半轴断裂问题的分析

yinl · 发表于 2010-12-25 10:05:07

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请高手帮忙分析半轴断裂的问题,附图片.材料为40Cr

xiaoqh119 · 发表于 2010-12-25 10:23:59

之前我也遇见两根C45的断轴，均为减速器的低速轴，端面平整，脆断部分存在偏心现象
其中一根是断在轴伸处，可能是拉力太大，也可能扭矩太大；另一根断在轴承之间，则一定是扭矩太大
脆断部分的偏心现象与材质本身、热处理不均匀或者较规律的脉动载荷有关
楼主要分析真实原因，必须告知以下条件：
1、轴传递的功率，以及该轴的转速；
2、该轴的材质，断轴处直径；
3、该轴的尺寸简图，含轴承位等，以及传动方式；
4、负载状况；
5、使用工况条件，使用多长时间。
要尽可能详细，别人才能进行系统地分析，不能光看图片就武断地说某某某问题，对吧

trues2006 · 发表于 2010-12-25 12:14:46

看图片，不像是疲劳断裂，应该是偏析或者是热处理过程中的缺陷造成的半轴工作过程中局部受力不均导致的断裂；不过，楼主需要提供半轴的工作时间以及扭矩的大小等详细信息，以便于进一步分析；

fxrswc1 · 发表于 2010-12-25 13:23:16

从照片上来看应该属于疲劳断裂，断裂前轴的表面应力较高，断裂源发生在轴的表面，逐步向心部扩展最终突然断裂的。心部静断区较小，说明该轴的设计安全系数还是比较大的。楼主应该再仔细确认一下：断裂部位是不是轴的台阶处？表面是否存在明显可见的加工刀痕或磕碰的痕迹？检查一下断裂部位的表面硬度是否与其他部位有差别？

pproee88 · 发表于 2010-12-25 14:41:30

有可能轴不够直

hwawolf · 发表于 2010-12-25 15:33:41

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yinl · 发表于 2010-12-26 08:53:27

本帖最后由 yinl 于 2010-12-29 13:36 编辑

4# fxrswc1

断裂在台阶处,没有其他痕迹

我帅故我在 · 发表于 2010-12-29 11:27:53

感觉出在热处理环节，

硬度过高

点识 · 发表于 2010-12-29 17:36:07

从第一张图的断面茬口看，其似乎为逆时针方向旋转的。若确如此的话，感觉其断裂的原因，一方面是应力集中（材料内部有缺陷或变径根部R角过小），另一方面可能还与该轴两端支承同轴度偏差大有关。

fxrswc1 · 发表于 2011-1-3 11:32:55

既然断裂是发生在台阶处，那就说明台阶处的圆角半径过小或者是加工时根本就没加工出圆角来，台阶处的应力集中过大，造成裂纹首先在此部位产生，逐步扩展后最终导致突然断裂的

天地行008 · 发表于 2011-1-3 11:53:22

我曾经处理过一载重轴频繁断裂的问题，跟楼主的问题很类似，当时集中了很多分析专家、分析材料，最后也没有分析出准确的结果出来，后面从轴的尺寸、圆角、表面粗糙度、热处理等（反正能想到的）改进方面同时做出了设计改进、工艺改进，经过了3000h小时的长时间的疲劳试验，使得断裂频率从改前的40％降低到了改后的8％，遗憾的那个问题是至今也没有得到彻底解决，所以，楼主提的这个问题，本人没有更好的建议，就建议，同时从设计、工艺、材料、热处理多方面出考虑改进并完成长效疲劳试验，或许能有较大的改进提升。

fxrswc1 · 发表于 2011-1-3 14:09:57

据有关资料介绍，轴的断裂80%以上都属于疲劳断裂。而疲劳断裂的断裂源均是表面裂纹，产生表面裂纹的原因就有很多了，这可以通过断口分析来判断。确定了产生表面裂纹的原因后即可有针对性地采取措施来预防裂纹的产生。所谓“细节决定成败”，我所遇到过的断轴绝大多数都是因为细节上的疏忽大意、对细节的关注程度不够所造成的，比如：台阶处圆角过小、局部应力集中过大；台阶处键槽离台阶太近，两者产生的应力集中叠加；轴径过小，受力后弯曲变形严重；轴的表面加工过于粗糙，存在明显可见的刀痕；轴的表面存在划伤缺陷；轴的外圆存在焊接痕迹，等等。断口分析工作做好了，找准了产生初始裂纹的根本原因后对症下药，或改进设计，或改进工艺，或改换材料，等等，没有解决不了的问题。

yinl · 发表于 2011-1-4 11:17:47

11楼和12楼说得很多,但没有最终的解决办法,到底是什么原因产生的?

fangbaodianji · 发表于 2011-1-4 11:43:12

有可能是是偏析或者是热处理过程中的缺陷造成的半轴工作过程中局部受力不均导致的断裂

wwll13 · 发表于 2011-1-4 11:43:59

本帖最后由 wwll13 于 2011-1-4 11:55 编辑

断面怎么那么光滑
俺老大刚才对俺信誓旦旦的说是疲劳断裂,首先是应力集中之类引起裂纹,裂纹扩张然后就咔嚓了,光滑是因为已经断了磨的.
再补充一下,老大原来是实验室的/

workbysolid · 发表于 2011-1-4 12:57:49

寻找具体原因除了从图片上进行理论分析，还可以进行实验分析。
楼上各位意见向应力集中的分析比较多，楼主可以先从这个方向开始设计实验。
方法其实10楼也提到过了。

opq890lk · 发表于 2011-1-20 20:38:37

有可能时高频淬火时，淬硬层过深造成的。

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