后桥半轴断裂失效分析

采用断口宏微观分析、金相组织及硬度检查等手段对汽车后桥半轴断裂性质进行理化分析。结果表明,半轴首先在花键根部发生了大应力的扭转疲劳开裂,最终沿半轴横向扭转剪切断裂。半轴反复承受过大扭矩作用是其纵向疲劳开裂的根本原因。由于半轴在调质过程中温度偏低,心部出现部分未溶铁素体及材料表面存在大量非金属夹杂物,都对疲劳性能不利。     

起动发电机弹性轴断裂分析

针对起动发电机发生的弹性轴断裂故障,通过采用对断裂弹性轴进行宏微观观察、金相组织分析、硬度检测等方法,综合分析判断该发电机弹性轴断裂性质为扭转疲劳断裂失效,弹性轴锥体与转子空心轴之间配合不良是弹性轴发生扭转疲劳断裂的根本原因。进一步研究发现:起动发电机弹性轴采用锥面贴合的方式来传递扭矩,而在实际制造及修理过程中锥面贴合度难以保证,导致工艺可控性差、产品可靠性偏低,存在结构设计不合理的问题。提出将弹性轴锥体结构改成花键结构的建议,以避免故障再次发生。     

花键轴断裂分析

某20CrMnTi钢花键轴在使用约2个月时发生断裂。对断裂的花键轴进行了宏观检查、显微组织观察和硬度测试,以揭示花键轴断裂的原因。结果表明,花键轴的断裂为疲劳断裂,疲劳源产生在花键轴台阶圆角处。这是由于焊接热产生了脆性的马氏体,致使花键轴台阶圆角处的疲劳抗力降低,引发疲劳裂纹并导致断裂。     

发动机传动轴断裂模式分析

发动机在外场服役过程中传动轴发生断裂故障,其他多台发动机传动轴在检查中也发现了掉齿和裂纹现象。利用宏微观分析手段对传动轴的裂纹及断口进行分析研究,对其断裂模式进行模拟试验和有限元分析。结果表明:传动轴断裂性质为弯-扭复合疲劳,传动轴裂纹呈现螺旋型扩展是由于传动轴载承受正常扭转载荷下叠加了弯曲载荷,此外,弯矩的存在还改变了传动轴花键上的应力分布。     

变速器输入花键轴断裂原因分析

经碳氮共渗、淬火和低温回火处理的20CrMnTi钢变速器花键轴,有多件在使用中发生早期断裂。通过宏观检验、化学成分分析、硬度测试、金相检验等手段分析了花键轴断裂的原因。结果表明,花键轴表层存在黑色组织,导致表面硬度和疲劳强度大幅下降;而花键根部的心部组织为承载能力较差的珠光体和铁素体而非低碳马氏体,正是这些不良组织致使花键轴过早失效。     

汽车底盘内半轴断裂分析

卡车仅行驶数百公里就发生3起内半轴断裂故障。采用断口宏微观分析、金相组织及硬度检查等手段对内半轴断裂性质进行了分析,并借助有限元方法对内半轴断裂过程和原因进行了讨论。结果表明:内半轴首先在花键根部发生了大应力的扭转疲劳开裂,最终沿半轴横向扭转剪切断裂;内半轴反复承受过大扭矩作用是其纵向疲劳开裂的根本原因,花键槽底存在小的加工台阶引起的应力集中,半轴纵向存在大量非金属夹杂物都对疲劳性能不利。通过提高内半轴强度水平和冶金质量,优化底盘设计平衡分配桥间扭矩,以及通过结构优化降低内半轴应力集中水平等综合改进可以避免此类故障。     

扭杆弹簧的早期断裂和预防措施

45Cr NiMoVA钢扭杆弹簧发生早期断裂。通过断口分析、化学成分、金相检验和硬度检测分析了扭杆弹簧断裂的原因。结果表明,扭杆弹簧的花键齿表面存在脱碳现象,使断裂韧度和疲劳强度降低,在交变载荷作用下,在花键齿根萌生疲劳源,最终导致扭杆弹簧早期疲劳断裂。预防扭杆弹簧早期断裂的措施是避免扭杆花键齿表面脱碳和适当提高淬火后的回火温度。     

汽车发动机曲轴断裂分析

汽车行驶3万多km后发动机曲轴发生断裂。通过宏微观观察、金相检查、力学性能测试、R尺寸及表面粗糙度测量,对曲轴的断裂性质和原因进行分析。结果显示:曲轴断裂性质为疲劳断裂;曲轴基体组织为珠光体+连续网状铁素体,铁素体呈连续网状沿晶分布,导致材料塑性、冲击韧性和疲劳性能降低,是导致曲轴疲劳断裂的主要原因;此外,R角处表面粗糙度超出技术要求,促进了疲劳裂纹的萌生。     

燃气涡轮起动机减速器齿轮断齿分析

燃气涡轮起动机返厂修理分解检查时，发现减速器输入主动齿轮损坏，弹性轴定位段单向严重胶合。通过对故障件进行外观形貌、裂纹和金相组织检查，以及齿轮偏斜情况下的强度计算分析，结果表明:主动齿轮断裂性质为轮齿弯曲疲劳，轮齿弯曲疲劳失效与其承受了较大的振动冲击载荷有关，弹性轴前花键与动力涡轮轴内花键间隙配合导致径向位移和涡轮转子振动增大，齿轮接触应力和弯曲应力显著增加，最终产生疲劳断齿。     

