機(jī)械故障診斷技術(shù)其他故障診斷技術(shù)

1、11.1 斷口分析技術(shù)斷口分析技術(shù) 斷口記錄了斷裂過程的相關(guān)信息，是一個(gè)重要的物證。機(jī)械零部件的斷裂原因分?jǐn)嗫谟涗浟藬嗔堰^程的相關(guān)信息，是一個(gè)重要的物證。機(jī)械零部件的斷裂原因分析，涉及許多技術(shù)，他們有：材料元素組成方面的光譜分析技術(shù)；金相組織方面的金析，涉及許多技術(shù)，他們有：材料元素組成方面的光譜分析技術(shù)；金相組織方面的金相分析技術(shù)；材料性能方面的強(qiáng)度硬度分析技術(shù)；零件構(gòu)造方面的斷口分析技術(shù)。光相分析技術(shù)；材料性能方面的強(qiáng)度硬度分析技術(shù)；零件構(gòu)造方面的斷口分析技術(shù)。光譜分析、金相分析、強(qiáng)度硬度分析都需要依賴精細(xì)貴重的儀器儀表，斷口分析技術(shù)靠譜分析、金相分析、強(qiáng)度硬度分析都需要依賴精細(xì)貴重的儀器

2、儀表，斷口分析技術(shù)靠的是人眼的觀察，它是在工業(yè)現(xiàn)場就能初步分析的技術(shù)。的是人眼的觀察，它是在工業(yè)現(xiàn)場就能初步分析的技術(shù)。11.1.1 斷口分析根底知識斷口分析根底知識 對于具有塑性特征的金屬材料，斷裂是拉伸應(yīng)力作用的結(jié)果，壓縮應(yīng)力只能造成壓潰，對于具有塑性特征的金屬材料，斷裂是拉伸應(yīng)力作用的結(jié)果，壓縮應(yīng)力只能造成壓潰，斷口邊緣處的擠出飛邊就是其特征，剪切斷裂的主要作用應(yīng)力仍然是拉伸正應(yīng)力，如圖斷口邊緣處的擠出飛邊就是其特征，剪切斷裂的主要作用應(yīng)力仍然是拉伸正應(yīng)力，如圖11-1所示，所以軸類零件的純改變斷裂是沿所示，所以軸類零件的純改變斷裂是沿45線開裂。線開裂。 塑性材料如構(gòu)造鋼類制造的拉伸試

3、棒的斷口如圖塑性材料如構(gòu)造鋼類制造的拉伸試棒的斷口如圖11-2，斷口處明顯，斷口處明顯表現(xiàn)出縮頸現(xiàn)象，斷面呈杯狀。表現(xiàn)出縮頸現(xiàn)象，斷面呈杯狀。圖11-1 剪切應(yīng)力分析圖11-2 塑性材料的拉伸斷口 這是因?yàn)樵跀嗔亚埃瓚?yīng)力首先超過屈從極限，材料內(nèi)部的晶粒被拉伸，同這是因?yàn)樵跀嗔亚埃瓚?yīng)力首先超過屈從極限，材料內(nèi)部的晶粒被拉伸，同時(shí)出現(xiàn)流動。而材料外表的晶粒約束小，容易流動補(bǔ)充，所以伸長多些，而內(nèi)部時(shí)出現(xiàn)流動。而材料外表的晶粒約束小，容易流動補(bǔ)充，所以伸長多些，而內(nèi)部的材料晶粒約束較多，流動補(bǔ)充不易，所以在芯棒中心的晶粒首先發(fā)生斷裂，斷的材料晶粒約束較多，流動補(bǔ)充不易，所以在芯棒中心的晶粒首先發(fā)

4、生斷裂，斷裂部位從中心向外延展。因此在斷面處產(chǎn)生杯狀斷口。裂部位從中心向外延展。因此在斷面處產(chǎn)生杯狀斷口。 鋼鐵材料的主體是鐵碳合金，在從液態(tài)凝固成固體時(shí)，首先形成晶核鋼鐵材料的主體是鐵碳合金，在從液態(tài)凝固成固體時(shí)，首先形成晶核的是純鐵的鐵素體，碳及其他合金原子那么被排斥分布到晶界處，因此晶的是純鐵的鐵素體，碳及其他合金原子那么被排斥分布到晶界處，因此晶界是扭曲的，是抵抗變形錯(cuò)動的主要部分。這就是為什么細(xì)晶粒鋼的強(qiáng)度界是扭曲的，是抵抗變形錯(cuò)動的主要部分。這就是為什么細(xì)晶粒鋼的強(qiáng)度大于粗晶粒鋼的原因，鋼鐵材料的熱處理就是通過獲得不同的晶粒組織來大于粗晶粒鋼的原因，鋼鐵材料的熱處理就是通過獲得不同

5、的晶粒組織來獲得所需的機(jī)械性能。因此斷裂發(fā)生前塑性較高的鐵素體晶粒被拉長，斷獲得所需的機(jī)械性能。因此斷裂發(fā)生前塑性較高的鐵素體晶粒被拉長，斷裂后，這些拉長的痕跡被保存下來，在斷口處表現(xiàn)為參差不齊的形態(tài)，通裂后，這些拉長的痕跡被保存下來，在斷口處表現(xiàn)為參差不齊的形態(tài)，通常稱為纖維狀。常稱為纖維狀。 二穿晶斷裂與沿晶斷裂二穿晶斷裂與沿晶斷裂 a) 穿晶斷裂 (b) 沿晶斷裂圖11-3 斷裂形態(tài) 如圖如圖11-3a所示，穿晶斷裂所示，穿晶斷裂的裂紋穿過金屬材料的晶體，這是的裂紋穿過金屬材料的晶體，這是因?yàn)榱鸭y的延展總是沿著最弱方向，因?yàn)榱鸭y的延展總是沿著最弱方向，而材料中由鐵素體組成的晶粒處于而材料

6、中由鐵素體組成的晶粒處于強(qiáng)度最弱的位置，存在扭曲錯(cuò)位的強(qiáng)度最弱的位置，存在扭曲錯(cuò)位的晶界那么是裂紋延展的阻力，晶粒晶界那么是裂紋延展的阻力，晶粒愈大，裂紋擴(kuò)展愈易。愈大，裂紋擴(kuò)展愈易。 穿晶斷裂是應(yīng)力斷裂的微觀特征，晶粒表現(xiàn)為剩余的變形，斷口表現(xiàn)為穿晶斷裂是應(yīng)力斷裂的微觀特征，晶粒表現(xiàn)為剩余的變形，斷口表現(xiàn)為纖維狀。纖維狀。 圖圖11-3b是沿晶斷裂的示意圖，沿晶斷裂是化學(xué)腐蝕的結(jié)果。在晶界是沿晶斷裂的示意圖，沿晶斷裂是化學(xué)腐蝕的結(jié)果。在晶界處材料內(nèi)的雜質(zhì)全猬集于此，其中有化學(xué)性質(zhì)活潑的硫、磷等，再加上各類處材料內(nèi)的雜質(zhì)全猬集于此，其中有化學(xué)性質(zhì)活潑的硫、磷等，再加上各類元素原子的鍵合度差異，

7、存在許多薄弱環(huán)節(jié)，化學(xué)腐蝕最容易沿晶界擴(kuò)展。元素原子的鍵合度差異，存在許多薄弱環(huán)節(jié)，化學(xué)腐蝕最容易沿晶界擴(kuò)展。不銹鋼就是利用了鉻、鎳原子與鐵原子的高鍵合度，同時(shí)也在外表生成化學(xué)不銹鋼就是利用了鉻、鎳原子與鐵原子的高鍵合度，同時(shí)也在外表生成化學(xué)性質(zhì)結(jié)實(shí)的強(qiáng)氧化膜阻擋了化學(xué)物質(zhì)的入侵，合金原子的鍵合度是改善鋼鐵性質(zhì)結(jié)實(shí)的強(qiáng)氧化膜阻擋了化學(xué)物質(zhì)的入侵，合金原子的鍵合度是改善鋼鐵材料機(jī)械性質(zhì)的重要因素。在金屬外表生成化學(xué)性質(zhì)結(jié)實(shí)的氧化膜也是阻擋材料機(jī)械性質(zhì)的重要因素。在金屬外表生成化學(xué)性質(zhì)結(jié)實(shí)的氧化膜也是阻擋腐蝕的一種有效方式，鋁合金的陽極氧化工藝就是走的這樣一種道路。腐蝕的一種有效方式，鋁合金的陽極

