通過(guò)斷口觀(guān)察、組織分析以及有限元分析等手段研究了某大型壓鑄機哥林柱斷裂失效原因。結果表明，哥林柱內部存在明顯的冶金和熱處理缺陷，裂紋源區有皮下氣泡和非金屬夾雜物，組織中存在網(wǎng)狀和游離鐵素體。哥林柱應力最大值出現在和頭板的連接處，在應力集中的螺紋根部形成裂紋是哥林柱斷裂的主要原因。

國家“高檔數控機床及基礎制造裝備”重大專(zhuān)項于2011年撥出專(zhuān)款3500萬(wàn)、地方配套8500萬(wàn)，進(jìn)行“3500t精密臥式實(shí)時(shí)控制壓鑄機及成套設備”項目研究(見(jiàn)圖1)，以打破國外在高檔壓鑄設備方面的封鎖和壟斷，滿(mǎn)足我國在汽車(chē)、船舶、軍事裝備、航空航天領(lǐng)域對大型、復雜壓鑄件的需求。

哥林柱是大型壓鑄裝備中極為關(guān)鍵的零部件，它通過(guò)兩端螺紋結構分別與定型座板和合模尾板連接，同時(shí)對動(dòng)型座板起導向作用，以完成壓鑄件高速精密成形；大型壓鑄機工作過(guò)程中四根哥林柱共同承受數百?lài)嵣踔辽锨嵉逆i模力，且往復循環(huán)工作。圖2所示是某大型壓鑄機在實(shí)際工作中發(fā)生的哥林柱突然斷裂事故，使昂貴、復雜的壓鑄模具完全損壞，運行中的壓鑄機及壓鑄生產(chǎn)線(xiàn)全面癱瘓，造成巨大的經(jīng)濟損失。如此結構簡(jiǎn)單的哥林柱為什么會(huì )發(fā)生突然斷裂?其中原因是什么?應該采取什么樣的措施杜絕此類(lèi)事件再次發(fā)生?為順利完成“3500t精密臥式實(shí)時(shí)控制壓鑄機及成套設備”項目，保障壓鑄設備安全、穩定、持久運行。本文針對這一案例，從材料質(zhì)量、組織性能、斷口形貌、力學(xué)分析等方面著(zhù)手，分析和研究哥林柱斷裂失效的原因和機理，尋找防止哥林柱出現這種非正常的惡性失效事故預防措施，從根本上杜絕此類(lèi)事件的再次發(fā)生。

觀(guān)察與檢測

宏觀(guān)斷口觀(guān)察

失效哥林柱制造工藝為：42CrMo鋼錠—鍛造—粗加工—調質(zhì)—精加工。宏觀(guān)觀(guān)察發(fā)現，斷口顯示最初斷裂源區最大寬度為4mm，次生斷裂源區最大寬度為36mm，呈月牙形。整個(gè)斷口分為裂紋源、擴展區和瞬斷區。其中瞬斷區在斷裂失效后發(fā)生生銹氧化，見(jiàn)圖3(a)。

失效哥林柱螺紋副采用梯形螺紋結構，于頭板固定螺紋處發(fā)生斷裂，斷裂位置在螺紋齒根處，裂紋沿徑向擴展(圖4)。最終被拉斷的螺紋齒見(jiàn)圖3(b)，齒頂出現垂直于軸向的塑性滑移帶，說(shuō)明最終瞬間斷裂時(shí)該部位受到很強的拉應力。
(1)失效件斷口裂紋源處發(fā)現成片皮下氣泡，非金屬夾雜物尺寸達到破壞疲勞性能的理論條件。應減少非金屬夾雜物和皮下氣泡，嚴格控制冶煉工藝。

(2)組織中存在熱加工冷速較慢產(chǎn)生的網(wǎng)狀鐵素體和淬火不足遺留的游離鐵素體，使得哥林柱芯部強度硬度不均。網(wǎng)狀鐵素體可通過(guò)正火消除，保證淬火時(shí)進(jìn)行充分奧氏體化以消除游離鐵素體。

(3)哥林柱頭板處螺母根部為理論受力最大處，與實(shí)際斷裂位置一致。應從結構設計上優(yōu)化鎖模支撐系統，降低某一個(gè)位置成為疲勞軟點(diǎn)的可能性。一旦發(fā)生偏載，將發(fā)生該處應力急劇增大而引發(fā)斷裂事故。在實(shí)際生產(chǎn)中應注意裝配精度，定期調整定位齒。優(yōu)化螺紋副結構，改善螺紋牙承載均勻性。
文章整理：哥林柱，鍍鉻棒  http://www.taijicaotang.cn/ProductList-1.html