活塞杆断裂的问题

cloudpeng · 发表于 2013-11-16 16:24:48

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本帖最后由 wwjxgz 于 2014-3-30 09:20 编辑

活塞杆断裂。材质为40Cr,调质处理。直接上图。
需要写断裂原因的分析报告，以及改善措施。

CAD图

活塞端

活塞杆端

金相图一

金相图二

xieyuanxu · 发表于 2013-12-20 09:45:30

从断面纹路来看，材料应该没错，是40Cr，但从断面位置来看，断面正好与孔螺纹末端对齐，很明显是此处杆与孔形成台阶突变而导致此处应力变化突变。从断面纹路看，上半面晶粒粗大，下半面细粒，极有可能使杆在工作的时候产生偏载，这样在杆受弯曲力的情况下同时受到拉压力，这段部分就容易产生如图所示的断纹。我的建议是第一个，活塞内螺纹端口最好能倒一个圆角，分散其集中应力，二，连杆成型采用锻轧成型，使晶体紧密，增加其塑性和抵抗冲击载荷的能力，三淬火前正火处理。

cloudpeng · 发表于 2013-12-10 13:53:03

tangcarlos3d 发表于 2013-11-16 17:11 static/image/common/back.gif3 `+ G) d: k# E& I) |* ~8 a% |! R
活塞杆只受拉、压应力怎么会断呢？/ N3 ~* O0 Q$ k) e, f
估计： 1. 活塞杆材料调质之前没有正火或没有锻造处理，造成原始材料晶 ...

已委托进行了金相，见上面的附图，请看看是否晶粒粗大？

cloudpeng · 发表于 2013-11-26 13:32:19

tangcarlos3d 发表于 2013-11-20 12:33 static/image/common/back.gif2 o- O2 B8 f: g5 }
供应商至今未提供材质证明等相关资料，即使提供了也不要过分相信。自己拿去做成份化验才是真是的结果。 ...

供应商是不可以全信，但就这样一件小事，造假都不愿意的供应商，还有必要合作么？

tangcarlos3d · 发表于 2013-11-20 12:33:00

cloudpeng 发表于 2013-11-20 08:05 http://www.3dportal.cn/discuz/static/image/common/back.gif0 F" _, ~: U$ [) r9 c; J' p5 l/ v
供应商至今未提供材质证明等相关资料。1 t! E' i, `! ^' a0 j, N9 ~. |
正考虑是否更改为锻件，将活塞与杆制成一体式。取消螺纹。

供应商至今未提供材质证明等相关资料，即使提供了也不要过分相信。自己拿去做成份化验才是真是的结果。不对再找供应商索赔！
我厂前段时间有一个产品是2mm45钢冷轧板，生产中发现不对（冲压折弯时裂纹）。化验后却是65Mn。

cloudpeng · 发表于 2013-11-20 08:05:45

wwjxgz 发表于 2013-11-19 16:36 static/image/common/back.gif
' Y k7 L' H; A. i# N+ T断在同一部位，说明此处应力集中，建议从结构设计上考虑一下。! V8 J8 a) A7 `3 r
关于材料，先了解原材料制造商是否是正规钢 ...

供应商至今未提供材质证明等相关资料。
正考虑是否更改为锻件，将活塞与杆制成一体式。取消螺纹。

wwjxgz · 发表于 2013-11-19 16:36:06

断在同一部位，说明此处应力集中，建议从结构设计上考虑一下。
关于材料，先了解原材料制造商是否是正规钢厂，确认原材料质量没问题。对于活塞杆受力件，建议还是用锻件较为合适。

cloudpeng · 发表于 2013-11-19 08:05:55

tangcarlos3d 发表于 2013-11-18 18:04 static/image/common/back.gif
1 X) O0 E. Q+ E7 h5 y& [金相书籍：

谢谢指点。我找一找。
估计三五天之内是不会有什么进展的。
继续请指点。

tangcarlos3d · 发表于 2013-11-18 18:04:40

cloudpeng 发表于 2013-11-18 17:50 static/image/common/back.gif9 e7 }# j& h0 q. ^' k! F1 ` X; k- i
原材料据了解，供应商只做了调质处理，估计调质前没做正火处理。这个不知道对断裂的影响是不是很大？
* ~- q9 C& I& M9 }' |! Y3 c* q材料 ...