8、氧化工藝就是走的這樣一種道路。 沿晶斷裂是化學(xué)腐蝕的微觀特征，斷口外表相對平滑。許多輸送化學(xué)物沿晶斷裂是化學(xué)腐蝕的微觀特征，斷口外表相對平滑。許多輸送化學(xué)物質(zhì)的管道腐蝕穿孔的主要原因就是沿晶斷裂。質(zhì)的管道腐蝕穿孔的主要原因就是沿晶斷裂。 11.1.2 疲勞斷口的特征疲勞斷口的特征 疲勞斷口是在交變應(yīng)力的作用下產(chǎn)生的。為了研究觀察疲勞斷口的特征，構(gòu)造了疲勞斷口是在交變應(yīng)力的作用下產(chǎn)生的。為了研究觀察疲勞斷口的特征，構(gòu)造了如圖如圖11-4形式的試驗(yàn)裝置。形式的試驗(yàn)裝置。交變載荷力承載梁的截面圖11-4 彎曲疲勞斷裂試驗(yàn)裝置 承載梁的構(gòu)造情況有兩種，一種是外表光滑的矩形斷面梁外表殘留最后精承載梁的構(gòu)

9、造情況有兩種，一種是外表光滑的矩形斷面梁外表殘留最后精磨加工的擠壓應(yīng)力；另一種是在最大應(yīng)力處做了環(huán)截面應(yīng)力集中溝痕的矩形斷磨加工的擠壓應(yīng)力；另一種是在最大應(yīng)力處做了環(huán)截面應(yīng)力集中溝痕的矩形斷面梁。面梁。 這種情況下，疲勞斷裂的斷口有兩種：這種情況下，疲勞斷裂的斷口有兩種： 裂源貝殼紋 終斷區(qū)圖11-5 表面光滑矩形斷面圖圖圖11-5外表光滑的矩形截面斷面圖。特征如下外表光滑的矩形截面斷面圖。特征如下 ：1裂源出如今最大應(yīng)力處，從存在原始缺陷處裂源出如今最大應(yīng)力處，從存在原始缺陷處開場。疲勞斷裂的裂源只有一處，一旦出現(xiàn)就抑開場。疲勞斷裂的裂源只有一處，一旦出現(xiàn)就抑制了其它裂源的產(chǎn)生。裂源產(chǎn)生后，

10、因?yàn)榱鸭y擴(kuò)制了其它裂源的產(chǎn)生。裂源產(chǎn)生后，因?yàn)榱鸭y擴(kuò)展緩慢，反復(fù)的張開閉合使得外表因擠壓而光滑，展緩慢，反復(fù)的張開閉合使得外表因擠壓而光滑，工業(yè)現(xiàn)場因環(huán)境的影響，裂源處還可能出現(xiàn)銹跡。工業(yè)現(xiàn)場因環(huán)境的影響，裂源處還可能出現(xiàn)銹跡。2貝殼紋是裂紋擴(kuò)展殘留的痕跡。因試驗(yàn)梁貝殼紋是裂紋擴(kuò)展殘留的痕跡。因試驗(yàn)梁的外外表光滑而且殘留加工的擠壓應(yīng)力，因此的外外表光滑而且殘留加工的擠壓應(yīng)力，因此芯部擴(kuò)展快，邊緣擴(kuò)展慢。貝殼紋是受載荷不芯部擴(kuò)展快，邊緣擴(kuò)展慢。貝殼紋是受載荷不均勻的影響，裂紋擴(kuò)展快慢變化所留的痕跡，均勻的影響，裂紋擴(kuò)展快慢變化所留的痕跡，而且隨著材料承載面積的減小逐步加大。而且隨著材料承載面積的

11、減小逐步加大。3終斷區(qū)，當(dāng)剩余材料承載面積上的應(yīng)力到達(dá)強(qiáng)度極終斷區(qū)，當(dāng)剩余材料承載面積上的應(yīng)力到達(dá)強(qiáng)度極限時(shí)，發(fā)生瞬連續(xù)裂。因此整個(gè)斷面面積與終斷區(qū)面限時(shí)，發(fā)生瞬連續(xù)裂。因此整個(gè)斷面面積與終斷區(qū)面積之比為零件的平安裕度。如圖積之比為零件的平安裕度。如圖11-5，平安裕度約為，平安裕度約為2。終斷區(qū)的宏觀表象是纖維狀。終斷區(qū)的宏觀表象是纖維狀。 裂源貝殼紋終斷區(qū)圖11-6 存在應(yīng)力集中的矩形斷面圖圖圖11-6是存在應(yīng)力集中的矩形截面斷面圖。特征如下：是存在應(yīng)力集中的矩形截面斷面圖。特征如下： 1裂源，與圖裂源，與圖11-5一樣，疲勞斷裂的裂源只有一樣，疲勞斷裂的裂源只有一處。一處。2貝殼紋，因試

12、驗(yàn)梁的外表存在應(yīng)力集貝殼紋，因試驗(yàn)梁的外表存在應(yīng)力集中，裂紋擴(kuò)展速度外表快于芯部。中，裂紋擴(kuò)展速度外表快于芯部。3終斷區(qū)。與圖終斷區(qū)。與圖11-5一樣，也是剩余材料一樣，也是剩余材料承載面積上的應(yīng)力到達(dá)強(qiáng)度極限時(shí)，發(fā)生承載面積上的應(yīng)力到達(dá)強(qiáng)度極限時(shí)，發(fā)生瞬連續(xù)裂。也可以用以判別零件的平安裕瞬連續(xù)裂。也可以用以判別零件的平安裕度。度。 1首先觀察裂源，假設(shè)只有一個(gè)裂源，那首先觀察裂源，假設(shè)只有一個(gè)裂源，那么說明為疲勞斷裂。多個(gè)裂源那么為突發(fā)么說明為疲勞斷裂。多個(gè)裂源那么為突發(fā)性斷裂。疲勞斷裂有一個(gè)開展過程，是可性斷裂。疲勞斷裂有一個(gè)開展過程，是可以事先預(yù)防的，突發(fā)性斷裂開展時(shí)間很短，以事先預(yù)防的

13、，突發(fā)性斷裂開展時(shí)間很短，是不可預(yù)防的。是不可預(yù)防的。2觀察貝殼紋的走向特征，斷定外表是否觀察貝殼紋的走向特征，斷定外表是否存在應(yīng)力集中。存在應(yīng)力集中。3觀察終斷區(qū)，估計(jì)零件的平安裕度。觀察終斷區(qū)，估計(jì)零件的平安裕度。 疲勞斷裂外表的判讀：疲勞斷裂外表的判讀：圖11-7 純扭轉(zhuǎn)斷裂的斷口人字紋山脊紋終斷區(qū) 因?yàn)閳A軸的外圓始終是最大應(yīng)力因?yàn)閳A軸的外圓始終是最大應(yīng)力區(qū)，因此可以有多個(gè)裂源在圓周上產(chǎn)區(qū)，因此可以有多個(gè)裂源在圓周上產(chǎn)生。圓周處的人字紋是存在應(yīng)力集中生。圓周處的人字紋是存在應(yīng)力集中的表現(xiàn)，應(yīng)力集中在多數(shù)情況是車刀的表現(xiàn)，應(yīng)力集中在多數(shù)情況是車刀的刀痕造成。山脊紋是裂紋擴(kuò)展殘留的刀痕造成。

14、山脊紋是裂紋擴(kuò)展殘留的痕跡，它是由無數(shù)的的痕跡，它是由無數(shù)的45微裂紋的微裂紋的組合，由于受到另一斷面的約束和擠組合，由于受到另一斷面的約束和擠壓，山脊很低，必須仔細(xì)觀察才能覺壓，山脊很低，必須仔細(xì)觀察才能覺察。純改變斷裂的終斷區(qū)位于圓心，察。純改變斷裂的終斷區(qū)位于圓心，這是純改變疲勞斷裂的特征。這是純改變疲勞斷裂的特征。 進(jìn)步傳動軸抗疲勞的措施有：進(jìn)步外進(jìn)步傳動軸抗疲勞的措施有：進(jìn)步外表光潔度，最后工序采用磨削；使軸外表表光潔度，最后工序采用磨削；使軸外表存在剩余擠壓應(yīng)力，如最后工序采用滾壓存在剩余擠壓應(yīng)力，如最后工序采用滾壓或噴丸。或噴丸。 圖圖11-7 所示為塑性材料傳動軸純改變斷裂的斷

