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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 8 q; u+ P9 X4 l( f9 q1 w

" M/ h4 ]% T" R- W, o$ q$ F9 b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 1 ~; s2 n  [" j! O

) d5 Y/ u, g- W+ Q! v& b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
( G3 v( Q6 i7 r* y調沒調還是打下硬度靠譜，這種軸一般也會T265-T285
6 b" \0 R! l: l) Y) J# ]1 I1 U
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
* R% M2 J! O8 _, ^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。
: ~1 F+ w% i8 y& y
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
% @6 w$ o) U& T+ ~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，
: {% y& R' R! h; E7 d% E
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
6 ^* d; h7 W& g/ m8 W' ?1 W用40Cr的話，調完最好做個淬火，光調制和45#調制差不多。
5 _5 K4 r7 ^# `* u1 G
嗯，多謝大俠
0 e* h) T3 I! w7 O" I
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
, w+ U! T( J. w6 P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， ...

7 b7 I2 h" [1 f- |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; y' n5 Y0 r( B; s) _
1 `( M2 \. c7 I/ {0 }3 d8 Q/ m
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
' f' {  s; b. A# M. ]) x  n
3 `9 ]* F( d* |2 i原材料：有缺陷的棒料& `1 n/ `" \5 U) u

9 f( f; _2 w  K3 x6 R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）5 P1 B9 h! E" {, a& c7 R/ _

0 B' P" i& t1 g3 h, F$ C$ ?/ y# V# m熱處理：熱處理不符要求，或形成熱處理缺陷. _+ |/ j. a. L( R
% _+ ^) U1 p) S
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  @1 e1 h" m& k: j8 ]5 v5 h  ^
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？
! Q1 g' a! Q; L8 k! @6 e  G  w2 p+ ?40Cr比45#的熱處理性能好很多。
3 ]6 U) f8 K  n( h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
- `1 A  L- D2 F! f( M  B- y& x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， ...

' U8 V  U6 u- I: F. ^神州行，我看行。+ Y3 }# j. d4 V4 W' Z8 u
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# d. s4 q2 x1 p# F- l' V+ a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， ...

& d' ~4 g" n) |/ F! k# |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
( c* T( A5 b! F& F5 ^
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 & h+ p8 I, {+ d% r4 O" y2 r4 V
9 ~+ Z& [( O  c1 d( ?: S! t
45鋼一般T235,40Cr   T265
7 |& G/ T7 m. \+ ~3 i你這個是不是被偷懶了，給你淬火沒高溫回火，所以太脆了
* H1 I6 W1 S' D  s; i, u3 N5 R4 f承受這么重的軸，基本都要鍛件了，料件基本完蛋
: b1 y. y% S% N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
' B  z0 K7 r+ W5 n
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) F  [) V( i7 K+ a
調質，軸承處高頻。強度就大大提高了。材料40Cr.
1 M1 s* C( |4 J1 F& h7 ]! K) k
不會的，高頻不會引起脆，當然要控制好回火$ I( g" v) @7 d! t, G! s3 v# f# [, i3 ~
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
. D+ A2 I5 Q8 f9 |1 E用40Cr的話，調完最好做個淬火，光調制和45#調制差不多。
6 k7 h7 g+ ~. b: q; ~3 x
淬火的目的是為了什么？對樓主這個工況的意義何在？
5 Z" d9 s$ [+ w" B+ J
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
8 Z% r, `) w. y' q/ M7 [. ]# @1 f淬火的目的是為了什么？對樓主這個工況的意義何在？
) f5 G7 P' n& J( w) r
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3 b* L  n% h$ m: \) q8 a8 h$ `- Q* c# \
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
6 n7 U8 B! m6 Y$ X( @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： ...

" d  k( B' T* e- A; N  J" e6 p! }' a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。
/ Y. F8 ^( I$ M1 @- R$ M# V
作者: 702736    時間: 2020-10-15 10:26
702736 發表于 2020-10-14 08:29: W7 {6 a/ Y/ L1 [
彎矩蠻大的，又說應力小，再算一下具體多少？
* O+ h$ P9 x* ^, |3 `. E! _4 _( M  V
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。
! I' [/ s2 Y/ w1 ]* l2 w& |( c1 c  i$ c. ?* H& Z# D- n
作者: 702736    時間: 2020-10-15 18:52
702736 發表于 2020-10-15 10:26
' Q5 o: E6 H, s$ j9 V( W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。
1 N; b: c+ ~8 i. R1 h
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。8 {2 y+ L3 e' K% M: ^
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。
3 s. G; l6 D, I* z2 g3 i& I你懷疑他沒調質，其實我看是調質出了問題的概率最大。
" D' a4 u* B' V7 A5 t9 Y' h# `
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 ' |  R) Q# a: r! X( k8 ~
9 [0 \6 O( s+ }, F9 p
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
4 f# C8 g; c6 Z7 g& [% R( }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， ...
! C5 d2 V: h2 P
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
  p$ y  t5 q4 @" }: T2 Z9 ~0 _1 _
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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