凸轮轴顶端断裂原因失效分析

目的研究发动机凸轮轴和螺栓的失效原因。方法在化学成分、硬度、金相组织、断口形貌等检测分析的基础上,研究凸轮轴和螺栓的失效行为,推断整个失效过程的起因件,并分析导致其失效的原因。结果凸轮轴金相组织、表面和心部硬度无明显异常,断口表面有明显的疲劳断裂特征,裂纹起源于凸轮轴的螺栓孔壁,此处为凸轮轴热处理过程中的感应淬火和非感应淬火的交界处。结论凸轮轴顶端螺栓孔在感应淬火过程中产生尖角效应,导致螺栓孔壁被淬透,材料脆性增加,在长期使用过程中导致凸轮轴顶端疲劳断裂,进而导致连接螺栓发生断裂。     

差速器螺栓失效行为研究

目的研究车辆差速器螺栓失效原因。方法在化学成分、非金属夹杂物、力学性能、金相组织、断口形貌等检测分析的基础上,研究车辆差速器螺栓的失效行为,推断失效原因。结果差速器螺栓化学成分、氢含量、心部硬度及金相组织、材料抗拉强度及屈服强度等均未见明显异常,断口有明显的疲劳断裂特征,螺纹表层存在脱碳现象,脱碳层深度约为0.07 mm。裂纹起始于螺纹根部,裂纹两侧无脱碳现象,螺纹表面及裂纹内部均未见腐蚀产物。结论由于表面脱碳使得差速器螺栓表面硬度及疲劳强度降低,而螺纹根部存在的应力集中使早期裂纹在螺纹根部产生,并在交变载荷作用下进一步扩展,进而最终导致疲劳断裂。     

反应器引压端法兰焊接阀门断裂原因分析

描述了一起某石化公司蜡油加氢装置开工过程中,反应器入口引压管线上Z41H-160型闸阀阀体端法兰断裂失效的事故。经过宏观检查、化学成分分析、金相分析、断口形貌观察、EDS能谱分析和维氏硬度测试等,表明阀体热处理不当致使硬度超高和阀门结构不合理导致硫化物应力腐蚀是阀体断裂的主要原因。     

马氏体沉淀硬化不锈钢泵轴的疲劳断裂失效分析

为查找高压除焦水泵泵轴的失效原因,用EDS(X射线能谱分析仪)和合金成分分析仪检测了泵轴材质的化学成分,用扫描电镜观察了材质显微结构,用光学显微镜观察了材质金相组织,用显微硬度仪检测了材质显微硬度,用拉伸强度试验机测定了材质常温拉伸强度,用滴定管和pH计分析了泵内流体介质的氯离子浓度及pH;此外,还进行了泵轴的断口形貌分析、应力计算和有限元分析。分析结果表明,泵轴表面局部存在冶炼夹杂物,造成材质不均匀而诱发裂纹源。该裂纹源在循环载荷作用下发生扩展,最终导致泵轴失效断裂。     

发动机缸体开裂失效分析

目的研究发动机缸体出现开裂失效原因。方法通过化学成分分析、力学性能分析、断口扫描分析、显微组织分析、能谱分析及低倍缺陷分析测试手段,对发动机缸体的开裂模式及失效原因进行分析。结果发动机缸体原材料中Si元素超标,导致晶界析出较多的Al Si Cu及Al2Cu脆性相,在开裂区域组织存在过热过烧现象,两个原因导致组织晶间结合力大大降低。同时,在开裂区域存在热节效应,低倍疏松和缩孔较集中的现象,为热裂纹形成及继续扩展提供了有利条件。结论通过不断改进设计工艺,控制原材料成分及调节浇注参数,大大减小了热裂纹出现概率,在后序批量生产中,未发现类似失效样件。     

反应器引压端法兰焊接阀门断裂原因分析

通过对Z41H-160型阀体端法兰断裂件的宏观检查、化学成分分析、金相分析、断口形貌观察、EDS能谱分析和维氏硬度测试等研究,表明阀体热处理不当致使硬度超高,阀门结构不合理导致硫化物应力腐蚀是阀体断裂的主要原因。     

