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齒輪減速機(jī)蓋連接螺栓斷裂失效分析。某齒輪減速機(jī)在裝配過程中多次出現(xiàn)機(jī)蓋連接螺栓與墊圈配合使用時，桿徑斷裂現(xiàn)象，該斷裂螺栓的設(shè)計(jì)材料為ML40Cr. 表面經(jīng)過鍍鋅處理，強(qiáng)度等為10.9，該螺栓的要求安裝扭矩為為80N.m,現(xiàn)場設(shè)定力矩為90N.m。本文將對齒輪減速電機(jī)蓋連接螺栓與螺栓組合件進(jìn)行對比分析，為了確定齒輪減速機(jī)蓋連接螺栓斷裂原因，對螺栓進(jìn)行了斷口分析、顯微組織分析、硬度檢測、化學(xué)成分分析、金相組織檢查、力學(xué)性能測試等試驗(yàn)，并通過裝配現(xiàn)場對比試驗(yàn)，分析齒輪減速電機(jī)螺栓斷裂的主要原因是墊圈選配不當(dāng)導(dǎo)致斷裂，后針對該螺栓斷裂原因提出了相應(yīng)改進(jìn)措施。
硬度檢測：分別取兩件齒輪減速電機(jī)斷裂螺栓及螺栓組合件，對其進(jìn)行硬度檢測，從表中看出斷裂螺栓的表面硬度略低于完好螺栓，但無明顯差異，均在標(biāo)規(guī)定的范圍內(nèi)。成分分析：采用直接光譜法對斷裂件和螺栓進(jìn)行化學(xué)成分分析，其化學(xué)成分也符合要求。室溫力學(xué)性能：取同批次完好未經(jīng)使用的螺栓樣件，齒輪減速馬達(dá)分別進(jìn)行室溫極限拉力載荷和抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)，環(huán)境條件在19.6攝氏度，其力學(xué)性能結(jié)果符合要求。
氫含量檢測：利用氧氮?dú)浞治鰞x對螺栓斷口附近取樣進(jìn)行氫含量檢測，由測試結(jié)果表明，雖然齒輪減速電機(jī)斷裂螺栓的氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)在標(biāo)準(zhǔn)以下，但螺栓內(nèi)部均含有定量的氫，加之該螺栓預(yù)緊力過大，易產(chǎn)生應(yīng)力集中區(qū)，氫原子便持續(xù)向裂紋尖端擴(kuò)散聚集，當(dāng)裂紋擴(kuò)展到定程度后，齒輪減速電機(jī)螺栓由于承力面積減小而終斷裂。
裝配現(xiàn)場試驗(yàn)：通過上述項(xiàng)目檢測，齒輪減速機(jī)螺栓各項(xiàng)參數(shù)在合格范圍內(nèi)，對比試驗(yàn)也無明顯差異，對此我們在裝配過程進(jìn)行以下對比試驗(yàn)。取螺栓單獨(dú)使用不加墊片，在裝配力矩在90N.m時，齒輪減速電機(jī)螺栓未出現(xiàn)斷裂；取螺栓與墊圈配合使用，在裝配力矩在80N.m時，螺栓出現(xiàn)斷裂；綜合分析：齒輪減速機(jī)螺栓與墊圈的組合件，其生產(chǎn)工藝為螺栓沒有滾絲前穿入墊圈，滾絲完成后螺紋外徑大于墊圈內(nèi)徑，保證墊圈不能掉落，所以裝配現(xiàn)場在使用螺栓與墊圈配合裝配時，由于墊圈孔徑較小沒有辦法穿入螺栓而使用了孔徑較大的另個墊圈，由于這個墊圈內(nèi)徑較大，與螺栓支承面接觸面種小，從而支承面摩擦力變小，在裝配過程中螺栓接受縱向裝配力矩過大，導(dǎo)致螺栓斷裂。同時裝配現(xiàn)場定紐扳手設(shè)置值為上線，沒有留足夠安全預(yù)度存在超差風(fēng)險(xiǎn)，影響螺栓預(yù)緊效果，氫元素可導(dǎo)致金屬韌性降低，該螺栓電鍍后雖然經(jīng)過驅(qū)氫處理，但不能完全排除氫殘留風(fēng)險(xiǎn)。在裝配過程中，齒輪減速機(jī)螺栓與墊圈配合使用不當(dāng)且安裝預(yù)緊力過大是導(dǎo)致螺栓斷裂的主要原因，在采購環(huán)節(jié)或裝配環(huán)節(jié)使用時要采購或使用組合件，盡量不要現(xiàn)場組合使用，如必須現(xiàn)場組合，必須要展開有效評估方可使用。盡量下調(diào)螺栓預(yù)緊力，在保證設(shè)計(jì)要求預(yù)緊力的情況下，將定扭扳手力矩調(diào)至80N.m，這對保證螺栓的安全服役有重要意義，同時嚴(yán)格按照工藝裝配順序擰緊。http://aldado-sa.com/Products/xiaoxingjiansuji.html
