罗瑛琅 白余圣 沈海琴

摘  要：通过对某和谐型机车柴油机凸轮轴齿轮螺栓断裂进行分析，找出失效的主要原因，采取有效措施进行预防。

关键词：柴油机;齿轮;螺栓断裂;分析

1  问题的提出

某公司大修的和谐型机车，在客户运用过程中多次发生柴油机凸轮轴齿轮螺栓松脱断裂故障。根据故障数据，从机车走行公里数、间隔时间看，螺栓断裂为随机性。最短的走行1万公里、出厂1个月;最长的走行了18.8万公里、出厂14个月。螺栓断裂的位置基本相同，从杆身与螺栓头部的过渡圆弧处断裂。目视断口，没有明显的疲劳贝纹线（图1）。

2 原因分析

2.1 螺栓材质分析

将标识1#的断裂螺栓检测分析，金相、硬度、化学成分、表面脱碳层、非金属夹杂物，均符合相关技术要求。螺栓断口为脆性断裂。将断裂螺栓断口面用电镜扫描，断口面无明显的机械损伤，无孔洞，无夹渣等原材料缺陷。

裂纹源及附近表面金相组织如图2所示，为回火索氏体+少量颗粒状碳化物，表面无脱碳现象。螺栓芯部组织如图3所示，为回火索氏体+少量颗粒状碳化物。

将断裂螺栓螺栓试样纵向进行磨抛后在显微镜下观察，根据GB/T 10561-2005《钢中非金属夹杂物含量的测定标準评级图显微检验方法》，非金属夹杂物评级结果为：A0，B0，C0，D1.0。如图4。

断裂螺栓硬度检测结果： 42.5，42.5，42.5 HRC。符合GB/T 3098.1-2010 《紧固件机械性能 螺栓、螺钉和螺柱》其中性能等级12.9等级螺栓硬度39-44 HRC要求。

在断裂螺栓上取样进行化学成分分析，结果如下：

根据GB/T 3098.1-2010 《紧固件机械性能 螺栓、螺钉和螺柱》，其中性能等级为12.9级螺栓的材料化学规定，C： 0.28-0.50，P：≤0.025，S：≤0.025。……