关键词:驱动链;外链板;疲倦断裂;折叠;表面脱碳;毛病;应力集中
中图分类号:TG１１１．９１ 文献标志码:B 文章编号:１００１Ｇ４０１２(２０１９)１０Ｇ０７２２Ｇ０３
某自动扶梯主驱动链条在运行过程中外链板发 生断裂.断裂链条型号为１６A 和２０A 双排滚子驱 动链,链板材料为４５Mn钢,链板表面打印字头均采 用冷冲压成型.链条紧张运用在设备动力传动上, 如传送驱动、电动扶梯驱动等.驱动链条的浸染是 连接主动链轮与从动链轮,主动链轮载荷通过链条 通报到从动链轮上从而驱动设备运行.因此驱动链 条具有固定的传动比及较大的载荷力,对链条的强 度及疲倦性能哀求较高.为查明该链条外链板断裂 失落效缘故原由,以便采纳方法避免类似失落效事件的再次 发生,笔者对其进行了考验和剖析.
１ 理化考验
１．１ 宏不雅观考验
对外链板进行宏不雅观不雅观察,由图１~４可见,断裂 均位于外链板腰部字头处,断裂部位未见明显塑性 变形.断口呈灰色纤维状,其上有明显的贝纹状疲 劳弧线,瞬断区呈较粗糙的撕裂棱描述,由此判断外 链板断口为疲倦断口[１],且疲倦裂纹源均位于外链 板表面字头底部.
１．２ 化学身分剖析
在断裂外链板一侧取样利用直读光谱仪进行化 学身分剖析,结果如表１所示.可见断裂外链板的 化学身分符合 GB/T６９９－２０１５«优质碳素构造钢» 对４５Mn钢身分的哀求.
１．３ 硬度测试
在断 裂 外 链 板 孔 部 附 近 取 样,根 据 GB/T ２３０．１－２０１８«金属材料 洛氏硬度试验 第１部分:试 验方法»对试样进行洛氏硬度试验,依次由外链板次 表面检测至心部.由表２可见,１６A 外链板硬度符 合设计哀求,２０A 外链板次表面硬度偏低.
１．４ 非金属夹杂物考验
根据 GB/T１０５６１－２００５«钢中非金属夹杂物 含量的测定 标准评级图显微考验法»,在断口附近 取平行于外链板材料轧制方向的试样作为考验面, 经由磨制、抛光后,利用金相显微镜不雅观察外链板材料 中的非金属夹杂物情形.１６A 外链板非金属夹杂物 含量为:A１．０,B１,C０．５,D０．５;２０A 外链板非金属夹 杂物含量为:A１．５,B０．５,C０．５,D０．５.两外链板材料 基体中的非金属夹杂物含量均符合材料验收哀求.
１．５ 金相考验
在外链板断口疲倦源附近垂直于打印字头将外 链板剖开,经磨抛后在金相显微镜下不雅观察.１６A 外 链板剖开的两侧均有字头但形状存在差异,A 面为 梯形,B面为圆弧形,如图５和图６所示.１６A 外链 板 A 面梯形字头底部靠近过渡圆角处存在明显的 冷冲压成型时造成的局部折叠,裂纹自折叠处扩展, 而 B 面圆弧形字头底部未见明显裂纹.２０A 外链 板仅一壁有字头为梯形,过渡圆角处进行了倒圆处理,但字头底部靠近过渡圆角处同样有裂纹扩展,如 图７所示.
对考验面用４％(体积分数)硝酸酒精溶液浸蚀 后,在金相显微镜下不雅观察.１６A 和２０A 外链板显微 组织均为回火屈氏体＋少量回火索氏体,如图８所 示.２０A 外链板表面存在较严重的脱碳征象,脱碳 层深度约为０．２０mm,外链板孔部未见明显脱碳,说 明表面 脱 碳 在 热 处 理 前 就 已 经 存 在 (为 原 材 料 脱 碳).脱碳部位显微组织为回火屈氏体＋少量沿晶 铁素体,如图９所示.
２ 综合剖析
传动链的紧张失落效形式有以下几种:①链条的 紧边与松边拉应力交变载荷反复浸染,经由一定的 循环次数后链板发生疲倦毁坏;②链条运行和链轮咬合时产生的振动应力与冲击载荷使链板产生打仗 疲倦;③由于润滑不当导致表面胶合,进而使链条铰 链产生磨损;④链条铰链磨损导致链节变长;⑤过载 拉断[２].
由以上理化考验结果剖析可知,外链板断裂均 位于链板中部的字头处,宏不雅观表现均为疲倦断裂. 由于１６A 外链板字头底部存在冷冲压成型时造成 的局部折叠毛病,字头呈梯形且底部过渡圆角未进 行倒圆处理,随意马虎导致应力集中,裂纹由折叠毛病处 产生并疲倦扩展.２０A 外链板由于原材料表面脱碳 降落了材料表面抗疲倦性能,利用过程中很随意马虎在 表层脱碳处萌生疲倦裂纹[３Ｇ５].
链条在运行过程中紧边和松边拉应力交变载荷 以及振动应力的共同浸染下,在外链板表面字头底 部尖角以及加工和材料毛病(冲压形成的折叠及表 面脱碳)处萌生疲倦裂纹源,裂纹逐渐疲倦扩展终极 断裂失落效.此外链板提前失落效解释外链板打印字头 的设计及表面毛病对其疲倦寿命存在明显的影响.
３ 结论及建议
(１)１６A 外链板表面打印字头底部尖角应力集 中以及局部存在折叠毛病,是导致其提前疲倦断裂 失落效的紧张缘故原由.建议外链板表面打印字头重新设 计制作,只管即便选择圆弧设计.梯形字头过渡圆角处 应进行倒圆处理,肃清尖角导致的应力集中征象,并 确保外链板打印字头的表面质量.
(２)２０A 外链板表层脱碳,表面硬度偏低、抗疲 劳性能降落,是导致其提前疲倦断裂失落效的次要原 因.建议加强外链板原材料表面脱碳考验,杜绝由 于原材料表面脱碳造成材料表面抗疲倦性能降落.
参考文献:
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<文章来源 >材料与测试网 > 期刊论文 > 理化考验－物理分册 > 55卷 > 10期 (pp:722-724)>
