发动机螺栓断裂失效原因及机理研究.pdf
《发动机螺栓断裂失效原因及机理研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《发动机螺栓断裂失效原因及机理研究.pdf(4页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、失效分析October,2023RECHULIJISHU YUZHUANGBEI2023年10 月Vol.44,No.5第44卷第5期热处理技术与装备发动机螺栓断裂失效原因及机理研究杨红燕,庄赛让,郭鲤?,简思聪,谢咏馨,陈颖欣?(1.中船黄埔文冲船舶有限公司,广东广州510715;2.广东省科学院工业分析检测中心,广东广州510650)摘要:故障发动机被拆解后发现固定连杆轴瓦的螺栓发生了断裂,通过对断裂失效螺栓件进行宏观观察、化学成分分析、金相组织分析、力学性能测试及SEM断口形貌观察,确定了螺栓断裂的原因。结果表明,连杆螺栓断裂失效的主要原因是调质处理过程中回火不完全,组织中存在淬火马氏体
2、,以及螺栓在滚丝过程中存在微裂纹缺陷,引起低周疲劳断裂。关键词:连杆螺栓;疲劳断裂;淬火马氏体;微裂纹中图分类号:TG115文献标识码:A文章编号:16 7 3-497 1(2 0 2 3)0 5-0 0 54-0 4Study on Cause and Mechanism of Engine Bolt Fracture FailureYANG Hong-yan,ZHUANG sai-rang,GUO Li?,JIAN Si-cong,XIE Yong-xin,CHEN Ying-xin?(1.CSSC Huangpu Wenchong Shipbuilding Company Limited
3、,Guangzhou Guangdong 510715,China;2.Industrial Analysis and Testing Center,Guangdong Academy of Sciences,Guangzhou Guangdong 510650,China)Abstract:When the faulty engine was disassembled,it was found that the bolt fixing the connecting rodbearing had broken.The cause of the bolt fracture was analyze
4、d by means of macroscopic observation,chemical composition analysis,metallographic structure analysis,mechanical properties testing and SEMfracture morphology observation.The results showed that the fracture failure of connecting rod bolts wascaused by incomplete tempering during quenching and tempe
5、ring,quenched martensite existed in thestructure,and microcrack defects in the process of bolt rolling,which caused low cycle fatigue fracture.Key words:connecting rod bolt;fatigue fracture;quenched martensite;microcrack某电厂设备用柴油发电机组进行常规检查时,发现其缸内连杆螺栓出现断裂现象,发动机组连杆螺栓的装配图及其宏观断裂形貌如图1所示。断裂螺栓的材料为42 CrMoA,性
6、能等级按标准GB/T3098.12010中12.9级螺栓规定执行,热处理工艺为调质处理,硬度要求为表面硬度435HV,芯部硬度为38 5 435HV,螺栓的设计使用寿命为2 年,实际寿命150 h。本文通过对断裂失效螺栓件进行宏观观察、化学成分分析、金相组织分析、力学性能测试及SEM微观形貌观察,并结合连杆螺栓的安装全过程进行了全方位断裂原因分析,确定了螺栓断裂的原因,并提出了相应的改进措施,1理化检验1.1受力及宏观观察图2(a)为连杆螺栓与发动机组受力图,连杆的作用是连接连杆体与连杆盖,使其在任何情况下均可无间隙完全闭合。发动机在工作过程中,连杆将活塞承受的气体压力传给曲轴,使活塞的往复直
7、线运动变为曲轴的旋转运动,此时连杆螺栓主要承受收稿日期:2 0 2 3-0 5-13作者简介:杨红燕(197 4一),女,本科,高级工程师,主要从事化学分析及物理性能工作。通讯作者:郭鲤(198 8 一),男,硕士,工程师,主要从事物理性能评价及失效分析工作。联系电话:0 2 0-6 10 8 6 2 6 2;E-mail:g u o l i 2 0 0 8 0 97 5 16 3.c o m基金项目:广东省科学院发展专项资金项目(2 0 2 2 CDASZH-2022010109)。55第5期杨红燕等:发动机螺栓断裂失效原因及机理研究由活塞连杆往复运动惯性力的拉伸作用、装配时的预紧力及连杆旋
8、转离心力的交变载荷 1-2)。图2(b)为螺栓断口宏观形貌,可以看出螺栓断口平齐,断口与螺栓轴向垂直,断口形貌呈贝壳状条纹分布 3,能够分辨出断裂源、扩展区和瞬断区,具有疲劳断裂的形貌特征。(a)连杆衬套连杆瓦连杆体连杆螺栓连杆盖(a)螺栓装配图;(b)断裂螺栓宏观形貌;(c)同批次的完好螺栓图1断裂螺栓的装配图及宏观形貌(a)assembly drawing of bolt;(b)macro morphology offracture bolt;(c)intact bolts in the same batchFig.1Assembly drawing and macro morpholog
9、y of fracture bolta)(b)疲劳扩展区断裂源疲劳扩展区活塞连杆连杆螺栓断裂源疲劳瞬断区疲劳瞬断区曲轴(a)连杆螺栓与发动机组件装配位置;(b)螺栓断口宏观形貌图2 断裂螺栓的受力及断口宏观形貌(a)location of connecting rod bolts and engine;(b)macro morphology of bolt fractureFig.2TThe force and macro morphology of the fracture bolt1.2化学成分分析断裂螺栓强度等级为12.9 级,材质为42CrMoA,性能等级按标准GB/T3098.120
10、10执行 4,在断裂螺栓失效件和完好件的相同部位切割取样,采用直读光谱进行化学成分分析,结果如表1所示。由表1可知,连杆螺栓失效件和完好件的化学成分均符合标准CB/T30772015要求。表1连杆螺栓化学成分(质量分数,%)Table1Chemical composition of connecting rod bolts(mass fraction,%)样品CSiPSMnCrMoB断裂螺栓0.400.250.0060.0020.790.950.200.0002完好件0.400.250.0120.0020.770.960.190.0003标准要求0.380.450.170.370.0250.0
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 发动机 螺栓 断裂 失效 原因 机理 研究
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。