三代(dài)輪轂單(dān)元斷裂分析(xī)

2014-05-05

臧媛媛
(保定長城汽車橋業有限公司,河北保定 071000)
  摘 要:本文對斷裂輪轂軸進行了宏觀檢查,對(duì)其斷口進行了宏、微觀形貌檢查(chá),並對該軸金相組織進行(háng)檢查,確定了裂紋性質,Z後分析了該軸斷裂失(shī)效的原因,並給出了(le)建議(yì)。
  關(guān)鍵詞:三代輪轂;斷裂;分析
  1 情況簡介
  某種三代輪轂單元心軸斷(duàn)裂,材質65Mn,經毛坯(pī)→鍛造→機(jī)械加工→調質處理→軸表麵高頻感應淬火後成形。
  2 宏觀檢測
  輪轂軸的外觀見圖1,箭(jiàn)頭所(suǒ)指處為軸(zhóu)承內滾道(dào)。斷裂位置及斷口側麵宏觀形貌見圖2,斷麵大致可分為兩個(gè)平麵(miàn),且兩平麵之間由於不在一個(gè)水平線而形成台階形貌,一個斷裂麵在軸承內滾道上,另一個斷裂麵與內滾道間有(yǒu)一定的距離,同(tóng)時,輪轂軸斷口側麵存在多處橫向裂紋,見圖中箭頭所指部位。輪轂(gū)軸斷口宏觀形貌見圖(tú)3,根據宏觀特征可將斷口分為2個區:斷口1區、斷口2區,其中斷口1區(黑色區域)約占整(zhěng)個斷口的80%以上,其中斷口2區約占20%,為銀白(bái)色金屬色澤,斷口相對光滑平坦。
  3 微觀斷口分析
  將斷裂樣品經超聲波清洗後,置於掃描電鏡(jìng)下觀察。盡(jìn)管斷麵經過了硝酸酒精腐蝕,但其微觀斷裂特征仍然清晰可辨。斷口1、2區微觀形貌見圖3,斷口呈熔融的自由表麵特征(zhēng),斷麵被厚厚的一層氧化皮(pí)覆(fù)蓋。圖4為裂麵附近低倍斷麵形貌,在該圖上既可(kě)見到裂縫,又顯示斷麵極度疏鬆。圖5為圖4的放大形貌,更加清晰地顯示出疏鬆的微觀形貌。圖6是沿晶斷裂區的局部形貌,此圖上即顯示單個晶粒(lì)麵,又可見多個晶粒交界線;圖7僅(jǐn)是無數疏鬆空洞的代表。
  4 能譜分析(xī)
  對斷口1區進行能譜分析,結果見表1。由分析結果來看,斷口發生嚴(yán)重氧化,未見腐蝕元素。
  5 化學(xué)成分分(fèn)析、硬度測試
  在輪轂(gū)軸斷口附近製取試樣,采用光譜直讀法進行化學(xué)成分分(fèn)析,各元(yuán)素均符合技術要求。將試樣磨製拋光後(hòu)進行顯微維氏硬度測試,符合標準技術要(yào)求。這裏不再詳細說(shuō)明。
  6 金相分析(xī)
  垂直斷口平麵且過軸線和裂紋部位切取試樣並對切取截麵(miàn)進行(háng)磨(mó)拋後,裂紋的金相形貌見(jiàn)圖8,組(zǔ)織(zhī)異常,裂(liè)紋內部存在一定(dìng)厚(hòu)度的黑色氧化皮,裂紋(wén)將基體分割,此種缺陷(xiàn)大小不一,大致呈“蠕蟲”狀組織形(xíng)貌見圖8紅圈內。軸心部較多且尺寸較大的黑色(sè)塊狀缺陷,缺陷內部填充氧化皮物質,見(jiàn)圖9。采用(yòng)4%硝酸酒精溶液進行腐蝕後發(fā)現,裂紋兩側均存(cún)在脫碳現象,見圖10,未見(jiàn)明顯過熱過(guò)燒等缺陷。
  7 結果淺析
  由於其金相組織極度不正常並依據組織決定性能原(yuán)則,可以肯定(dìng),輪轂軸的承載能力將受到極大削弱。不正常金相組織的出現並非鍛造或調質,而(ér)是原材料本身固有缺陷。這(zhè)種固有缺陷應為冶煉過(guò)程中殘(cán)留的且未切除的冶金缺陷,如碳偏(piān)析,疏鬆等。鍛造過程中這些缺陷隨著鍛造(zào)變形(xíng)量的增加沿(yán)金屬(shǔ)材料的變形方向分布,在鍛造高(gāo)溫的作用下缺陷界麵處發生氧化脫碳從而呈黑色塊狀。
  原材料進貨檢驗是一項很(hěn)重要的(de)工作。認真采取必要的防範措施,就能夠預防(fáng)此種輪轂軸斷裂現象,消除(chú)機械裝(zhuāng)備的質量安全隱患。

來源(yuán):《科(kē)技創新與應用》2012年第18期(qī)
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