张鹏超

(许昌远东传动轴股份有限公司， 河南 许昌 461111)

1 问题概述

某客户反馈一套油泵取力传动轴，在用户使用120 h后出现断裂故障，断裂部位在传动轴总成的前十字轴，许昌远东传动轴股份有限公司及时向该客户提供新传动轴，为用户进行了更换。

2 故障定位

2.1 故障定位的依据

该取力传动轴总成出现断裂后，该公司质量部组织技术、生产、检验人员到该客户处对失效件进行了初步检查分析，发现失效传动轴总成前万向节十字轴断裂。为进一步查明该轴失效原因，将失效件带回作了进一步理化检验，检验项目包括轴管和十字轴材质检验、十字轴金相组织、硬度检验等，均符合图纸设计要求(见表1、2)。

表1 十字轴材质检验

表2 十字轴金相、硬度检验

又对失效件宏观型貌进行分析(见图1～3)，发现：十字轴断口为疲劳断口； 前、后两端万向节存在明显相位偏差；轴管存在明显扭曲变形； 失效模式为低周疲劳断裂。

为验证该传动轴总成静扭矩是否满足设计文件要求，抽取了同规格型号的传动轴做了静扭转强度试验，试验结果表明：传动轴静扭破坏扭矩值达到2 350 N·m。根据设计文件和双方签定的技术要求规定，传动轴总成额定扭矩为1 078 N·m，按照《汽车传动轴总成技术条件》(QC/T29082—92)规定，其静扭屈服强度应大于额定扭矩的1.5倍，即该传动轴静扭屈服强度大于1 617 N·m即为合格。

图1 十字轴断裂形貌

图2 十字轴断口形貌

图3 十字轴切割取样

基于以上检验和分析，该公司初步判断该取力传动轴总成断裂-失效原因为:传动轴长期处于超负荷运行状态，造成传动轴各零件长期承受过大应力，导致万向节十字轴出现疲劳裂纹并逐渐扩展、轴管扭曲变形，从而最终导致传动轴断裂失效现象发生。……