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汽車發動機軸承斷裂失效分析
2010-06-22
分析的對象是已失效的DDUR軸承，該軸承為單列向心球軸承，制造材料為GCrl5鋼，裝配在發動機飛輪盤內孔處，支撐變速器一軸小頭端。發動機在試車過程中發生異響，返修檢查時發現軸承內圈斷裂，斷裂位置見圖1。
分析與討論
斷口分析結果表明，裂紋起源于軸承內圈外滾道中部的表面，為線源。斷口是由突發的大應力導致的脆性斷口。斷口表面小孔洞與顯微組織中彌散分布的顆粒狀碳化物有關。
痕跡分析顯示軸承內圈、外圈及滾珠上均有嚴重的壓痕，斷口表面存在放射狀條紋及二次裂紋，可推斷軸承曾受到大的沖擊載荷。而壓痕分布的不對稱性可推斷軸承曾偏載。當軸承受到較大的軸向不對稱載荷，使內、外圈產生徑向相對趨近量δa和軸向相近趨近量δr及相對傾角矽的相對位移。此時滾珠與內外滾道之間形成一接觸角a≠0。軸承內圈外滾道中心部位壁厚Z小，而且容易形成應力集中，成為零件上承載能力Z薄弱區域。軸承正常工作時承受的軸向載荷很小而大應力可能來源于裝配過程。在裝配現場了解到，裝配時當把軸承砸人飛輪盤內孔時，軸承承受較大的軸向力，一旦操作不當，在軸承砸人過程中受力不均勻就會導致軸承斷裂。（金屬熱處理）
斷口分析結果表明，裂紋起源于軸承內圈外滾道中部的表面，為線源。斷口是由突發的大應力導致的脆性斷口。斷口表面小孔洞與顯微組織中彌散分布的顆粒狀碳化物有關。
痕跡分析顯示軸承內圈、外圈及滾珠上均有嚴重的壓痕，斷口表面存在放射狀條紋及二次裂紋，可推斷軸承曾受到大的沖擊載荷。而壓痕分布的不對稱性可推斷軸承曾偏載。當軸承受到較大的軸向不對稱載荷，使內、外圈產生徑向相對趨近量δa和軸向相近趨近量δr及相對傾角矽的相對位移。此時滾珠與內外滾道之間形成一接觸角a≠0。軸承內圈外滾道中心部位壁厚Z小，而且容易形成應力集中，成為零件上承載能力Z薄弱區域。軸承正常工作時承受的軸向載荷很小而大應力可能來源于裝配過程。在裝配現場了解到，裝配時當把軸承砸人飛輪盤內孔時，軸承承受較大的軸向力，一旦操作不當，在軸承砸人過程中受力不均勻就會導致軸承斷裂。（金屬熱處理）
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