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嘉峪檢測網(wǎng) 2020-06-18 11:07

汽車發(fā)動機曲軸表面磨削裂紋

零件名稱：曲軸

零件材料：中碳合金鋼

失效背景：某汽車車輛發(fā)動機曲軸的主要制造工藝為毛坯鍛造、正火、調質處理、機械加工、軸頸圓角及主軸頸表面高頻感應淬火和精磨。進行精磨工序時，在與曲軸軸頸垂直的磨削平面上發(fā)現(xiàn)細小裂紋。

失效部位：磨削平面。

失效特征：磁粉檢測后裂紋的宏觀形貌見圖2-1。裂紋大致相互平行，垂直于磨削方向，排列規(guī)則，呈細小、聚集、斷續(xù)串接特征。軸頸圓角及主軸頸高頻感應淬火層深度為3?6mm，與軸頸垂直的磨削平面高頻感應淬火層最深為8mm，見圖2-2，均超過產品技術要求。

汽車發(fā)動機曲軸表面磨削裂紋失效分析案例

圖2-1磁粉檢測后裂紋的宏觀形貌圖2-2組織分布及宏觀偏析

經(jīng)顯微組織觀察，裂紋為等深裂紋，深度約為0.20mm，中間寬兩頭細；裂紋起源于次表層即拉應力最大處，沿帶狀組織擴展，見圖2-3；有些與基體中的非金屬夾雜物連通，裂紋兩側及尾部無氧化脫碳現(xiàn)象；零件帶狀偏析嚴重，帶狀組織參照GB/T 13299-1991評為4級，見圖2-4。

汽車發(fā)動機曲軸表面磨削裂紋失效分析案例

圖2-3裂紋沿帶狀組織分布50x

汽車發(fā)動機曲軸表面磨削裂紋失效分析案例

圖2-4基體帶狀組織偏析500x

綜合分析：由于感應淬火層深過深，在鍛件分模面處表面形成較大的殘余拉應力。磨削產生的磨削熱使零件表面的偏析帶產生組織變化和硬度變化，同時也改變了殘余應力狀態(tài)。當產生的殘余拉應力超過自身的抗拉強度時，在零件次表層即拉應力最大處萌生裂紋源，導致磨削裂紋。

失效原因：原材料帶狀組織缺陷和磨削工藝不當產生磨削裂紋。

改進措施：嚴格控制原材料質量，保證基體帶狀組織正常，改善零件磨削性能；通過加大磨削冷卻液容量和減少磨削進給量，降低磨削溫度，避免相變發(fā)生；在磨削前增加低溫回火工序，減少殘留奧氏體量，同時大大降低殘余應力。

來源：Internet