作为工程机械的关键部件,回转支承目前在市场上的使用量接近 1000 万套。回转支承的主要失效模式有滚道磨损、齿面磨损、滚道裂纹和齿面断裂等。齿面裂纹或断裂直接导致回转支承报废,而滚道裂纹则会加速回转支承的损坏,大大降低回转支承的设计寿命。本文选取回转支承滚道软带使用过程中出现的早期裂纹进行分析,并提出预防措施。

回转支承软带裂纹分析

1.裂缝产品说明

本文中的裂纹产品用于 6t 挖掘机的回转支承,其回转中心直径为 730,滚动直径为 22mm。为了测试回转支承的使用寿命,我们模拟实际工况进行了加载试验,如图 1 所示。加载 30 000 转后,发现软区出现裂纹。

产品工艺采用扫描感应淬火,淬火后在 180~200℃ 低温下回火,然后进行 MT 探伤。由于该产品采用扫描感应淬火工艺,在堵塞处必须预留工艺软区,如图 2 两线之间所示。探伤后,该产品未发现裂纹,并进行了后续加工。

2.裂缝分析

如前所述,在淬火和回火后,对工件进行了全面的 MT 检验。工件未发现裂纹。工件加载后,肉眼可见裂纹。可以确认裂纹是由承载力造成的。

裂纹 1 的成因分析:在图 4 中,裂纹位于基体和淬火之间的过渡区。基体结构区塑性变形严重(见图 9),过渡区出现少量马氏体(见图 4)并逐渐淬火。硬质区过渡到马氏体区(见图 7),屈服强度逐渐增加。在反复轧制过程中,基体和过渡区之间可能会出现应力集中。在该区域达到极限屈服强度后,会出现裂纹并沿着过渡层扩展。

裂纹产生原因分析 2:工件进行感应淬火时,回火区预留工艺如图 5 所示,结构为未淬火的基体结构。从图中可以看出,存在与加载方向和运行方向一致的塑性变形,组织发生严重的流线变形。工件加载后,未淬火屈服强度较低。当应力超过材料的屈服极限时,就会产生塑性变形。反复轧制后,晶粒在应力作用下沿滑移面滑移分离。移动表面使裂纹分离。

3.预防措施

通过以上分析,可以得出结论:该产品产生的裂纹是由于工件软区受载后产生的载荷破坏裂纹。根据该行业的实验研究课题,采取了以下措施来防止软区裂纹的产生: