汽车水泵轴承断裂分析与解决方案- .pdf

一 汽车水泵轴承断裂分析与解决方案 盖茨胜地汽车水泵产品(烟台)有限责任公司 (山东 264006)孙国栋 冉 秋 朱淑玲 烟台宋和宋科学技术应用工程有限责任公司 (山东 264006)刘爱辉 汽车水泵是发动机冷却系统上的关键部件， 痕迹，说明裂纹在开始扩展时速度很快。随着裂纹 水泵轴承的一端通过皮带轮输入扭矩 ，带动另一 的加深，扩展速度不断减小，最后僵持停留一段时 端的叶片旋转。为适应发动机的大功率、高效率 间，在断 口上留下停留痕迹。当裂纹扩展到临界 的发展要求 ，对水 泵轴承提 出了更高的性能要 值，轴的剩余截面无法承受弯扭复合应力时，造成 求。断裂、腐蚀、剥落和漏脂等是汽车水泵轴承 以剪应力为主的瞬时剪切疲劳破坏，因此3区存在 常见的失效模式，其中以断裂的危害最大 ，因此 拉长的韧窝，且有弧形划痕。通过断口的观察和分 对断裂的失效模式进行分析并制定相应的预防措 析可知，断面属典型的弯扭复合疲劳断裂。在开始 施十分必要 。 时，裂纹的起裂和扩展主要以弯曲应力为主，一旦 某型号汽车水泵在车辆运行约200h后发生轴承 起裂，裂纹扩展速度由快变慢，之后进入裂纹扩展 断轴 。该水泵轴承型号为WR1938148，产品结构 僵持阶段 ，最后以剪应力为主造成轴承的断裂失 如图l所示，断口发生在法兰盘后部的退刀槽处。 效 。 2 图 2 l一起裂源区 2一疲劳裂纹扩展区 3一瞬时断裂区 2．化学成分检验 图1水泵轴承 1．退刀槽 2皮带轮3．法兰盘4．水泵轴承5．壳体 6冰封 7．叶轮 对断轴取样进行化学成分检验 ，根据GB／T 1．断口分析 18254—2002~1]定化学成分合格，检验结果见表1。 断 口形貌如图2所示 ，疲劳裂纹扩展台阶和条 表1 化学成分 (质量分数) (％) 项 目 C Si Mn Cr MO P S Ni Cu 纹清晰可见，根据其特征将断 口分为3个区域：起 O．95 O．15 0．25 1．40 裂源区 (1区)、疲劳裂纹扩展区 (2区)、瞬时 标准值 ～ ～ ～ — ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ 1 0．1O 0．025 0．0250-30 0-25 ．05 0-35 0．45 1．65 断裂区 (3区)。1区出现明显的反复摩擦痕迹， 实测值