输入轴裂纹原因分析

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 输入轴裂纹原因分析 【摘 要】变速器输入轴在车削 过程中，轴表面时常会存在一条横向旋 转裂纹。论文采用化学成分分析、金相 检验和断口分析、问题再现等方法对裂 纹产生的原因进行探讨、验证，证明了 圆钢表层缺陷是引起输入轴产生旋转裂 纹的主要原因。 中国论文网 /3/view-13007679.htm 【Abstract】A transverse rotation crack is found on the axle surface during the turning process of the transmission input shaft. The paper uses chemical composition analysis， metallographic examination and fracture analysis and problem reconstruction methods to analyze -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 and verify the causes of the crack. Finally， it is determined that the surface defect of the round steel is the main cause of the rotation crack in the input shaft. 【P 键词】裂纹；楔横轧；脱 碳；表层缺陷 【Keywords 】crack； cross wedge rolling； decarburization； surface defects 【中图分类号】TG115.2 【文献 标志码】A 【文章编号 】1673- 1069（2017）10-0178-02 1 引言 某公司配套的变速器输入轴毛坯 粗、精车过程中，发现轴表面存在轴向 裂纹。输入轴长 360mm，为变径轴， 最大直径 60mm，最小直径 28mm， 毛坯加工余量 2.0-3.0mm。裂纹形貌如 图 1 所示，为轴向、围绕轴线呈旋转型 裂纹，断续的贯穿于整根轴，深度约 1.0mm。该变速箱输入轴毛坯使用 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 20CrMnTiH 圆钢，选用楔横轧工艺轧制 成型1。毛坯轴生产工艺为：锯切下 料中频加热（1140-1200）楔横 轧等温正火（930）校直抛丸。 2 案例分析及介绍 2.1 检测内容 试样取自渗碳淬火后开裂的裂纹 部位，用金相显微镜分析金相组织，用 显微硬度计测试硬度，用金相显微镜评 级鉴别夹杂物和金相组织。 为查找、验证裂纹形成的原因， 对该轴裂纹处进行理化实验、分析。 2.2 理化检验 2.2.1 化学成分分析 在轴裂纹处取样进行化学成分分 析，检测结果见表 1，可见化学成分符 合 GB/T5216-2014 规定的 20CrMnTiH 保证性淬透性钢的化学成分要求。 2.2.2 金相检验 对失效变速器输入轴裂纹位置纵 向切割，截面经抛光、硝酸酒精溶液腐 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 蚀后显示其组织形貌，裂纹与表面呈约 50角，深度为 1.0mm，裂纹表面覆盖 氧化皮，且裂纹内侧基体上有明显脱碳 现象（如图 1） 。金相组织按照 GB/T13320-2007 第二评级图评定为 2 级；低倍组织按照 GB/T1979-2001 中的 第一评级图进行评定，评定结果为低倍 组织为一般疏松 0.5 级，未见其他低倍 组织缺陷，满足技术要求；进一步观察 试样显微组织，发现轴的裂纹区域存在 氧化物外，其余部位组织夹杂物级别均 符合技术要求；对试样硬度进行检测， 要求 150190BH，实测在硬度为 160HB。符合相应技术要求。 该裂纹扩展途径较为规则，高倍 下可见裂纹表面附有两层明显氧化皮， 同时裂纹内侧有明显的脱碳，这是锻造 裂纹的重要特征2。 2.3 分析及验证 2.3.1 裂纹分析 试样金相图片显示，裂纹扩展途 径规则、裂纹形貌粗壮，无明显裂纹分 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 支及明细尖端，比较圆钝。裂纹表面附 着氧化皮，且裂纹内侧基体上有明显脱 碳，该裂纹符合热锻裂纹特征3。 2.3.2 工艺分析 热锻裂纹产生的原因基本可分为： 过热、过烧、原材料宏观缺陷遗传等。 过热：加热温度过高或在高温下保温时 间过长，甚至出现 -铁素体相，引起奥 氏体晶粒粗化称为过热。粗大的奥氏体 晶粒会导致钢的韧性降低，锻造成型或 轧制过程中易出现沿晶开裂；过烧：加 热温度过高，不仅引起奥氏体晶粒粗大， 而且晶界局部出现氧化或熔化，导致晶 界弱化，称为过烧，钢过烧后性能严重 恶化，淬火时形成龟裂。过烧组织无法 恢复，只能报废；根据轧制工艺规范， 棒料加热温度范围在 11401200，中 频加热与轧制工序选用自动生产线来完 成，中频炉出口处有红外测温仪对出炉 棒料温实时监测，并通过三分选功能对 棒料状态进行选择4。中频加热及轧制 过程温度可控，不会出现因温度异常波 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 动产生的材料蹦碎、细小裂纹等异常问 题，且该类现象与事实不符。故结合裂 纹的形貌特征推断为原材料存在划痕等 宏观缺陷，经锻打、轧制后，缺陷放大、 变形5。 2.3.3 工艺验证 为验证分析结论，特模拟原材料 的失效状态，用线切割在同规格的坯料 外圆，延轴向方向切割贯穿整段轴的宽 1mm、深 1mm 的“裂纹” ，经中频炉加 热至 11401200后进行轧制，在同等 轧制工艺环境下进行轧制后磁粉探伤， 问题再现如图 3。 3 结论与建议 毛坯轧制、热锻过程中，因原材 料原始组织缺陷、锻造过程中温度控制 不当等均易产生锻造裂纹或裂纹源，在 渗碳淬火过程中，将裂纹源放大出现淬 裂，或在整车使用过程中，因齿轮冲击 造成断齿、断轴。 经对该裂纹时间进行分析，裂纹 产生原因为：原材料存在表面划伤，经 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 旋转轧制塑性变形过程中，将表层缺陷 扩展于整根轴，形成旋转型裂纹。 建议： 钢厂在棒料轧制过程中，需提