​联轴器二次断裂失效分析

联轴器二次断裂失效

    (1)该部位的联轴器运行13个月再次开裂，裂纹处的宏观形态。观察发现有辐射线贝壳纹，根据贝壳纹中心判断出裂纹萌生区，断日裂纹起裂位于下表面，且在最终断裂区有剪切唇出现，具有疲劳断日的宏观特征

    (2)为进一步明确断裂机理，采用扫描电镜对断裂联轴器起裂源进行观察。观察到位于下表面的裂纹萌生区内存在夹杂物，而裂纹正是沿着这些夹杂物分布

    (3)为进一步确定夹杂物的化学成分，对夹杂物进行EDS能谱分析，化学成分分析表明夹杂物为氧化铁。

    (4)为探究裂纹扩展模式，对联轴器断日的形貌进一步地观察，在断u的电镜照片上可以观察到条纹状的疲劳裂纹，图11}说明联轴器在工作中受到了振动产生的交变载荷，导致联轴器疲劳断裂。可以推断，裂纹产生于氧化铁夹杂物，裂纹的扩展机理为疲劳断裂。

    (5)为确定联轴器材料的性能是否影响了断裂过程。对母材进行能谱分析。母材中的GY, Ni兀素含量均符合ASTM标准规定。   

    (6)失效分析结果表面，联轴器起裂处存在氧化铁夹杂，在联轴器材质的加工制造过程中，表面的氧化表层进人了钢铁基体，破坏了污染区域的连续性，引起应力集中，导致疲分吐能降低，形成了起裂源，这是导致本次开裂失效的原因。根据断日的疲劳辉纹，说明断裂过程具有疲劳特性，并且操作过程中没有发生过载，经分析得出结论是，本次断裂的机理为疲劳断裂。

分析与讨论

    (1)通过宏观形貌观察,2次开裂裂纹都是从联轴器的下表面起裂。在断面上都观察到裂纹萌生区，其中二次失效断日的裂纹萌生区内有辐射线贝壳纹分布，具有疲劳断裂的特征。两断日的最终断裂区都存在有剪切唇，说明材料最终是因达到塑性极 限载荷而剪切断开，可以推断2次断裂过程都为延性断裂。根据断日的电镜观察结果得知，在2次断裂的起裂处都存在有夹杂物，并且裂纹沿着这些夹杂物分布。通过能谱分析发现，一次断裂起裂处的夹杂物为氧化铝，二次为氧化铁，这是联轴器材料在制造过程中产生的缺陷。对二次断裂的联轴器母材进行化学成分分析，化学成分符号标准，说明材料对联轴器失效影响较小。

    (2)通过上述失效分析，判断得出结果:联轴器制造过程中，由于夹杂物的存在造成局部应力集中，材料整体机械性能下降，进而导致裂纹的萌生;2次断日的表面都存在有疲劳条纹，证实裂纹受到交变载荷作用而扩展。可以判断2次断裂的机理都属于疲劳断裂。

结论与措施

    (1)该15- 5PH联轴器出现2次断裂失效的机理都为疲少I断裂，裂纹沿材料中夹杂物萌生。在2次失效断日裂纹萌生区内，夹杂物分别为氧化铝和氧化铁，这些夹杂物导致应力集中点出现，同时在交变载荷的作用下，裂纹扩展，最终引起联轴器疲劳断裂失效。

    (2)由于夹杂物对钢材疲劳性能危害较大，为防止联轴器再次发生失效，应在联轴器材料的制造过程中严格控制各类夹杂物的产生，联轴器质量。

    (3)在设备检修时，应通过渗透检测的方法检查联轴器表面是否有裂纹产生，避免发生恶性断裂失效，影响设备的运行寿命。