Page 81 - 理化检验-物理分册2021年第七期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202107015

45 钢传动轴断裂原因

赵美玲 ,冯飞龙 ,詹 忠 ,吴 晶 1
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[ 1. 广汽乘用车( 杭州) 有限公司,杭州 311222 ; 2. 广汽乘用车有限公司,广州 511434 ]
摘 要: 某 45 钢传动电机轴在使用中发生早期断裂, 通过宏观与微观分析、 化学成分分析、 硬度
测试和金相检验等方法对该轴的断裂原因进行了分析。结果表明: 传动轴的断裂性质为旋转弯曲
疲劳断裂, 疲劳源位于轴肩根部。主要原因是根部倒圆半径偏小引起应力集中和调质处理不合格
导致抗疲劳强度偏低, 最终传动轴在交变载荷下发生早期疲劳断裂。

关键词: 45 钢;传动轴;疲劳断裂;旋转弯曲;调质处理;应力集中

中图分类号: TG115.2 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2021 ) 07-0065-04

CauseofFractureon45SteelDriveShaft

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,
,
ZHAO Meilin g FENGFeilon g ZHANZhon g 2 , WUJin g 1

[ 1.GAC Motor ( Han g zhou ) Co. , Ltd. , Han g zhou311222 , China ;

2.GAC MotorCo. , Ltd. , Guan g zhou511434 , China ]

Abstract : A45steeldrivemotorshaftfracturedintheearl ysta g einuse.Thecausesoffractureonshaftwere

anal y zedb y meansof macroand microanal y sis , chemicalcom p osition anal y sis , hardnesstestand metallo g ra p hic

examination.Theresultsshowthatthefracturep ro p ert yofthedriveshaftisrotationalbendin g fati g uefracture , andthe

fati g uesourceislocatedattherootofshaftshoulder.Themainreasonwasthatthestressconcentrationcausedb y thesmall

radiusofrootroundin g andthefati g uestren g thwaslowduetoun q ualifiedq uenchin g andtem p erin g treatment , whichled

totheearl y fati g uefractureofdriveshaftunderalternatin g loadfinall y .

Ke y words : 45steel ; driveshaft ; fati g uefracture ; rotationalbendin g ; q uenchin gandtem p erin gtreatment ;

stressconcentration
轴类零件广泛运用于各类机械设备中, 如支承齿 了宏观与微观分析、 化学成分分析、 金相检验、 硬度
轮、 连杆等传动件, 用于传递扭矩或弯矩, 在设备中发 测试等, 并提出改进措施, 为改善传动轴性能提供参
挥着重要的作用。目前, 碳素钢、 合金钢是运用较为广 考, 避免该类故障再次发生。
泛的轴类零件材料, 其中45钢经过调质处理后, 由于
综合力学性能较高( 切削加工性较好、 强韧性较高), 且 1 理化检验
价格低、 来源广, 因此是轴类零件的常用材料 [ 1-3 ] 。 1.1 宏观分析
某厂使用调质处理的 45 钢加工生产线上电动 断裂传动轴宏观形貌如图 1 所示, 可见传动轴
旋转台的传动电机轴, 该旋转台 90° 往返摆动用于 的断裂位置在轴的台阶根部, 没有明显塑性变形, 断
连接两条垂直生产线, 安装后使用了近 25 个月后传
口垂直于轴线。图 2 为该传动轴的设计图纸, 图 1
动电机轴( 以下简称传动轴) 发生早期断裂, 该传动 中的断裂位置对应图 2 中的变径过渡台阶处, 图纸

轴的设计寿命为 20a ( 年)。调查发现, 该厂共有 8 显示两段轴的直径分别为 50 mm 和 55 mm , 过渡
件这类传动轴同步安装使用, 目前有 1 件传动轴断 台阶处为半径 1.5mm 的倒圆。

裂。为找到该传动轴的断裂原因, 笔者对该轴进行 断口宏观形貌如图 3 所示, 可见断口表面较为
平整, 无明显塑性变形, 根据不同形貌特征, 可将断
收稿日期: 2020-08-06

作者简介: 赵美玲( 1991- ), 女, 助理工程师, 主要从事金属材料 口划分为 A , B , C3 个区域, A 区域为裂纹源区, 处
于台阶一周表面边缘, 裂纹源区可见放射状棱线, 是
金相检验及失效分析等方面的研究工作, 1663400128@ qq .com
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