断轴原因分析

trainman · 发表于 2014-12-16 19:07:40

最近出现一例轴断事故，材料20CrMo，碳氮共渗，装车后不久即从轴凹槽处发生断裂，变为两节，断口齐整光滑，我初步判为脆性断裂，检查齿部硬度金相都正常，还请专家们帮忙分析一下失效原因。

双液淬火 · 发表于 2014-12-16 20:26:39

你好，最好要说一下用什么设备，工艺，淬火介质？

trainman · 发表于 2014-12-16 20:36:30

双液淬火发表于 2014-12-16 20:26
你好，最好要说一下用什么设备，工艺，淬火介质？

860碳氮共渗多用炉等温油淬火170度3小时回火。
检测：有效硬化层0.55mm，表面711HV1，心部42HRC（齿部），断口暂时未检。

双液淬火 · 发表于 2014-12-16 20:52:15

trainman 发表于 2014-12-16 20:36
860碳氮共渗多用炉等温油淬火170度3小时回火。
检测：有效硬化层0.55mm，表面711HV1，心部42HRC（齿部） ...

热处理工艺没有问题，在冷加工找找原因吧，个人浅见，不足为凭。

trainman · 发表于 2014-12-16 21:09:22

双液淬火发表于 2014-12-16 20:52
热处理工艺没有问题，在冷加工找找原因吧，个人浅见，不足为凭。

谢谢，我主要想了解一下断口的失效模式，比如说受到的力的形式。

shlcy · 发表于 2014-12-16 21:20:54

断裂处圆周加工不良刀痕明显

双液淬火 · 发表于 2014-12-16 21:28:58

trainman 发表于 2014-12-16 21:09
谢谢，我主要想了解一下断口的失效模式，比如说受到的力的形式。

看断裂R处机加工刀痕很深，在受力的情况下从此处断裂不足为奇。

霜月 · 发表于 2014-12-16 22:00:26

建议楼主检测下断裂处R有多大，估计是尖角存在应力集中。

trainman · 发表于 2014-12-16 22:56:51

看了各位专家发言都认为是刀痕原因造成的，但我不能理解的是我们的这种轴也做了很多，加工方式是一样的，以前试过花键部位整个被打掉但从未发生过断轴现象，因为有应力的存在导致应力集中的部位发生断裂这点好理解，对于一些结构复杂的零件而言在局部产生应力集中似乎在所难免，但在敏感部位开裂结构往往只是辅助因素，真正的原因是受到不正确的受力，而缺陷部位把这个不正确的力放大了引起开裂。
但是目前通过该零件断口我无法判知断口是受到扭力、弯曲力还是剪力的作用引起开裂的，无法判定断口源区及受力模式这就是我较纠结一点。

cnszgong · 发表于 2014-12-17 00:18:30

问一下：第三长图片用于显示断裂位置的部位R处是刮伤还是车刀痕迹？

shlcy · 发表于 2014-12-17 07:22:09

我今年4月份遇到过类似的圆柱齿轮轴断裂于圆角R2处，渗碳层金相、组织、理化分析均合格，长春汽车材料研究所建议加大圆角至R3.

shaod · 发表于 2014-12-17 10:31:11

看着这个断口与使用状态有关，具体说说它是怎样使用的吧，使用过程中有什么异常发生么？

清淡 · 发表于 2014-12-17 12:03:47

trainman 发表于 2014-12-16 22:56
看了各位专家发言都认为是刀痕原因造成的，但我不能理解的是我们的这种轴也做了很多，加工方式是一样 ...

我也在学习断口方面的东西。我看你这断口不像脆性，有点韧性带扭曲的感觉，你把两个断口对上，然后看看纹路是不是同一个方向，因为我感觉是受扭力。以前上课听过，剪切韧窝在两个断口上是反向的，撕裂、弯曲是同向的。你逐一排除对比吧（断口分析新手，说的不一定对）

搬运工 · 发表于 2014-12-17 15:43:06

尽量将断裂处组织往最坏方面想。切片后比照一下是否如预想中一样。

shaod · 发表于 2014-12-17 19:40:09

这个斑点是什么？最有特征的这一点

trainman · 发表于 2014-12-17 20:22:06

cnszgong 发表于 2014-12-17 00:18
问一下：第三长图片用于显示断裂位置的部位R处是刮伤还是车刀痕迹？

是车刀痕迹，外协厂做的。

trainman · 发表于 2014-12-17 20:23:41

shaod 发表于 2014-12-17 19:40
这个斑点是什么？最有特征的这一点

是轴断后还进行相互转动的摩擦烧伤痕迹。

shaod · 发表于 2014-12-17 20:33:11

trainman 发表于 2014-12-17 20:23
是轴断后还进行相互转动的摩擦烧伤痕迹。

你能看出那里有"摩擦"的痕迹么？你这个结论下早了

廖丫丫 · 发表于 2014-12-17 20:47:52

清淡发表于 2014-12-17 12:03
我也在学习断口方面的东西。我看你这断口不像脆性，有点韧性带扭曲的感觉，你把两个断口对上，然后看看纹 ...

赞同楼上，断口局部位置可以看到明显变形。。但相对的而另一端却没有明显变形。。无变形的先断裂，变形部位最后断区

trainman · 发表于 2014-12-17 20:57:08

shaod 发表于 2014-12-17 20:33
你能看出那里有"摩擦"的痕迹么？你这个结论下早了

今天检查金相不仅该部位还有光亮的其它表面都存在摩擦烧伤的痕迹，由于拍摄光线原因及断口较齐整干涉不明显表面看不是很清晰，图片在公司电脑明天再传。

shaod · 发表于 2014-12-17 21:00:24

trainman 发表于 2014-12-17 20:57
今天检查金相不仅该部位还有光亮的其它表面都存在摩擦烧伤的痕迹，由于拍摄光线原因及断口较齐整干涉不明 ...

这个颜色表示此处温度不是一般的高。
开裂的主要原因就是此处的成因，你能查一下它的使用情况么？

绿秋叶 · 发表于 2014-12-18 16:04:22

论坛能不能请个断裂失效分析的专家来坐镇，提高一下大家断裂分析的能力。强烈建议！！！

浩然天地 · 发表于 2014-12-21 14:13:50

松涛阵阵根据楼主及楼上各位讨论中的信息，给出以下回复：
20CrMo钢轴经C-N共渗，装车使用后早期断裂失效，断成两节，断口齐平，未见材料冶金缺陷和断面上裂纹的疲劳扩展，很像零件在受到大于临界值的应力作用下发生的突然断裂。断口上的塑性变形条纹很少，属于脆性断口，类似工具钢中的细瓷状断口。其中有两个问题值得讨论：1、超临界应力从何而来？轴在断裂时车是否处在正常运行状态？2、断裂处在轴的加工凹槽部位的横截面上，车在运行时当受到突加载荷时，断裂必然选择在工件材料强度的最薄弱处，应检查工件的表面硬度、心部硬度、力学性能、金相组织是否在要求标准范围内。

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