某型装甲车底盘系统平衡肘断裂分析

目的 探讨平衡肘断裂原因,消除故障隐患和防止类似问题发生。方法 采用单反相机、扫描电镜、金相显微镜、硬度计、电感耦合等离子体原子发射光谱仪等对平衡肘故障件的宏观形貌、微观形貌、显微组织、硬度、化学成分等开展表征分析。利用ANSYS有限元软件对内花键进行应力分析,并对2次淬火的试样尺寸进行测量。结果 右4平衡肘裂纹源断口为撕裂和沿晶的混合断裂,断口芯部为解理断裂;右2平衡肘断口内表层淬火层为沿晶和韧窝的混合断裂,芯部为韧性断裂。故障件显微组织和化学成分均无明显变化,仅表面硬度值较实验前降低了7%~9%。断裂失效原因是由于内花键二次高频淬火后收缩变形,齿根圆弧部位在腐蚀介质和交变载荷的共同作用下因应力集中而形成裂纹,在后期循环应力作用下,裂纹继续扩展导致疲劳断裂。结论 从加强腐蚀控制和热处理的角度出发,通过选用抗腐蚀性能好的材料、进行表面防护处理、控制车体环境的湿度和温度等加强腐蚀控制,并增加采用电脉冲等方式对变形花键齿进行修形工序严格控制尺寸范围,避免产生过大拉应力,确保装备质量。     

小口径弹药筒失效分析

通过宏观观察、微观断口分析、成分分析、金相分析和磁粉探伤等方法对靶试后出现开裂的某小口径弹药药筒进行了失效分析.该药筒的裂纹处有明显的压痕,断口微观形貌韧性特征明显,药筒钢材的化学成分、夹杂物含量和显微组织均符合规定的要求,磁粉探伤表明其表面、近表面无缺陷.认为药筒表面的压痕是导致药筒开裂的主要原因.     

钢板弹簧断裂失效行为研究

目的研究汽车钢板弹簧断裂失效的原因。方法通过化学成分分析、硬度测试、断口形貌分析、金相组织分析等手段研究汽车钢板弹簧的失效行为。结果由于表面脱碳层过深,使得表面疲劳强度及耐蚀性降低,同时因长时间腐蚀作用在表面产生腐蚀坑及腐蚀裂纹,并且在循环外力作用下,腐蚀缺陷处产生应力集中,早期裂纹萌生于表面腐蚀缺陷处并扩展,最终导致腐蚀疲劳断裂。结论通过控制热处理条件、增加加工余量并去除脱碳层、表面喷丸处理等措施,钢板弹簧表面耐蚀及抗疲劳性能大幅提高,可有效避免脱碳引起的腐蚀疲劳断裂。     

汽车排气管焊缝断裂的失效分析

某汽车用排气管使用不久焊缝处断裂。对失效排气管焊缝进行化学成分、金相组织和断口的微观分析。发现该排气管焊缝柱状组织粗大,断口微观形貌为沿晶断裂,柱状晶贯穿整个断裂面,断口有较明显的脆性特征。分析认为该排气管属于早期失效,是由于薄壁的排气管焊接时温度过高,导致焊缝柱状组织粗大,加之薄壁管冷却又快,致使焊缝产生较大的内应力。建议改进焊接工艺,控制较低的层间温度,使焊缝组织细化,解决焊缝断裂问题。     

2024-T3铝合金单搭接化铣板疲劳特性及失效机理

目的 研究2024-T3铝合金单搭接化铣板的疲劳性能及失效形式。方法 采用步进法对化铣板搭接件进行疲劳试验,运用奈尔检验法对疲劳强度进行数据处理,运用扫描电子显微镜和能谱分析对典型疲劳断口进行观察和成分分析,对比基板厚度和铆钉孔径对化铣板搭接件疲劳强度的影响,分析并探讨2024-T3铝合金化铣板搭接件的疲劳失效形式及机理。结果 基板厚度对2024-T3铝合金化铣板搭接件的疲劳强度影响较大,而铆钉孔径影响较小。随着基板厚度的增加,化铣板搭接件的疲劳强度呈现出降低的趋势,对2种铆钉孔径(3、4 mm),厚度为1.8 mm化铣板搭接件的疲劳强度较厚度为0.6 mm的试样分别降低了13.2%和13.0%。基板厚度增加使铝合金化铣板搭接件的疲劳失效形式从上基板铆钉头部失效变为下基板纽扣处失效,并最终表现为铆钉断裂失效。结论 随着基板厚度增加,搭接件微动磨损加剧,加速了疲劳裂纹萌生,这是造成2024-T3铝合金化铣板搭接件疲劳强度显著降低的主要原因。     

爆炸加载下新型超高强铝合金的失效分析

采用圆筒爆炸方法对新型超高强铝合金进行了内部爆破试验,用光学显微镜对破裂样品断口附近的金相组织进行了观察,研究了新型超高强铝合金的宏观断口及剪切局部化的现象。结果表明,新型超高强铝合金的断裂以剪切断裂与拉伸断裂的混合形式发生,最大剪切应力面与圆筒半径方向近似呈45°角;靠近圆筒内侧形成了绝热剪切带,并沿最大剪切应力面向外扩展。     

