沖床曲軸斷裂原因剖析

 

　　曲軸是沖床主要旋轉(zhuǎn)機件，裝上連桿后，可承接連桿的上下(往復)運動變成循環(huán)(旋轉(zhuǎn))運動。服役約半年后曲軸發(fā)生斷裂。斷裂發(fā)生在曲拐的軸頸處，該處直徑為130mm。

 

　　該斷口表現(xiàn)較典型的疲勞斷口形貌。即有三個區(qū)域：箭頭所指的疲勞源區(qū)、呈現(xiàn)海灘波紋（貝紋）狀的疲勞裂紋擴展區(qū)以及粗糙的瞬時最終破斷區(qū)。

國標開式固定臺沖床

　　疲勞源區(qū)為一個以疲勞核心為焦點的非常光滑、細密、海灘花樣不明顯的狹小區(qū)域。這是裂紋在該區(qū)擴展速度很慢而且反復張開、閉合使斷面磨光的緣故。

 

　　疲勞裂紋擴展區(qū)有貝紋線。這種花樣的推進線標志著部件在交變應力下斷口上留下的痕跡。斷口表面由于多次反復擠壓、摩擦，使該區(qū)域變得較光滑，有的甚至像細瓷狀。貝紋線一般從裂紋源開始，向四周推進呈弧形，它垂直于疲勞裂紋擴展方向。

 

　　瞬時斷裂區(qū)是疲勞達到臨界尺寸發(fā)生快速破斷區(qū)域。它相似于靜載拉伸斷口中放射區(qū)和剪切唇區(qū)，十分粗糙。對于脆性材料，該區(qū)為結晶狀脆性斷口。由于該區(qū)是最后斷裂區(qū)，因此可推斷部件斷裂前的受載應力大小，即該區(qū)占比例小時，載荷相對也小，此時軸瞬斷區(qū)面積較小。

 

　　進一步分析可看到：疲勞源區(qū)與瞬時斷裂區(qū)相對而且偏轉(zhuǎn)一個角度，且均處于邊緣，這些均表明為旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞斷口。

 

　　再從斷面與軸線的關系考察。斷口的疲勞源區(qū)，一部分疲勞擴展區(qū)（約斷口的3/5）均與軸線垂直，而另一部分擴展區(qū)以及瞬斷區(qū)與軸線約成45°。這后一部分又表現(xiàn)出扭轉(zhuǎn)疲勞斷口形態(tài)，而且是正斷型。

 

　　綜合以上分析可知，該曲軸是疲勞斷裂，開始主要為旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞開裂，發(fā)展到后期表現(xiàn)出帶扭轉(zhuǎn)的復合疲勞斷裂。