球磨机齿轮轴破坏检验分析

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某公司球磨机传动采用同步电动机带动齿轮轴转动，齿轮轴与球磨机外表面上的齿圈啮合，带动球磨机工作的传动方式。同步电动机与齿轮轴之间采用弹性联接方式，电机型号tdmk600-24/2150、功率600kw、转速250r/min.球磨机转速18r/min.齿轮轴采用38crmnni材质，调质处理后硬度hb=240269，齿面火焰淬火硬度rc=3538。
齿轮轴的损坏形式主要有：齿轮轴从轴颈根部断裂、齿轮轴从轮齿中部断裂、轮齿磨损、齿轮轴与轴承配合面磨损,轴的力学分析由断口分析可知，轴为疲劳断裂。通过用安全系数法对轴进行疲劳强度校核，发现其疲劳强度足够，所以造成轴疲劳断裂可能是材质不均或其它原因。
轴的理化检验与分析为了进一步分析轴断裂的原因，还需进行理化分析检验。在断口上由轴外圆向里截取金相显微试样，放在显微镜下观察，发现表层至里1.52mm是一层枝晶状铁素体夹少量珠光体，它是焊条焊接后未经过适当热处理的原始组织，其冲击韧度值与设计规范值相差甚远，再向里有比较粗大的珠光体和铁素体晶粒，它是由材料过热所致，造成其机械性能下降，特别是冲击韧性下降。按技术条件，该轴进行调质处理，金相组织应为回火索氏体，但结果不符，说明热处理工艺没有达到技术要求，并且脆性夹杂杂物超标/级，有疏松组织存在，严重地降低了轴的疲劳强度。
严重的应力集中轴颈200mm处的轴肩过渡圆角过小（r角为3mm），轴在磨损后，进行补焊时，破坏了原有轴肩过渡r角的形状，几乎无过渡圆角，呈直角，此处存在严重的应力集中，在弯扭应力作用下产生疲劳裂纹，这是轴断裂的主要原因。
焊接残余应力大通过对轴断口的金相组织分析可知，轴的焊接部分未进行适当的热处理，焊接残余应力较大，导致轴抗交变应力下降，一旦遇上振动，极易产生裂纹。
材质的缺陷由轴的理化检验和分析可知，轴的材质有疏松组织，夹杂物超级/标，堆焊修理后未能进行适当热处理，未能改善组织和补偿缺陷，从而轴的金相组织未能达到调质处理的回火索氏体，使得冲击韧度值过低，轴在交变载荷作用下，裂纹以很快的速度扩展到芯部，最后全部断裂。
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