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標題: 軸承箱主軸斷裂，請大家看看是否經過調質處理？ [打印本頁]
作者: 西山向日葵    時間: 2020-10-12 19:06
標題: 軸承箱主軸斷裂，請大家看看是否經過調質處理？
本帖最后由 西山向日葵 于 2020-10-12 19:08 編輯
7 B/ k( v) J3 S/ \* C: w
' }  `2 F  y4 F) a; s+ E% Q該軸承箱為半軸彎曲疲勞試驗主要部件，工作時主軸只受側向力并以約300RPM旋轉，主軸（材料45#）斷裂處直徑65mm，帶R2.5圓角，主軸中段直徑80mm，主軸通過一對圓錐滾子軸承安裝，中間大，兩頭小，斷裂處位于主要受力軸承內側，斷口距離側向力加載點約0.8m，側向力5kN，請大家幫看下斷口是否經過了調質處理?還有主軸斷裂可能的原因?敬請各位大俠指教！
作者: 未來第一站    時間: 2020-10-12 21:46
本帖最后由 未來第一站 于 2020-10-12 21:47 編輯
; S. a" E( j; v2 w) z) A  W) D0 }2 s) [. S0 p
調沒調還是打下硬度靠譜，這種軸一般也會T265-T285
作者: 西山向日葵    時間: 2020-10-12 22:12
未來第一站 發表于 2020-10-12 21:46
  J1 l3 N7 g+ {; M9 j調沒調還是打下硬度靠譜，這種軸一般也會T265-T285

+ J, p$ T! s% r4 `我給的要求是28~32HRC，斷的實在是太快了，就懷疑沒調質；另外估計還有個問題是R2.5圓角處嚴重應力集中，我想了兩個改進方案，一個是把中間部分80直徑改成70，分散應變，第二個是把R2.5圓角放大成R20以上更大過渡圓弧，用數控車床加工，同時材料換成40Cr,調質32~36HRC，老師有興趣可以幫評估下可行否?
作者: 曉昀    時間: 2020-10-12 22:13
從受力，熱處理，結構設計幾方面去分析，有數據做下彎矩圖看看。
作者: 西山向日葵    時間: 2020-10-12 22:23
曉昀 發表于 2020-10-12 22:13
) K' i. I: T8 o; ]+ F9 [1 F從受力，熱處理，結構設計幾方面去分析，有數據做下彎矩圖看看。
8 g; h# A  n) B
老師說得在理，之前手算校核過彎曲應力，應力是比較小的，現在還是想從結構設計和材料熱處理上下功夫了，主要是這個任務要得急，軸承直徑沒法改了，現在想干脆做兩跟軸算了，改材料的情況下，一個方案改R2.5圓角到20以上，一個方案直接把中段直徑縮小到70mm， 分散應變
作者: 丶王    時間: 2020-10-12 22:30
我覺得最好的辦法，也是最實在的辦法是加粗斷裂的主軸，或者換個材料，
作者: 西山向日葵    時間: 2020-10-12 22:34
丶王 發表于 2020-10-12 22:30
, c2 C4 R" c2 Z2 Y/ J% C) h我覺得最好的辦法，也是最實在的辦法是加粗斷裂的主軸，或者換個材料，
% S, t* o& |9 J4 q
軸承和軸承座不好改，所以現在想用40Cr替代45#
作者: 未來第一站    時間: 2020-10-12 22:49
用40Cr的話，調完最好做個淬火，光調制和45#調制差不多。
作者: 西山向日葵    時間: 2020-10-12 22:56
未來第一站 發表于 2020-10-12 22:49) w7 }+ ~6 u) ?) v# c, D+ L
用40Cr的話，調完最好做個淬火，光調制和45#調制差不多。
" m% C. E  j9 q- q: w1 c; {; j- C
嗯，多謝大俠) v% V% @  i( ^# X+ w
作者: 蛋蛋超人    時間: 2020-10-12 23:19
還是模擬一下吧，確認一下。
作者: 曉昀    時間: 2020-10-13 07:48
西山向日葵 發表于 2020-10-12 22:23' N( D! {& C& l2 L; W8 r( t
老師說得在理，之前手算校核過彎曲應力，應力是比較小的，現在還是想從結構設計和材料熱處理上下功夫了， ...
6 }% U+ x+ ~3 _2 @
軸徑法改就換性能好的材質，比如合金鋼材料。
作者: 3983596    時間: 2020-10-13 07:56
建議最好嚴格控制熱處理過程，很多廠家熱處理外協，回來也不檢驗，零件很容易偏離技術要求或形成熱處理缺陷
作者: 3983596    時間: 2020-10-13 08:09
    斷軸，一般都不是單一方面的問題( ^$ Y0 \9 g+ l2 z* l( \* _: M

