中文无码HEYZO在线播放|亚洲系列中文字幕一区二区|色综合国产一区二区三区|中文字幕精品一区二区精品

不銹鋼接頭:金屬軟管斷裂原因分析

2022-05-13 1754

  金屬軟管須正確安裝,其安裝長(zhǎng)度應(yīng)在拉伸長(zhǎng)度與壓縮長(zhǎng)度的中間位置。若安裝不當(dāng),金屬軟管容易在不正常部位,即端部發(fā)生斷裂。金屬軟管起減振作用的部分為近發(fā)動(dòng)機(jī)端,約占整個(gè)軟管長(zhǎng)度的1/3,其他長(zhǎng)度區(qū)域則屬于補(bǔ)償安裝公差段。在使用過(guò)程中,由于其結(jié)構(gòu)的特別性,內(nèi)扣接觸面有摩擦,且間隙內(nèi)容易積聚淤泥。久而久之會(huì)發(fā)生斷裂或被卡死,失去柔性伸縮的能力,不能吸收發(fā)動(dòng)機(jī)傳來(lái)的振動(dòng),就會(huì)導(dǎo)致其他部件損壞,甚至波及消聲器。因此,要分析金屬軟管的失效機(jī)理。

  本研究所分析的金屬軟管為ASS 型結(jié)構(gòu),如圖1所示。在使用過(guò)程中發(fā)生了斷裂,其余部分位置則卡死不能伸縮。故障時(shí)行駛里程為3萬(wàn)多km(標(biāo)準(zhǔn)要求是保證10萬(wàn)km內(nèi)不失效) ,其使用壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于預(yù)期。經(jīng)市場(chǎng)返回的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),同類型的金屬軟管發(fā)生較大比例斷裂,其斷裂的里程基本都集中在4萬(wàn)km 以下。本研究對(duì)失效的金屬軟管進(jìn)行宏觀分析、斷口分析、金相分析、能譜分析等,找到金屬軟管發(fā)生斷裂和卡死失效的原因,并提出改進(jìn)建議。

  一、實(shí)驗(yàn)過(guò)程與結(jié)果

  1.1 宏觀分析

  金屬軟管的宏觀形貌如圖2a所示,表面布滿泥土,呈土黃色,內(nèi)表面則有黑色的積碳。斷裂位置在靠近發(fā)動(dòng)機(jī)一端約2 ~ 4扣處,斷裂處的細(xì)節(jié)如圖2b所示,在外側(cè)表面可以看到殘留的斷口。將斷裂處拉開(kāi)后如圖2c所示。將斷裂部分切下后,打開(kāi)纏繞的S型鋼帶,可見(jiàn)有2個(gè)方向的裂紋,一是在折彎處的呈周向的裂紋(圖2d) ,另一處是呈軸向(或縱向,圖2e) 的裂紋,兩個(gè)方向裂紋交匯時(shí),而后導(dǎo)致了排氣管斷裂。周向的裂紋相對(duì)來(lái)說(shuō)較平直,縱向的裂紋有的平直有的則比較曲折,斷裂處截面非常的薄。

  1.2 斷口宏、微觀觀察

  將金屬軟管的周向和縱向斷口都放置在掃描電鏡內(nèi)觀察,其周向斷口的截面均非常薄,約0.02 mm,有的已被磨損,局部保存完好區(qū)域的斷口微觀如圖3a、圖3b所示,起源為線源,斷口的特征為疲勞,源區(qū)未見(jiàn)異常; 圖3c、圖3d所示為縱向斷口的低倍形貌,從內(nèi)側(cè)表面起源,線源,斷口微觀特征如圖3d 所示,為疲勞特征??v向斷口截面厚度約0.4 mm。

  二、分析與討論

  金屬軟管的裂紋有兩個(gè)方向,一是沿著S型折彎處的周向裂紋,從表面起源,為線源,沿著軟管的截面厚度方向擴(kuò)展;另一個(gè)是呈縱向(或軸向) 的裂紋,也是從表面起源,為線源,沿著截面厚度方向擴(kuò)展;當(dāng)兩個(gè)方向的裂紋交匯后,而后導(dǎo)致了金屬軟管的斷裂。通過(guò)對(duì)周向折彎處的斷口以及縱向斷口做微觀分析發(fā)現(xiàn),斷裂源均為線源,源區(qū)無(wú)明顯材料缺陷,斷口擴(kuò)展區(qū)的特征均為疲勞特征。另外,其斷口截面均存在不同程度的減薄,觀察到的斷裂截面薄處僅僅為0.02 mm(其他未磨損區(qū)域的截面厚度則約為0.6mm) ;斷口截面雖變薄,但斷口附近并無(wú)變形痕跡,說(shuō)明其截面的變薄并非因塑性拉伸引起。