15、口。所示為塑性材料傳動軸純改變斷裂的斷口。11.1.3 突發(fā)斷口的特征突發(fā)斷口的特征 塑性斷裂的特征是斷口殘留著塑性變形的痕跡，塑性材料的突發(fā)性斷裂是由突然塑性斷裂的特征是斷口殘留著塑性變形的痕跡，塑性材料的突發(fā)性斷裂是由突然超載造成的。因?yàn)樗苄圆牧现圃斓臋C(jī)械零件都有一定的平安裕度，突然超載多數(shù)是操超載造成的。因?yàn)樗苄圆牧现圃斓臋C(jī)械零件都有一定的平安裕度，突然超載多數(shù)是操作失誤造成過大的動載荷，如在起吊滿載或近滿載時(shí)，快速提升或下降陡停；在轉(zhuǎn)爐作失誤造成過大的動載荷，如在起吊滿載或近滿載時(shí)，快速提升或下降陡停；在轉(zhuǎn)爐旋轉(zhuǎn)時(shí)突然打反轉(zhuǎn)，都能產(chǎn)生的強(qiáng)烈的慣性動載荷。例如：某鋼鐵公司冷軋廠天車因旋轉(zhuǎn)

16、時(shí)突然打反轉(zhuǎn)，都能產(chǎn)生的強(qiáng)烈的慣性動載荷。例如：某鋼鐵公司冷軋廠天車因起吊動作過猛，引起鋼卷上下抖動，導(dǎo)致吊具發(fā)生突然斷裂；某鋼鐵廠煉鋼轉(zhuǎn)爐因操起吊動作過猛，引起鋼卷上下抖動，導(dǎo)致吊具發(fā)生突然斷裂；某鋼鐵廠煉鋼轉(zhuǎn)爐因操作工在轉(zhuǎn)動過位時(shí)，突打反轉(zhuǎn)，造成傾動大齒輪發(fā)生斷齒；都是操作失誤造成設(shè)備損作工在轉(zhuǎn)動過位時(shí)，突打反轉(zhuǎn)，造成傾動大齒輪發(fā)生斷齒；都是操作失誤造成設(shè)備損壞的例子。壞的例子。 在突發(fā)性超載的應(yīng)力作用下，零件材料內(nèi)部多個(gè)裂源同時(shí)在應(yīng)力最大處出現(xiàn)在突發(fā)性超載的應(yīng)力作用下，零件材料內(nèi)部多個(gè)裂源同時(shí)在應(yīng)力最大處出現(xiàn)及開展。由于各斷裂面按各自的弱面開展，往往這些面不在同一截面，斷裂面在及開展。由

17、于各斷裂面按各自的弱面開展，往往這些面不在同一截面，斷裂面在開展過程中必然發(fā)生轉(zhuǎn)向，與另一斷裂面集合。斷裂面發(fā)生轉(zhuǎn)向留下的痕跡在專開展過程中必然發(fā)生轉(zhuǎn)向，與另一斷裂面集合。斷裂面發(fā)生轉(zhuǎn)向留下的痕跡在專業(yè)術(shù)語上稱為斷裂瘤，斷裂瘤是塑性材料突發(fā)斷裂的重要特征。業(yè)術(shù)語上稱為斷裂瘤，斷裂瘤是塑性材料突發(fā)斷裂的重要特征。 突發(fā)斷口是指快速斷裂所產(chǎn)生的斷口，根據(jù)材料斷裂的特征，分為塑性斷突發(fā)斷口是指快速斷裂所產(chǎn)生的斷口，根據(jù)材料斷裂的特征，分為塑性斷裂和脆性斷裂兩類。裂和脆性斷裂兩類。脆性斷裂的一個(gè)重要特征是金屬材料在低應(yīng)力狀態(tài)下的突然斷裂。脆性斷裂的一個(gè)重要特征是金屬材料在低應(yīng)力狀態(tài)下的突然斷裂。 脆性

18、斷裂的斷口特征是外表較光潔，幾乎看不到金屬材料流動變形的痕跡。這脆性斷裂的斷口特征是外表較光潔，幾乎看不到金屬材料流動變形的痕跡。這是因?yàn)榇嘈詳嗔阎饕茄刂Ы玳_展，晶界雖然扭曲，卻沒有填充滿，這是從液態(tài)是因?yàn)榇嘈詳嗔阎饕茄刂Ы玳_展，晶界雖然扭曲，卻沒有填充滿，這是從液態(tài)冷卻到固態(tài)時(shí)，晶粒收縮造成的空隙。這些空隙甚至允許直徑小的原子通過，如氫冷卻到固態(tài)時(shí)，晶粒收縮造成的空隙。這些空隙甚至允許直徑小的原子通過，如氫原子就能通過空隙而聚集，當(dāng)然它們需要時(shí)間。因此氫脆并不發(fā)生在加工完后，而原子就能通過空隙而聚集，當(dāng)然它們需要時(shí)間。因此氫脆并不發(fā)生在加工完后，而是發(fā)生在安裝完成，投入消費(fèi)的時(shí)候。例

19、如葛洲壩電站的渦輪機(jī)殼，材料是發(fā)生在安裝完成，投入消費(fèi)的時(shí)候。例如葛洲壩電站的渦輪機(jī)殼，材料16Mn，厚厚50mm，武漢某廠制造完成，在電站現(xiàn)場安裝完，不到，武漢某廠制造完成，在電站現(xiàn)場安裝完，不到24小時(shí)沿圓周焊縫開裂小時(shí)沿圓周焊縫開裂3/4圓，斷定為氫脆斷裂。假如發(fā)生在通水發(fā)電后，就相當(dāng)費(fèi)事。圓，斷定為氫脆斷裂。假如發(fā)生在通水發(fā)電后，就相當(dāng)費(fèi)事。 產(chǎn)生脆性斷裂的原因很多，在一般工業(yè)現(xiàn)場多數(shù)情況常溫發(fā)生的是氫脆，低溫產(chǎn)生脆性斷裂的原因很多，在一般工業(yè)現(xiàn)場多數(shù)情況常溫發(fā)生的是氫脆，低溫冷脆主要發(fā)生在制氧機(jī)等深冷設(shè)備上。氫脆的原因主要是焊條在焊接前烘干脫水缺冷脆主要發(fā)生在制氧機(jī)等深冷設(shè)備上。氫脆

20、的原因主要是焊條在焊接前烘干脫水缺乏、焊接外表有油污機(jī)械光滑油是碳?xì)浠衔锏取Ａ琢蚝扛叩匿摬娜菀装l(fā)生乏、焊接外表有油污機(jī)械光滑油是碳?xì)浠衔锏取Ａ琢蚝扛叩匿摬娜菀装l(fā)生低溫冷脆，所以專用的低溫鋼對磷硫含量有嚴(yán)格的控制。低溫冷脆，所以專用的低溫鋼對磷硫含量有嚴(yán)格的控制。 11.1.4 斷口分析診斷實(shí)例斷口分析診斷實(shí)例主卷卷筒主卷減速機(jī)制動閘主卷電機(jī)小車車體小車行走輪圖11-8 小車主卷布置圖斷裂處 某鋼鐵公司冷軋廠成品庫某鋼鐵公司冷軋廠成品庫15噸噸天車是大連起重機(jī)廠制造，該種天天車是大連起重機(jī)廠制造，該種天車在冷軋廠有車在冷軋廠有15臺，只有成品庫中臺，只有成品庫中的一臺天車經(jīng)常發(fā)生主卷減速

21、機(jī)一的一臺天車經(jīng)常發(fā)生主卷減速機(jī)一軸斷裂事故。斷軸部位見圖軸斷裂事故。斷軸部位見圖11-8所所示，廠方經(jīng)過長期觀察，發(fā)現(xiàn)每使示，廠方經(jīng)過長期觀察，發(fā)現(xiàn)每使用三個(gè)月以上就會發(fā)生，因此廠里用三個(gè)月以上就會發(fā)生，因此廠里安排組織了一批該軸的備件，不到安排組織了一批該軸的備件，不到三個(gè)月就換。但是這樣頻繁的更換三個(gè)月就換。但是這樣頻繁的更換仍然防止不了事故發(fā)生，一旦發(fā)生，仍然防止不了事故發(fā)生，一旦發(fā)生，正在吊裝的成品從空中快速墜下，正在吊裝的成品從空中快速墜下，近近10噸的鍍錫、鍍鋅薄板從正品變噸的鍍錫、鍍鋅薄板從正品變成了次品。使廠里的人員不堪忍受，成了次品。使廠里的人員不堪忍受，因此委托公司所屬的

