小型冲床曲轴构造原理及开裂分析

　　小型冲床曲轴构造原理及开裂分析

 

　　众所周知，小型冲床的主要旋转机件，装上连杆后，可承接连杆的上下(往复)运动变成循环(旋转)运动，是冲床床身上的一个重要的机件，其资料是由碳素结构钢或球墨铸铁制成的，有两个重要部位：主轴颈和连杆颈。主轴颈被安装在床身上，连杆颈与连杆大头孔衔接，连杆小头孔与冲床滑块衔接，是一个典型的曲柄滑块组织。曲轴的光滑主要是指与摇臂间轴瓦的光滑和两端固定点的光滑，曲轴的旋转是冲床的动力源。也是整个机械系统的源动力。

 

　　冲床曲轴开裂分析

 

　　冲床运行转速约为54r/min，服役约半年后曲轴产生开裂。开裂产生在曲拐的轴颈处，该处直径为130mm。该断口体现较典型的疲惫断口形貌。即有三个区域：箭头所指的疲惫源区、呈现海滩波纹（贝纹）状的疲惫裂纹扩展区以及粗糙的瞬时终究破断区。

 

　　疲惫源区：为一个以疲惫中心为焦点的非常光滑、细密、海滩把戏不明显的狭小区域。这是裂纹在该区扩展速度很慢并且反复张开、闭合使断面磨光的缘故。

 

　　疲惫裂纹扩展区：有贝纹线。这种把戏的推进线标志着部件在交变应力下断口上留下的痕迹。断口表面由于多次反复揉捏、摩擦，使该区域变得较光滑，有的甚至像细瓷状。贝纹线一般从裂纹源开端，向四周推进呈弧形，它笔直于疲惫裂纹扩展方向。

 

　　瞬时开裂区：是疲惫到达临界尺度产生快速破断区域。它相似于静载拉伸断口中放射区和剪切唇区，非常粗糙。对于脆性资料，该区为结晶状脆性断口。由于该区是最后开裂区，因而可推断部件开裂前的受载应力大小，即该区占比例小时，载荷相对也小，此时轴瞬断区面积较小。

 

　　进一步分析可看到：疲惫源区与瞬时开裂区相对并且偏转一个角度，且均处于边缘，这些均表明为旋转曲折疲惫断口。

 

　　再从断面与轴线的关系考察。断口的疲惫源区，一部分疲惫扩展区（约断口的3/5）均与轴线笔直，而另一部分扩展区以及瞬断区与轴线约成45°。这后一部分又体现出改变疲惫断口形状，并且是正断型。

 

　　综合以上分析可知，该曲轴是疲惫开裂，开端主要为旋转曲折疲惫开裂，发展到后期体现出带改变的复合疲惫开裂。