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汽车驱动轴断裂失效分析

发布时间: 2024-01-19  点击次数: 190次

背景:客户汽车发生故障,检查发现是驱动轴断裂,断裂位置为卡簧槽台阶处。

分析方式:


断裂6.png












测试结果:

端口宏观观察:


断裂1.png














小结:对驱动轴断裂位置进行宏观观察发现,断裂起始于卡簧槽台阶处,无明显塑性变形,台阶处无明显的R角,且侧壁可观察到明显刀纹;断面平齐,与轴线接近垂直,磨损较严重,裂纹源位置可观察到发散状条纹,芯部为最终断裂区。


端口SEM形貌观察


断裂2.png


































小结:裂纹源A位置磨损较严重,断面凹陷处存在许多碎屑,边缘处可观察到两个缺口;边缘区域(B位置)可观察到呈冰糖状的晶粒,为沿晶脆性断裂;靠近边缘的C位置可观察到扇形解理与河流花样,为解理断裂;芯部区域(D位置)可观察到许多细小的韧窝,为韧性断裂。

低倍组织观察:

断裂3.png













小结:从低倍组织照片可以看出,驱动轴组织分为淬硬层、过渡区、芯部与中心区四个区域;通过低倍组织测量,其淬硬层深度约为3.5mm。

淬硬层深度测量:

断裂4.png
















小结:参照GB/T 9450-2005,测试驱动轴的淬硬层深度约为3.5mm,与低倍组织中测量结果一致,且符合2.5~5.0mm的规格要求。

夹杂物与金相组织观察:

断裂5.png


































小结:

1. 纵截面切片可观察到较多长条状硫化物夹杂与少量球状氧化物夹杂,参照GB/T 10561-2005,采用A法进行夹杂物评级为A2,D0.5。

2. 驱动轴淬硬层组织为板条马氏体;过渡区组织为珠光体(部分为细片状索氏体)+少量铁素体;从芯部组织可以看出,驱动轴存在带状偏析,组织为珠光体+沿原奥氏体晶界呈网状分布的铁素体;中心区为粒状与片层状珠光体。

化学成分分析和硬度测量结果均符合规定。


结论:

综合以上测试分析,驱动轴卡簧槽无R角,且存在缺口缺陷,易造成应力集中,产生裂纹;驱动轴的芯部存在带状偏析,组织为珠光体+网状分布的铁素体,在一定程度上会影响驱动轴力学性能,降低驱动轴的使用寿命。

建议:

1. 卡簧槽台阶位置增加R角设计;

2. 改善加工工艺,避免加工缺陷(缺口、刀纹)的出现;

3. 改善热处理工艺,中频淬火前增加调质处理,改善组织偏析,提高轴的综合力学性能。