混凝土泵车弯连杆断裂原因分析.pdf

电子质量 2 0 1 7 年第0 1 期( 总第 3 5 8 期) 混凝 土泵车弯连杆 断裂原因分析 Ana l y s i s O N t h e Fr a c t u r e Re a s o ns o f t he Co nn e c t i ng Ro d o f Pu mp Tr uc k 章龙， 郭子鹏， 洪松【 苏州华碧微科检测技术有限公司， 江苏 苏州 2 1 5 0 0 0 ) Zh a ng L o n g ， Gu o Z i pe n g ， Ho ng So n g ( S o o c b o w F A L AB J u d i c i a l Au t h e n t i c m o r s ,J i a n g s u S u z h o u 2 1 5 0 0 0) 摘 要： 某混凝土泵车的二臂与三臂连接处的弯连杆发生断裂。通过宏观观察、 成分分析、 金相组织分析、 显微硬度检测和能谱检测等方法对弯连杆的断裂原因进行分析 ， 结果表明： 弯连杆板材存在严重的中心 偏析， 板材的焊接部位未焊透， 这些缺陷降低了弯连杆的耐疲劳性能， 最终导致弯连杆在使用过程中发生 疲劳断裂。 关键词： 混凝土泵车； 未焊透； 中心偏析； 应力集中 中图分类号 ： T U 6 4 6 文献标识码 ： B 文章 编号 ： 1 0 0 3 0 1 0 7 ( 2 0 1 7 ) 0 1 0 0 9 1 - 0 4 Abs t r a c t ： A c o n cr e t e pu mp t r u c k S c o n n e c t i n g r od wa s br ok e，wh ic h is be t wee n t wo a r ms a n d t h r e e a r m s o f t h e pu mp t r u ck T h e f r a c t u r e r e a s o n wa s d e t e c t e d b y m a c r o s c o pic in v e s t iga t io n，co mp o s it io n an a ly s is ， me t a l I o g r a p h ic s t r u c t u r e a n a ly s i s ， mi c r o h a r d n e s s a n d e n e r g y d i s p e r s iv e s p e c t r o me t e r ( E O S ) T h e r e s u lt s s h o w e d t ha t t h er e is s ev er e c e n t e r s e gr e ga t ion in t h e pla t e o f c on n e c t i n g r o dTh e we l d i n g po s it i o n h a s i n c o mple t e p e n e t r a t i o n welde d d e f e c t wh ich c a n be c o me t h e s ou r c e o f c r a c k a nd i n du cer e s s c o n c e n t r a t io n T h es e de f - ec t s r e du c e t h e f atigu e r e s is t a n c e o f t h e c o nn e c t in g r o d，e v e n t u ally le a din g t h e f atigu e f r a c t u r e o f t h e c o n n e c t ing r od du r i n g us a ge K e y wor d s ： Con cr e t e p ump t r u c k ； Inc o mple t e p en e t r a t i o n ；Ce n t e r s eg r eg a t io n ；St r e s s c on c e n t r a t io n CL C n u mb e r ： T U 6 4 6 D o o u me n t c o d e ： B A r t i c l e I D： 1 0 0 3 0 1 0 7 ( 2 0 1 7 ) 0 1 0 0 9 1 0 4 0前 言 混凝土泵车灵活机动， 浇筑时布料方便适宜各种浇 注条件等优点， 在建筑行业得到了广泛的应用 ， 技术水 平近 3 0 年来也得到了很大的发展 l _ 2 。为了更好地提升 泵车的适应性和可靠性并减小振动 ， 国内外学者进行了 很多的研究 ， 但混凝土泵车的工况复杂， 在施工时不 可避免地存在振动等问题 ，所以泵车经常会出现故障， 从而导致车辆的损失和人员的伤亡5 1 。