Page 69 - 理化检验-物理分册2019年第五期

DOI : １０．１１９７３ / lh jy Ｇwl２０１９０５０１３

某电动泵传动轴断裂原因分析

吴 霞,于 淼

( 中航工业南京机电液压工程研究中心,南京 ２１１１０６ )
摘 要: 某电动泵传动轴在使用过程中发生早期断裂, 采用断口分析、 金相检验、 硬度测试、 化学
成分分析、 表面质量检查等方法对传动轴断裂的原因进行了分析.结果表明: 该传动轴的断裂模式
为疲劳断裂; 由于电火花加工工艺设置不当, 使传动轴的销孔表面产生了微裂纹, 在交变载荷作用
下, 微裂纹不断扩展直至传动轴发生断裂.
关键词: 传动轴;疲劳断裂;销孔;电火花加工;变质层

中图分类号: TG１５７ 文献标志码: B 文章编号: １００１Ｇ４０１２ ( ２０１９ ) ０５Ｇ０３３８Ｇ０３
CauseAnal y sisonFractureofDriveShaftofanElectricPum p

WUXia , YU Miao
( ChinaAviationIndustr yNan gj in gEn g ineerin g InstituteofAircraftS y stems , Nan j in g２１１１０６ , China )

Abstract : Earl y fractureoccurredinthedriveshaftofanelectricp um pdurin go p eration．Fractureanal y sis ,
metallo g ra p hicexamination , hardnesstest , chemicalcom p ositionanal y sis , surfaceq ualit yins p ectionandother
methodswereusedtoanal y zethefracturecausesofthedriveshaft．Theresultsshowthatthefracturemodeofthe
driveshaftwasfati g uefracture．Duetotheim p ro p ersettin gofelectricdischar g emachinin g ( EDM ) technolo gy ,
microcracks g eneratedonthe p inholesurfaceofthedriveshaft , andthemicrocracks p ro p a g atedcontinuousl yuntil
thedriveshaftfracturedundertheactionofalternatin g load．
Ke y words : driveshaft ; fati g uefracture ; p inhole ; electricdischar g emachinin g ; affectedla y er

某电动泵传动轴材料为 ４０CrNiMoA 钢, 硬度 度、 脆性、 韧性、 熔点等的限制, 可加工任意导电材
要求为 ４５~４８HRC .该传动轴在使用过程中发生 料, 适用于加工结构特殊、 形状复杂及薄壁结构的零
早期断裂, 传动轴于销孔处断为两截, 销孔处存在与 件 [ １ ] .为了查明该传动轴断裂的原因, 笔者对其进

轴向成约 ４５° 的裂纹, 断面与轴向基本垂直, 如图 １ 行了检验与分析.
所示.销孔直径为 ５ mm , 在工作时受到的挤压应
１ 理化检验
力约为 ８０MPa , 设计安全系数较大, 销孔由电火花
加工而成, 电火花加工后无后续处理.电火花加工 １．１ 断口分析
是一种利用电、 热能进行加工的方法, 其不受材料硬 沿传动轴销孔将裂纹打开, 采用体视显微镜进行
观察, 如图２所示, 可见断裂起源于销孔表面, 断口处
可观察到明显的断裂台阶.将断口清洗吹干, 用扫描
电镜( SEM ) 进行观察, 如图 ３ 所示, 可见断裂源区由
于磨损变得光滑, 在断裂源区附近的电火花加工面上
图 １ 断裂传动轴的宏观形貌 有多条裂纹.对销孔表面其他部位进行观察, 同样可
Fi g 敭１ Macromor p holo gy ofthefractureddriveshaft 见多条裂纹( 见图 ４ ), 扩展区可见明显的疲劳条带
( 见图５ ), 终断区断面呈韧窝形貌( 见图６ ).
１．２ 金相检验
收稿日期: ２０１８Ｇ０９Ｇ２６
作者简介: 吴 霞( １９８６－ ), 女, 工程师, 主要从事金相及失效分 在传动轴断裂部位取金相试样, 经镶嵌、 打磨、
抛光后用 ４％ ( 体积分数) 硝酸酒精溶液浸蚀, 清洗
析工作, ５８３８０５３７３＠ qq ．com
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