分析断裂机理及原因

1）断裂机理分析

断裂机理分析：根据上述试验结果可知，轴承座在服役过程中受到一定交变载荷作用。裂纹形成应该与交变载荷有密切关系。依据为：在轴承座断口的SEM 图片中，可以明显地观察到疲劳辉纹的存在。由于铸铁是脆性材料，所以裂纹形成后很容易发生脆断。

轴承座断裂机理：属于疲劳＋脆性断裂的混合断裂机制。

众所周知，轴承本身的破坏方式是接触疲劳，强度校核均按照接触疲劳进行校核。可见轴承本身是受到交变载荷作用的。而轴承的交变载荷必然会传递到轴承座上，所以轴承座在服役过程中一定会受到交变载荷作用。

2）断裂原因分析

轴承座断裂原因是材料本身冶金质量与性能没有达到要求，导致在服役过程中材料本身强度难以抵抗服役载荷发生断裂。其依据如下：

（1）断裂轴承座材料的抗拉强度为114 MPa、121 MPa，均远没有达到HT200 材料应有的200 MPa，布氏硬度也远没有达到TH200 材料应有的标准。

（2）轴承座材料的金相组织比较粗大。(www.xing528.com)

（3）衡量轴承座材料冶金质量成熟度、相对硬度及品质系数均不合格。由此可判定该轴承座的冶金质量不合格。不合格的冶金质量必定导致轴承座的力学性能下降。

（4）由于服役过程中轴承座受到交变载荷作用，而疲劳强度是远低于抗拉强度的。通过概述可知，减速箱箱体所受的最大静载力为113 MPa，在断裂部位服役应力是小于113 MPa的。但是由于此部位受到交变载荷作用，对于铸铁而言，其疲劳强度一般为其抗拉强度的0.4倍，由此可计算出此轴承座的疲劳强度大约为：114 MPa×0.4＝45.6 MPa。因此只要此部位服役应力超过45.5 MPa 就会产生裂纹。

铸铁是脆性材料，裂纹一旦形成就会迅速扩展导致断裂。同时在裂纹源处出现大量颗粒状碳化物，进一步增加裂纹形成的可能性。也就是说小于45.5 MPa 就会形成裂纹。

需要说明的是，材料疲劳强度跟材料本身所受的交变载荷幅值有很大关系，交变幅值越大，其疲劳强度越低；相反，如果材料所受的交变幅值很小，其疲劳强度则基本与其抗拉强度相当。

结论：

K3SH 减速器轴承座由于冶金质量不合格，导致其抗拉强度及疲劳强度均未达标，不能抵抗轴承座在使用过程中所受到的交变载荷，从而致使其产生疲劳断裂。此外，对于此件减速器轴承座，其抗拉强度与减速箱所受的最大静载应力基本相同，因此即使不存在交变载荷，其减速箱轴承座仍有很大的可能性会发生断裂。