根據(jù)石墨軸承斷片斷口處樹脂碳化形成的孔洞和接觸鋼鋁環(huán)端面燒傷特征的顯微觀察，可以判斷石墨軸承是由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)過程中上端面與石墨軸承端面接觸磨損，導(dǎo)致熱損傷和過載斷裂。

     石墨軸承附近鋁環(huán)端面的燒蝕特征和石墨碎片徑向斷口觀察到的樹脂碳化形成的孔洞，都說明石墨軸承在服役過程中產(chǎn)生大量熱量，高熱石墨碎片破碎甩出，燒壞了定子銅線。這個(gè)熱源最大的可能是石墨軸承端面會(huì)與轉(zhuǎn)子上端的鋼端面發(fā)生摩擦，這與體視圖、金相組織和截面硬度檢驗(yàn)結(jié)果一致。轉(zhuǎn)子鋼端面的周向熔化磨損特性，從端面到芯部的顯微組織變化，端面與芯部硬度的巨大差異，都說明轉(zhuǎn)子鋼端面也承受著很大的摩擦熱。由以上可以判斷，電機(jī)在服役過程中，由于轉(zhuǎn)子石墨軸承端面與鋼端面摩擦產(chǎn)生大量熱量，進(jìn)而導(dǎo)致石墨軸承部分區(qū)域樹脂碳化形成徑向裂紋。在隨后的使用過程中，由于徑向裂紋的存在，石墨軸承由于端面之間的摩擦導(dǎo)致了沿周向的過載開裂。

     電機(jī)安裝后，石墨軸承端面與轉(zhuǎn)子上端面有一定間隙，正常使用時(shí)沒有磨損。建議控制電機(jī)的安裝過程，避免石墨軸承與轉(zhuǎn)子端面接觸，以保證安裝間隙符合要求。

石墨軸承是在金屬軸承的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的具有機(jī)械設(shè)備性能要求的碳。

     庫軸承[1-2]。碳軸承具有自潤滑、耐高溫、耐腐蝕、重量輕等不同于金屬軸承的特性。在飛機(jī)電氣系統(tǒng)的電機(jī)中，常采用石墨軸承作為機(jī)械滑動(dòng)底座[3-4]。有文獻(xiàn)對石墨零件的故障進(jìn)行了分析[5-11]，但沒有對電機(jī)石墨軸承的相關(guān)文獻(xiàn)研究。

     修好后對電機(jī)進(jìn)行測試，發(fā)現(xiàn)其信號(hào)指示燈不亮。發(fā)現(xiàn)黃線和紅線開路，通電后電機(jī)不工作。分解檢查，C相電路中溫度保險(xiǎn)絲熔斷，石墨軸承斷損。為查明石墨軸承斷裂原因，對電機(jī)中與石墨軸承接觸的相關(guān)零件進(jìn)行了外觀觀察、體視學(xué)檢查、顯微組織檢查和硬度測試，并對石墨軸承斷裂進(jìn)行了顯微分析。找出了斷裂原因并提出了改進(jìn)建議，為后續(xù)該類產(chǎn)品的故障判斷和預(yù)防提供了依據(jù)。

1試驗(yàn)過程和結(jié)果

1.1外觀觀察

   拆開電機(jī)后發(fā)現(xiàn)石墨軸承斷裂。斷裂位置在石墨軸承鋁環(huán)附近(圖1a)。壓裂后的石墨軸承區(qū)塊呈環(huán)狀，除環(huán)向裂縫外還有兩條徑向裂縫(圖1b)。電機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子鋼端面有明顯的周向磨痕(圖2a)，選用完好定子時(shí)鋼端面無明顯周向磨痕(圖2b)。檢查電機(jī)內(nèi)部定子，發(fā)現(xiàn)銅線四周有明顯的燒熔特征(圖2c)。

     近面結(jié)構(gòu)與心臟結(jié)構(gòu)無明顯區(qū)別，但近面有明顯的燒蝕熔化孔洞。

     測試轉(zhuǎn)子鋼端截面試樣的維氏硬度，近表面硬度HV1為636.0 ~ 657.4，心部基體HV1為298.8 ~ 299.7。可以看出，近表面硬度比心部硬度高兩倍以上，這與之前的金相觀察結(jié)果相對應(yīng)。2分析和討論

1.2立體檢查

    從電機(jī)轉(zhuǎn)子上部鋼制端面的觀察可以看出，該端面的磨損是沿圓周方向分布的(圖3a)。放大觀察發(fā)現(xiàn)，端面的磨痕都是熱熔燒蝕特征(圖3b)。

    觀察電機(jī)石墨軸承旁邊的鋁環(huán)端面，整個(gè)鋁環(huán)端面有多處損傷(圖4a)。放大顯示受損部位有孔洞，是明顯的熱熔燒蝕痕跡(圖4b)。

    對石墨軸承發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)形斷裂碎片的分析表明，周向斷裂起伏較多，斷面粗糙(圖5a)；徑向斷裂面相對平坦，這與周向斷裂面截然不同(圖5b)。

    掃描電鏡觀察到石墨軸承片段斷裂。周向斷口形貌如圖6所示。低倍斷口呈扁平狀，高倍斷口呈片狀脆性斷裂，無明顯缺陷和內(nèi)部夾雜。徑向斷口形貌如圖7所示。低倍下，兩側(cè)和中間部分的斷裂特征存在差異。高倍鏡下，中部斷口為片狀脆性斷口，兩側(cè)斷口可見明顯的孔洞特征。徑向斷口形貌可能是環(huán)氧樹脂膠粘劑在石墨中高溫分解碳化形成的。

3結(jié)論

1)電機(jī)石墨軸承受熱損壞，過載斷裂；

2)轉(zhuǎn)子石墨軸承端面與鋼端面摩擦造成熱損傷；

3)建議控制電機(jī)石墨軸承與轉(zhuǎn)子端面的安裝間隙，以減少相對摩擦造成的熱損傷。

1.4組織檢查

     電機(jī)轉(zhuǎn)子鋼端面截面積切割、鑲嵌、打磨、拋光，然后制作金相試樣。樣品用體積比為4%的硝酸酒精蝕刻，然后用金相顯微鏡觀察。金相組織如圖8所示。可以看出，近端組織和芯部組織有明顯的區(qū)別，近端組織為淬火馬氏體，芯部組織為回火索氏體+析出碳化物。

將電機(jī)石墨軸承旁邊的鋁環(huán)截面積進(jìn)行切割、鑲嵌、打磨、拋光，然后制作金相試樣。用0.5%氫氟酸水溶液腐蝕后，用金相顯微鏡觀察金相組織。