滚珠丝杠断裂原因分析

设备在生产运行过程中, 常因丝杠发生早期断裂而被迫停机检修更换, 极大的影响了生产的顺利进行。据统计, 滚珠丝杠的平均使用寿命仅在两年以下, 检修费用及备件消耗高, 给公司带来了巨大的经济损失。滚珠丝杆的断裂原因进行了重点分析, 从丝杆的加工质量、材质、热处理要求等方面作了详细分析。针对存在的问题, 提出了相应的改进措施。通过改进后, 丝杠的使用寿命提高了一倍多, 减少了检修及备件费用,  具有良好的经济和社会效益.

丝杠断裂分析
1、断口外观检查分析
现场检查发现, 断裂发生在丝杠卡环部位轴径发生突变的圆角R根部, 从断口清洗后的外貌发现, 断口上可见宽约3mm~ 7mm 不等环形光滑区, 光滑区断口细致, 可以看到由多个断裂源形成的裂纹扩展面, 说明裂纹萌生的应力很高。从断口上撕裂棱线的走向看出断裂起源于光滑区, 光滑区显现出的贝纹线说明其为疲劳区。瞬断区面积约占有效承截面的83%。断口检查还发现, 圆周状疲劳区恰始于数条深刀痕, 在光滑区的外缘可见明显的机加工刀痕。

造成丝杆断裂的原因有两点:
(1) 丝杠变径处深刀痕造成的应力集中, 导致疲劳裂纹源的产生, 使用过程中的高应力, 导致裂纹迅速扩展以致最终断裂。从断口外貌看, 属拉应力破坏。这是造成零件破坏的主要原因之一。

(2) 丝杆未经调质处理, 其硬度、强度和冲击韧性都远低于标准要求。这也是造成零件破坏的原因之一。
对丝杠的热处理要求为: 860C淬火+520C回火, 保温0、5 小时, 随炉冷却,HB= 300。314 零件毛坯制造中, 要求充分锻造, 锻造比215, 不得有过热、夹层、裂纹、锻伤等缺陷, 锻后正火。

 加工后的丝杆须经超声波、表面磁力探伤检查。, 良好的机械加工质量和恰当的热处理是避免丝杠早期失效的有力保障。