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HXD1C机车电机与抱轴箱连接螺栓断裂研究分析
| 论文题名： | HXD1C机车电机与抱轴箱连接螺栓断裂研究分析 |
| 关键词： | 连接螺栓;断裂特征;断口分析;HXD1C机车;转向架 |
| 摘要： | 由于螺栓断裂问题在工程应用中普遍存在，对社会生产和财产、人身安全危害巨大。本文针对HXD1C机车转向架驱动单元抱轴箱与电机连接的10.9级高强度螺栓在装配后机车出厂前发生批量断裂问题，以螺栓为研究对象，通过对螺栓的受力、装配尺寸、装配工艺分析，并采用理化检测方法对断裂螺栓进行进一步分析，发现了螺栓断裂的原因。采取改进螺栓设计和螺栓工艺等措施，保证螺栓的正常工作和机车的正常安全运行。本文的主要研究结果如下: (1)通过对抱轴箱和电机的接口尺寸和抱轴箱、电机装配过程的分析，排除了因为零部件不合理的设计和装配工艺而导致螺栓的异常受力而遭到破坏这一原因。同时也通过螺栓的扭矩试验、破坏扭矩实验、液压扳手的校核，证明了在螺栓装配过程中的装配操作符合操作规范要求。 (2)对螺栓采用断口分析方法，发现螺栓断口呈现脆性断裂特征，并根据螺栓断裂一般发生在安装后一段时间这一延迟断裂的特点，初步确定了螺栓属于氢脆断裂。 (3)采用化学成分分析、力学性能试验等测试表明:螺栓的原材料以及该批螺栓的材质和热处理状态尚好;通过金相检测发现裂纹由细小腐蚀坑坑底萌生，腐蚀坑坑底的灰色物可能为发黑时产生的氧化层。从而推断细小腐蚀坑在发黑之前已产生。因此，螺栓在制造过程中曾发生过度酸洗，使螺栓的螺杆与其六角头连接处（R角过渡处）表面产生细小腐蚀坑，从而引起螺栓表面吸氢;同时，螺栓安装后在其螺杆与其六角头连接处（R角过渡处）存在较大应力集中，促使螺栓发生氢致延迟断裂。 (4)通过对螺栓断裂前后不同工艺的比较，找到了最终使螺栓产生氢致延迟断裂的工艺原因。因为螺栓的用料直径减小以减少磨削加工次数，从而导致了螺栓的过渡圆角半径过小，在此圆角处产生应力集中。最后对生产工艺进行了改进，新工艺主要是:增大了过渡圆角半径，并增加了去氢处理工艺。采用新工艺生产的螺栓安装在机车上后未出现类似断裂情况，保障了机车的正常运行。从而彻底解决了螺栓的断裂问题。 |
| 作者： | 何镭 |
| 专业： | 材料工程 |
| 导师： | 张福全;朱向东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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