1  背景介绍

某型主电机搭载公交车上，运行约14万千米后，电机轴断裂。为找出断裂原因，给改善产品质量提供依据，需做失效分析。考虑到靠端盖的残余段顶部在断后被人为敲击（图1），而断裂分离出的大断件断后未受敲击（图2），因此，失效分析将大断件列为主要分析对象，残余断件做参考。

 

2  检查分析

2.1  外观观查

2.2  显微检查

2.2  硬度试验

2.3  金相检查

 

2.4  EDS微区成分探测

2.5  化学成分分析

 

3  理论分析

3.1  轴断裂原因分析
电动机工作过程中，电机轴主要受扭矩力和自身重力向下的弯曲力矩作用，在轴表面应力最大，疲劳裂纹倾向于在轴表面或次表面位置产生。电机轴台阶位置，由于几何突变，应力集中大，是危险断裂区。 当存在折叠缺陷等锻造缺陷时，疲劳强度显著降低，特别是在台阶部位的折叠缺陷，导致电机主轴过早产生疲劳裂纹。
当主轴材料内部有带状组织缺陷时，材料成分和组织不均匀，F含量少的条带夹在塑性较好的高F条带之间，脆性大，容易开裂。材料横向机械性能比纵向机械性能低很多，疲劳裂纹在弯曲力和扭力横向作用下，快速扩展，发生断裂。

4  结论
次表面折叠缺陷降低电机主轴的表面强度，电机主轴工作过程中，在弯矩力与扭矩力共同作用下，在次表面折叠缺陷位置过早产生疲劳裂纹。材料内部的带状组织对疲劳裂纹产生和扩展起促进作用。