金相书籍：

cloudpeng · 发表于 2013-11-18 17:50:53

本帖最后由 cloudpeng 于 2013-11-18 17:54 编辑

原材料据了解，供应商只做了调质处理，估计调质前没做正火处理。这个不知道对断裂的影响是不是很大？
材料是一般的40Cr，供应商至今未能提供相应的材质证明和热处理工艺等资料。
另外，图片上的金相组织（100x）的黑色物质，即非金属夹杂物，对断裂的影响多大？国家有没有相应的标准？
车削螺纹，确实加工的不太理想，目前也只是用通止规检验。目测有较明显的刀纹。

牙型较尖。

tangcarlos3d · 发表于 2013-11-18 16:06:46

本帖最后由 tangcarlos3d 于 2013-11-18 16:09 编辑

cloudpeng 发表于 2013-11-18 14:20 http://www.3dportal.cn/discuz/static/image/common/back.gif
+ m* ?1 n$ O6 X. F1 j Q8 a缸体固定位有形变产生，可能会因此造成偏载。缸尾部变形约0.4mm以下。
. K* n0 h, i0 r" ~8 X- \螺纹为机加工车削而成。

另外锁紧螺母的螺纹要与其端面垂直，也就是要再一次装夹中车出来，另一端要与这端不一样（区分作用），安装时将第一面与活塞相贴，以减少螺纹不垂直所引起的偏载发生。
从金相看材料内部可能有夹杂物。

cloudpeng · 发表于 2013-11-18 14:20:13

tangcarlos3d 发表于 2013-11-18 08:44 static/image/common/back.gif+ m; k+ h+ R8 ]+ B7 ^
如果断裂的部位和相位完全相同的话，估计活塞与活塞杆之间有固定的偏心载荷。可检查一下活塞表面的摩擦情况 ...

缸体固定位有形变产生，可能会因此造成偏载。缸尾部变形约0.4mm以下。
螺纹为机加工车削而成。

cloudpeng · 发表于 2013-11-18 14:18:23

tangcarlos3d 发表于 2013-11-16 17:11 static/image/common/back.gif
$ E( r; N9 C$ q- w' r活塞杆只受拉、压应力怎么会断呢？
! R. y: E7 P2 v估计： 1. 活塞杆材料调质之前没有正火或没有锻造处理，造成原始材料晶 ...

基本上只受拉应力。
金相图已上，请大师说说自己的看法。

tangcarlos3d · 发表于 2013-11-18 08:44:53

如果断裂的部位和相位完全相同的话，估计活塞与活塞杆之间有固定的偏心载荷。可检查一下活塞表面的摩擦情况。估计是盖子孔太大，或活塞间隙太小造成偏载。
如果没有偏载荷则建议磨削螺纹或滚压螺纹表面。

cloudpeng · 发表于 2013-11-18 08:08:49

已经发生好几次类似的断裂了。断裂位置均相同，全部是在活塞杆与活塞结合位置的第一第二个螺纹的小径处。

tangcarlos3d · 发表于 2013-11-16 17:11:50

本帖最后由 tangcarlos3d 于 2013-11-16 17:12 编辑

活塞杆只受拉、压应力怎么会断呢？
估计： 1. 活塞杆材料调质之前没有正火或没有锻造处理，造成原始材料晶粒较大造成淬火加热是晶粒粗大，淬火时回火不及时造成原始裂纹；2. 螺纹退刀槽尖角造成淬火裂纹。
解决办法：1. 材料正火后再调质，或锻造毛坯。2. 退刀槽底加圆角，或再加滚压处理。
晶粒是否粗大金相可以看出来。

cloudpeng · 发表于 2013-11-16 17:07:46

材料问题很难说明清楚。查了一些低应力断裂的资料，还是弄不明白。

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[已解决] 活塞杆断裂的问题

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