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《某型飛機(jī)起落架的連接螺栓斷裂失效分析》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、宅艘=幽-團(tuán)匾舀翻
2、
3、．_萬方數(shù)據(jù)某型飛機(jī)起落架的連接螺栓斷裂失效分析徐志剛。李權(quán)。陳榮。王洪偉，傅國如(北京航空工程技術(shù)研究中心．北京100076)l_太孓摘要婭用掃描電鏡、光學(xué)顯微鏡和硬度等檢測手段，對連接螺栓斷裂原因進(jìn)行了探討。結(jié)果表明，由于裝配在螺栓上的球形襯套的強(qiáng)度嚴(yán)重不足，造成了螺栓受力不均勻，導(dǎo)致螺栓大應(yīng)力疲勞失效。)關(guān)鍵詞：連接螺栓；球形襯套；強(qiáng)度；大應(yīng)力疲勞中圖分類號(hào)：V226文巔標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：100l一4012(2005)增刊某型飛機(jī)的連接螺栓四件在大修出廠后使用不久相繼發(fā)生斷裂或裂紋(其中2件斷裂，2件裂紋)，該連
4、接螺栓用于主起落架轉(zhuǎn)動(dòng)拉桿與搖臂的連接。斷裂(或裂紋)螺栓及裝配在螺栓上的球形襯套均為同一批次生產(chǎn)的零件(螺栓和球形襯套均由30CrMnSiA鋼制造)，為找出螺栓斷裂的原因，應(yīng)用掃描電鏡、光學(xué)顯微鏡和硬度等檢測手段對此進(jìn)行了分析。1理化檢驗(yàn)1．1外觀及斷口檢查送檢的兩件螺栓(1件已斷裂，1件有裂紋)，均有較大的彎曲變形，在發(fā)生斷裂或裂紋處變形最大，斷裂螺栓見圖1。有裂紋的螺栓和已變形的球形襯套見圖2，圖中球形襯套的圓形口已變?yōu)闄E圓形口。螺栓斷口見圖3，斷口形貌比較接近靜拉伸斷裂斷由于柴油機(jī)所用燃油含硫(約0．2～O．5％)及其它雜質(zhì)(鈉、鈣和
5、釩等)，燃燒過程中形成SO。、SO。、Na20、CaO、V。O。等氧化物，以及柴油燃燒不完全而殘留的碳粒子形成燃灰鹽類沉積物，沉積于零件工作表面。這些低熔點(diǎn)共晶熔鹽破壞了表面氧化層，加速腐蝕。共存的硫酸鹽化合物，不僅是氧的載體，也是形成滲碳現(xiàn)象的原因。從金屬方面看釩腐蝕，凝結(jié)在金屬表面的釩化合物，不斷搬入氣氛中的氧，使金屬氧化，生成的氧化物被熔融鹽破壞，成為多孑L質(zhì)，失去保護(hù)膜的作用。閥頭底部處于燃燒室內(nèi)，高溫爆燃的油氣對閥頭底部產(chǎn)生腐蝕。該柴油機(jī)所用燃油的硫含量、殘?zhí)?、密度很高，所以其腐蝕性更大。通過對閥頭底部斷口腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行能譜分析，結(jié)果
6、腐蝕產(chǎn)物中含有釩和硫的化合物，表明閥頭的底部發(fā)生腐蝕，宏觀可見許多腐蝕坑。這些腐蝕坑成為疲勞裂紋源，從宏觀斷口觀察，可見在閥頭底部的斷口上有許多疲勞臺(tái)階，整個(gè)斷面表現(xiàn)為鋸齒狀。這是不耐蝕材料的典型疲勞斷口形貌?；瘜W(xué)分析表明該進(jìn)氣閥為一般中碳鋼，硬度檢測基體的硬度很低，所以其腐蝕疲勞裂紋應(yīng)為沿晶擴(kuò)展。金相檢驗(yàn)閥頭底部的裂紋擴(kuò)展方向確為沿晶開裂，圖9所示。硬度檢測發(fā)現(xiàn)閥頭底部硬度偏高，是閥頭底部在高溫燃?xì)庵杏捎诹蛩猁}和釩化物作用，導(dǎo)致表面增碳，增碳層深度約為0．3ram。4結(jié)論(1)根據(jù)化學(xué)分析知該閥的材質(zhì)為中碳鋼，而中碳鋼耐熱疲勞和腐蝕疲勞的性
7、能較差。(2)進(jìn)氣閥在柴油機(jī)工作過程中存在較大的溫度梯度及較大的交變熱應(yīng)力，當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，材料熱脹冷縮，當(dāng)循環(huán)應(yīng)力超過材料的屈服強(qiáng)度時(shí)，導(dǎo)致零件產(chǎn)生熱疲勞開裂。(3)閥頭底部處于燃燒室內(nèi)，高溫爆燃的油氣對閥頭底部產(chǎn)生腐蝕。閥頭底部開裂原因?yàn)楦g疲勞開裂。(4)裂紋起源于閥頭應(yīng)力最大處。感謝陳運(yùn)遠(yuǎn)教授在本項(xiàng)目研究中給予的幫助!參考文獻(xiàn)：[1]王榮．金屬材料的腐蝕疲勞[M]．西安：西北工業(yè)大學(xué)。2001．·419·萬方數(shù)據(jù)口。整個(gè)斷口高低不平，中間部位為平斷口，斷面與主應(yīng)力軸方向垂直，其上有明顯的放射花樣并匯集到外表面。斷口的其余部分是斜斷口
8、，斷面與主應(yīng)力軸成45。角。斜斷口在整個(gè)斷口中所占比例較大。在斷口附近還有多條平行裂紋(見圖4)。有裂紋的螺栓在其變形最大部位也有數(shù)條平行裂紋。對斷口宏觀和微觀觀察，平斷口上有數(shù)條疲勞弧線(見圖5)，疲勞弧線間是韌窩帶特征(見圖6)，這是大應(yīng)力超低周疲勞的微觀表征。放射花樣的匯集處是疲圖4斷口附近的多條平行裂紋勞源區(qū)，它位于螺栓彎曲變形處，呈線狀源(見圖7)，源區(qū)大部分形貌已被擦傷，無法看到原始形貌。但在局部區(qū)域還是能看出疲勞起源于螺栓外表面(見圖8)，在斷口下還有平行斷口的小裂紋。斜斷口區(qū)域是剪切唇區(qū)，是斷裂過程的最后階段，微觀特征是剪切韌
9、窩?！?20·圖1斷裂螺栓圖2裂紋螺栓和球形襯套圖3螺栓的宏觀斷口形貌圖5平斷口上的宏觀疲勞弧線圖6疲勞弧線間的韌窩帶1．2螺栓及球形襯套的硬度檢查沿螺栓斷口橫切，在切口表面測定洛氏硬度，硬度值為40．2～40．6HRC。根據(jù)工廠提供的螺栓圖紙，螺栓熱處理規(guī)范要求其拉伸強(qiáng)度crb=兒o～130kg／mm2(1078～1274MPa)。由測定硬度值換算成強(qiáng)度值為1234．8～1254．4MPa，符合技術(shù)要求。對球形襯套進(jìn)行硬度測定，顯微硬度值分別為255、267、274、274和276HV，平均值為269HV，換算成洛氏硬度值為27HRC，遠(yuǎn)遠(yuǎn)
10、低于技術(shù)條件要求(圖紙要求拉伸強(qiáng)度crb=120"--140kg／mm2，換算成洛氏硬度應(yīng)為38．2～43．2HRC)，球形襯套的硬度值不合格，反映出其強(qiáng)度值低于技