不銹鋼接頭

  而斷口附近的鋼帶表面存在明顯的磨損痕跡,其磨損特征為粘著磨損+ 磨粒磨損。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道,304不銹鋼如與摩擦副發(fā)生摩擦,也主要以粘著磨損機(jī)制為主,且隨著表面摩擦的進(jìn)行,表層組織會(huì)發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變。在載荷和摩擦剪切應(yīng)力的作用下,由于表層晶粒細(xì)化、以及高密度位錯(cuò)的綜合作用使得304不銹鋼的顯微硬度增大; 因此,在本案例中,金屬軟管斷口附近的顯微硬度比基體稍高,但其顯微硬度的提高并不能提升其疲勞性能,一、是軟管截面本身較薄,并且隨著磨損的消耗,截面變得更薄,其疲勞性能隨著下降。另外,表層誘發(fā)馬氏體的增加對(duì)SUS304奧氏體不銹鋼的磨損無(wú)明顯影響。因此可以這樣說(shuō),雖然在摩擦的過(guò)程中, 304不銹鋼表面出現(xiàn)了馬氏體,顯微硬度也升高,但這不能阻止不銹鋼薄板表面的材料損耗以及疲勞強(qiáng)度的下降。

  在本研究中,除了粘著磨損,其表面還有磨粒磨損的痕跡,這些磨粒成分主要是Si、O之類,是外界帶入的塵土或泥沙顆?;烊肓私饘佘浌荛g隙,磨粒加劇了不銹鋼帶的磨損。泥沙滲入除了加劇磨損之外,更造成了金屬軟管不能再自由伸縮,即發(fā)生卡死現(xiàn)象。而金屬軟管部分區(qū)域卡死,也造成了其他區(qū)域的受力異常,更加速了此區(qū)域的斷裂的發(fā)生。

  另外,本研究金屬軟管的斷裂位置在接頭附近( 靠近發(fā)動(dòng)機(jī)一端) 的約第2 ~ 4扣處,而這個(gè)位置正處于振幅大,振動(dòng)為頻繁的區(qū)域內(nèi); 因此,其斷裂的主要原因主要是振動(dòng)和磨損造成的疲勞斷裂。

  金屬軟管的結(jié)構(gòu)是由雙層304不銹鋼薄帶纏繞內(nèi)扣而成,屬于ASS結(jié)構(gòu),其鋼帶之間存在間隙,在振動(dòng)過(guò)程中,相互接觸的鋼帶摩擦磨損不可避免; 且車(chē)輛屬于工程車(chē),工作環(huán)境十分惡劣,行駛過(guò)程中泥漿、水、塵土等會(huì)逐漸帶入金屬軟管的間隙處,成為摩擦副之間的磨粒,加劇磨損。當(dāng)進(jìn)入鋼帶間隙的泥沙等異物逐漸增多,而后會(huì)導(dǎo)致金屬軟管卡死。因此,防止金屬軟管發(fā)生類似失效的方法是: 一、采用威斯法利DSS型軟管,該軟管特別的結(jié)構(gòu)可以防止泥沙滲入內(nèi)部; 二、適當(dāng)加厚鋼帶的截面厚度,提高疲勞性能; 第三,不要將軟管安裝在車(chē)輪附近。

  三、結(jié)論與建議

  金屬軟管為疲勞斷裂,其斷裂的主要原因是在振動(dòng)情況下,鋼帶表面發(fā)生粘著磨損加磨粒磨損,磨損導(dǎo)致截面變薄后疲勞強(qiáng)度下降,而后發(fā)生疲勞斷裂; 外界泥沙等異物滲入金屬軟管間隙導(dǎo)致其發(fā)生卡死現(xiàn)象,這也是導(dǎo)致其斷裂的次要原因。

       文章源自:不銹鋼接頭   www.fionasutherland.com 

推薦新聞