大修花鍵軸表面裂紋對使用性能影響的分析探討

高龍

【摘? 要】軌道車輛傳動系統部件關系到行車安全，車輛大修過程需要對齒輪類部件拆解后實施探傷，無損檢測人員需要根據多方面因素判別使用狀態。本文通過實際檢測案例，從原材化學成分、裂紋部位微觀形態、熱處理性能等分析了裂紋產生原因，以及使用性能等進行分析，作為類似部件無損檢測過程提供參考。

【關鍵詞】花鍵軸;熒光磁粉檢測;裂紋;使用性能

引言

某大修軌道車的換向箱在拆解檢測過程中，其齒輪類部件經熒光磁粉檢測中發現表面存在微裂紋類缺陷。該類缺陷在齒輪類部件大修過程中經常出現，無損檢測人員參照相關標準直接判廢處理，后續新部件的配套造成生產周期及生產成本居高不下。因此，考慮通過對花鍵軸表面裂紋區域的相關測試，分析裂紋產生原因。

1.實施過程

1.1無損檢測

該花鍵軸用于某軌道車換向箱，位于輸入軸位置，材質為30CrMnTi，熱處理工藝采用碳氮共滲加淬火處理。花鍵軸采用熒光磁粉無損檢測，發現鍵表面存在大量平行排列的微裂紋，裂紋位置為鍵槽底部，方向沿花鍵軸旋轉方向，初步判斷為裂紋類缺陷，按照無損檢測驗收標準不允許存在。

1.2化學成分分析

從鍵槽部位切取一塊樣品，進行內部化學分析檢測，結果如表1所示。結果表明，花鍵軸材料的化學成分符合GB/T 3077-2015合金結構鋼中30CrMnTi組成要求，原材部分符合技術要求。

1.3金相分析

切取包含裂紋的鍵零件金相試樣塊，將試樣磨拋好后置于金相顯微鏡下觀察。結果發現，鍵表面裂紋呈沿晶分布，深度約0.19mm，如圖3a）和b）所示。

初步分析：鍵表面裂紋呈沿晶分布，并存在脫碳跡象，較大可能為滲碳淬火前已存在或滲碳淬火中產生的裂紋。不能排除裂紋是因表面磨削加工過程應力過大，加上碳氮共滲過程表層氫引入，后續去氫、去應力不徹底，使用中產生延遲裂紋。

1.4滲層深度檢測

對花鍵軸滲層進行顯微硬度檢測，有效滲層深度為CHD=1.096mm，滿足圖紙要求滲層深0.8mm-1.2mm范圍，檢測結果見表2。滲層最高硬度值為61HRC，最低值52HRC。

2.結束語

（1）由上述檢測結果分析，齒輪化學成分、滲碳深度及硬度符合技術要求，鍵表面存在裂紋，裂紋深度為0.19mm。由于該部件新制時均經過無損檢測，故裂紋產生原因傾向于表面磨削加工過程應力過大，以及碳氮共滲后續去氫、去應力不徹底，在使用初期產生的延遲裂紋。

（2）花鍵軸裂紋深度較淺，均不超過滲層深度的五分之一，同時鍵槽根部平面不是受力部位，從受力分析角度，外力不存在明顯加劇裂紋擴展的分力，對產品的使用性能無較大影響。

參考文獻

[1]萬升云.磁粉檢測技術及應用[M].北京機械工業出版社，2018年：129-143GB/T 3481-1997.齒輪輪齒磨損和損傷術語[S]