Заказчикам перед нами была поставлена задача провести фрактографический анализ поверхностей излома сломавшейся шестерни с целью определения причин ее разрушения.
Исследование включало: проведение визуального осмотра фрагментов и выборочную фрактографию поверхностей излома. Фрагменты, предоставленные для исследования, показаны на рисунке.
По просьбе Заказчика анализ металла шестерни на предмет его соответствия требованиям нормативных документов не проводился. Если бы была поставлена такая задача, то было бы необходимо провести следующий комплекс исследований: химический анализ металла шестерни (для выявления марки стали), измерение твердости металла (для определения прочностных характеристик), металлографическое исследование (для определения вида термообработки шестерни).
Фрагменты шестерни покрыты смазкой. На всех осмотренных фрагментах присутствуют следы пластической деформации в виде сглаженных кромок. Эта пластическая деформация носит вторичный характер - сглаживание кромок произошло после разрушения, в результате взаимного трения фрагментов друг о друга и об остальные детали механизма. В результате данной деформации частично повреждены поверхности изломов исследуемых фрагментов.
Следов пластической деформации, предшествующей разрушению, не обнаружено. Данный факт свидетельствует об отсутствии сверхнормативных статических нагрузок перед моментом разрушения.
Для фрактографического исследования был выбран фрагмент с наиболее сохранившейся поверхностью разрушения. Общий вид данного фрагмента с обозначенными зонами разрушения представлен на рисунке.
Исследуемый излом имеет три отчетливо различимых зоны:
1 – очаг разрушения;
2 – зона вторичного распространения трещины;
3 – зона долома.
Очаг имеет хрупкий характер разрушения, данный тип разрушения свидетельствует о высокой скорости деформации в момент, предшествующий разрушению. Столь высокая скорость разрушения может быть только в результате динамического нагружения, а именно в результате удара.
Зона вторичного распространения трещины имеет следы деформации по сдвиговому механизму в виде губок среза. Сдвиговой характер разрушения обусловлен тем, что скорость деформации в данной зоне уменьшилась относительно очага зарождения трещины.
Зона долома имеет грубый рельеф, что свидетельствует о потере устойчивости в сечении при окончательном разрушении.
Выводы:
По результатам изучения фрагментов шестерни, проведенного Компанией "Металл-экспертиза", установлено:
- Следов пластической деформации, предшествующей разрушению, не обнаружено, что свидетельствует об отсутствии сверхнормативных статических нагрузок перед моментом разрушения.
- Очаг имеет хрупкий характер разрушения, данный тип разрушения свидетельствует о высокой скорости деформации в момент, предшествующий разрушению. Столь высокая скорость разрушения может быть только в результате динамического нагружения, а именно в результате удара.
По результатам исследования можно сделать однозначный вывод о том, что разрушение шестерни произошло в результате динамического удара.