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(guò)程中多次出現(xiàn)機(jī)蓋連接螺栓與墊圈配合使用時(shí)，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(guò)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(chǎng)設(shè)定力矩為90N.m。本文將對(duì)齒輪減速電機(jī)蓋連接螺栓與螺栓組合件進(jìn)行對(duì)比分析，為了確定齒輪減速機(jī)蓋連接螺栓斷裂原因，對(duì)螺栓進(jìn)行了斷口分析、顯微組織分析、硬度檢測(cè)、化學(xué)成分分析、金相組織檢查、力學(xué)性能測(cè)試等試驗(yàn)，并通過(guò)裝配現(xiàn)場(chǎng)對(duì)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(duì)該螺栓斷裂原因提出了相應(yīng)改進(jìn)措施。

斷口分析：齒輪減速機(jī)螺栓斷面與軸向垂直，斷口附近無(wú)明顯宏觀夾雜物，起裂處位于螺紋上中部，呈韌窩狀，有明顯拉長(zhǎng)塑性變形，開裂源處未發(fā)現(xiàn)有明顯的宏觀映陷存在。顯微組織分析：檢測(cè)出齒輪減速機(jī)蓋連接螺栓與螺栓組合均為回火索氏體。
硬度檢測(cè)：分別取兩件齒輪減速電機(jī)斷裂螺栓及螺栓組合件，對(duì)其進(jìn)行硬度檢測(cè)，從表中看出斷裂螺栓的表面硬度略低于完好螺栓，但無(wú)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(duì)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(cè)：利用氧氮?dú)浞治鰞x對(duì)螺栓斷口附近取樣進(jìn)行氫含量檢測(cè)，由測(cè)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(guò)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(chǎng)試驗(yàn)：通過(guò)上述項(xiàng)目檢測(cè)，齒輪減速機(jī)螺栓各項(xiàng)參數(shù)在合格范圍內(nèi)，對(duì)比試驗(yàn)也無(wú)明顯差異，對(duì)此我們?cè)谘b配過(guò)程進(jìn)行以下對(duì)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(shí)，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(shí)，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(méi)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(chǎng)在使用螺栓與墊圈配合裝配時(shí)，由于墊圈孔徑較小沒(méi)有辦法穿入螺栓而使用了孔徑較大的另個(gè)墊圈，由于這個(gè)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(guò)程中螺栓接受縱向裝配力矩過(guò)大，導(dǎo)致螺栓斷裂。同時(shí)裝配現(xiàn)場(chǎng)定紐扳手設(shè)置值為上線，沒(méi)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(guò)驅(qū)氫處理，但不能完全排除氫殘留風(fēng)險(xiǎn)。在裝配過(guò)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(guò)大是導(dǎo)致螺栓斷裂的主要原因，在采購(gòu)環(huán)節(jié)或裝配環(huán)節(jié)使用時(shí)要采購(gòu)或使用組合件，盡量不要現(xiàn)場(chǎng)組合使用，如必須現(xiàn)場(chǎng)組合，必須要展開有效評(píng)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(duì)保證螺栓的安全服役有重要意義，同時(shí)嚴(yán)格按照工藝裝配順序擰緊。http://www.ntzls.com/Products/xiaoxingjiansuji.html