資源描述：
《某四缸汽油機曲軸斷裂失效分析.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、內(nèi)燃機與配件2014年第6期某四缸汽油機曲軸斷裂失效分析FailureAnalysisofCrankshaftFractureforsomeFour——CylinderGasolineEngine李艷利孟祥程胡洪濤楊從洛(長城汽車股份有限公司河北省汽車工程技術(shù)研究中心)[摘要]針對一起性能試驗中的汽油機曲軸斷裂問題，對斷口進行了宏觀分析、微觀分析、金相組織檢驗、力學性能檢測等，對曲軸的斷裂原因進行了分析。結(jié)果表明：該曲軸斷裂失效是典型的疲勞失效，主要原因是第四連桿軸頸圓角滾壓與沉割槽過渡處有接痕，產(chǎn)生應力集中導致的疲勞斷裂，提高圓角滾壓質(zhì)量是解決該曲軸失效的根本途徑。[關鍵詞]汽油機曲軸疲
2、勞斷裂圓角滾壓故障分析Abstract：Asforthecrankshaftfractureinthegasolineengineperfonnancetest，thecausesarean—alyzedwithmacroanalysis，microanalysis，metallographicstructuretest，mechanicalpropertytest，etc．．Itisindicatedthatthecrankshaftfractureistypicalfatiguefailure，andthisismainlycausedbystressconcentrationgene
3、ratedbythelappingdefectbetweenthefilletrollingandundercutgapofthefourthcon—nectingrodjournal．Therefore，improvingthefilletrollingisthebasicsolutionforthiscrankshaftfailure．Keywords：GasolineengineCrankshaftFatiguefractureFilletrollingFailureanalysisU刖吾曲軸是發(fā)動機中的重要部件之一，發(fā)動機的全部功率均由曲軸輸出。其材料的選擇、結(jié)構(gòu)參數(shù)、強化工藝等直
4、接影響發(fā)動機的可靠性與壽命。特別是在增壓直噴汽油機中，曲軸的工作環(huán)境比較惡劣，工作過程中承受著周期性變化的爆發(fā)壓力及活塞連桿組的往復慣性及旋轉(zhuǎn)運動的慣性力作用，長期處于彎曲、扭轉(zhuǎn)、振動等循環(huán)應力狀態(tài)，特別是在連桿軸頸與曲柄臂的過渡圓角處表面所產(chǎn)生的應力最大，是疲勞源。疲勞斷裂是曲軸的典型失效模式。1故障現(xiàn)象某四缸汽油發(fā)動機進行性能試驗時，發(fā)動機運行至900小時后出現(xiàn)燃燒分析儀信號丟失，發(fā)動機后端異響嚴重。拆解發(fā)現(xiàn)曲軸第四連桿軸頸與曲柄臂處斷裂，如圖1所示。該曲軸材質(zhì)是42CrMo鋼，毛坯鍛造后進行正火、調(diào)質(zhì)處理。主軸頸、連桿軸頸采用高頻感應淬火，且主軸頸、連桿軸頸與曲柄臂的過渡圓角采用沉割
5、圓角滾壓的強化工藝，以提高曲軸彎曲疲勞強度。為找出該曲軸斷裂原因，進行斷裂失效分析。圖j曲軸斷裂圖片圖2斷口宏觀照片2實驗方法與結(jié)果2．1斷口分析2．1．1宏觀分析李艷利孟祥程胡洪濤楊從洛：某四缸汽油機曲軸斷裂失效分析49該曲軸的斷裂位于第四連桿軸頸與第八曲柄臂的過渡圓角處，從斷口形貌上可看到，斷口表面光滑，貝殼狀疲勞花樣清晰。如圖2所示。2．1．2微觀分析將斷口放在掃描電鏡下觀察，可以看出斷口處的疲勞擴展區(qū)有明顯的疲勞輝紋，靜斷區(qū)微觀形貌為韌窩。如圖3所示。圈3斷口微觀照片小結(jié)：從斷口分析結(jié)果可以確定，該曲軸屬于疲勞斷裂。接下來進一步分析該曲軸發(fā)生疲勞斷裂的原因。2．2金相組織檢測取斷口
6、面做金相分析如圖4所示。從圖中看出斷口組織為回火索氏體+少量條狀鐵素體，符合曲軸的金相組織技術(shù)要求。h鶼：0節(jié)“～．．湯鹱引F鬻、一”．“：≤戇j圖44％硝酸酒精溶液腐蝕組織圖片2．3化學成分分析對曲軸進行取樣并進行成分分析，檢測結(jié)果如表1所示，從表1可以看出該曲軸的材料成分符合技術(shù)要求。表1曲軸材料成分檢測元素％CSSiMn標準值0．38～0．45≤0．0250．17～0．370．50～O．80測量值042O0030．240．63元素％PC17MoCu標準值≤0．02509～1．20015～O25≤020測量值0021．10O．160072．4力學性能檢測在第一連桿軸頸取拉伸試樣及硬度試
7、樣進行力學性能檢測，其檢測結(jié)果如表2所示。表2曲軸力學性能檢測結(jié)果l項目抗拉強度(MPa)屈服強度(MPa)延伸率(％)基體硬度(HB)l技術(shù)要求≥900≥700≥12270～310I檢測值93872015．5290從檢測結(jié)果看，該曲軸的拉伸強度、延伸率及硬度均在技術(shù)要求范圍內(nèi)。2．5圓角設計校核為了分析曲軸圓角對疲勞安全系數(shù)的影響，對該曲軸重新進行強度校核計算。結(jié)果表明該曲軸的主軸頸危險區(qū)域在第五曲柄臂過渡圓角處；連桿
