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30CrMnSiA钢制三向接头开裂分析

2011-10-22李春光王大为马晓明

失效分析与预防 2011年4期
关键词:沟槽裂纹特征

李春光,王大为,马晓明

(1.中国民航科学技术研究院,北京 100028;2.成都飞机工业(集团)有限责任公司,成都 610092)

0 引言

三向接头是液压系统中常见的连接部件,用以连接刚性或柔性的管路[1-2],但由于结构上经常会开有沟槽等以便连接,存在应力集中,易在沟槽部位发生开裂[3]。某型飞机液压系统三向接头先后两次在接头右侧的槽底根部截面过渡位置出现开裂并导致漏油,其接头的结构和裂纹位置见图1。该三向接头材料为30CrMnSiA钢,工艺过程为锻造→机加→淬火→回火→零件镀镉→除氢,工艺要求处理后σb=1 180±100 MPa。2件开裂的三向接头的工作环境和工作应力较接近,材料和结构相同。

通过断口宏微观观察、金相组织检查、硬度测试、化学成分分析等方法对2件三向接头的开裂情况进行综合分析,以确定三向接头开裂性质和原因。

图1 三向接头宏观形貌Fig.1 Macro morphology of the three-dimensional joint

1 试验过程与结果

1.1 宏观观察

2件三向接头分别表示为接头A、B,裂纹打开后的断口宏观形貌分别见图2a和图2b,可见两断口宏观特征相似,有一定的高差,断口下侧较平坦光滑,基本沿其截面变化位置重合,范围略大于整个圆周的1/3,宏观上可见疲劳弧线的特征。断口左右两侧表面则较粗糙,存在高度上的起伏。从宏观特征上可以判断,断口下侧平坦区为疲劳区,裂纹应从区域下侧边缘起源。

图2 2件三向接头断口宏观形貌Fig.2 Morphology of fracture surfaces of the three-dimensional joints

1.2 微观观察

在扫描电镜下对2件三向接头断口的微观特征进行观察。接头A断口典型特征分别见图3和图4。断口下侧平坦区整体的微观形貌见图3a,可见该区域平坦光滑,有明显的疲劳弧线特征,裂纹起源于断口外侧的边缘位置,为线源特征;……

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