針對汽車水泵軸承發生斷裂的失效問題，對斷軸的形貌、化學成分、硬度及金相等進行了檢驗和分析，表明斷裂的主要原因是泵軸的強度偏低和退刀槽存在尖端缺口效應，屬典型的疲勞斷裂。提出了改(gai)變水泵軸承熱處理工藝和優化泵軸幾何尺寸的解決方案，有效地解決了水泵軸承斷裂的質量(liang)問題。
關鍵詞：汽車水泵軸承；疲勞斷裂；感應淬火
汽車水泵是發動機(ji)冷卻(que)係上的關鍵部件，其在水泵軸承的一端通過皮帶輪輸入扭矩(ju)，帶動另一端的葉輪旋轉。為適應發動機(ji)的大功率、高效率的發展要求，對水泵軸承提出了更高的性能要求。斷裂、腐蝕、剝落和漏脂等是汽車水泵軸承常見的失效模式，其中以斷裂的危害最大，因此對斷裂的失效模式進行分析並製定相應的預防措施是十分必要的。
某型號汽車水泵在車輛運行大約200小時後發生軸承斷軸問題，用戶嚴重抱怨。該水泵軸承型號為WR1938148，產品結構如圖1所示，斷口發生在法蘭盤後部的退刀槽處。為了掌握該水泵軸承斷裂的原因，對失效件進行了檢驗和分析。
斷口分析
斷口形貌如圖2所示，疲勞裂紋擴展台階和條紋清晰可(ke)見，根據其特征將斷口分為3個區域：起裂源區、疲勞裂紋擴展區、瞬時斷裂區。通過肉眼和低倍鏡觀察發現：1區出現明顯的反複摩擦痕跡，因此可(ke)以斷定此處為疲勞裂紋的起始位置。1區的下方出現放射狀條紋，而且有明顯的撕裂痕跡，所以該區為疲勞裂紋擴展區。2區的起始位置存在明顯的撕裂痕跡，之後又沒有出現，這說明裂紋在開始擴展時速度很快。隨著裂紋的加深，擴展速度不斷減小，最後僵持停留一段時間，在斷口上留下停留痕跡。當裂紋擴展到臨界值，軸的剩餘截麵無法克服彎扭複合應力時，就(jiu)造成以剪應力為主的瞬時剪切疲勞破壞，因此3區存在拉長的韌窩，且有弧形劃痕。通過斷口的觀察和分析可(ke)知(zhi)，斷麵屬典型的彎扭複合疲勞斷裂。在開始時，裂紋的起裂和擴展主要以彎曲應力為主，一旦起裂，裂紋擴展速度由快變慢，之後進入裂紋擴展僵持階段，最後以剪應力為主造成軸的斷裂失效。