有了高頻加熱爐，再也不擔(dān)心45鋼渣漿泵主軸發(fā)生早期疲勞斷裂了

    發(fā)電廠渣漿泵主軸是渣漿泵的重要零件，工件材料為45鋼，轉(zhuǎn)速為900r/min。渣漿泵輸送物料為水煤灰，煤灰粒度60，固液比為0.4:1(質(zhì)量比），泵設(shè)計揚(yáng)程10m，2級串聯(lián)運行。主軸結(jié)構(gòu)為階梯軸，輸出端加工成T形螺紋結(jié)構(gòu)，螺紋底部軸徑為φ10Omm。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，工件運行不久發(fā)生早期斷裂，斷裂出現(xiàn)在軸與葉輪配合部位處，即T形螺紋第一級根部。經(jīng)分析缺陷產(chǎn)生的原因，發(fā)現(xiàn)采用高頻加熱爐進(jìn)行熱處理，效果良好，無此缺陷。

    分析認(rèn)為，主軸早期斷裂原因如下：

    （1）斷軸表面明顯的加工刀痕和表面類裂紋為疲勞斷裂提供了疲勞源，疲勞裂紋從這些裂紋與螺紋根部交界處擴(kuò)展。

    （2）斷軸金相組織呈粗大珠光體和網(wǎng)狀鐵素體，裂紋擴(kuò)展速度增大；在裂紋擴(kuò)展前沿，網(wǎng)狀鐵素體極易形成微裂紋，加速疲勞裂紋擴(kuò)展；同時，在疲勞裂紋擴(kuò)展前沿產(chǎn)生應(yīng)力集中，使實際應(yīng)力水平增高，嚴(yán)重降低主軸疲勞壽命。

    （3）主軸運行偏離設(shè)計點，增加了葉片運動阻力，使主軸交變彎曲應(yīng)力升高；同時軸表面，特別是螺紋根部存在類裂紋且應(yīng)力集中嚴(yán)重，因而螺紋根部和類裂紋前沿尖部，其實際應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于名義應(yīng)力，導(dǎo)致疲勞裂紋急速擴(kuò)展并發(fā)生斷裂失效。

    根據(jù)以上分析，提出工藝改進(jìn)技術(shù)措施如下：

    （1）采用高頻加熱爐進(jìn)行熱處理，提高和改善主軸加工精度，消除和防止出現(xiàn)粗糙加工刀痕和螺紋根部類裂紋等缺陷，以減少應(yīng)力集中，防止裂紋萌生擴(kuò)展隱患。

    （2）改善熱處理工藝和組織，防止出現(xiàn)粗大珠光體和網(wǎng)狀鐵素體缺陷組織。這些缺陷組織極易產(chǎn)生微裂紋，并產(chǎn)生應(yīng)力集中和加快裂紋擴(kuò)展，使工件疲勞壽命嚴(yán)重下降。

    （3）改善工件運行狀態(tài)，使工件在正常工況下運行，延長主軸使用壽命。

    采用上述措施后，主軸加工質(zhì)量和熱處理質(zhì)量優(yōu)良，未發(fā)現(xiàn)裂紋開裂早期失效現(xiàn)象，生產(chǎn)運行正常。