英特尔|航空发动机高速轴承外圈开裂分析( 三 ) 半导体|芯片

Fig.9 Installation diagram of test piece

(a)试验件模型

(b)一阶模态振型

(c)一阶振动应力分布
图10 疲劳试验件振型及振动应力分布
Fig.10 Vibration mode and vibration stress distribution of fatigue test piece
为研究线切割产生的熔融层对轴承外圈疲劳强度的影响，共设计了2种试验件：第1种试验件表面没有进行处理，保留熔融层，共6件；第2种试验件将表面的熔融层抛除，共3件。 2种状态试验件疲劳强度试验结果见表1 。
表1 2种状态轴承外圈试验件疲劳试验结果
Tab.1 Fatigue test results of bearing outer ring test pieces under two states

由表1可知，带熔融层试验件平均疲劳强度为719 MPa ，有77.2%的分散度，分散性较大，主要由试验件熔融层深度不同引起，熔融层深度越大，疲劳强度越低。抛去熔融层试验件平均疲劳强度为1 188 MPa ，比带熔融层试验件平均疲劳强度高65.3% ，并且分散度较小。可以看出，线切割产生的熔融层大幅降低了轴承外圈疲劳强度，并且分散性很大，实际产生裂纹的轴承外圈的疲劳强度比340 MPa更低。
5 结论【英特尔|航空发动机高速轴承外圈开裂分析】结合应力计算和疲劳试验对轴承外圈开裂的原因进行分析，得出如下结论：1)断口分析表明轴承外圈开裂属于高周疲劳失效。 2)轴承外圈裂纹起始位置稳态应力为19 MPa ，远小于材料强度极限；轴承外圈振动由燃气发生器转子不平衡载荷产生的激振力引起，最大振动应力为238.8 MPa ，远小于材料疲劳极限。 3)线切割产生的熔融层是轴承外圈出现裂纹的主要原因。对于使用线切割加工的轴承零件，应采用必要措施控制熔融层的产生，并在线切割后将熔融层去除。