王 云 刘宏勋 梁君宁
（河北丰维机械制造有限公司，河北 邢台 054500）
电梯部件杠杆，起转动连接作用，承受扭转载荷。材料是中碳钢ZG270-500，有一定的韧性及塑性，强度和硬度较高，切削性良好。在工作中，一件杠杆突然断裂。现场检查断裂部位表面发亮，烧蚀严重，断裂面有气孔，缩松等缺陷。如图1所示。
图1 现场照片
1 断口处分析
针对断裂件采用定量金相分析，通过金相显微对比分析组织的测量和确定化学成分、组织和性能间的定量关系。断裂件金相组织如图2所示，正常件金相组织如图3。对比两组照片看出，A组和B组金相组织均匀，白色的铁素体和黑色的珠光体，珠光体呈网状分布。分析得出，断裂件内部晶体排列均匀，其内部硬度较高，与正常件区别不大。
图2 断裂件金相组织分析
图3 正常件金相组织分析
2 断裂原因分析
断裂位置处理直臂弯处，仔细观察断裂处：断口裂纹切口表面较平滑，可以认为材料因发热后发生塑性变形，断件继续受到的外力超过极限，发生断裂。
对断裂件进行机械性能试验，机械性能指标均符合材料要求。结果如表1所示。
表1 机械性能
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利用有限元，按照杠杆工作状态下约束及受力情况，施加负载，对杠杆结构进行静力分析。经分析，杠杆在断裂部位应力较大，但是应力值55.09 MPa，远未达到材料的抗拉强度。杠杆的结构安全系数较高，如图4。
图4 静应力分析
通过前面的材料和试验结论可知：（1）所用的材料断裂面有气孔、缩松等缺陷；（2）断裂处金相组织与正常件没有区别，说明断裂件化学成分符合材料要求；（3）有限元受力分析，结果说明杠杆结构合理。
3 原因分析结论
杠杆化学成分合格，铸造工艺导致气孔、缩孔等缺陷；其断裂的原因是由于铸件内部存在气孔和缩松缺陷，减少了工件有效承载面积和造成应力集中，降低了杠杆机械性能。导致工作伴随着外部载荷和扭转冲击，发生断裂。
4 改进措施
4.1 从铸造角度改进铸造工艺
控制型砂湿透气性和湿型表面硬度。控制湿透气性在100-50限制范围内，型砂透气性低,铸型排气能力差,就会形成气孔、浇不足等缺陷。铸型透气性过高,又可能造成铸件表面粗糙和发生粘砂缺陷。根据具体情况控制湿型的表面硬度，湿透气性高时，表面硬度也要偏高些，反之应偏低些。
提高浇注温度，降低铁液粘度使气泡从铁液中排走，防止侵入气孔，浇注温度1540～1550℃。
4.2 从热处理工艺方面，提高热处理质量
铸钢件退火的目的是提高可以细化晶粒，改善组织和性能.可以消除内应力，稳定工件尺寸，防止变形。将工件加温到890～900℃保温1.5 小时，空冷。
5 试验验证
进行上面方案的改进后，我们进行了模拟浇注，优化对比实现。从实验结果可以看出，改进方案合理。
6 结论
文中通过断裂原因分析，找出了铸造缺陷引起性能降低导致断裂的原因。并提出改进铸造工艺，提高热处理质量等措施，通过模拟浇注，实验验证，得到了优化改进的方案。