基于ADAMS的伺服泵渐开线花键啮合动力学仿真研究

采用Pro/E建立伺服电机驱动液压泵的渐开线花键传动的三维实体模型,并导入ADAMS建立对应的虚拟样机模型。基于ADAMS的动态接触力模型,在内花键套与外花键轴之间施加接触力;根据伺服电机的运动特点,在内花键套上施加转速驱动;根据叶片泵的负载特性,在外花键轴上施加突变负载转矩。实现了伺服泵花键啮合传动过程动力学仿真,得到了内花键套和外花键轴的转角、转速以及驱动扭矩曲线,为深入研究伺服泵花键传动系统动力学特性提供了参考依据。     

氮-甲醇保护气氛对45CrNiMoVA高强钢氢致断裂的影响

采用化学成分分析、断口形貌分析、显微组织分析、力学性能测试等方法对断裂后的45CrNiMoVA钢制高强扭杆进行了分析,并开展了氮-甲醇保护气氛下零件表面氢含量的测定,探讨了氢致缺陷对高强钢零件扭转疲劳的影响机理,提出了防止渗氢的预防措施,并进行了试验验证。结果表明,在氮-甲醇保护气氛下进行高强钢加热可导致氢的侵入,产生氢脆现象,影响高强钢零件扭转疲劳寿命。将氮-甲醇可控气氛更改为氮气保护,配合花键部位人工涂刷防脱碳涂料可有效防止表面氧化脱碳。采用改进工艺,高强钢扭杆未发生断裂现象。     

50CrVA电机轴断裂原因的分析

利用体视显微镜、光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）及能谱分析（EDS）等对某厂机车电机轴断裂原因进行了综合分析。结果表明：电机轴非金属夹杂物在2.0级以上,并且裂纹发生部位均发现非金属夹杂物,非金属夹杂物促进了疲劳裂纹的萌生,使得电机轴在交变应力作用下发生了疲劳断裂;电机轴两端内花键同心度较差,致使电机轴在传递扭矩的同时受到较大弯曲应力,是电机轴失效的外在因素。     

飞机平尾大轴断裂故障分析

某型飞机在试验中平尾大轴发生断裂。通过断口的观察分析、颤裂部位的金相分析、硬度检测,确定了平尾大轴的失效模式,并对其断裂原因进行了分析。结果表明,该平尾大轴的断裂性质为腐蚀疲劳断裂,裂纹均起源于衬套与筒体间的定位焊点处;定位焊点处选用了强度远低于基体的08A钢焊丝,导致焊点强度过低,在工作载荷作用下焊点处过早萌生了裂纹,焊接工艺不当是大轴断裂的主要因素;平尾大轴简体内壁涂敷防锈漆的质量较差,导致筒体内壁出现严重腐蚀。裂纹源区有腐蚀坑,且裂纹扩展过程中均有腐蚀特征,说明防腐蚀措施不当引起的腐蚀对大轴断裂也有重要影响。     

扭转微动多冲疲劳失效初论

2台分别使用了2、10 a的功率为2986 kW的减速机,先后因高速轴表面剥裂和断裂而失效。通过对其形貌观察和断口分析可知,该失效均与微动磨损、微动冲击和疲劳损伤有关,且是一种少见的轴?毂疲劳失效模式。剥裂失效的轴未断裂,而是沿轴的圆周深层疲劳剥落。断裂失效的轴,其断口具有复杂的碎裂形貌,很难对断口发生的原因进行分析。轴的剥裂和断裂失效模式目前尚无理论解释。本研究将2种失效模式称之为扭转微动多冲疲劳失效,国内外尚无相关研究内容,有必要进一步研究和探讨扭转微动多冲疲劳失效的原因和失效机理,从而提出相应的预防措施。     

Monitoring Damage Evolution in a Titanium Matrix Composite Shaft Under Torsion Loading Using Acoustic Emission

The damage behaviors of a titanium matrix composite shaft under torsion loading were monitored using the acoustic emission technique. The composite shaft with SiC fibers at ± 45° orientations was prepared by the solid-state fabrication process. Both the torsional rigidity and torsional strength of the TMC shaft were improved by SiC fibers. The acoustic emission responses during the loading–unloading–reloading, under quasi-static and cyclic torsion tests were investigated. Multiple acoustic emission signals were grouped as mechanical noise, matrix deformation, interface debonding and fiber fracture using amplitude, waveform shape and frequency centroid parameters. A substantial reduction of signals generated by matrix deformation was found in the reloading test. During the quasi-static torsion test, interface debonding and progressive breaks of SiC fibers occurred. According to different acoustic emission behaviors, the failure process in the torsion fatigue test can be divided into three stages: the initial stage, the fiber fracture stage and the fast fracture stage.     

电机轴断裂失效分析

采用化学分析、宏观分析、微观分析和金相检测手段,对电机轴断裂原因进行了探讨.试验结果表明,由于电机轴加工和装配不当,在交变扭转应力作用下,导致花键平齿根部产生应力集中开裂,进而沿轴向断开.最后,在扭转应力作用下促使电机轴发生扭转过载塑性断裂.