活塞杆断裂的问题

cloudpeng

/ j9 {+ G- M8 q2 L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。
. \, m) \( k0 B( p4 |! j+ d7 }" I6 |

CAD图

活塞端

3 m1 V: q0 z3 Z0 ]

活塞杆端

$ e$ F) ~( |+ b$ s/ r8 d

金相图一

/ e6 S- ~; m% b6 k& d. T- k$ J

金相图二

, V/ d" j  E. R+ t1 Z6 l

% V0 @- N3 A! s+ C- D5 Y2 j1 W* E6 B

cloudpeng

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。

tangcarlos3d

& _8 J* r. h) H
3 G6 z( S) |. O, \7 ~* k活塞杆只受拉、压应力怎么会断呢？
0 e. k& @' |1 ]' @# ?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。
- ^  t! r2 p( a& B 晶粒是否粗大金相可以看出来。

cloudpeng

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

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。
# m; i  e- {3 X如果没有偏载荷则建议磨削螺纹或滚压螺纹表面。

cloudpeng

tangcarlos3d 发表于 2013-11-16 17:11 static/image/common/back.gif
: B3 d- ~( s5 A! l/ `8 Q$ i3 w活塞杆只受拉、压应力怎么会断呢？
4 B9 G4 [; Q! d- h" y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。
4 B& C' r1 f) _. A" w/ x金相图已上，请大师说说自己的看法。

cloudpeng

tangcarlos3d 发表于 2013-11-18 08:44 static/image/common/back.gif
' b, Q9 K0 ]" J$ E# K) G% i# u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 ...

1 ?3 l1 J* y. A+ ^* a; P6 l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。

tangcarlos3d

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cloudpeng 发表于 2013-11-18 14:20 http://www.3dportal.cn/discuz/static/image/common/back.gif
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。
, ~( G( ^) A- V" \螺纹为机加工车削而成。

$ ~2 K; n% o# E9 z9 @5 n- x7 {. Y
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

% o' f+ {7 A. L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？
( B! L( i/ V# P$ o4 V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。
6 J3 \, m1 v( x& ^3 l; n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。


+ z! H+ g* n/ ?/ |! |/ Q牙型较尖。

tangcarlos3d

cloudpeng 发表于 2013-11-18 17:50 static/image/common/back.gif
) R" F5 H- i' d6 e/ Z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？
: T; u0 e8 c# z6 A( {# Y! E材料 ...

0 E$ o2 R# r2 [* M8 H$ N金相书籍：

cloudpeng

tangcarlos3d 发表于 2013-11-18 18:04 static/image/common/back.gif
金相书籍：

谢谢指点。我找一找。
; P( [0 p+ |' V1 y+ m$ K( b估计三五天之内是不会有什么进展的。
" J; ]2 x6 d" R0 v3 g* W- _4 }继续请指点。

wwjxgz

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。
0 I1 Z; J' L" v0 Q# n# G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

wwjxgz 发表于 2013-11-19 16:36 static/image/common/back.gif
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。
5 S3 a. ]/ G6 W0 ~" g, Q关于材料，先了解原材料制造商是否是正规钢 ...

% T# [8 h6 ?. o- t, K6 g供应商至今未提供材质证明等相关资料。
: q9 }% e3 ]1 q* A; W7 r正考虑是否更改为锻件，将活塞与杆制成一体式。取消螺纹。

tangcarlos3d

cloudpeng 发表于 2013-11-20 08:05 http://www.3dportal.cn/discuz/static/image/common/back.gif
) J$ m" W6 z% s, X- R供应商至今未提供材质证明等相关资料。
% C8 \; |; x& x; o! D正考虑是否更改为锻件，将活塞与杆制成一体式。取消螺纹。

7 v4 `9 A1 _. ^5 O
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

tangcarlos3d 发表于 2013-11-20 12:33 static/image/common/back.gif
, b5 `- g- o! E4 k9 F, a3 ~. u% B0 a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。 ...

3 z& E; ^0 s' I/ d* s+ I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？

cloudpeng

tangcarlos3d 发表于 2013-11-16 17:11 static/image/common/back.gif
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 ...

/ f! K+ w: S4 I. r1 P已委托进行了金相，见上面的附图，请看看是否晶粒粗大？

xieyuanxu

  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。