22、大專院校研究因此委托公司所屬的大專院校研究斷裂原因。斷裂原因。 我們接到委托時(shí)，也拿到了最近的事故斷軸。斷裂部位在軸的傳動端滾動軸承安裝我們接到委托時(shí)，也拿到了最近的事故斷軸。斷裂部位在軸的傳動端滾動軸承安裝軸頸與過渡段軸頸的臺肩處，在過渡軸頸上，如圖軸頸與過渡段軸頸的臺肩處，在過渡軸頸上，如圖11-9所示。這兩段軸頸的半徑相差所示。這兩段軸頸的半徑相差5mm，按圖紙要求此處過渡圓弧半徑為，按圖紙要求此處過渡圓弧半徑為1mm，實(shí)際上幾乎看不出來。斷軸材料：，實(shí)際上幾乎看不出來。斷軸材料：40Cr，調(diào)質(zhì)，調(diào)質(zhì)，HB265HB285。圖11-9 軸上的斷裂部位 在斷裂的軸頸處，我們做了以下幾點(diǎn)工作

23、：在斷裂的軸頸處，我們做了以下幾點(diǎn)工作： 在圖在圖11-9的雙線處車斷，保存斷口部分，車的雙線處車斷，保存斷口部分，車屑送光譜分析，檢測實(shí)際材料成分是否合格；車屑送光譜分析，檢測實(shí)際材料成分是否合格；車斷面拋光作金相組織檢查和硬度檢測探測強(qiáng)度斷面拋光作金相組織檢查和硬度檢測探測強(qiáng)度是否合格。是否合格。 光譜分析的結(jié)果是：材料為光譜分析的結(jié)果是：材料為38Cr，含碳量略低于標(biāo)準(zhǔn)，含碳量略低于標(biāo)準(zhǔn)，Cr含量低于標(biāo)準(zhǔn)較多，差含量低于標(biāo)準(zhǔn)較多，差異比含碳量大，會影響鋼的淬透性。異比含碳量大，會影響鋼的淬透性。 金相組織為粗晶粒索氏體，硬度分布從中心到邊緣的差異大，邊緣硬金相組織為粗晶粒索氏體，硬度分布

24、從中心到邊緣的差異大，邊緣硬度在度在HB225左右，中心硬度在左右，中心硬度在HB180，淬透性差的效果已經(jīng)顯現(xiàn)。，淬透性差的效果已經(jīng)顯現(xiàn)。 但是上面所述都不是斷裂的原因，但是上面所述都不是斷裂的原因，38Cr的機(jī)械性能與的機(jī)械性能與40Cr相差不大；硬相差不大；硬度低的同時(shí)塑韌性那么會增高；只是粗晶粒索氏體的抗疲勞的性能不好。度低的同時(shí)塑韌性那么會增高；只是粗晶粒索氏體的抗疲勞的性能不好。最終的斷定是根據(jù)斷口分析作出的。最終的斷定是根據(jù)斷口分析作出的。裂源貝殼紋終斷區(qū)圖11-10 軸的斷面圖 圖圖11-10是軸的斷面圖，只有是軸的斷面圖，只有1個(gè)裂個(gè)裂源，說明是疲勞斷裂，而且是以拉壓彎源，說

25、明是疲勞斷裂，而且是以拉壓彎曲為特征的斷裂。貝殼紋和圓周的人字曲為特征的斷裂。貝殼紋和圓周的人字紋都說明沿圓周存在應(yīng)力集中，貝殼紋紋都說明沿圓周存在應(yīng)力集中，貝殼紋中心擴(kuò)展慢，圓周擴(kuò)展快，這一特征明中心擴(kuò)展慢，圓周擴(kuò)展快，這一特征明顯說明圓周處存在應(yīng)力集中。終斷區(qū)面顯說明圓周處存在應(yīng)力集中。終斷區(qū)面積約為全截面面積的三分之一，即軸的積約為全截面面積的三分之一，即軸的平安裕度約為平安裕度約為3，應(yīng)該有足夠的抗疲勞才，應(yīng)該有足夠的抗疲勞才能，唯一的解釋就是交變應(yīng)力能，唯一的解釋就是交變應(yīng)力的幅值高的幅值高于許用疲勞應(yīng)力于許用疲勞應(yīng)力-1，因此加速了疲勞，因此加速了疲勞進(jìn)程。進(jìn)程。 還有一個(gè)特征值得

26、注意：傳動軸的設(shè)計(jì)是傳遞扭矩，軸上的應(yīng)力主要是改變剪應(yīng)力。還有一個(gè)特征值得注意：傳動軸的設(shè)計(jì)是傳遞扭矩，軸上的應(yīng)力主要是改變剪應(yīng)力。而斷面特征卻是拉壓彎曲應(yīng)力特征，這說明造成疲勞破壞的主因是拉壓彎曲。這是聯(lián)軸而斷面特征卻是拉壓彎曲應(yīng)力特征，這說明造成疲勞破壞的主因是拉壓彎曲。這是聯(lián)軸節(jié)不對中的特征。節(jié)不對中的特征。 傳動軸經(jīng)常斷裂，更換頻繁。廠內(nèi)相關(guān)人員一直關(guān)注，希望解決這問題的想法很傳動軸經(jīng)常斷裂，更換頻繁。廠內(nèi)相關(guān)人員一直關(guān)注，希望解決這問題的想法很強(qiáng)烈。因此安裝鉗工在安裝時(shí)會注意按技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求調(diào)整。也就是說，聯(lián)軸節(jié)不對中強(qiáng)烈。因此安裝鉗工在安裝時(shí)會注意按技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求調(diào)整。也就是說，聯(lián)軸節(jié)

27、不對中原因是安裝未到達(dá)標(biāo)準(zhǔn)的可能性小。原因是安裝未到達(dá)標(biāo)準(zhǔn)的可能性小。 推論：小車車體平臺的剛度缺乏，在聯(lián)軸節(jié)安裝對中時(shí)，車體無荷重，推論：小車車體平臺的剛度缺乏，在聯(lián)軸節(jié)安裝對中時(shí)，車體無荷重，平臺平整，對中能調(diào)好達(dá)標(biāo)。在消費(fèi)吊裝成品時(shí)，平臺在荷重下，部分下沉平臺平整，對中能調(diào)好達(dá)標(biāo)。在消費(fèi)吊裝成品時(shí)，平臺在荷重下，部分下沉變形，使聯(lián)軸節(jié)的對中情況惡化，傳動軸附加上彎曲應(yīng)力，由此導(dǎo)致傳動軸變形，使聯(lián)軸節(jié)的對中情況惡化，傳動軸附加上彎曲應(yīng)力，由此導(dǎo)致傳動軸疲勞斷裂。疲勞斷裂。 我們在給冷軋廠的報(bào)告中提出了上述推論，建議冷軋廠檢查小車車體的下部我們在給冷軋廠的報(bào)告中提出了上述推論，建議冷軋廠檢查

28、小車車體的下部鋼架是否存在脫焊、開裂等隱患，即使未能發(fā)現(xiàn)，也要采取加固車體鋼架的措施。鋼架是否存在脫焊、開裂等隱患，即使未能發(fā)現(xiàn)，也要采取加固車體鋼架的措施。 報(bào)告中提出的第二條措施是：將滾動軸承安裝軸頸與過渡段軸頸處的過渡圓報(bào)告中提出的第二條措施是：將滾動軸承安裝軸頸與過渡段軸頸處的過渡圓弧半徑改為弧半徑改為5mm，因?yàn)榘霃?，因?yàn)榘霃?mm的圓弧容易殘留車刀刀痕，造成應(yīng)力集中。的圓弧容易殘留車刀刀痕，造成應(yīng)力集中。 材料探傷技術(shù)也分為許多種，浸透探傷、磁粉探傷、超聲波探傷、射線探傷只材料探傷技術(shù)也分為許多種，浸透探傷、磁粉探傷、超聲波探傷、射線探傷只是一部分，還有用于在消費(fèi)線上的渦流探傷等。

