某水电站筒形阀接力器机械反馈滚珠丝杆断裂失效分析

摘要

以断裂的筒形阀接力器滚珠丝杆为研究对象,对丝杆断裂部位进行了包括化学成分、表面渗碳情况、不同部位的金相组织、断口裂纹源及扩展路径、力学性能、接力器运行状态等一系列分析,进而综合讨论滚珠丝杆的失效机理.发现造成滚珠丝杆发生弯曲断裂的直接原因是接力器下腔的压缩空气未排除干净,压缩空气的瞬间爆破造成瞬间反馈丝杆轴向窜动量增大,端部主、从动齿轮耦合咬死,使得丝杆瞬间无法旋转,在轴向的压力和扭矩下丝杆发生弯曲和断裂.另外,滚珠丝杆通过渗碳来增加表层硬度,表层硬度最高可达743 HV,组织为针状马氏体,表层高硬度造成丝杆脆性较大,脆性表层容易萌生裂纹并迅速扩展发生断裂.