活塞杆断裂的问题

cloudpeng

2 ~: v! `  L9 Z8 f0 j6 F/ D活塞杆断裂。材质为40Cr,调质处理。直接上图。
- b3 D- i* f; o' F$ g需要写断裂原因的分析报告，以及改善措施。

CAD图

6 V6 m1 c4 P% X1 C

活塞端

9 f3 J9 E# F/ E/ G4 ~: X

活塞杆端

* d: k7 G' ?! {

金相图一

金相图二

- Y9 H4 j, f6 a" |1 c* w5 z( m

3 X% W* `5 b, `7 _
- A, ~& k  c5 t: J  l2 N. S# C" L

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

2 U$ }; C3 x+ ^! K' x
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。
" f: _; Z4 V4 H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

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。
* B, _9 [' Z0 s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
; @# R) _& C# @, Q2 ?活塞杆只受拉、压应力怎么会断呢？
2 Z/ o3 K: G3 @( d( [, O) G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 ...

% l0 M6 U: ~( \+ `5 \基本上只受拉应力。
9 w) d3 h' n0 }9 D+ t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
+ U1 j# J9 f2 Z. P  _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 ...

$ c% l- |1 |7 v1 d, |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。
' u( c& h8 W; W+ u7 p8 G螺纹为机加工车削而成。

tangcarlos3d

5 E5 c% h( w5 X

cloudpeng 发表于 2013-11-18 14:20 http://www.3dportal.cn/discuz/static/image/common/back.gif
6 I% Q: b" g& H2 y5 r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。
+ O( F( R! ~( b* Q! o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

" X  Z* g! ^; ~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？
! _7 a% S* O7 U) W# c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。
" p9 w$ F" h! J

牙型较尖。

tangcarlos3d

cloudpeng 发表于 2013-11-18 17:50 static/image/common/back.gif
" I  @$ z' J% T1 y# Q7 f& W  @% `7 P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 ...

金相书籍：

cloudpeng

tangcarlos3d 发表于 2013-11-18 18:04 static/image/common/back.gif
9 |9 y9 p& m$ `6 N" i金相书籍：

; I) `: `, z3 q" _3 S: K' U" C谢谢指点。我找一找。
* r  _/ G) ?1 l9 H% W6 b估计三五天之内是不会有什么进展的。
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。
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
* ]+ b" N% o$ l6 [7 N4 o0 |. L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。
$ X2 \$ R/ C, E* m" e; C关于材料，先了解原材料制造商是否是正规钢 ...

) c1 O2 t5 ?0 w% }供应商至今未提供材质证明等相关资料。
+ g" U# X: w9 |! D3 \* r: E* e) M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
! o1 G4 U5 V# U供应商至今未提供材质证明等相关资料。
& d* n8 }% U/ i正考虑是否更改为锻件，将活塞与杆制成一体式。取消螺纹。

! o. ]; \8 C% `; y3 p. W
, T: E& D; a6 u& i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！
- T9 A* z; S6 v3 t4 Z# l1 X# E" K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
0 F$ e7 j3 |. I( _! b) g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。 ...

2 v9 w/ J+ K' G5 D! A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 ...

4 W- y7 i; |" ~# D  w( h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。