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        軸承墊片斷裂原因分析

        2013-08-28 06:40:00洛陽軸研科技股份有限公司河南471039王珊珊仇亞軍
        金屬加工(熱加工) 2013年3期
        關(guān)鍵詞:倒角墊片端面

        洛陽軸研科技股份有限公司 (河南 471039) 梁 華 王珊珊 仇亞軍

        某公司送檢軸承墊片,材料為45鋼,型號為MCF 40 endplate,完整墊片的整體及斷口形貌見圖1。該批成品墊片在裝配軸承時有破裂現(xiàn)象,比例為1%~2%;軸承墊片的加工工藝流程為:棒材→車削加工→熱處理→磨削加工→表面發(fā)黑處理。墊片熱處理后的硬度要求為51~53HRC。為找出墊片產(chǎn)生斷裂的原因,對墊片進行了較為全面的理化檢驗與分析。

        1.檢驗與分析

        (1)宏觀及斷口檢查 送檢墊片在距其斷口約1mm處存在一條平行于斷口的微細裂紋;墊片的內(nèi)徑面有安裝磨損痕跡,其光亮度不同,以有微裂紋一端最為光亮,而對應(yīng)的另一端面附近則無磨損,保持原發(fā)黑處理的表面(見圖2);墊片的斷口平齊、色澤一致,為脆性斷口(見圖3)。

        圖1 軸承墊片斷裂形貌

        (2)硬度檢測 軸承墊片的硬度在HR-150A洛氏硬度計上測定,負荷為1500N(約150kg),誤差范圍為±0.5HRC,結(jié)果見表1,硬度值符合技術(shù)條件要求。

        表1 軸承墊片端面的硬度值 (HRC)

        (3)斷口微觀分析 將帶有裂紋的軸承墊片經(jīng)超聲波清洗烘干后放置在日本電子公司生產(chǎn)的JSM6380LV掃描電子顯微鏡中進行變倍觀察。結(jié)果表明:①斷口的擴展方向為從一側(cè)端面的內(nèi)徑倒角處開始沿著對角線向另一端面擴展;斷裂方式為沿晶脆性斷裂;斷口截面上未發(fā)現(xiàn)有晶粒粗大、過燒及大尺寸夾雜物等現(xiàn)象(見圖4~圖6)。②裂紋起始于墊片一側(cè)端面的內(nèi)徑倒角處,并分別沿著徑向和軸向兩個方向擴展;內(nèi)徑面上的摩擦及擠壓痕跡清晰可見(見圖7~圖12)。

        圖4 墊片斷口的低倍形貌(右側(cè)為內(nèi)徑面)

        圖5 圖4右側(cè)局部放大形貌

        圖6 圖4右側(cè)局部高倍放大形貌

        (4)材料及其金相組織檢查 將墊片制備成金相試樣后,放置在MG型立式顯微鏡下進行常規(guī)檢驗。原材料采用GB/T3077-2000標準,熱處理質(zhì)量參照《滾動軸承 碳鋼軸承零件熱處理技術(shù)條件》(JB/T8566-2008),檢查結(jié)果見表2。

        圖7 墊片端面上的裂紋形貌(左側(cè)為內(nèi)徑面)

        圖8 圖7所示倒角處裂紋(頭部)放大形貌

        圖9 圖7所示墊片端面裂紋(尾部)放大形貌

        圖10 墊片內(nèi)徑面上的裂紋形貌

        圖11 圖10所示倒角處裂紋(頭部)放大形貌

        圖12 圖10所示內(nèi)徑面上裂紋(尾部)放大形貌

        表2 金相檢驗結(jié)果 (級)

        由表2可知:軸承墊片的夾雜物含量較少,由于標準無明確要求(供需雙方協(xié)商確定),其評定級別僅供參考;墊片的金相組織(見圖13)符合相關(guān)標準規(guī)定。

        圖13 軸承墊片淬回火組織

        檢查墊片裂紋兩側(cè)及斷口附近的金相組織,均未發(fā)現(xiàn)有脫貧碳、磨削燒傷及其他異?,F(xiàn)象。

        (5)熱酸洗檢查 將軸承墊片按照GB/T3077-2000標準要求進行熱酸洗,結(jié)果表明:①墊片材料的致密度較好,低倍組織無異常,符合標準要求。②未發(fā)現(xiàn)有因熱處理及磨削等加工因素造成的開裂現(xiàn)象。

        2.結(jié)果分析

        (1)根據(jù)金相及熱酸洗的檢驗結(jié)果可知,軸承墊片材料及熱處理質(zhì)量均無明顯異常,符合相關(guān)標準及技術(shù)條件要求。

        (2)任何零件的斷裂失效,都是在零件所承受外力超過了零件本身所具有抗力的條件下發(fā)生的。一般情況下,斷裂源都位于零件的表面、次表面,或在應(yīng)力集中處萌生,如尖角、缺口、凹槽及表面損傷處等薄弱環(huán)節(jié)。

        根據(jù)宏觀及微觀分析的結(jié)果可知,該墊片裝配時發(fā)生開裂屬于偶發(fā)現(xiàn)象,主要原因是由于軸承墊片的內(nèi)孔尺寸偏小且存在錐度,從而導(dǎo)致裝配軸承時其內(nèi)徑面一端倒角處承受較大的外力作用而發(fā)生沿晶脆性斷裂。

        3.結(jié)語

        (1)送檢軸承墊片的材料及熱處理質(zhì)量均未發(fā)現(xiàn)異常。

        (2)墊片的內(nèi)孔尺寸存在偏差是導(dǎo)致裝配軸承時發(fā)生斷裂的主要原因。

        (20121126)

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