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大型压铸机哥林柱断裂失效分析
发布者:镀铬棒|:哥林柱|:广东日钢 发布时间:2016.05.25

通过断口观察、组织分析以及有限元分析等手段研究了某大型压铸机哥林柱断裂失效原因。结果表明,哥林柱内部存在明显的冶金和热处理缺陷,裂纹源区有皮下气泡和非金属夹杂物,组织中存在网状和游离铁素体。哥林柱应力最大值出现在和头板的连接处,在应力集中的螺纹根部形成裂纹是哥林柱断裂的主要原因。

国家“高档数控机床及基础制造装备”重大专项于2011年拨出专款3500万、地方配套8500万,进行“3500t精密卧式实时控制压铸机及成套设备”项目研究(见图1),以打破国外在高档压铸设备方面的封锁和垄断,满足威尼斯在线app下载国在汽车、船舶、军事装备、航空航天领域对大型、复杂压铸件的需求。

哥林柱是大型压铸装备中极为关键的零部件,它通过两端螺纹结构分别与定型座板和合模尾板连接,同时对动型座板起导向作用,以完成压铸件高速精密成形;大型压铸机工作过程中四根哥林柱共同承受数百吨甚至上千吨的锁模力,且往复循环工作。图2所示是某大型压铸机在实际工作中发生的哥林柱突然断裂事故,使昂贵、复杂的压铸模具完全损坏,运行中的压铸机及压铸生产线全面瘫痪,造成巨大的经济损失。如此结构简单的哥林柱为什么会发生突然断裂?其中原因是什么?应该采取什么样的措施杜绝此类事件再次发生?为顺利完成“3500t精密卧式实时控制压铸机及成套设备”项目,保障压铸设备安全、稳定、持久运行。本文针对这一案例,从材料质量、组织性能、断口形貌、力学分析等方面着手,分析和研究哥林柱断裂失效的原因和机理,寻找防止哥林柱出现这种非正常的恶性失效事故预防措施,从根本上杜绝此类事件的再次发生。

观察与检测

宏观断口观察

失效哥林柱制造工艺为:42CrMo钢锭—锻造—粗加工—调质—精加工。宏观观察发现,断口显示最初断裂源区最大宽度为4mm,次生断裂源区最大宽度为36mm,呈月牙形。整个断口分为裂纹源、扩展区和瞬断区。其中瞬断区在断裂失效后发生生锈氧化,见图3(a)。

失效哥林柱螺纹副采用梯形螺纹结构,于头板固定螺纹处发生断裂,断裂位置在螺纹齿根处,裂纹沿径向扩展(图4)。最终被拉断的螺纹齿见图3(b),齿顶出现垂直于轴向的塑性滑移带,说明最终瞬间断裂时该部位受到很强的拉应力。
(1)失效件断口裂纹源处发现成片皮下气泡,非金属夹杂物尺寸达到破坏疲劳性能的理论条件。应减少非金属夹杂物和皮下气泡,严格控制冶炼工艺。

(2)组织中存在热加工冷速较慢产生的网状铁素体和淬火不足遗留的游离铁素体,使得哥林柱芯部强度硬度不均。网状铁素体可通过正火消除,保证淬火时进行充分奥氏体化以消除游离铁素体。

(3)哥林柱头板处螺母根部为理论受力最大处,与实际断裂位置一致。应从结构设计上优化锁模支撑系统,降低某一个位置成为疲劳软点的可能性。一旦发生偏载,将发生该处应力急剧增大而引发断裂事故。在实际生产中应注意装配精度,定期调整定位齿。优化螺纹副结构,改善螺纹牙承载均匀性。
文章整理:哥林柱,镀铬棒  /ProductList-1.html

 


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