fracture of QT500-7 ductile iron planetary carrier

FENG Zhiming , XUE Wenpu , FENG Yinping 1, 2, 3 , ZHANG Shenjie 1, 2, 3 , WANG Xiaopei , ZUO Yi 1, 2
1, 2
1, 2
1
(1. First Tractor Company Limited, Luoyang 471004, China; 2. National Industrial Measurement and Testing Center for Agricultural
Machinery Equipment, Luoyang 471004, China; 3. Luoyang Key Laboratory of Mechanical Product Failure Analysis,
Luoyang 471004, China)
Abstract: The ductile iron planetary carrier used in tractors cracked after approximately 400 hours of use. The
fracture reasons of the planetary carrier were analyzed using macroscopic observation, scanning electron microscopy
analysis, mechanical property, testing, metallographic examination. The results show that the mechanical properties
of the planetary carrier were lower than the standard requirements, and there were serious casting defects such as slag
inclusion, shrinkage, and unsoundness, which destroyed the continuity and density of the internal structure of the
casting material, reduced the effective bearing area of the casting, lowered the strength of the parts, and caused stress
concentration at the location of casting defects, ultimately led to early brittle fracture of the planetary carrier.
Keywords: QT500-7 ductile iron; planetary carrier; casting defect; early brittle fracture; microstructure;
mechanical property

拖拉机变速箱采用行星传动结构，行星架是行 机械加工→清洗等。笔者采用一系列理化检验方法分
星齿轮变速箱行星传动结构中的一个重要零件，起到 析了行星架断裂的原因，以避免该类问题再次发生。
安装和支撑的作用，在运行过程中行星架受外力矩的
1 理化检验
[1]
作用较大 。另外，行星架和20MnCr5H钢太阳轮轴
1.1 宏观观察
相配合，因此要求其具有高强度、高韧性，行星架的可
开裂行星架的宏观形貌如图1所示。由图1可知：
靠性直接影响整个机组的可靠性。某行星架在使用
行星架从花键套端部开裂至底部，花键套内花键磨损
约400 h后发生断裂，材料为QT500-7球墨铸铁，硬度
严重；将行星架沿花键套底部切开，发现较多铸造夹
要求为179~240 HBW。行星架采用砂型铸造方式成型，
2
渣、缩孔和疏松缺陷，铸造缺陷面积约为3 cm ，缺陷主
生产工艺流程为：造型→熔炼→浇注→清理→入库→
要集中在与主体连接处，即热节处，行星架毛坯花键套
部位壁厚约为20 mm；行星架开裂源1位于距花键套端
收稿日期：2024-05-13 部约13 mm的外表面，开裂源2位于花键套底部铸造
作者简介：冯志明（1986-） ，男，硕士，高级工程师，主要从事铸
缺陷处，未见明显加工缺陷，断口未见明显塑性变形，
铁材料研究工作
断口边缘未见剪切唇，断裂性质为脆性断裂 [2-3] 。
通信作者：冯银平，yinping0129@163.com
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