某主減速器與橋包連接處滲油原因分析

李云霞，李 亮，周愛兵，岳利敏，岳朋寶

（柳州五菱汽車工業有限公司山東分公司，山東 青島266555）

某汽車在路試時發現主減速器與橋包連接處有一個螺栓附近有油滲出，經反復清洗擦拭，隔兩天觀察，依然有油滲出，橋包下方積油情況明顯，相較于之前反饋情況更加嚴重，但僅憑外觀尚不能判斷漏點的具體位置。根據套管與橋包連接處左、右下方積油情況，左側有明顯積油，右側無積油且表面灰塵干燥，可見主漏點在左側。

1 扭矩分析

將主減速器拆下，記錄主減速器與橋包連接處每一顆螺栓扭矩，并與標準對照，發現，其中的2 號螺柱扭矩異常，見表1。

圖1 發現漏油明顯的位置

表1 螺栓拆卸扭矩

圖2 2 號雙頭螺柱示例位置

從扭矩檢測結果來看，滲油是螺柱扭矩不合格導致橋包與主減速器貼合不緊密造成的。

將主減速器拆下，發現2 號雙頭螺柱變形，拆出雙頭螺柱后，發現螺柱早已斷裂。2 號雙頭螺柱是8.8級SWRCH35K 鋼材質的螺柱。

筆者遂對斷裂的2 號螺柱進行了一系列理化檢驗，分析其斷裂的原因。

2 理化檢驗

2.1 宏觀檢驗

螺柱斷口的宏觀形貌如圖3 所示，從樣品宏觀照片可以看出，螺柱斷裂于螺紋根部，斷口纖維區處于螺柱圓周表層，占比較少，放射區占比較大，表明材料相對脆性較大、裂紋擴展速度較快，放射花樣呈45°山脊狀突起長條，表明剪切力造成螺紋斷裂，放射方向與裂紋擴展方向一致，逆指向裂紋源。裂紋從該處向試樣內部擴展，瞬斷于剪切唇，剪切唇為山脊頂部長條狀區域，剪切唇表面相對光滑，一側斷面上剪切唇區域呈錐狀，另一側呈杯狀，是對稱斷裂[1]。杯狀斷口磨損較嚴重，使用錐狀斷口進行進一步的分析，斷裂源位置如圖3 右側長方形區域。

圖3 斷裂螺柱的宏觀形貌

將螺柱的斷口清洗干凈后，使用掃描電鏡（SEM）進行觀察，裂紋源區斷口形貌見圖4a，發現在該區域內存在有少量沿晶裂紋，裂紋沿晶粒界面擴展而造成金屬材料的脆性斷裂稱沿晶斷裂。通常晶界的鍵結合力高于晶內，只有在晶界被弱化時才會產生沿晶斷裂，通常情況下造成晶界弱化的基本原因有兩個方面：一是材料本身的原因，另一方面是環境介質或高溫的促進作用[1]。斷口擴展區斷裂形貌呈解理花樣，見圖4b，說明該螺柱是脆性斷裂。

圖4 斷口掃描形貌

2.2 化學成分分析

沿斷裂螺柱的橫截面切取試樣，利用臺式直讀光譜儀進行基體材料的化學成分分析，結果見表2。可見斷裂螺柱的化學成分符合Q/BQB517-2009 對SWRCH35K 鋼的要求。

表2 斷裂螺柱的化學成分wt%

2.3 硬度測試

根據GB/T3098.1-2010，對8.8 級螺栓硬度要求為250-320 HV，使用維氏硬度計對故障螺柱進行檢測，結果為310、312、312HV，符合標準要求。

2.4 金相檢驗

對故障螺柱進行鑲嵌，在斷裂源附近、螺柱的縱切面進行制樣，拋光狀態下，置于光學顯微鏡下，根據GB/T10561-2005《鋼中非金屬夾雜物含量的測定——標準評級圖顯微檢驗法》中實際檢驗A 法進行非金屬夾雜物級別評定，螺栓的非金屬夾雜物級別為A0.5，B0，C0，D0.5，材料純凈度良好。見圖5 斷口附近拋光態形貌。

圖5 斷口附近拋光態形貌

用體積分數4%的硝酸酒精溶液浸蝕試樣，置于光學顯微鏡下觀察，發現其金相組織為回火索氏體，符合GB/T13320-2007 中調質鋼回火索氏體組織2級特征，如圖6。在斷口附近發現存在脫碳現象，可知，該螺柱存在原始缺陷，在熱處理過程中產生了脫碳，形成了裂紋源，使材料的力學性能變得不均勻，從而降低了螺柱的強度和壽命，導致螺柱在使用過程中斷裂。

圖6 斷口附近的螺柱組織500X

3 分析與討論

上述分析表明，螺柱斷裂，造成了減速器與橋包之間的貼合不緊密，從而造成了齒輪油滲出的現象。

經過對斷裂螺柱的一系列理化分析，證明，該螺柱存在原始缺陷，致使強度降低，在路試中剪切力的作用下發生斷裂，從而導致漏油。

鋼鐵材料在加熱過程中表層的碳與加熱介質中的脫碳氣體相互作用而燒損的現象成為脫碳。螺柱中存在的原始缺陷使得脫碳氣體進入，與裂紋中的表層的碳相互作用形成了脫碳，造成了螺柱強度的降低，從而使得螺柱在使用過程中過早斷裂。

原始缺陷可能為加工過程中產生的裂紋或是原材料本身存在的缺陷。由于回火索氏體組織細小，裂紋趨向較柔，因此調質處理過程中產生裂紋的可能性較小，裂紋周圍未發現夾雜類缺陷，裂紋存在位置和趨向與晶間裂紋類同，故該裂紋屬原材料缺陷。

4 結論及建議

為了避免橋包與主減速器鏈接螺柱發生早期失效，可采取以下措施：

（1）合理設計；

（2）加強工序間的質量檢驗，確保螺柱在交付使用之前本身無超出技術要求的原材料缺陷和各種類型的加工制造缺陷[2]；

（3）對關鍵緊固件進行無損檢測，避免缺陷產品流入市場；

（4）裝配時檢查螺栓扭矩，保證螺柱的扭緊力在設計范圍之內。