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汽車驅動軸斷裂失效分析

發(fā)布時間: 2024-01-19  點擊次數(shù): 346次

背景:客戶汽車發(fā)生故障,檢查發(fā)現(xiàn)是驅動軸斷裂,斷裂位置為卡簧槽臺階處。

分析方式:


斷裂6.png












測試結果:

端口宏觀觀察:


斷裂1.png














小結:對驅動軸斷裂位置進行宏觀觀察發(fā)現(xiàn),斷裂起始于卡簧槽臺階處,無明顯塑性變形,臺階處無明顯的R角,且側壁可觀察到明顯刀紋;斷面平齊,與軸線接近垂直,磨損較嚴重,裂紋源位置可觀察到發(fā)散狀條紋,芯部為最終斷裂區(qū)。


端口SEM形貌觀察


斷裂2.png


































小結:裂紋源A位置磨損較嚴重,斷面凹陷處存在許多碎屑,邊緣處可觀察到兩個缺口;邊緣區(qū)域(B位置)可觀察到呈冰糖狀的晶粒,為沿晶脆性斷裂;靠近邊緣的C位置可觀察到扇形解理與河流花樣,為解理斷裂;芯部區(qū)域(D位置)可觀察到許多細小的韌窩,為韌性斷裂。

低倍組織觀察:

斷裂3.png













小結:從低倍組織照片可以看出,驅動軸組織分為淬硬層、過渡區(qū)、芯部與中心區(qū)四個區(qū)域;通過低倍組織測量,其淬硬層深度約為3.5mm。

淬硬層深度測量:

斷裂4.png
















小結:參照GB/T 9450-2005,測試驅動軸的淬硬層深度約為3.5mm,與低倍組織中測量結果一致,且符合2.5~5.0mm的規(guī)格要求。

夾雜物與金相組織觀察:

斷裂5.png


































小結:

1. 縱截面切片可觀察到較多長條狀硫化物夾雜與少量球狀氧化物夾雜,參照GB/T 10561-2005,采用A法進行夾雜物評級為A2,D0.5。

2. 驅動軸淬硬層組織為板條馬氏體;過渡區(qū)組織為珠光體(部分為細片狀索氏體)+少量鐵素體;從芯部組織可以看出,驅動軸存在帶狀偏析,組織為珠光體+沿原奧氏體晶界呈網(wǎng)狀分布的鐵素體;中心區(qū)為粒狀與片層狀珠光體。

化學成分分析和硬度測量結果均符合規(guī)定。


結論:

綜合以上測試分析,驅動軸卡簧槽無R角,且存在缺口缺陷,易造成應力集中,產(chǎn)生裂紋;驅動軸的芯部存在帶狀偏析,組織為珠光體+網(wǎng)狀分布的鐵素體,在一定程度上會影響驅動軸力學性能,降低驅動軸的使用壽命。

建議:

1. 卡簧槽臺階位置增加R角設計;

2. 改善加工工藝,避免加工缺陷(缺口、刀紋)的出現(xiàn);

3. 改善熱處理工藝,中頻淬火前增加調質處理,改善組織偏析,提高軸的綜合力學性能。




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