卡箍断裂原因分析.PDFVIP

记录号：JS-AL-其他（电气设备）-031 卡箍断裂原因分析 摘要：来样为断裂的卡箍，材料为 304 不锈钢。卡箍用于固定传动轴内球笼上的防尘套，在安装及传动 轴包装过程中未发现卡箍断裂，包装后传动轴运往下一级客户，客户在上线前发现卡箍在钳口外侧根部 断裂。通过卡箍宏观形貌和断口分析、剖面金相分析和显微硬度测试，结果表明，卡箍断口属于振动疲 劳断裂断口，断裂起源于卡箍制造过程冷切变形时形成的钳口尖角部应力集中位置，该位置存在损伤微 中 裂纹。安装卡紧力过高和存在振动是引起卡箍疲劳断裂的主要原因。 关键词：卡箍；疲劳断裂；卡紧力；振动 材料种类/牌号：不锈钢/304 概述 国 来样为断裂的卡箍，材料为 304 不锈钢。据委托方述，卡箍用于固定传动轴内球笼上的防尘套 （材 料为橡胶），推荐的最大安装卡紧力为 2000N ，实际安装时的卡紧力为 3000~3100N 。在安装及传动轴 包装过程中未发现卡箍断裂，包装后传动轴运往下一级客户，客户在上线前发现卡箍在钳口外侧根部 应 断裂。对卡箍发生断裂的原因进行了分析。 测试过程与结果 卡箍宏观形貌和断口分析 急 断裂卡箍的宏观形貌如图 1，从图中黑色箭头所指的钳口外侧根部断裂，两侧断口位置对称，断面 平坦干净，断口附近塑性变形不明显，也未见明显的腐蚀痕迹。在扫描电镜下观察断口的低倍形貌如图 2 ，可见两侧断口均是从钳口根部（卡箍剪切开口成形的尖角部）起裂，沿图中黑色箭头所指方向扩展， 分 最后断裂区位于卡箍钳口外边缘部，断口的低倍形貌具有疲劳断裂特征。 析 网 1 中 黑色箭头所指为断口 国 图 1 试样宏观形貌 应 急 图2 断口低倍形貌 分 钳口根部尖角部起裂源区有很小区域的韧窝断口，如图 3b 。随后为疲劳断口，尖角附近疲劳断口 上可见材料冷变形时形成的变形流线特征，如图 3c，断裂方向平行变形流线方向，疲劳辉纹稀疏且不 太清晰，部分区域已经磨平。中部疲劳扩展区为穿晶+少量沿晶走向疲劳断口，断口有清晰的垂直裂纹 析 扩展方向的疲劳辉纹和二次裂纹，具有振动疲劳断口的特征。另外在断面上还存在许多黑色斑点，能谱 分析主要含有 C、O、S 等元素，判断是橡胶颗粒的残留，如图 4 。边缘部瞬断区很窄，为韧窝状断口， 微观形貌见图 5 。断口上没有观察到异常材料缺陷。 网 宏观形貌和断口分析结果表明，卡箍属于振动疲劳断裂，起裂源位于冷切变形形成的钳口尖角部应 力集中位置，该位置存在损伤微裂纹。 2 中 3a 裂纹扩展方向 国 应 急 3b 尖角处韧窝断口 分 析 3c 尖角附近疲劳断口