29、是一部分，還有用于在消費(fèi)線上的渦流探傷等。11.2.1 浸透探傷技術(shù)浸透探傷技術(shù) 浸透探傷又稱著色探傷，主要用于探測開口型的疲勞裂紋。浸透探傷利用一組藥劑，浸透探傷又稱著色探傷，主要用于探測開口型的疲勞裂紋。浸透探傷利用一組藥劑，分為清洗劑、浸透劑、顯像劑。浸透探傷的優(yōu)勢在于簡便易行，藥劑已經(jīng)是現(xiàn)成的，如圖分為清洗劑、浸透劑、顯像劑。浸透探傷的優(yōu)勢在于簡便易行，藥劑已經(jīng)是現(xiàn)成的，如圖11-11所示，相對本錢低廉。所示，相對本錢低廉。 圖11-11 滲透探傷劑 清洗劑無色透明，是一種溶劑。如圖清洗劑無色透明，是一種溶劑。如圖11-11中黃色噴罐所示，用于清洗被探傷的外表的油污中黃色噴罐所示，用于

30、清洗被探傷的外表的油污等。因此用量較多。等。因此用量較多。 浸透劑為紅色噴罐，是一種紅色的藥劑，有浸透劑為紅色噴罐，是一種紅色的藥劑，有強(qiáng)烈的刺激性和浸透、吸附才能，能溶于清洗劑。強(qiáng)烈的刺激性和浸透、吸附才能，能溶于清洗劑。消耗量最低。消耗量最低。 顯像劑為藍(lán)色或綠色的噴罐，是一種白色的藥顯像劑為藍(lán)色或綠色的噴罐，是一種白色的藥劑。用于顯現(xiàn)被浸透劑侵入的裂縫。劑。用于顯現(xiàn)被浸透劑侵入的裂縫。 浸透探傷的操作工藝：浸透探傷的操作工藝： 1清洗被探傷的外表，假如油污重，可先用清洗油清洗外表，再用清洗劑噴洗外表，清洗被探傷的外表，假如油污重，可先用清洗油清洗外表，再用清洗劑噴洗外表，對于疑心存在裂紋

31、處應(yīng)仔細(xì)噴洗，使封在裂紋開口處的油污去除，以便浸透劑滲入。稍干對于疑心存在裂紋處應(yīng)仔細(xì)噴洗，使封在裂紋開口處的油污去除，以便浸透劑滲入。稍干后，進(jìn)展下步操作。后，進(jìn)展下步操作。 2用浸透劑噴灑欲探傷的外表，應(yīng)均勻無漏噴。噴灑完成后，間歇用浸透劑噴灑欲探傷的外表，應(yīng)均勻無漏噴。噴灑完成后，間歇15分鐘，分鐘，待浸透劑滲入。浸透劑噴灑前，要搖勻，防止有沉淀。待浸透劑滲入。浸透劑噴灑前，要搖勻，防止有沉淀。 3待浸透劑滲入完成，用棉紗破布等擦凈外表的浸透劑，必要時(shí)可以將清待浸透劑滲入完成，用棉紗破布等擦凈外表的浸透劑，必要時(shí)可以將清洗劑噴在棉紗破布上擦凈剩余的浸透劑。為防止清洗劑將滲入裂紋內(nèi)的浸透劑

32、洗洗劑噴在棉紗破布上擦凈剩余的浸透劑。為防止清洗劑將滲入裂紋內(nèi)的浸透劑洗出，制止用清洗劑直接噴洗，只能擦洗，擦洗時(shí)棉紗破布上的清洗劑不許過多。出，制止用清洗劑直接噴洗，只能擦洗，擦洗時(shí)棉紗破布上的清洗劑不許過多。 4將顯像劑的噴罐搖動，使沉淀的白色藥劑均勻，防止堵塞噴孔。將將顯像劑的噴罐搖動，使沉淀的白色藥劑均勻，防止堵塞噴孔。將顯像劑均勻的薄薄的以霧狀地噴在探傷外表，不要出現(xiàn)流動，防止沖亂顯示顯像劑均勻的薄薄的以霧狀地噴在探傷外表，不要出現(xiàn)流動，防止沖亂顯示的紅色的裂紋線，干擾判讀。的紅色的裂紋線，干擾判讀。 裂紋的判讀：裂紋的判讀： 在白色的顯像劑干后，觀察外表。假如存在裂紋，滲入到裂紋里

33、的浸透劑被在白色的顯像劑干后，觀察外表。假如存在裂紋，滲入到裂紋里的浸透劑被白色的顯像劑吸引，在外表呈現(xiàn)出裂紋的跡象。紅線的走向與長度即為裂紋的走白色的顯像劑吸引，在外表呈現(xiàn)出裂紋的跡象。紅線的走向與長度即為裂紋的走向與長度。豐富的經(jīng)歷的觀察人員可以通過觀察紅線的顏色與寬度推測裂紋的深向與長度。豐富的經(jīng)歷的觀察人員可以通過觀察紅線的顏色與寬度推測裂紋的深度。度。11.2.2 磁粉探傷技術(shù)磁粉探傷技術(shù)圖11-12 磁粉探傷裝置 磁粉探傷是對開口型裂紋和淺層夾雜等缺磁粉探傷是對開口型裂紋和淺層夾雜等缺陷有效的探傷技術(shù)。圖陷有效的探傷技術(shù)。圖11-12顯示了磁粉探傷儀顯示了磁粉探傷儀的電源箱和探傷鉗

34、。的電源箱和探傷鉗。 磁粉探傷的原理如圖磁粉探傷的原理如圖11-13所示：大電所示：大電流通過繞在磁軛上的線圈，產(chǎn)生磁場。兩個(gè)分流通過繞在磁軛上的線圈，產(chǎn)生磁場。兩個(gè)分開的磁鉗與其接觸的鐵磁性材料被探傷的鋼開的磁鉗與其接觸的鐵磁性材料被探傷的鋼鐵類機(jī)械零件共同組成磁力迴線的一部分，鐵類機(jī)械零件共同組成磁力迴線的一部分，假設(shè)鐵磁性材料在磁力迴線這部分區(qū)域內(nèi)存在假設(shè)鐵磁性材料在磁力迴線這部分區(qū)域內(nèi)存在裂紋等阻礙磁力線的情況，即大磁阻，在阻礙裂紋等阻礙磁力線的情況，即大磁阻，在阻礙區(qū)域就會出現(xiàn)漏磁現(xiàn)象。假設(shè)在這種情況下，區(qū)域就會出現(xiàn)漏磁現(xiàn)象。假設(shè)在這種情況下，有低粘度的介質(zhì)通常是煤油裹挾著鐵磁性有低

35、粘度的介質(zhì)通常是煤油裹挾著鐵磁性粉末流過漏磁線，那么鐵磁性粉末被吸附到漏粉末流過漏磁線，那么鐵磁性粉末被吸附到漏磁線上，形成一條黑線。顯示出裂紋的部位、磁線上，形成一條黑線。顯示出裂紋的部位、走向、長度。磁粉探傷的優(yōu)勢在于不受材料外走向、長度。磁粉探傷的優(yōu)勢在于不受材料外表的粗糙程度影響，常用于對焊縫的探傷。表的粗糙程度影響，常用于對焊縫的探傷。 圖11-13 磁粉探傷原理 磁粉探傷的操作：市售的磁粉膏與煤油稀釋調(diào)和，探傷時(shí)用手壓式噴壺噴到磁鉗中間磁粉探傷的操作：市售的磁粉膏與煤油稀釋調(diào)和，探傷時(shí)用手壓式噴壺噴到磁鉗中間的區(qū)域流動，同時(shí)手按下磁鉗上部的開關(guān)，以接通電源。假如存在裂紋，磁粉那么聚

36、集在的區(qū)域流動，同時(shí)手按下磁鉗上部的開關(guān)，以接通電源。假如存在裂紋，磁粉那么聚集在裂紋上。磁粉探傷的缺乏之處在于只能探測外表開口型裂紋和淺層的裂紋。裂紋上。磁粉探傷的缺乏之處在于只能探測外表開口型裂紋和淺層的裂紋。11.2.3 超聲波探傷技術(shù)超聲波探傷技術(shù) 超聲波探傷有利用縱波和橫波兩種，只是利用不同探頭獲得所需的效果?？v波用超聲波探傷有利用縱波和橫波兩種，只是利用不同探頭獲得所需的效果。縱波用于探測深部的裂紋，橫波沿材料的外表傳播，用于探測探頭放不到的區(qū)域，如角焊的于探測深部的裂紋，橫波沿材料的外表傳播，用于探測探頭放不到的區(qū)域，如角焊的焊縫等。焊縫等。 下面用縱波探傷為例，說明超聲波探傷的