3 G2 N( D6 V; \4 K6 }( e! P0 }設計：載荷設計不準，安全系數過小，材料選擇錯誤，熱處理參數給定錯誤，設計就形成應力集中點# Y  t' F: T# O0 d  Q

! R) P$ G% a& G' m8 q( q0 w/ b原材料：有缺陷的棒料
1 A3 z( W# z& ?2 K, K. r+ t$ P! O9 H6 _9 D5 u- v; d
加工：加工不符合圖紙（尤其是各種空刀槽越程槽圓角等應力集中的位置）3 o) I" m, o2 M
: ?8 @4 W: b$ ^& I& o) c+ M, |
熱處理：熱處理不符要求，或形成熱處理缺陷
6 K2 G* A. @; y: l2 ~$ @- e, ?% v* _- r1 s; l$ m5 v
工況：工況波動引起載荷變大或波動較大，設備其他件卡磨，設備振動過大而形成疲勞應力，操作人員誤操作..
作者: 無葉123654    時間: 2020-10-13 08:11
看是 應力集中在軸跟部，疲勞斷裂。如果是調質料，硬度不能過高，在工藝上看有沒有改進的，例如減小過渡軸的直徑差，圓弧擠壓等
; A" |  H( A5 R' F- f) `
作者: 3983596    時間: 2020-10-13 08:11
單從軸斷面判斷，軸原材料有缺陷和受到疲勞破壞的成分較大
作者: ywjianghu    時間: 2020-10-13 09:12
兩個軸承位的同心度？
5 z1 D8 d# X, [: P$ j% U40Cr比45#的熱處理性能好很多。
- ?& J7 M! j% v/ ]一般斷外側，就是靠近加載點那側。
作者: 李自帥1172    時間: 2020-10-13 09:29
西山向日葵 發表于 2020-10-12 22:12
0 o6 {- d  X% `4 A! V. H& }我給的要求是28~32HRC，斷的實在是太快了，就懷疑沒調質；另外估計還有個問題是R2.5圓角處嚴重應力集中， ...

" m0 q1 O$ t# `神州行，我看行。* W" Z0 Z% r' I
作者: 702736    時間: 2020-10-13 09:38
不知道算下來斷裂處最大應力是多少？
作者: charlie909    時間: 2020-10-13 11:30
西山向日葵 發表于 2020-10-12 22:23
( s% K# W- |( q+ h8 p2 m老師說得在理，之前手算校核過彎曲應力，應力是比較小的，現在還是想從結構設計和材料熱處理上下功夫了， ...

/ e* Z/ ?, p* K- `  M在我的印象中這么大直徑的40Cr材料調質到你給的這個硬度會發脆容易斷裂，個人經驗
; U+ h( I: g& e7 g
作者: duduxiaozi32    時間: 2020-10-13 13:10
42Cr鍛造一根軸試試，我們之前做的主軸總斷，后來用鍛造軸后就沒斷過了
作者: tsaohuan    時間: 2020-10-13 16:25
調質，軸承處高頻。強度就大大提高了。材料40Cr.
作者: 風刃    時間: 2020-10-13 21:47
本帖最后由 風刃 于 2020-10-13 21:49 編輯 & W* e, b) u3 i0 ~5 _4 r0 q
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45鋼一般T235,40Cr   T265
" ~, k' i& a& g0 q1 o2 y你這個是不是被偷懶了，給你淬火沒高溫回火，所以太脆了
6 }' z" s3 i: Z  B0 L8 e! y承受這么重的軸，基本都要鍛件了，料件基本完蛋
( |4 g: S; h+ Y而且45鋼基本不用，都是更低的低碳鋼調質外表滲碳滲氮，即使40Cr也是高頻淬火( j* c+ K$ d- h8 D
作者: 遠祥    時間: 2020-10-13 22:28
如果主軸承受的載荷較大，在使用短期內便斷裂，那就是主軸本身性能不合格，主軸的生產材料通常選擇碳素鋼和合金鋼，而鋼中非會屬夾雜物的存在易引發應力集中，這些夾雜物的邊沿易形成裂紋，造成主軸在短期內斷裂。
作者: 702736    時間: 2020-10-14 08:29
彎矩蠻大的，又說應力小，再算一下具體多少？
作者: tsaohuan    時間: 2020-10-14 08:48
tsaohuan 發表于 2020-10-13 16:25
' C0 x3 ~0 V- N: m9 }! K0 k調質，軸承處高頻。強度就大大提高了。材料40Cr.
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不會的，高頻不會引起脆，當然要控制好回火
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作者: 丹楓911    時間: 2020-10-14 11:36
未來第一站 發表于 2020-10-12 22:49
1 \  G- k5 w- }0 m" |# X用40Cr的話，調完最好做個淬火，光調制和45#調制差不多。
) a; n- \+ z" m8 w
淬火的目的是為了什么？對樓主這個工況的意義何在？
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作者: 衡955    時間: 2020-10-14 15:35
吼吼，熱處理知識做機械的人懂得有限，多需要再學習下
作者: 西山向日葵    時間: 2020-10-14 19:29
丹楓911 發表于 2020-10-14 11:36) Q8 r5 h1 |  `8 O- X; I. m
淬火的目的是為了什么？對樓主這個工況的意義何在？
% a* J4 n/ [  ]5 w3 T/ \1 z
老師，未來估計想說表面高頻淬火或者火焰淬火，這樣提高表面材料的疲勞強度，我們廠的半軸就是這么干的：先整體調質22~25HRC，最后做表面感應淬火50~60HRC，但是只有桿的部分做了感應淬火，感應淬火后利用半軸余熱自回火，屬于低溫回火吧
: R7 ^: A( o$ I6 L
作者: 丹楓911    時間: 2020-10-14 21:54
西山向日葵 發表于 2020-10-14 19:29- s1 E( E1 D" S* t; ~! @3 }
老師，未來估計想說表面高頻淬火或者火焰淬火，這樣提高表面材料的疲勞強度，我們廠的半軸就是這么干的： ...

