聯(lián)軸器二次斷裂失效

    (1)該部位的聯(lián)軸器運(yùn)行13個月再次開裂，裂紋處的宏觀形態(tài)。觀察發(fā)現(xiàn)有輻射線貝殼紋，根據(jù)貝殼紋中心判斷出裂紋萌生區(qū)，斷日裂紋起裂位于下表面，且在最終斷裂區(qū)有剪切唇出現(xiàn)，具有疲勞斷日的宏觀特征

    (2)為進(jìn)一步明確斷裂機(jī)理，采用掃描電鏡對斷裂聯(lián)軸器起裂源進(jìn)行觀察。觀察到位于下表面的裂紋萌生區(qū)內(nèi)存在夾雜物，而裂紋正是沿著這些夾雜物分布

    (3)為進(jìn)一步確定夾雜物的化學(xué)成分，對夾雜物進(jìn)行EDS能譜分析，化學(xué)成分分析表明夾雜物為氧化鐵。

    (4)為探究裂紋擴(kuò)展模式，對聯(lián)軸器斷日的形貌進(jìn)一步地觀察，在斷u的電鏡照片上可以觀察到條紋狀的疲勞裂紋，圖11}說明聯(lián)軸器在工作中受到了振動產(chǎn)生的交變載荷，導(dǎo)致聯(lián)軸器疲勞斷裂?？梢酝茢?，裂紋產(chǎn)生于氧化鐵夾雜物，裂紋的擴(kuò)展機(jī)理為疲勞斷裂。

    (5)為確定聯(lián)軸器材料的性能是否影響了斷裂過程。對母材進(jìn)行能譜分析。母材中的GY, Ni兀素含量均符合ASTM標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。   

    (6)失效分析結(jié)果表面，聯(lián)軸器起裂處存在氧化鐵夾雜，在聯(lián)軸器材質(zhì)的加工制造過程中，表面的氧化表層進(jìn)人了鋼鐵基體，破壞了污染區(qū)域的連續(xù)性，引起應(yīng)力集中，導(dǎo)致疲分吐能降低，形成了起裂源，這是導(dǎo)致本次開裂失效的原因。根據(jù)斷日的疲勞輝紋，說明斷裂過程具有疲勞特性，并且操作過程中沒有發(fā)生過載，經(jīng)分析得出結(jié)論是，本次斷裂的機(jī)理為疲勞斷裂。

分析與討論

    (1)通過宏觀形貌觀察,2次開裂裂紋都是從聯(lián)軸器的下表面起裂。在斷面上都觀察到裂紋萌生區(qū)，其中二次失效斷日的裂紋萌生區(qū)內(nèi)有輻射線貝殼紋分布，具有疲勞斷裂的特征。兩斷日的最終斷裂區(qū)都存在有剪切唇，說明材料最終是因達(dá)到塑性極 限載荷而剪切斷開，可以推斷2次斷裂過程都為延性斷裂。根據(jù)斷日的電鏡觀察結(jié)果得知，在2次斷裂的起裂處都存在有夾雜物，并且裂紋沿著這些夾雜物分布。通過能譜分析發(fā)現(xiàn)，一次斷裂起裂處的夾雜物為氧化鋁，二次為氧化鐵，這是聯(lián)軸器材料在制造過程中產(chǎn)生的缺陷。對二次斷裂的聯(lián)軸器母材進(jìn)行化學(xué)成分分析，化學(xué)成分符號標(biāo)準(zhǔn)，說明材料對聯(lián)軸器失效影響較小。

    (2)通過上述失效分析，判斷得出結(jié)果:聯(lián)軸器制造過程中，由于夾雜物的存在造成局部應(yīng)力集中，材料整體機(jī)械性能下降，進(jìn)而導(dǎo)致裂紋的萌生;2次斷日的表面都存在有疲勞條紋，證實(shí)裂紋受到交變載荷作用而擴(kuò)展?？梢耘袛?次斷裂的機(jī)理都屬于疲勞斷裂。

結(jié)論與措施

    (1)該15- 5PH聯(lián)軸器出現(xiàn)2次斷裂失效的機(jī)理都為疲少I斷裂，裂紋沿材料中夾雜物萌生。在2次失效斷日裂紋萌生區(qū)內(nèi)，夾雜物分別為氧化鋁和氧化鐵，這些夾雜物導(dǎo)致應(yīng)力集中點(diǎn)出現(xiàn)，同時在交變載荷的作用下，裂紋擴(kuò)展，最終引起聯(lián)軸器疲勞斷裂失效。

    (2)由于夾雜物對鋼材疲勞性能危害較大，為防止聯(lián)軸器再次發(fā)生失效，應(yīng)在聯(lián)軸器材料的制造過程中嚴(yán)格控制各類夾雜物的產(chǎn)生，聯(lián)軸器質(zhì)量。

    (3)在設(shè)備檢修時，應(yīng)通過滲透檢測的方法檢查聯(lián)軸器表面是否有裂紋產(chǎn)生，避免發(fā)生惡性斷裂失效，影響設(shè)備的運(yùn)行壽命。