本文通过对某型 号的混凝土泵车弯连杆的断裂原因进行分析， 为混凝土 泵车产品质量的不断提升提供参考。 1 理化检验 1 1成分检 测 断裂弯连杆所用的材质未知 ， 对断裂的弯连杆板材 的化学成分进行分析， 结果如表 1 所示 ， 根据分析结果 可知断裂弯连杆为低合金钢 ， 其碳当量约为 0 5 3 6 。 表 1涉案泵车二臂臂架板材成分分析结果( 质量分数 ) 元素 C ( 碳) S i ( 硅) Mn ( 锰) P ( 磷) S f 硫1 C r ( 铬) N i ( 镍) c u ( 铜) no ( 钼1 检测 结果 0 1 8 0 3 5 1 - 2 8 0 0 2 1 0 0 2 3 0 2 3 0 0 2 0 0 2 0 4 7 注： 余量为F e ( 铁) ； 碳当量 c E v( = C + Mn 6 + ( c r + Mo + v ) 5 + ( N i + c L 1 ) 1 5 ( 。 式中元素符号表示该元素的质量分数， 作者简介 ： 章龙( 1 9 8 9 一 ) ， 男， 硕士 ， 主要从事金属材料失效分析工作 。 91 客 观分析 乍弯迩杆的断裂部位 轴金币 箱仆之间连接部 冬 1 l 所爪对弯连中 r 的断裂情况进行分析 ， 轴会 j 的 接部位存 l JJ 1 的向外托扯 变肜痕迹 ， l卜胺 板 的焊接部位断 、 ， 断 r 各部 化的锈蚀程度仃 ， l 、 秆 1 C D 5 f 的断 广 l 锈蚀， ， i 、 E D部 f l 较 光亮 ， 殳 u 冬 1 2所永 图 1弯 连杆 示意 图 图 2轴套断口部位形貌 埘 ： 适朴 聿 f i l j 轴 全 A 日部 化 卡 l I 对 的断 I 进 洗 ， If j= 洗 发现断 I I 仃 的疲 劳弧线 ， 背板 j 扳焊接 部位仃 术焊透 下 的缝 隙 ， 翼板板材卅 仃 l IJ J 的 分 现 象， l 1 罔 3昕示 右 侧 翼 板 凝i 袋年蛮连 f 断裂啄 分析 图 3 AB部位 断 口清 洗后 形貌 1 3金相分析 对 扳 币 f I 侧 板f I勺 接接 进i 卡 1 分忻 ， 4 a ) 所爪 ， 从会十 f 1 试样I J f L 行 背 卡 反 有J 芏 j 过板曙 部分术Jf II t 透 埘焊接 接 各 部位 的金 卡 l 【 纵进 行j 翼板母材的组织 为回火低碳t 0 氏体组织 ，殳 f j 4 示 ； 熔合 组织 为低碳 氏体组织 ， 如 4 I t ) 昕爪 ； 金属 C r ：j T l 【 纵 为粒状 叭氏怵 及块状 、长 条状 的铁 纵 ， 如 4 ( I I 】 所示 ( a ) 电子质 量 2 ( ) I 7 O I 、 第3 5 8 j g ( b ) ( C ) ( d ) 图 4焊 接接 头金 相照 片 对 巾问部位有分 现象的翼板板材进行 金相 分析 ， 从 图 5中可 以看 f f 板材 的心部仔 在 一条 “ 黑线 ” ， 对 “ 线” 进行高倍观察 ， 发现“ 黑线” 中仔在较 多的夹杂物 “ 5 ( a ) 和 图 5 ( h ) 所示 豳藜 囊 囊 。锵 一 ( a ) ( b ) 图 5翼板 心部 黑线 放大 形貌 1 4能谱分析 对翼板板材心邴的“ 黑线” 逊仃能 分析 ， 能 晰分 析潜 如 6所爪 ， 能 潜分析结 & 2所 示 ， 从 夫 2 t I 】 数据 r 以石f ， ( ： r 、 M n 、 M ， 等合 儿求 “ 线 ” 处发 ， 1 r偏聚 表 2翼板 能谱 分 析结 果( 质量 分数 ) 庀素 ( ( 碳) ( ) ( 氧) 硅) C r ( 铬) Mn ( ) F ( 铁) M( 针 ) 偏析带 6 8 5 3 3 0 0 7 4 ( ) 8 7 1 4 0 8 3 7 1 3 1 3 琏体 6 2 3 一 0 4 0 一 ( ) 4 2 9 2 1 8 0 7 8 电子朋像 1 ( a ) ( b ) 图 6能谱分析谱图 1 5硬度检测 刈 背板和 侧 板的焊接接 头进 行维 氏硬度愉测 ， 各部 化的榆测 结果 如丧 3 所示 从衷 3数据 可 以看 焊 缝熔合f 维氏硬俊f f 较高 表 3疲劳 源 区焊接 接 头硬 度检 测结 果 2分析 与讨论 合成分 、 金 J 硬度榆洲 结 粜u ， 知 ， 断 裂： 连 杆 所J t l 材 顷的碳 当：l i 0 5 3 6 ， 根 金属 的可 ， 此 种 材料 I I 焊 较 ， 淬硬 倾 r u 】 明显 ， 所 以弯连杆 板 干 背 饭 缝 金腻 的熔介 I f 现 了硬度较 高的低碳 I 氏f # D t ， 5 【 体组织脆 较大， 外力作川下易于形成微裂纹 、 合金_卡 H 和能 i f I z J 析 可知 ， 连朴板材 的心部 现 了 求的偏 聚和 火杂物 的聚集现象 钢液存 凝 过 【十 J 。 