中频加热设备专治水泵轴断裂失效缺陷

    农用2Cr13钢水泵轴在生产中运行1400h后，发生早期断裂失效。经分析其缺陷产生的原因，发现采用中频加热设备进行淬火热处理，可有效提高工件的抗疲劳性能，避免断裂缺陷的产生。

    断口检验发现，断口有两个裂纹源，一处在轴键槽底部，另一处在轴外缘面处。断口形貌呈贝壳状疲劳弧线和放射状花纹，具有典型疲劳断裂特征。扫描电镜观察，自水泵轴颈表面至键槽底，裂纹扩展较缓慢，可以看到疲劳螺纹线，并发现裂纹源部分呈微坑花样形貌；裂纹伸展至键槽底处时，因键的阻力使应力加大，平行于轴颈的裂纹迅速扩展，并形成瞬断区，造成工件断裂。断口分析显示轴断裂属于疲劳断裂，该断口形貌微坑花样表明该轴承受应力较大。金相检查发现，金相组织为珠光体+少量块状碳化物。因而其强度、硬度和疲劳抗力较低。因而需改进热处理工艺，提高水泵轴的硬度和强度，增强工件抗疲劳性能。

    根据上述分析，提出改进措施如下：

    （1）提高水泵轴强度和硬度，采用中频加热设备进行淬火热处理，增强工件的疲劳抗力性能

    （2）工件断裂属疲劳断裂，对工件应力集中和疲劳裂纹源产生薄弱处（如轴键槽、轴肩处），进行优化设计和优化工艺加工，确保精细加工，减少疲劳裂纹源、工件受力不均及应力集中现象。

    （3）从该工件疲劳断裂失效可以看出，工件安全系数<1，安全系数低。设计中，可适当加大水泵轴直径尺寸，提高工件安全性，优化工件抗疲劳性能和使用寿命。

    水泵轴加工、热处理及设计三方面改进措施实行后，工件质量良好，满足了技术要求和生产运行要求，未发生裂纹和断裂事故。更好的是中频感应热处理工艺适合大批量大规模生产，可有效提高工人的生产效率。。