快速接頭零部件斷裂測試原因分析

發布時間：2020-07-03

快速接頭零部件在外加載荷的作用下，當應力達到材料的斷裂強度時，發生斷裂。其中80%以上的斷裂是由于疲勞引起的，極易造成人身事故以及經濟損失。因此認識疲勞現象，研究疲勞破壞規律，防止疲勞失效是非常重要的。我司昆山實驗室收到客戶委托，客戶產品為45#鋼傾油缸接頭，在模擬使用條件下進行加速實驗約2萬次時，發生斷裂現象，委托優爾鴻信檢測分析其斷裂原因。

快速接頭測試方案

1,、斷口形貌觀察：樣品斷口形貌分析，初步判斷其斷裂形式；

2、顯微金相組織分析/洛氏硬度測試：查看其熱處理工藝；

3、化學成分測試：分析判斷其含量是否符合國家標準。

原因分析

1、斷口宏觀和微觀分析結果表明：裂紋源位于螺紋凹痕位置外表面，裂紋源存在多個臺階，呈明顯的線源特征，斷口上可見明顯疲勞輝紋，因此可判定樣品斷裂模式為多源疲勞斷裂，且有應力集中現象。

2、斷口臺階是多個疲勞源萌生的裂紋交匯臺階，一般在高應力集中疲勞斷口中 常見，加速實驗過程中，螺紋凹痕處造成應力集中，使凹痕根部的最大實際應力遠大于零件所能承受的名義應力。在循環應力作用下，凹痕截面上的應力狀態發生變化，從而影響試件的力學性能，對零件產生疲勞破壞。較大尺寸的非金屬夾雜物也是疲勞裂紋的啟裂源。

試樣內部存在孔洞及夾雜物、組織分布不均勻、熱處理不當等因素可導致試樣的實際承載能力和安全性能大大降低。金相組織存在網狀鐵素體和少量塊狀鐵素體，造成材料軟點，硬度偏低。

結合以上試驗結果，對快速接頭發生疲勞斷裂的原因分析如下：

(１)熱處理不當

材料的微觀組織與工藝、性能密切相關，原材料可能未經調質處理或調質處理不當，造成該試樣的力學性能較低。

(２)應力集中

試樣在加速實驗過程中承受雙向彎曲載荷的作用，螺栓螺牙處應力集中使局部區域的應力值超過了該軸按預定壽命所能承受的應力水平，致使裂紋在軸表面萌生。