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        支座零件裂紋失效分析

        2017-06-09 17:47:11趙云
        科學(xué)與財(cái)富 2017年9期
        關(guān)鍵詞:應(yīng)力集中

        趙云

        摘要:某型飛機(jī)支座零件存在裂紋。通過對(duì)該支座零件進(jìn)行外觀檢查、x光檢查、斷口宏觀及微觀觀察、裂紋高倍檢查、材料顯微組織檢查、化學(xué)成分光譜分析及硬度測(cè)試等工作,確定了該支座零件的裂紋性質(zhì)及產(chǎn)生原因。結(jié)果表明:該支座零件裂紋性質(zhì)為外力致非一次性斷裂,裂紋起源于零件筋條頂部表面及筋條兩側(cè)的零件表面。

        關(guān)鍵詞:支座零件;非一次性斷裂;應(yīng)力集中

        引言

        本報(bào)告通過對(duì)該支座零件外觀檢查、X光檢查、斷口宏觀及微觀觀察、裂紋高倍檢查、材料顯微組織檢查、化學(xué)成分光譜分析及硬度測(cè)試等工作,結(jié)合對(duì)該零件制造、裝配及使用情況綜合分析,確定該支座零件的裂紋性質(zhì)及產(chǎn)生原因。

        1試驗(yàn)過程與結(jié)果

        1.1外觀檢查

        該零件表面有一條明顯的大裂紋,裂紋起始于零件的筋條頂部,并向兩側(cè)擴(kuò)展至零件外輪廓邊緣。用體視顯微鏡仔細(xì)觀察,在上述大裂紋附近至10mm區(qū)域內(nèi)還可見許多微裂紋,各微裂紋形貌與大裂紋相似,擴(kuò)展走向與大裂紋走向一致,見圖1。

        在該零件遠(yuǎn)離螺栓孔的一端耳片側(cè)面有一明顯的外力致表面損傷,損傷處已呈斜向表面,漆層磨損、脫落,露出基體合金,有磨痕及兩個(gè)平行、相似的壓坑,壓坑較深;耳片表面的邊緣有金屬堆積。見圖1。

        1.2X光檢查

        對(duì)該支座零件進(jìn)行X光檢查,結(jié)果符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

        1.3斷口宏觀觀察

        將支座零件大裂紋人工打開,其斷口宏觀形貌。斷口垂直于零件板厚,較干凈,淺金屬灰色,呈閃光的小刻面斷口形貌。斷面可見放射狀棱線及明顯的臺(tái)階,裂紋源位于零件筋條頂部邊緣,為線源;擴(kuò)展區(qū)占斷口面積90%以上;瞬斷區(qū)接近零件表面,面積很小,顏色發(fā)亮,為人工打斷斷面。從斷口可見,該裂紋局部已接近穿透零件板厚。

        1.4斷口微觀觀察

        對(duì)上述斷口進(jìn)行掃描電鏡觀察,斷口微觀形貌見圖2。斷口微觀形貌為準(zhǔn)解理形貌,有鑄造疏松,未見其它冶金缺陷。

        1.5高倍檢查

        截取大裂紋附近微裂紋橫截面高倍試樣,未鑲嵌,磨制拋光后觀察,試樣邊緣未見明顯裂紋。表明大裂紋附近的微裂紋起始于零件表面,且尚處于裂紋萌生階段,深度很淺,故在對(duì)微裂紋橫斷面高倍檢查時(shí)不易看到。

        1.6化學(xué)成分光譜分析

        對(duì)該支座零件基體材料進(jìn)行化學(xué)成分光譜分析,結(jié)果符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求,見表1。

        1.7硬度測(cè)試

        對(duì)該支座零件基體材料進(jìn)行布氏硬度測(cè)試,結(jié)果平均布氏硬度為106,符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求(HB≥85)。

        2結(jié)果分析與討論

        從對(duì)該支座零件的X光檢查、斷口觀察、斷口橫截面高倍檢查、顯微組織檢查、化學(xué)成分光譜分析及硬度測(cè)試結(jié)果來分析,該零件斷口未見夾雜;

        從對(duì)該支座零件外觀檢查、斷口觀察及斷口橫截面高倍檢查結(jié)果來看,裂紋處及其附近表面漆層完整;裂紋源及其附近組織未見夾雜、偏析,表明該零件裂紋非零件表面損傷及材料內(nèi)部夾雜等固有缺陷引起。

        根據(jù)對(duì)該零件斷口觀察結(jié)果來分析,斷口源區(qū)及其它部位邊緣均未見陽極化膜及油漆痕跡,表明該支座零件裂紋產(chǎn)生在陽極化、噴漆之后。

        從對(duì)該支座零件外觀檢查、斷口觀察及斷口橫斷面高倍檢查結(jié)果來看,該零件表面有一明顯裂紋,在該裂紋附近至10mm區(qū)域內(nèi)存在很多微裂紋,各微裂紋細(xì)小,形貌特征與大裂紋相似,且擴(kuò)展走向與大裂紋走向一致,深度很淺;大裂紋及微裂紋均起始于零件表面,裂紋處未見塑性變形,以上結(jié)果表明該零件裂紋是受某應(yīng)力反復(fù)作用產(chǎn)生,許多微裂紋尚處于萌生階段。

        綜合以上結(jié)果分析認(rèn)為,該支座零件裂紋性質(zhì)為外力致非一次性斷裂,裂紋起源于零件筋條頂部表面及筋條兩側(cè)的零件表面;該零件裂紋系由于該支座零件下端耳片的正面受到外力作用產(chǎn)生,并在外力、振動(dòng)應(yīng)力、操縱拉桿的逆航向拉力等應(yīng)力作用下進(jìn)一步擴(kuò)展。

        3、結(jié)論

        (1)該支座零件材質(zhì)未見異常。

        (2)該支座零件裂紋性質(zhì)為外力致非一次性斷裂,裂紋源位于零件筋條頂部表面及筋條兩側(cè)的零件表面。

        (3)該零件裂紋系由于該支座零件下端耳片的正面受到外力作用產(chǎn)生,并在外力、振動(dòng)應(yīng)力、操縱拉桿的逆航向拉力等應(yīng)力共同作用下進(jìn)一步擴(kuò)展。

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