主动锥齿轮断裂断口分析

中心试验室

断口来自于一篇分析报告，请论坛高手指点指点，各抒己见吧：

材料与热处理：20CrMnTi 渗碳
背景：主动齿轮安装到汽车上后，经过不超过5公里的试车调试后随车入库存放，不久再次启动移位时发现主动齿轮在花键部位断裂。断口齐平，如下图：
   
不是说从宏观断口就可大概判断失效原因的70%吗？我就想请教一下：断口的两个明显区域的应力状态及方向，怎么由放射状区域转变到了平坦区域？…………
希望能分析得够仔细，谢谢！

[ 本帖最后由 中心试验室 于 2008-9-23 21:00 编辑 ]

xcy721626

看图2的断口，个人认为箭头所示的断裂方向错误。

理由：在粗糙断口所对应的边缘即键齿部分（图2的下方）也是平坦的，说明裂纹从整个圆周都是先断裂的部分，在最后断裂时，快速破断的粗糙区域（尽管象有汇聚点，但这是不成立的，因为最后断裂时弯曲应力起到了决定作用，由于圆形的截面特点而使得本应较平行的放射线看起来像有汇聚一样，由断裂路径决定的）与先断裂的较平的边缘形成了交界的撕裂台阶。

应该是，平坦区域先断，然后是后来有放射纹的粗糙部分断裂，这也符合于常规的断口理论。

天天小非

个人观点：

该产品在校直的时候已经产生的了裂纹，汽车在使用过程中裂纹延伸导致整个端面断裂

wind1.chen

2#说的有道理，但需补充一点：从断口看，产品受扭转和弯曲符合应力，扭转方向为逆时针；从撕裂棱和终断区面积看（凸起部分），产品受到的弯曲应力较大或产品强度不足，裂纹源位于终断区对面，重点从受力和渗碳质量方向分析。

wind1.chen

另外，再补充一点：图1中断裂处与螺母之间的颜色为何发蓝，并有过渡，是否为螺纹高频退火所致。若是，断裂位置位于退火区与正常区过渡处，那断裂可能是退火造成的。

wujunfeng610

来自于应急分析网,这个网你不少"权威"分析是有问题的!甚至错误.金相问题很多,甚至连照片都不行

wujunfeng610

可以从颜色,平坦区与撕裂区分析分

中心试验室

原帖由 wujunfeng610 于 2008-9-12 22:18 发表
来自于应急分析网,这个网你不少"权威"分析是有问题的!甚至错误.金相问题很多,甚至连照片都不行

你说的对，有同感。我就是怀疑它的判断才贴出来大家一起讨论的。论文上说是疲劳，反正感觉论文没有逻辑性。我看论坛里知名的几位高手 更有水平。可是他们还没现身哦

[ 本帖最后由 中心试验室 于 2008-9-13 11:04 编辑 ]

motion_0576

1 2#和5#分析很对，断裂源区应该是图2的平坦区，并且与螺纹高频退火位置有关。
2 从断口上看，断裂没有什么疲劳特征，是在弯曲载荷作用下快速断裂。弯曲载荷可能与装配不当有关（可能是小端花键套端面与花键定位面存在夹角，在螺母拧紧后造成附加弯矩）。
3 不排除3#所讲校直压伤可能性。
4 由于螺纹回火过渡区存在残余拉应力，也有可能在螺帽用气动工具拧紧时造成损伤，服役时载荷叠加引起快速断裂。

HRC

看了各位高手的发言，我也来说几句：
1、肯定不是疲劳断裂。但属于脆性断裂。
2、是弯曲载荷而非扭转载荷引起断裂，从断裂走向可以判定。
3、断裂开始于平坦区。
4、虽然断裂分两个区，但断裂速度很快，因为在断口处未见摩擦的痕迹。
5、从断口上未见宏观裂纹源，所以排除校直所产生的裂纹，再说，如果校直产生裂纹，会瞬间扩大并断裂，不会等到使用时才断。
我认为断裂有两个原因：
1、装配不当。
2、组织粗大。
楼主可以发点金相照片上来吗？

xhongjun

典型的脆性断裂，与高频退火有直接的关系。

tangjincai

主动齿轮安装到汽车上后，经过不超过5公里的试车调试后随车入库存放，不久再次启动移位时发现主动齿轮在花键部位断裂。断口齐平，
个人认为是疲劳断裂，对于疲劳源的确定仅凭这张图片，难以确定！

zzh_zh

1 2#和5#分析很对，断裂源区应该是图2的平坦区，并且与螺纹高频退火位置有关。
2 从断口上看，断裂没有什么疲劳特征，是在弯曲载荷作用下快速断裂。弯曲载荷可能与装配不当有关（可能是小端花键套端面与花键定位面存 ...
motion_0576 发表于 2008-9-16 20:12

同意说法，应该不是疲劳断裂

tuisi-xingsan

汉德的一种主动齿轮也是这样一种情况，感应退火后转配是小头断掉
我感觉①退火时过渡区太短，硬度梯度太大②工序调整问题，先预留一层磨量，到时渗碳淬火后在车掉渗碳层，然后加工螺纹