军用风力发电机紧固螺栓断裂失效分析

目的研究风力发电机紧固螺栓断裂失效原因。方法通过化学成分分析、力学性能分析、断口扫描分析、显微组织分析测试手段,对风力发电机紧固螺栓失效原因进行分析。结果断裂螺栓螺纹根部表面存在原始折叠缺陷,为疲劳裂纹的萌生提供了有利条件;同时,螺栓头部、紧固垫圈及法兰盘之间存在装配异常情况,外力作用下接触位置应力集中较大,有利于疲劳裂纹的萌生及进一步扩展。结论通过严格控制入厂螺栓质量,同时定期检查在服役螺栓的使用状态,及时更换存在安全隐患的螺栓,有效杜绝了紧固螺栓断裂失效情况再次发生。     

高强度铝合金典型沿海地区腐蚀行为加速试验方法研究

目的构建适用于高强度铝合金在某工业海洋性气候地区的加速腐蚀试验方法。方法选用飞机结构用典型高强度铝合金7B04-T6为试验材料,进行实验室加速腐蚀试验与某工业地区海洋大气环境曝晒试验,并对试验后的试样进行疲劳性能评价。通过平均腐蚀速率测试、腐蚀形态特征观察、疲劳断口特征分析,腐蚀加速倍率计算,对两种形式腐蚀铝合金的腐蚀机理和疲劳破坏行为等进行综合对比。结果经历实验室加速腐蚀试验与海洋大气环境曝晒试验后,7B04-T6铝合金的质量损失率基本相等,腐蚀形貌相近,疲劳断口特征一致,因而两种腐蚀模式一致,机理相同。结论所编制的实验室加速环境谱与试验方法,能够较好地用于某工业海洋性气候地区高强度铝合金材料和结构的环境损伤加速试验,实验室与外场海洋大气环境曝晒试验的加速比为97.64。     

机载电子系统铝合金冷板-冷却液腐蚀性研究

目的可靠表征机载电子设备液冷系统中铝合金冷板在其使用环境下(冷却液介质中)腐蚀程度与时间的关系,为确定其使用寿命及对其进行腐蚀防护与控制提供技术支持。方法根据飞机液冷系统冷板的服役环境特点,开展铝合金冷板冷却液恒温浸泡试验和冷却液恒温冲刷试验,观察试验件宏观和微观状况,采用最大蚀坑深度值的变化进行腐蚀程度的量化表征。结果恒温浸泡试验120天,试验件宏观和微观腐蚀形貌,以及蚀坑深度均无明显变化;冲刷试验320 h,试验件宏观腐蚀形貌无变化,微观腐蚀形貌轻微加重,蚀坑深度平稳增加。结论浸泡和冲刷试验结果对比得出,高速冲刷的冷却液因杂质累积、成分挥发等导致性能变化,加速铝合金冷板的腐蚀。     

腐蚀损伤对LY12CZ铝合金疲劳寿命的影响研究

对LY12CZ铝合金在EXCO溶液中进行了不同时间的加速腐蚀。通过扫描电镜研究不同腐蚀时间后LY12CZ铝合金的腐蚀损伤,腐蚀损伤的严重程度用腐蚀面积率和腐蚀深度描述。通过对比性疲劳试验获得了腐蚀损伤对LY12CZ铝合金疲劳寿命的影响,为飞机日历寿命评定和飞机结构腐蚀的研究提供了试验依据。     

利用薄片穿透法确定铝合金最大蚀坑深度

目的研究铝合金最大蚀坑深度与环境试验时间的对应关系,为新型合金服役前的耐蚀性评级和结构件服役过程中的剩余寿命预测提供技术基础。方法利用光学显微镜、扫描电镜分析海洋大气环境中新型铝合金的腐蚀类型,并利用薄片穿透法研究铝合金薄片最大蚀坑深度与试验时间的对应关系。结果经过海洋大气环境暴露试验后,2A97铝合金发生了深入合金内部的严重点蚀,检测薄片试样背面电解液的出现时间,可以确定环境试验中蚀坑穿透薄片试样的时间。通过测量不同厚度薄片试样的穿透时间,可以确定最快生长局部腐蚀点的深度和时间的关系。结论中性盐雾试验环境下,达到相同的最大蚀坑深度,2A97铝合金与AA2024铝合金用时基本相当。