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长钢高速线材精轧机夹送辊输入轴断裂失效研究

罗培华  
【摘要】:高速线材精轧机组夹送辊装置的输入轴在生产过程中频繁失效,严重影响了生产的正常进行,在发生输入轴失效时,通过仔细观察,试样的收集,并进行了结合生产情况的数据统计,较完整地收集到所需样本资料。 通过对输入轴的显微组织分析,发现由于输入轴的热处理(调质处理)工艺问题导致调质处理后的组织为屈氏体,并有残留马氏体的痕迹,从而使韧性降低;这是由于回火温度低造成的。因而造成了经过调质处理的产品的使用寿命低于热轧状态加工的产品,同时,通过扫描电子显微镜分析表明,经过调质处理的试样和未经调质处理的试样均存在裂纹源,而裂纹源主要是由夹杂物,缺口及缺口根部的剪切带组成,而裂纹源周围存在微孔洞或细裂纹,在外加应力的作用下使裂纹得以扩展直至失效,造成设备事故,该轴的断裂失效具有疲劳断裂和解理断裂的特征。 结合显微组织分析研究,综合机械性能研究表明,显微组织决定了机械性能的优劣,实际情况也是吻合的,同时,对输入轴从强度设计和可靠度设计角度上进行了研究分析,以寻求失效的其它原因,结果表明,强度设计和可靠度设计是满足标准的,但同时也提供了进一步增加其强度的和可靠度的有效方法。 本文通过微观的显微组织的研究、裂纹的产生和扩展机理、宏观的力学性能分析,得出了如下结论:输入轴材料组织和热处理工艺是该轴失效的主要原因,而力学性能研究和计算为改进输入轴性能提供了辅助措施。 因此必须完善热处理工艺,确保综合机械性能的优良;选用优质合格的钢材,特别要控制钢中的夹杂物,杜绝裂纹源;优化夹送辊输入轴尺寸,提高抗变形能力和可靠性。通过以上措施的实施使问题得以彻底的解决,年创效益50万元。取得了良好的经济效益和社会效益。 以上的研究工作为研究分析失效零部件提供了重要的参考。


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