37、原理：如圖下面用縱波探傷為例，說明超聲波探傷的原理：如圖11-14所示所示 超聲波探頭a縱波探傷圖圖11-14 超聲波探傷原理缺陷反射波底部反射波缺陷反射波底部反射波外表反射波b. 顯示屏波形 超聲波直探頭垂直于被測金屬材料的外表，在探頭與被測面之間有耦合劑，通常是調(diào)超聲波直探頭垂直于被測金屬材料的外表，在探頭與被測面之間有耦合劑，通常是調(diào)好的化學(xué)漿糊或高粘度的光滑油。探頭內(nèi)的壓電晶體在電壓的作用下，發(fā)出超聲波，通好的化學(xué)漿糊或高粘度的光滑油。探頭內(nèi)的壓電晶體在電壓的作用下，發(fā)出超聲波，通過耦合劑傳送到金屬的外表，同時(shí)反射第一道回波過耦合劑傳送到金屬的外表，同時(shí)反射第一道回波外表反射波，超聲波

38、穿透金屬外外表反射波，超聲波穿透金屬外表，直到遇到金屬內(nèi)部的裂紋等缺陷，一部分反射表，直到遇到金屬內(nèi)部的裂紋等缺陷，一部分反射缺陷反射波，另一部分穿透缺陷，缺陷反射波，另一部分穿透缺陷，直到金屬材料的底部，因空氣的聲阻抗遠(yuǎn)大于金屬材料，因此發(fā)生反射直到金屬材料的底部，因空氣的聲阻抗遠(yuǎn)大于金屬材料，因此發(fā)生反射底部反射波。底部反射波。如圖如圖11-4 a，以上所述在顯示屏上表現(xiàn)出來。，以上所述在顯示屏上表現(xiàn)出來。 缺陷反射波在外表反射波和底部反射波之間的位置，表現(xiàn)出缺陷所在的深度。探缺陷反射波在外表反射波和底部反射波之間的位置，表現(xiàn)出缺陷所在的深度。探頭在探測面滑動，凡存在缺陷反射波的區(qū)域即為裂

39、紋所包含的區(qū)域。頭在探測面滑動，凡存在缺陷反射波的區(qū)域即為裂紋所包含的區(qū)域。 沒有缺陷的區(qū)域，只有外表反射波和底部反射波。沒有缺陷的區(qū)域，只有外表反射波和底部反射波。 超聲波探傷的優(yōu)勢在于可以探測金屬材料內(nèi)部的缺陷及范圍，同時(shí)也局限于聲阻低的金超聲波探傷的優(yōu)勢在于可以探測金屬材料內(nèi)部的缺陷及范圍，同時(shí)也局限于聲阻低的金屬材料。同時(shí)也要注意：粗晶粒的材料對超聲波探測不利，特別是灰口鑄鐵，片狀石墨對超屬材料。同時(shí)也要注意：粗晶粒的材料對超聲波探測不利，特別是灰口鑄鐵，片狀石墨對超聲波的干擾很大，因此超聲波探傷不能用于鑄鐵的鑄件。利用超聲波對晶粒大小的敏感性，聲波的干擾很大，因此超聲波探傷不能用于鑄

40、鐵的鑄件。利用超聲波對晶粒大小的敏感性，也可以用于無損檢測熱處理對金屬組織的效果。也可以用于無損檢測熱處理對金屬組織的效果。 使用耦合劑的原因在于探頭與被測金屬之間不許有空氣，空氣對超聲波的阻抗很使用耦合劑的原因在于探頭與被測金屬之間不許有空氣，空氣對超聲波的阻抗很大，幾乎不能穿透。耦合劑填充在探頭與金屬之間，驅(qū)離空氣，所以超聲波探傷對探大，幾乎不能穿透。耦合劑填充在探頭與金屬之間，驅(qū)離空氣，所以超聲波探傷對探測外表有一定的光潔度要求。測外表有一定的光潔度要求。 有些外表無法滿足超聲波探傷對外表的要有些外表無法滿足超聲波探傷對外表的要求，例如圖求，例如圖11-15的角焊接的焊縫。這就要利的角焊

41、接的焊縫。這就要利用橫波來探測焊接熱應(yīng)力產(chǎn)生的裂紋，檢查焊用橫波來探測焊接熱應(yīng)力產(chǎn)生的裂紋，檢查焊接質(zhì)量。注意：在焊接部位金屬是熔成一體的，接質(zhì)量。注意：在焊接部位金屬是熔成一體的，沒有圖中的那些界限。橫波探頭用的最多的地沒有圖中的那些界限。橫波探頭用的最多的地方是焊接的高壓化工球罐、橋梁鋼架等處。方是焊接的高壓化工球罐、橋梁鋼架等處。圖11-15 橫波探傷示意圖11.2.4 射線探傷技術(shù)射線探傷技術(shù) 射線探傷技術(shù)利用射線探傷技術(shù)利用x射線、射線、射線對金屬的穿透才能，能比超聲波探測射線對金屬的穿透才能，能比超聲波探測更深部分的金屬內(nèi)部缺陷。同時(shí)射線探傷留下相關(guān)的照片能經(jīng)得起嚴(yán)格的更深部分的金

42、屬內(nèi)部缺陷。同時(shí)射線探傷留下相關(guān)的照片能經(jīng)得起嚴(yán)格的復(fù)檢，國際上通認(rèn)為可以作為質(zhì)量索賠的證據(jù)。復(fù)檢，國際上通認(rèn)為可以作為質(zhì)量索賠的證據(jù)。 射線發(fā)射裝置是一個(gè)厚鉛構(gòu)成的圓筒，為防止對人體的傷害，在使用射線發(fā)射裝置是一個(gè)厚鉛構(gòu)成的圓筒，為防止對人體的傷害，在使用時(shí)嚴(yán)禁在射線方向上有人。時(shí)嚴(yán)禁在射線方向上有人。 射線穿過金屬材料，使材料背后的感光紙感光，假如材料內(nèi)沒有缺陷，射線穿過金屬材料，使材料背后的感光紙感光，假如材料內(nèi)沒有缺陷，那么感光紙將均勻的曝光，假如存在缺陷，那么缺陷處存在對射線的折射、那么感光紙將均勻的曝光，假如存在缺陷，那么缺陷處存在對射線的折射、吸收，使得穿透厚材料的射線強(qiáng)度減弱，

43、在感光紙上留下曝光缺乏的痕跡。吸收，使得穿透厚材料的射線強(qiáng)度減弱，在感光紙上留下曝光缺乏的痕跡。經(jīng)定影、洗像等工序后，得到缺陷的影像。經(jīng)定影、洗像等工序后，得到缺陷的影像。 某鋼鐵公司曾向德國奧鋼聯(lián)購置某鋼鐵公司曾向德國奧鋼聯(lián)購置12根大型軋輥，價(jià)值昂貴，到貨后，根大型軋輥，價(jià)值昂貴，到貨后，用射線探傷技術(shù)檢查，發(fā)現(xiàn)其中用射線探傷技術(shù)檢查，發(fā)現(xiàn)其中10根存在內(nèi)部缺陷。將所獲像片寄到德國根存在內(nèi)部缺陷。將所獲像片寄到德國方面，提出索賠，德國方面看到像片后，立即重發(fā)了方面，提出索賠，德國方面看到像片后，立即重發(fā)了10根新軋輥。這件事根新軋輥。這件事告訴我們射線探傷的像片有很高的證據(jù)力。告訴我們射線

44、探傷的像片有很高的證據(jù)力。 油液分析包含物理指標(biāo)分析、化學(xué)指標(biāo)分析等，在機(jī)械故障診斷領(lǐng)域，油液分析油液分析包含物理指標(biāo)分析、化學(xué)指標(biāo)分析等，在機(jī)械故障診斷領(lǐng)域，油液分析技術(shù)主要是鐵譜分析技術(shù)。它是對油中機(jī)械磨損的剩余物質(zhì)進(jìn)展分析的常用技術(shù)，在技術(shù)主要是鐵譜分析技術(shù)。它是對油中機(jī)械磨損的剩余物質(zhì)進(jìn)展分析的常用技術(shù)，在我國，鐵道系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用這一技術(shù)，診斷機(jī)車的磨損故障。我國，鐵道系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用這一技術(shù)，診斷機(jī)車的磨損故障。NS圖11-16 鐵譜樣片備制玻璃片 鐵譜分析技術(shù)的原理如圖鐵譜分析技術(shù)的原理如圖11-16所示。所示。在機(jī)械設(shè)備的光滑油回油管處取油樣在機(jī)械設(shè)備的光滑油回油管處取油樣10

