断路器轴销断裂机理分析

周海雄，胡永辉

断路器轴销断裂机理分析

周海雄，胡永辉

（河南平高电气股份有限公司，河南平顶山467001）

某断路器的操作过程中发生40Cr轴断裂，从断口分析、化学成分分析、硬度检测、金相分析等对轴断裂的原因进行分析。结果表明：轴针端部盲孔过渡弧曲率半径偏小，加工粗糙程度大而造成的应力集中，是销轴发生断裂失效的重要的外部因素；同时轴针端盲孔的过渡圆弧性能偏低，工作中造成应力集中，并萌生疲劳裂纹源，裂纹不断扩展，最终导致了低周疲劳断裂。

轴销；引力集中；低周疲劳断裂

某断路器在操作过程中，轴销发生断裂，断裂口距离母接头的密封面大约为：内侧25 mm，外侧45 mm.轴销规格为250 mm×4500 mm；断裂端部加工一125 mm×300 mm的盲孔，壁厚度62.5 mm，壁端面均匀分布6个21 mm×50 mm的螺栓孔，螺栓孔内螺纹加工长度约为33 mm，通过对螺栓孔内螺纹受力情况分析，推断出螺栓输入轴销的作用长度约为25 mm左右，图纸显示该断路器轴销为40Cr钢材质，其加工工艺流程为：（1）钢坯锻造280mm的圆钢；（2）粗车266 mm（粗车部位）；（3）调质处理；（4）精加工成型。为确定断路器轴断裂原因，以避免再次发生类似故障，本文用物理和化学测试和分析方法对轴销的断裂的原因进行分析。

1 理化分析

1.1 化学成分分析

在轴销上截取一段作为实验的一组试样，图1为断裂轴照片，用德国OBLFGS-1000型光谱仪按照GB/ T4336-2002标准方法进行分析，详细结果见表1，可以确定断路器材料的化学成分符合40Cr刚GB/T3077-1999标准的规范要求。图2为断路器内部结构。

图1 断裂轴

表1 化学……