6 o3 ?3 E5 g' h% M; P7 ], F$ x學習了，感謝，以前沒接觸過，只做過調質處理，不知道調質之后還可以高頻淬火。
2 t* p, J, m  S# B
作者: 702736    時間: 2020-10-15 10:26
702736 發表于 2020-10-14 08:297 K. j0 `, v; A5 P6 t3 w
彎矩蠻大的，又說應力小，再算一下具體多少？
* a$ @7 ~! h' X3 {! K3 u
應力不是太大，不至于短期內就斷裂。應該從材料和工藝上改善。
; k4 b" m2 D1 @& n# d, K  O+ x: [: R3 O; r. h( h) f
作者: 702736    時間: 2020-10-15 18:52
702736 發表于 2020-10-15 10:26
- p) ~% X) l: f7 E) m6 Y應力不是太大，不至于短期內就斷裂。應該從材料和工藝上改善。
! ^/ C% ]1 D4 |- Q
其實這類反復變應力的可以考慮軸承檔到出軸基本無突變。
1 }9 u+ V. L/ O' p/ d還有45鋼這么粗的軸一般用正火較好；不能控制工藝的可靠性時，慎用調質。
7 d% `. T3 y: W, P5 {你懷疑他沒調質，其實我看是調質出了問題的概率最大。
& n* O+ u/ L+ f  Y/ \* L9 A$ J
作者: 702736    時間: 2020-10-15 19:57
熱處理一定要找對此類材料有成熟經驗的廠家，否則會被害的很慘
作者: 大白123    時間: 2020-10-16 08:02
這個打一下硬度看一把，順便校核一下扭矩，順便查查機械手冊
作者: 小熊嘆    時間: 2020-10-16 12:00
20CrMnTi，35CrMn，38CrMoAl ，加工過的主軸材料，
作者: 大白123    時間: 2020-10-16 15:05
有沒有考慮過現場裝配的聯軸器同軸度問題
作者: 浣溪沙    時間: 2020-10-16 20:50
斷裂的另一頭有負荷沒？如果有，同軸度不夠，
作者: 冷水黃金    時間: 2020-10-19 09:46
本帖最后由 冷水黃金 于 2020-10-19 09:47 編輯 6 r& W9 n& ~! {0 `' `

: `! z$ _' k+ Y第六感是：設計計算錯誤，對材料、熱處理、受力不懂，另外對傳動設計也可能不了解。
作者: move3309    時間: 2020-10-20 15:58
西山向日葵 發表于 2020-10-12 22:12
6 z& K5 W/ N1 v我給的要求是28~32HRC，斷的實在是太快了，就懷疑沒調質；另外估計還有個問題是R2.5圓角處嚴重應力集中， ...
; ?1 u5 O9 }" |1 Y- M
沒看懂，斷裂處的圓角大小不是受限制于軸承內圈圓弧角嗎，怎么還能隨便改呢
' ~7 y$ q# ?" B0 Z- C4 _/ W
作者: 軍CSJ    時間: 2024-6-5 19:20
你這個肯定不能單獨看側向力，彎扭合成界面和彎曲界面校核都要考慮。如果有相關資料，我可以幫你算一下。
作者: 管理團隊    時間: 2024-6-13 15:34
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