某型柴油机连杆断裂原因分析.pdf

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1、第2期2015年4月内燃机InternalCombustionEnginesNo．2AI)r．2015某型柴油机连杆断裂原因分析刘鹏，戴乐(海军驻洛阳四O七厂军事代表室，河南洛阳471039)摘要：首先从理论上分析了某型柴油机连杆在大端的螺纹孔处断裂的原因，接着从加工工艺上找出了连杆大端螺纹孔的薄弱环节，然后通过连杆疲劳试验，验证了连杆大端螺纹孑L的薄弱环节导致连杆断裂，最后提出了加工以及质量管理的改进建议。关键词：连杆断裂；大端螺纹孔；加工工艺；疲劳验证中图分类号：TK428文献标识码：B文章编号：1000—6494(2015)02—0057—03ReasonsAnalys

2、istoConnectingRodFracturedforCertainDieselEngineLIUPeng，DAILe(MilitaryRepresentativeOfficeofNavyin407Factory，Luoyang，471039，China)Abstract：Firstanalysisthereasonofconnectingrodfracturedbyscrewthreadofboldendforcertaindieselengine．Secondlypointouttheweaklinksofscrewthreadofboldendfromprocess

3、ing．Thentestandverifythefractureinducedbyweaklinksofscrewthreadbyfatiguetesting．Lastly，givethesuggestionsforprocessandqualitymanagement．Keywords：connectingrodfractured；screwthreadofboldend；process；fatiguetesting某型柴油机运行约500h，连杆在大端的螺纹孔处断裂，断口没有明显的塑性变形，断面平坦，可观察到清晰的贝纹线状疲劳扩展痕迹，疲劳扩展深度达总断面的80％以上。从断

4、口贝纹状疲劳花纹可以判断，连杆起裂于螺纹底孔圆柱面与圆锥面过渡处，见图1、图2。我们通过理论分析、加工工艺分析以及试验验证等对连杆断裂的原因进行了深入分析，并提出了改进建议。1连杆断口的微观分析该柴油机连杆材料为42CrMoA，机械性能见表1。通过对故障连杆材质检测、力学性能检测、硬度检测、金相组织检测等，连杆材料各项性能指标符合相关技术要求。对其进行微观形貌观察，高倍形貌下可以看到裂纹源区明显的加工刀痕，裂纹源起源于刀痕，沿刀痕底部生成，裂纹源区有挤压作者简介：刘鹏(1979一)，男，湖北仙桃人，工程师，博士，主要从事舰艇动力装置监造。收稿日期：2014—12—19表1连杆

5、主要性能要求特征。疲劳扩展区有明显的海滩标记，高倍下可以看到疲劳辉纹及二次裂纹，剪切区高倍下位剪切韧窝特征。在电镜下观察螺纹孔底圆柱面与锥面附近内燃机2015年4月幽3螺纹底孔放大形态的加工形态，放大后可以看到V形尖槽和缺陷。沿螺纹孔中心线剖开连杆，扫描电镜下直接观察螺纹孔的机加工表面微观变形。螺纹孔表面的机加工刀痕较为清晰细密。裂纹底孑L圆柱面与锥面的过渡表面呈折线状，未发现微裂纹等缺陷，但局部表面加工较为粗糙，有台阶突起，见图3。2连杆加工工艺分析对连杆加工工艺进行排查分析，特别是螺纹底孔加工方法和加工参数。连杆螺纹底孔的加工工艺方法和加工设备在2010年6月发生了较大变

6、化。2．1新老工艺刀具使用方式不同TBD234柴油机连杆的两个螺纹孔，一个为通孔，一个为盲孔。加工通孔时，由于出口斜面约为35。，钻头钻透时不仅单边受力，有抗刀现象，而且还存在断续切削现象，造成钻头切削刃上微小的损伤。新工艺在卧式加工中心加工的连杆螺纹，换工步不换零件，通孑L和盲孔使用同一刀具，如不及时刃磨，受损的钻头在钻盲孑L时会在底部出现局部撕裂和不连贯机加工刀痕，形成锯齿状表面。2．2新老工艺进刀方式不同新工艺卧式加工中心自动进刀，到孔底部刚性进给，加工到尺寸后在孔底无停留，直接退刀，对孔底刀痕没有挤压光整。老工艺摇臂钻床钻孔到底部手动进刀，切削惯性使得在底部柔性进给，

7、刀具对底孔造成挤压和光整，底孔表面过渡平滑。2．3新老工艺加工锥角不同采用老工艺加工的螺纹底孑L圆锥面与锥面夹角较大，采用新工艺加工的螺纹底孔圆锥面与锥面夹角较小。两者相比而言，采用新工艺加工的连杆螺纹底孔应力偏大，受力状态恶化。2．4对比解剖放大检查新工艺连杆试样在显微镜较低倍数下观察，盲孔加工线条较直，但在较高倍数下观察，加工表面呈现锯齿状形貌，刀痕不连续，有较多的凹坑和凸起，盲孑L孔底有台阶，试样浸蚀后观察，盲孔表面加工形变痕迹不明显。库存老工艺试样加工线条呈波浪形，加工表面较平滑，孔底未发现明显