某发动机气门颈部断裂分析.pdf

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1、肖学林陶子祥：某发动机气门颈部断裂分析37某发动机气门颈部断裂分析AnalysisofEngineValveNeckCrack肖学林陶子祥(济南沃德汽车零部件有限公司)[摘要]通过对气门断口的外观形貌及金相观察，分析该气门断裂原因。[关键词]断口多源疲劳金相微裂纹1前言某公司发动机进行800小时可靠性试验过程中，运行到700小时出现故障，拆机发现第三缸一支排气门断裂，活塞撞碎，气门断裂位置在盘部脖颈处(即气门第二热点处)，同缸的其他气门弯曲，故障发生前无其他征兆。2断口形貌2．1该断裂气门杆部及

2、杆端面未见偏磨及异常受力痕迹，断口正面及侧面形貌如下：图1正血圈2倜血2。2断口形貌性质：从该气门宏观断口形貌看，为低周疲劳断口【l】，断口出现多条裂纹源(如图1箭头所示)，侧面亦有微裂纹存在(图2所示)。3化学成份该气门为双金属对焊结构形式，用直读光谱仪对断口位置所在的气门盘部进行化学成份检测。结果如下表：c％Si％Mn％P％S％C扬Ni％N％W％卜51O．279．580．018O．00320．733．760．450．922．20该气门盘部材料为5Cr21Mn9Ni4Nb2WN奥氏体耐热钢【2

3、】。4硬度对该气门盘部及杆部基体分别检测洛氏硬度【31，结果如下表：实测值(HRC)图纸要求盘部基体34、33．530min杆部基体35、3630—405金相5．1沿该断裂气门断口纵向剖开，断口金相如图3、图4所示：图4400X断口附近表层氧化且出现多条微裂纹(如“圈38内燃机与配件2013年第1l期内”所示)，裂纹两侧也已轻微氧化，裂纹深度约在0．03—0．05mm之间。5．2对其他缸排气门从脖颈位置纵向剖开．虽未发现明显裂纹，但表层同样已出现较重的氧化，如图5所示：图5(400X)6结论1．

4、该气门化学成份及硬度正常。2．该气门为低周疲劳断裂。断口位于气门脖颈即第二热点处，呈现多源性裂纹，裂纹为热腐蚀性质。我们知道，发动机可靠性试验，条件要求严格，较正常跑动的发动机工况要苛刻的多，气门受高温、高热腐蚀性燃烧气流不断冲刷，且在交变循环应力(主要是弹簧力与落座力)下不断开启关闭，在如此恶劣条件下表面极易产生热疲劳裂纹，裂纹一旦产生，随时间的延长，裂纹扩展，导致最终断裂。3．断裂后盘部掉入缸内，与活塞相撞导致活塞破碎，碎片再与缸内其他气门相撞导致其他气门弯曲变形。参考文献【1]．断I=I金

5、相与断El图谱，金属手册，第九卷，美国金属学会，1985，机械工业出版社。[2】．内燃机进排气门技术条件，国家质检总局，2009。[3】．金属洛氏硬度试验，国家质检总局，2004。作者简介：肖学林，男，1978年出生，学士学位，工程师，现主要从事发动机气门、挺柱及工装模具的热处理及失效分析工作。中内协小汽油机分会召开2013年年会通知中国内燃机工业协会小汽油机分会定于2013年11月20日一23日(11月20日为报道日)在海南省三亚市三亚湾假日酒店召开2013年年会。年会将以“节能减排、协同发展

6、”为主题，围绕小汽油机行业现状及发展趋势、小汽油机标准现状及发展动态、全球技术壁垒动向和应对、小汽油机行业知识产权协同运用、小汽油机终端产品国内市场拓展、关键零部件新技术、测试技术以及其它行业热A问题进行交流研讨，欢迎大家参加。会议安排：(1)11月20日报到，报到时请提供名片，便于整理会议名册和提供资料；(2)11月21日一23日正式会议(23日预计18：00结束)(3)11月24日返程。详细会议议程报到时提供，会务工作委托会务公司开展。会务组联系人：联系人：郭恒武靳莉贾滨手机：1364052

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