排风门转轴断裂分析

王大臣，逯连文，刘晓琴，赵爱民，姜娜

中车长春轨道客车股份有限公司 吉林长春 130062

1 序言

某火车上空调排风门气缸和传动轴脱落。经检查是排风门转轴断裂。该转轴在工作过程中承受扭转应力，且理论上承受应力较小。转轴采用材料为SUS304的不锈钢棒。本文主要对该转轴断裂进行分析。

2 宏观检查

1）废排风门转轴断裂位置位于其一侧角焊缝的焊脚附近，如图1所示。

图1 废排风门转轴断裂位置

2）转轴的断口存在一定的损伤，裂纹源有多处，断口为多源疲劳断口。从位置上区分，一部分裂纹源位于焊缝金属上（见图2上半部分），另一部分裂纹源位于不锈钢棒上的焊缝热影响区内（见图2下半部分）。

图2 转轴焊缝一侧的断口

3）焊缝在转轴一侧的焊脚处存在焊接咬边缺陷，咬边缺陷内存在宏观裂纹，如图3所示。

图3 转轴侧焊脚处的咬边及宏观裂纹

3 扫描电镜断口观察

1）在扫描电镜下观察断口，先开裂区域可见疲劳辉纹，如图4a所示；最后断裂区为韧窝，如图4b所示。

图4 扫描电镜下断口形貌

2）在扫面电镜下观察焊缝一侧的断口边缘，可见焊缝盖面上存在网状的显微裂纹，如图5所示。

图5 焊缝盖面上存在网状的显微裂纹

3）在焊缝金属的盖面上观察到已经开裂的宏观裂纹，裂纹与上述显微裂纹相连，并且形态和分布与上述显微裂纹一致，如图6所示。

图6 焊缝金属的盖面上的宏观裂纹

4）在另一侧焊缝的焊脚处可见腐蚀产生细长弯曲的裂口，如图7a所示。将图7a局部放大可见腐蚀产生的凹坑及奥氏体晶粒，如图7b所示。……