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锚杆“空腔式”开裂分析 -全讯官网

发表时间:2018-11-14 22:29

在实际应用锚杆使用前应把表面横肋压平、滚丝后才能使用。有一批锚杆在滚丝时的丝部出现开裂的现象。为保证生产顺利进行,以下对开裂试样进行分析。
一、理化试验结果
  1.化学成分:在断裂锚杆上随机切取试样进行成分化验,其结果如表1,符合企业内控标准。
2.低倍检验:将锚杆劈裂部位横向剖开,其形状如图2,裂纹由中心向四周延伸,严重者中心部位形成“空腔”。
3.金相检验
  3.1试样显微组织为铁素体 珠光体,均为魏氏组织1.0级,裂纹内及其附近无非金属夹杂物聚集现象,裂纹两侧无脱碳层,试样中心有碳偏析现象,显微组织为网状铁素体 珠光体(图4)。
  4.尺寸检查
  经测量直径22的锚杆,压圆后锚杆尺寸为:21.70 mm、21.74 mm、22.00 mm,不圆度:0.3mm。
  二、生产过程分析
  螺纹滚丝的加工方式分为径向滚丝、切向滚丝和滚压头滚丝3种,大多数生产厂家多采用径向挤压的方式,其加工方式如图5所示,一轮固定旋转,一轮在径向进给过程中作同向旋转,工件在滚丝轮带动下旋转,表面受成型挤压形成螺纹,其受力如图6所示。在滚丝过程中,杆体受到丝滚径向压力p挤压,同时产生扭转力矩m。与之对应在杆体内部形成径向、轴向、切向三个方向的内应力,在杆体表面为压应力,在大部分杆体截面上为拉应力且峰值在杆体中心,其叠加后的应力图如图7。
  三、讨论
  第一强度理论认为,材料发生断裂是由最大拉应力引起,即最大拉应力达到某一极限值时材料发生断裂。如图6所示,锚杆在滚丝过程中,杆体截面由于应力分布不均匀受三向拉伸应力,且峰值始终在中心区域(图7),由于材料不圆度超差及丝滚间距调整不当,其内应力就会超过材料的抗拉强度极限,首先在杆体中心形成裂纹,当杆体继续旋转,并轮流在各个不同的直径方向上施加应力的情况下,形成“空腔”,造成脆性破断,同时由于材料本身存在中心偏析及粗大的非金属夹杂物,则加剧了开裂的进展。
  四、结论
  1.锚杆是由于不圆度大及丝滚间隙调整不当而发生“空腔式”破裂。
  2.锚杆存在中心偏析及粗大非金属夹杂物加速了破裂过程的发展。

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