45、12 ml，取樣瓶只能用不與油樣發(fā)生化學(xué)反響的玻璃瓶。取樣瓶只能用不與油樣發(fā)生化學(xué)反響的玻璃瓶。用稀釋劑稀釋常用的稀釋劑是汽油，用漏斗用稀釋劑稀釋常用的稀釋劑是汽油，用漏斗緩慢地滴到備樣的玻璃片上，玻璃片上制有圍導(dǎo)緩慢地滴到備樣的玻璃片上，玻璃片上制有圍導(dǎo)堰，并傾斜于下部的磁鐵，如圖堰，并傾斜于下部的磁鐵，如圖11-16所示。所示。 油樣所流過的流道處于漸變的磁場，微小鐵磁性顆油樣所流過的流道處于漸變的磁場，微小鐵磁性顆粒先沉積下來，大顆粒的鐵磁性顆粒在流體沖刷和重力粒先沉積下來，大顆粒的鐵磁性顆粒在流體沖刷和重力作用下挪動到磁力大的地方才沉積。這樣自然形成由小作用下挪動到磁力大的地方才沉積。

46、這樣自然形成由小到大的排列，鐵譜分析的樣片才算完成。假如要作為設(shè)到大的排列，鐵譜分析的樣片才算完成。假如要作為設(shè)備的檔案資料長期保存，那么還可以噴霧一層透明高分備的檔案資料長期保存，那么還可以噴霧一層透明高分子膜給與固結(jié)。子膜給與固結(jié)。 備制好的鐵譜樣片放到高倍顯微鏡下，觀察磨屑顆粒的形態(tài)，可以從磨粒的備制好的鐵譜樣片放到高倍顯微鏡下，觀察磨屑顆粒的形態(tài)，可以從磨粒的形態(tài)判斷磨損的程度。邊緣不規(guī)那么，長、寬度在形態(tài)判斷磨損的程度。邊緣不規(guī)那么，長、寬度在5m以上，厚度大于以上，厚度大于3m的顆的顆粒是疲勞磨損的產(chǎn)物，其大小，密集程度反映了疲勞磨損的程度。厚度在粒是疲勞磨損的產(chǎn)物，其大小，密集程

47、度反映了疲勞磨損的程度。厚度在13m，較長的窄條顆粒是硬質(zhì)物體切削下來的，類似車屑的形態(tài)，同樣其大小，密集程較長的窄條顆粒是硬質(zhì)物體切削下來的，類似車屑的形態(tài)，同樣其大小，密集程度反映了磨料磨損的程度。在備制中，非鐵磁性有色金屬顆粒也會因沉積的鐵磁度反映了磨料磨損的程度。在備制中，非鐵磁性有色金屬顆粒也會因沉積的鐵磁性顆粒的阻擋，留在玻璃片上，銀白色的來自鋁合金、巴氏合金等制成的滑動軸性顆粒的阻擋，留在玻璃片上，銀白色的來自鋁合金、巴氏合金等制成的滑動軸承，金紅色的來自銅合金制成的零件。通過這些觀察和記錄與前次的觀察記錄比承，金紅色的來自銅合金制成的零件。通過這些觀察和記錄與前次的觀察記錄比較

48、，就可以得出設(shè)備如今的狀態(tài)。較，就可以得出設(shè)備如今的狀態(tài)。 鐵譜的定性分析是使用鐵譜顯微鏡對鐵譜樣片上沉積的顆粒形狀、尺寸大小、鐵譜的定性分析是使用鐵譜顯微鏡對鐵譜樣片上沉積的顆粒形狀、尺寸大小、形貌和成分進(jìn)展分析，建立磨損狀態(tài)類型和磨損顆粒形態(tài)的互相關(guān)系，判別磨損形貌和成分進(jìn)展分析，建立磨損狀態(tài)類型和磨損顆粒形態(tài)的互相關(guān)系，判別磨損程度，確定失效情況和磨損部位的過程。程度，確定失效情況和磨損部位的過程。 鐵譜的定量分析是通過探測特定區(qū)域的遮光情況，用一個(gè)或幾個(gè)參數(shù)的數(shù)值鐵譜的定量分析是通過探測特定區(qū)域的遮光情況，用一個(gè)或幾個(gè)參數(shù)的數(shù)值來描繪設(shè)備磨損特征和磨損狀態(tài)的方法，也是鐵譜診斷技術(shù)的重要

49、環(huán)節(jié)。來描繪設(shè)備磨損特征和磨損狀態(tài)的方法，也是鐵譜診斷技術(shù)的重要環(huán)節(jié)。 油液分析的實(shí)例：油液分析的實(shí)例：圖11-17 磨粒比趨勢圖 某路政公司利用鐵譜技術(shù)監(jiān)測攤某路政公司利用鐵譜技術(shù)監(jiān)測攤鋪機(jī)液壓系統(tǒng)的磨損狀況。鋪機(jī)液壓系統(tǒng)的磨損狀況。 利用鐵譜技術(shù)對攤鋪機(jī)的液壓油利用鐵譜技術(shù)對攤鋪機(jī)的液壓油進(jìn)展了定期檢測，取油樣部位是液壓進(jìn)展了定期檢測，取油樣部位是液壓振搗馬達(dá)腔體的回油管；取油樣周期振搗馬達(dá)腔體的回油管；取油樣周期為為15個(gè)工作日左右。自個(gè)工作日左右。自2002年年5月月28日起至日起至2003年年6月月14日止，共采日止，共采集了油液樣品集了油液樣品16份。對液壓油的檢測份。對液壓油的檢

50、測讀數(shù)的變化趨勢見圖讀數(shù)的變化趨勢見圖11-17。 其中曲線是大顆粒數(shù)量其中曲線是大顆粒數(shù)量DL與小顆粒數(shù)量與小顆粒數(shù)量DS的比值，第的比值，第5次與第次與第6次的時(shí)間次的時(shí)間間隔較長，從鐵譜定量分析的結(jié)果看，液壓系統(tǒng)的磨損率較高，但在較短的時(shí)間隔較長，從鐵譜定量分析的結(jié)果看，液壓系統(tǒng)的磨損率較高，但在較短的時(shí)期內(nèi)根本上到達(dá)了相對穩(wěn)定的低磨損狀態(tài)。期內(nèi)根本上到達(dá)了相對穩(wěn)定的低磨損狀態(tài)。 從油液樣品中出現(xiàn)的磨粒類型及分布情況來看，該機(jī)器在監(jiān)測運(yùn)行前期的狀況與從油液樣品中出現(xiàn)的磨粒類型及分布情況來看，該機(jī)器在監(jiān)測運(yùn)行前期的狀況與其處于磨合階段的磨損很類似，磨損率比較大，在加強(qiáng)對駕駛員的操作培訓(xùn)和對

51、機(jī)器其處于磨合階段的磨損很類似，磨損率比較大，在加強(qiáng)對駕駛員的操作培訓(xùn)和對機(jī)器的維護(hù)管理后，磨損情況有了一定的改善。但在的維護(hù)管理后，磨損情況有了一定的改善。但在5月中旬以后，大小磨粒讀數(shù)比率月中旬以后，大小磨粒讀數(shù)比率DL/DS居高不下，而且在后期的油樣中出現(xiàn)了個(gè)別尺寸比較大的鐵磁性粘著擦傷居高不下，而且在后期的油樣中出現(xiàn)了個(gè)別尺寸比較大的鐵磁性粘著擦傷顆粒，說明在一定時(shí)期內(nèi)存在光滑不良的現(xiàn)象；銅合金疲勞顆粒的出現(xiàn)說明滑履已磨顆粒，說明在一定時(shí)期內(nèi)存在光滑不良的現(xiàn)象；銅合金疲勞顆粒的出現(xiàn)說明滑履已磨損；鋁合金疲勞顆粒的增多和大尺寸切削顆粒的出現(xiàn)，說明液壓馬達(dá)軸套的鋁錫合金損；鋁合金疲勞顆粒的