t 【 ) ( = 域 是最 凝 川 域 ， 凝 过 程 中选 份结 f r-d 1 导 致低熔 点 素 向 t l ， 心 偏聚 ，J J 【 1 f 产过 程 【 l1 化学 成份 键j 泉车弯连扦断裂 因 分析 章 龙 等 =一= = = = = = = = = = = = = = 的控制不稳定， 碳干 合金元素偏析 、 各种火杂物鄙聚集 中心 ，这 些缺 陷经低倍 酸蚀 巾心部 化 现 一 条明显连续 的或断续 的“ 黑 线” ， f J 巾心偏 析，黔， | 1 心偏 析带不能被热处胛消除， 所以 会降低材料的综合力学 P t- 能 J ， 存在， 眦币中心偏析的板材在抟仲过 f 】 会 I 脱 分层断 r 】 19 1 、 结合宏观分析n 矢 ， 弯连朴断【 I f 仔 明显的疲劳 弧线 ， 此可 弯连杆 的断 裂为疲 劳断裂 、泵 l -i r 作时 承受扭转 、 剪 冲 等静载干 I l 交变载简， 翼板和背板的 焊接接头仔存术 透留下的n 1 Jt 隙， 术焊透会降低焊接接 头的承载能力， 术焊透问隙 受力时会成为 力集 f f J 形成做裂纹，微裂纹存交变裁倚的作用下慢慢扩展 ， 最 终 导致弯连杆 接接头处发牛疲 劳断裂 3结论 ： 连杆焊接接头的焊缝金 仃 马氏体馊脆组织 ， 板 在严重的l j 心偏析现象 ， 这些降低 r 材料的抗疲 劳 r t - i 未焊透的焊接接头降低了结构的承戴能力， 术 焊透 下的问隙 产生应力集 t 泵车K期 I 作中弯连 朴 接 接头产 J 疲 劳微裂纹 ， 做裂纹在交 变载荷的作 川 卜 扩 展 ， 直 弯连 杆发生疲 劳断裂。 参考文献： 1 斌华， 彭 混凝上泵 恃架系统振动机州的研究 振动 川 - I ， 2 0 1 1 , 3 0 ( 9 ) ： 2 5 9 2 6 3 I 2 l 颜皓 混凝 I 泉乍发 慨况 和选 I J I 建筑机 械， 1 9 9 9 ， f 3 1 ： 21 2 5 3 Ca z z u l a n i G， Ghi e l me l t i C， Gi b mi i H， e t a 1 A t e s l r i g a l l d 1 1 一 l l l l l e l i c a l mo d e l 1 l i n v e s l i g a t i n g t r u c k mo i l n l e d ( ( i n c I e r e p u mp s J A u h m ml i o n i n C o l 1 s I ( t i o n 2 0 1 1 2 0 ( 8 ) ： l 1 3 3 一 l l 4 2 4 J Wa n g r ， Wa n g( ， I i I l K S i i n u l a l i o l i c o n t r o l o f 1 1 1 1 - r e l e p u n i p l r u e k i ) O ( ! l l l ) a g e d o l i P S ( ) a n ( a d a p l i v e r o l i u s l P D A I 2 0 0 9巾同拎 圳 决策会议沦史集I c I 2 0 0 9 ： 9 6 0 9 6 3 【 5 J 畅晓清， 刘蚓 5 娜， jI I 5 春 英， 等0 昆凝土 泉车举 外惜 断 裂原 人 1 分析 J 1 化 I 装备技术， 2 0 1 5 ， 3 6 ( 2 ) ： 6 3 6 6 I 6 1 Ni 辉， 张 ， 赵素 等 连铸q _ J 心偏析控制研究进展【 J 1 热 】 I l I_ I 艺， 2 0 l 2 4 l ( 9 ) ： 4 5 4 8 5 1 I 7 1 ( l O I i d h a r y S K ( i mg u l y S Mo t I 1 l o h g y a n d S e g r e g r a t i o n i n ( ! n l i m mu s l y C a s l Hi g h C a r 1 ) O I 1 S t e e l B i l l e i s l J 1 I S I J I n l e t I I H l i o n a l ， 2 0 0 7 ， 4 7 f 1 2 ) ： 1 7 5 9 1 7 6 6 1 8 1 l ： 强， 李殿c f I 拿依依 铸铁什凝I 州 过程r f 1 t 1 然埘流引 起 的宏观 偏析模拟。 金 学报 ， 2 0 0 0 3 6 ( 1 1 ) ： l l 9 7 一 l 2 0 0 9 f 佐明， 郑晓f l J 连铸扳坯 L 、 偏析对钢板 干 性能 的影响 J 1 _ 金 J l f 【 2 0 0 9 ， l l 1 ： 2 0 2 4 【 ) 4