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电机蜗杆断裂失效分析案例

发布日期:2024-04-17阅读量:38
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  • 蜗杆电机断裂通常涉及许多方面的因素,包括材料、设计、制造工艺和运行环境。在材料方面,蜗杆如有缺陷或不符合要求,会直接影响其强度和耐久性。设计不当,如应力集中、尺寸不合理等问题也容易导致断裂。制造工艺方面,热处理失当、加工精度不够等情况也可能使蜗杆的强度下降。此外,过载、振动和腐蚀等运行环境因素也会加速蜗杆的损坏。


    金属断裂失效分析


    为防止蜗杆断裂,需选择高质材料,合理设计,保证工艺准确,并定期检查电机进行维护。如发现蜗杆有裂纹或磨损异常,应及时更换以免造成更严重后果。综合分析并采取改进措施,可有效提升电机蜗杆的可靠性和使用寿命。




    No.1 电机蜗杆断裂失效分析案例背景

     

    某电机蜗杆样品抽样测试过程中偶发断裂,使用不到1000回合即发生断裂(要求10000回合),现需分析其断裂原因。

     

     

    电机蜗杆断裂失效分析案例 

     来料样品图

     

     No.2 电机蜗杆断裂失效分析过程

     

     电机蜗杆断裂失效分析-断口检查

     

     

    电机蜗杆断裂失效分析-断口检查 

    1#断裂样品外观图

     

     

     

    断裂失效分析

    2#断裂样品外观图

     

    说明

    1#/2#断裂样品断裂均发生在螺纹根部位置,断口未见明显腐蚀迹象。

     


    电机蜗杆断裂失效分析-SEM分析

     

    电机蜗杆断裂失效分析-SEM分析

    1#SEM位置图

     

    断裂失效分析-SEM分析

    1#SEM位置放大图



    电镜扫描SEM分析 

    2#SEM位置图

     

    电镜扫描SEM分析 

    2#SEM位置放大图

     

    说明

    1#/2#断裂样品断口外周均可见明显刮擦痕迹(见位置1,此处应为裂纹源区,裂纹形成后,在后续服役过程中受到摩擦形成刮擦痕迹。在裂纹扩展区局部位置可见明显疲劳条带(见位置2)。位置3和位置4处可见明显韧窝形貌,此处应为最终断裂区,由于最终断裂时受力面积过小,应力过载,断裂前发生了较大塑性变形。

     


    电机蜗杆断裂失效分析-EDS分析

     

    电机蜗杆断裂失效分析-EDS分析 

    1#EDS成分分谱图

     


    EDS成分分谱图 

    2#EDS成分分谱图

     

     

    EDS测试数据 

    1#/2#EDS测试数据

    说明

    1#/2#断裂样品断面未检测到异常元素。

     


    电机蜗杆断裂失效分析-金相组织检测

     

    电机蜗杆断裂失效分析-金相组织检测

    1#断裂样品-抛光态 OM 100X

     

     

     

    金相组织检测

    3#OK样品-抛光态  OM 100X

     

     

    电机蜗杆断裂失效分析

    1#断裂样品-腐蚀态  OM 100X

     

     

    电机蜗杆断裂金相组织检测

    3#OK样品-腐蚀态 OM 100X

     

    说明

    1#断裂样品和3#OK样品镶嵌制样,研磨抛光后观察抛光态形貌,2pcs样品均未见明显夹杂异常;腐蚀后观察金相组织,2pcs样品均未见明显组织缺陷,均为回火索氏体组织,在蜗杆心部均可见延轴向分布的变形流线。



    电机蜗杆断裂失效分析-维氏硬度检测

     

    电机蜗杆断裂失效分析-维氏硬度检测

    维氏硬度测试结果

     

    说明

    由维氏硬度检测结果,1#断裂样品和3#OK样品心部硬度未见明显差别。


     

     No.3 电机蜗杆断裂失效分析结果

     

    综上所述,推测样品断裂原因为螺纹根部应力集中引发的疲劳断裂。

     


     No.4 电机蜗杆断裂失效分析建议

     

    检查样品螺纹根部圆角过渡是否平顺,或对样品进行适当表面硬化处理降低疲劳敏感性。

     


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