混凝土泵車臂架連接桿斷裂原因分析

顏景林　夏志偉　周志勇　李光瑾　谷圣龍

摘 要：通過對46米規(guī)格混凝土泵車臂架斷裂的連接桿分析發(fā)現(xiàn)，臂架連接桿表面存在硬化層，斷口為脆性斷口，連接桿主板的力學(xué)性能差別較大，低于設(shè)計要求，是其斷裂的主要原因。

關(guān)鍵詞：混凝土泵車；連接桿；斷裂；硬化層；性能

中圖分類號：TU646 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）04-0057-02

1 前言

混凝土泵車是現(xiàn)代建筑中不可或缺的工程機械，集輸送成品混凝土和澆筑工序于一體的建筑機械，在將預(yù)拌好的混凝土輸送到模板的過程中，可連續(xù)、均勻、快速地輸送，使混凝土不易離析，質(zhì)量得以保證[1]。混凝土泵車臂架結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布的最大點位于第一節(jié)臂與第二節(jié)臂的連接部位[2]。本文中混凝土泵車臂架長度為46米，連接桿所用材料為WELDOX900，在正常的使用過程中，第一節(jié)臂與第二節(jié)臂的連接桿突然發(fā)生斷裂。

2 斷裂連桿的檢測分析

2.1 斷口分析

通過對泵車臂架連接桿的斷口進行分析（見圖1）斷裂的連桿存在4對斷口，分別標記為1、2、3、4，與其對應(yīng)的斷口分別標記為1-1、2-1、3-1、4-1，其中1、1-1、2、2-1斷口位于一側(cè)，標記為A側(cè)，3、3-1、4、4-1斷口位于一側(cè)，標記為B側(cè)，可以發(fā)現(xiàn)連桿的斷裂位于本體部位，斷口宏觀未見明顯的塑性變形，為脆性斷口，斷裂源位于相同側(cè)，即斷口的右下角部位。

斷口局部放大圖2所示，對各斷口進行宏觀檢查，1、3斷口均未見明顯的塑性變形，均存在明顯的人字紋擴展，2、4斷口部分區(qū)域存在較為明顯的塑性變形，其中1-1、3-1斷口存在疲勞輝紋，裂紋源較為平齊，裂紋沿連桿寬度方向擴展，斷口存在疲勞源區(qū)和脆性斷裂區(qū)。

2.2 顯微組織檢測

對斷裂的連桿A側(cè)和B側(cè)分別進行顯微組織檢測（見圖3，圖4）。

由圖3（a）（b）可知A側(cè)基體組織為細珠光體、少量白色細粒狀細條狀鐵素體，表層組織為馬氏體，由圖3（c）（d）可知基體組織為細珠光體、鐵素體、貝氏體混合組織，表層組織為馬氏體，斷裂連接桿表面存在硬化層。

由圖4（a）（b）可知連接桿表面硬化層存在較多橫向裂紋。

2.3 化學(xué)成分檢測

對斷裂的連桿A側(cè)和B側(cè)分別進行化學(xué)成分檢測，結(jié)果見表1所示。

由表1可知，斷裂連桿的化學(xué)成分滿足設(shè)計要求。

2.4 力學(xué)性能檢測

對斷裂的連桿A側(cè)和B側(cè)分別進行化學(xué)成分檢測，檢測結(jié)果表2所示。

由表2可知，連接桿兩側(cè)的力學(xué)性能差別比較明顯，其中A的側(cè)抗拉強度和屈服強度均低于設(shè)計要求，通過硬度檢測證明連接桿基體和表面的硬度差別較為明顯，表面存在硬化層。

3 結(jié)果分析

本文中混凝土泵車臂架連接桿的斷裂發(fā)生在連接桿的基體部位，位于第一節(jié)臂與第二節(jié)臂部位，為混凝土泵車受力的最大部位；且連接桿的力學(xué)性能差異較大，降低了連接桿的承載性能和抗疲勞性能；連接桿表面存在硬化層夜降低的連接桿的抗疲勞性能，導(dǎo)致連接桿在反復(fù)的伸縮、搖擺交變應(yīng)力下于表面硬化層產(chǎn)生微裂紋，裂紋沿連桿寬度方向擴展最終發(fā)生斷裂。

4 結(jié)語

（1）本文中混凝土泵車臂架連接桿斷裂在應(yīng)力分布最大部位，與其連接桿性能未滿足設(shè)計要求存在因果關(guān)系；（2）本案中混凝土泵車臂架連接桿表面存在硬化層夜導(dǎo)致微裂紋容易在此區(qū)域產(chǎn)生和擴展。（3）在混凝土泵車臂架連接桿的生產(chǎn)過程中加強原材料的檢驗，避免原材料性能不滿足使用要求導(dǎo)致的斷裂。

參考文獻

[1]章龍，郭子鵬，洪松.混凝土泵車彎連桿斷裂原因分析[J].電子質(zhì)量，2017，（01）：91-94.

[2]李勛文.進口混凝土泵車臂架耳板斷裂的原因解析及修理[J].建設(shè)機械技術(shù)與管理，2006，（02）：97-99.