52、增多和大尺寸切削顆粒的出現(xiàn)，說明液壓馬達(dá)軸套的鋁錫合金瓦有了較嚴(yán)重的磨損。瓦有了較嚴(yán)重的磨損。 根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，我們對柱塞泵和液壓馬達(dá)進(jìn)展了檢修，實(shí)際拆檢結(jié)果證實(shí)：柱塞根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，我們對柱塞泵和液壓馬達(dá)進(jìn)展了檢修，實(shí)際拆檢結(jié)果證實(shí)：柱塞泵有泵有1個(gè)滑履磨損嚴(yán)重，已經(jīng)堵塞了其光滑油孔，鄰近幾個(gè)柱塞的滑履磨損也比較嚴(yán)重；個(gè)滑履磨損嚴(yán)重，已經(jīng)堵塞了其光滑油孔，鄰近幾個(gè)柱塞的滑履磨損也比較嚴(yán)重；液壓馬達(dá)軸瓦的磨損相當(dāng)嚴(yán)重。液壓馬達(dá)軸瓦的磨損相當(dāng)嚴(yán)重。 對于油液中的鋁、銅等弱磁性有色金屬磨粒和非磁性磨粒如巴氏合金、橡膠密對于油液中的鋁、銅等弱磁性有色金屬磨粒和非磁性磨粒如巴氏合金、橡膠密封件等，可在制備

53、譜片時(shí)在樣品油液中參加納米級四氧化三鐵顆粒和外表活性劑來封件等，可在制備譜片時(shí)在樣品油液中參加納米級四氧化三鐵顆粒和外表活性劑來搜集，此時(shí)的油液稀釋劑和固定劑宜選用四氯乙烯。液壓油中的顆粒有很大一部分是搜集，此時(shí)的油液稀釋劑和固定劑宜選用四氯乙烯。液壓油中的顆粒有很大一部分是氟橡膠密封件的碎片，只有利用磁流體的磁化作用才能沉積氟橡膠碎片，到達(dá)判斷密氟橡膠密封件的碎片，只有利用磁流體的磁化作用才能沉積氟橡膠碎片，到達(dá)判斷密封件狀況的目的。這樣，又?jǐn)U大了鐵譜分析技術(shù)的應(yīng)用范圍，為更準(zhǔn)確的故障診斷提封件狀況的目的。這樣，又?jǐn)U大了鐵譜分析技術(shù)的應(yīng)用范圍，為更準(zhǔn)確的故障診斷提供了更多的根據(jù)。供了更多的根

54、據(jù)。 鐵譜分析技術(shù)中磨粒識別、判斷是最為重要又比較復(fù)雜困難的一個(gè)環(huán)節(jié)。鐵譜分析技術(shù)中磨粒識別、判斷是最為重要又比較復(fù)雜困難的一個(gè)環(huán)節(jié)。對于應(yīng)用計(jì)算機(jī)處理這些工作，雖然已進(jìn)展了許多智能化技術(shù)的開發(fā)研究，但對于應(yīng)用計(jì)算機(jī)處理這些工作，雖然已進(jìn)展了許多智能化技術(shù)的開發(fā)研究，但離實(shí)用化還有一定間隔離實(shí)用化還有一定間隔 ，目前主要還是靠分析人員通過鐵譜顯微鏡觀察來完成。，目前主要還是靠分析人員通過鐵譜顯微鏡觀察來完成。它要求分析人員具有摩擦學(xué)知識、失效分析及故障診斷學(xué)知識以及與被監(jiān)測的它要求分析人員具有摩擦學(xué)知識、失效分析及故障診斷學(xué)知識以及與被監(jiān)測的機(jī)械設(shè)備的構(gòu)造、性能等有關(guān)知識。通常根據(jù)磨粒的成分、

55、尺寸、形狀及外表機(jī)械設(shè)備的構(gòu)造、性能等有關(guān)知識。通常根據(jù)磨粒的成分、尺寸、形狀及外表形貌的磨粒產(chǎn)生的原因，從而推斷磨損機(jī)理，為故障診斷提供根據(jù)。形貌的磨粒產(chǎn)生的原因，從而推斷磨損機(jī)理，為故障診斷提供根據(jù)。 紅外熱像技術(shù)又稱為紅外熱成像技術(shù)，是可以將物體發(fā)出的紅外輻紅外熱像技術(shù)又稱為紅外熱成像技術(shù)，是可以將物體發(fā)出的紅外輻射熱轉(zhuǎn)變成可見圖像的技術(shù)。主要用于工業(yè)爐窯的狀態(tài)及電控柜的狀態(tài)射熱轉(zhuǎn)變成可見圖像的技術(shù)。主要用于工業(yè)爐窯的狀態(tài)及電控柜的狀態(tài)監(jiān)測，它將對溫度的監(jiān)測從點(diǎn)狀監(jiān)測變?yōu)閷囟葓龅谋O(jiān)測。無論在工業(yè)監(jiān)測，它將對溫度的監(jiān)測從點(diǎn)狀監(jiān)測變?yōu)閷囟葓龅谋O(jiān)測。無論在工業(yè)上還是軍事上都有廣泛的應(yīng)用前景

56、。上還是軍事上都有廣泛的應(yīng)用前景。 正常工作的電控柜，只要有電流流過，各元器件必然存在電阻，損耗的正常工作的電控柜，只要有電流流過，各元器件必然存在電阻，損耗的電功率以發(fā)熱的形式散發(fā)，在電控柜內(nèi)形成一定的熱圖像。假如剛測到的熱電功率以發(fā)熱的形式散發(fā)，在電控柜內(nèi)形成一定的熱圖像。假如剛測到的熱圖像反映出異常的溫度點(diǎn)，無論是升高或降低，都意味著電流的流動出現(xiàn)不圖像反映出異常的溫度點(diǎn)，無論是升高或降低，都意味著電流的流動出現(xiàn)不正常，異常的溫度點(diǎn)的對應(yīng)部位存在故障。溫度降低，意味著通過電流下降正常，異常的溫度點(diǎn)的對應(yīng)部位存在故障。溫度降低，意味著通過電流下降甚至斷流；溫度升高，意味著元器件的電阻值增大

57、，都是應(yīng)及時(shí)處理的故障甚至斷流；溫度升高，意味著元器件的電阻值增大，都是應(yīng)及時(shí)處理的故障隱患。隱患。 深紅大紅桔紅淺紅黃紅圖11-18 煉鋼轉(zhuǎn)爐的熱圖像 圖圖11-18是煉鋼轉(zhuǎn)爐的熱圖像，轉(zhuǎn)爐在煉鋼過程中，上部的吹氧管沖出的是煉鋼轉(zhuǎn)爐的熱圖像，轉(zhuǎn)爐在煉鋼過程中，上部的吹氧管沖出的氧氣攪動鋼水翻騰，使?fàn)t內(nèi)的耐火爐襯因沖刷而減薄，假如減薄到一定程度，氧氣攪動鋼水翻騰，使?fàn)t內(nèi)的耐火爐襯因沖刷而減薄，假如減薄到一定程度，將發(fā)生漏鋼等惡性事故。泄漏的鋼水一旦接觸到含水的地面或混凝土都將引起將發(fā)生漏鋼等惡性事故。泄漏的鋼水一旦接觸到含水的地面或混凝土都將引起爆炸，爆炸，1500多多的鋼水無論濺到什么地方都是一場大火?，F(xiàn)代大型煉鋼廠一的鋼水無論濺到什么地方都是一場大火?，F(xiàn)代大型煉鋼廠一爐鋼水都在百噸以上，漏在地上有幾百平方米，而鋼廠的地面也有大量的設(shè)備，爐鋼水都在百噸以上，漏在地上有幾百平方米，而鋼廠的地面也有大量的設(shè)備，如液壓連鑄機(jī)、鋼坯輸送機(jī)等。如液壓連鑄機(jī)、鋼坯輸送機(jī)等。 在圖在圖11-18中，根據(jù)從爐內(nèi)傳出的熱量大小使?fàn)t壁中，根據(jù)從爐內(nèi)傳出的熱量大小使?fàn)t壁呈現(xiàn)不同的溫度，溫度在熱圖像中是用不同的顏色表示。呈現(xiàn)不同的溫度，溫度在熱圖像中是用不同的顏色表示。圖中深紅色的區(qū)域溫度最高，即爐壁最薄處?，F(xiàn)代鋼廠圖中深紅色的區(qū)域溫度最高，即爐壁最薄處。現(xiàn)代鋼廠為延長轉(zhuǎn)爐的使