Prasklý čep dokáže zastavit i ten nejvýkonnější stroj. Společnost RETOS VARNSDORF proto požádala odborníky z Technické univerzity v Liberci o detailní fraktografickou analýzu. Zkoumaný díl byl součástí rotační hřídele ruky manipulátoru, kde čep plnil funkci dorazu při kontaktu se stavěcími šrouby.
V důsledku nárazů docházelo k ohybovému namáhání čepu, což vyústilo v jeho selhání.
Odborníci z TUL odhalili mechanismus vzniku lomu, prověřili kvalitu materiálu i tepelného zpracování a navrhnuli doporučení, jak podobným poruchám předejít.
Klíčovým preventivním opatřením je správné dotažení spojů a přesné dosednutí čepu, což eliminuje vznik mikroohybů a prodlužuje životnost mechanizmu.
Makro snímky:
Fotografie čepu jasně odhalily otisky nárazů na ofrézovaných plochách. Makro snímky lomové plochy ukázaly šíření lomu z obou stran směrem do středu, kde došlo k definitivnímu porušení při překročení meze pevnosti.
Fraktografie (SEM snímky)
Na lomové ploše byly nalezeny šířené striace 4–5 μm typické pro únavový lom při střídavém ohybovém namáhání. V centrální části lomu byly patrné znaky přetížení.
Metalografická analýza
Řezem čepu byly zhotoveny výbrusy. Zjištěna byla směs feritu, bainitu a částečně transformovaného perlitu. Primární trhliny vznikaly zejména v oblasti rádiusu.
Sekundární trhliny se šířily preferenčně bainitickou strukturou, která vykazuje nižší houževnatost.
EBSD a EDS analýza
EBSD mapy prokázaly cementovanou vrstvu do hloubky 0,8 mm s martenzitickou strukturou, která přechází ve feriticko-bainitickou a dále feriticko-perlitickou.
Chemické složení podle EDS odpovídalo oceli ČSN 14220, obsah uhlíku byl odhadnut na cca 0,25 %.
Výsledky a interpretace
Fraktografická analýza prokázala, že selhání čepu bylo způsobeno nízkocyklovou únavou při střídavém ohybu, přičemž trhliny vznikaly v oblasti rádiusu a 3 mm nad ním. Materiál i tepelné zpracování odpovídaly předepsaným normám, takže porucha nevznikla v důsledku vady materiálu či chybného tepelného zpracování.
Pravděpodobnou příčinou selhání bylo nedostatečné dotažení matice, kvůli kterému čep nedoléhal těsně k frézované ploše hřídele. To umožňovalo vznik mikroohybů při nárazech na dorazy, což postupně vedlo k šíření únavové trhliny.
Pro prevenci opakování podobné poruchy je proto klíčové zajistit správné dotažení spojů a přesné dosednutí čepu, čímž se eliminuje vznik mikroohybů a prodlouží životnost celého mechanizmu.