活塞杆断裂的问题

cloudpeng

5 @; ]6 k6 N" Z, _
活塞杆断裂。材质为40Cr,调质处理。直接上图。
6 w( a5 c  i9 u. Z需要写断裂原因的分析报告，以及改善措施。
, H0 @9 J3 B3 U! b$ W: E% b
* J/ U& ^" o. r1 h% W% u& x

CAD图

活塞端

0 }8 W2 r8 Z9 ^. M! v

活塞杆端

* z+ v4 \* T0 B$ q. q

金相图一

& o3 X' q0 P/ m- X0 `9 O

金相图二

% c: x- r% j! O* _
  V2 X( h1 f9 B) C. Y
4 R1 Q* I7 |: O: b1 W: ?

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

. r2 n9 E8 A! U4 E
+ i! u' K4 g( [2 Z2 l0 e活塞杆只受拉、压应力怎么会断呢？
. `& F. r  |3 H. w" x) P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

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。
! [. F- P6 d3 O) E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
活塞杆只受拉、压应力怎么会断呢？
/ y1 l# d/ [  _" e; w  W) y  ~. t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 ...

  X1 ^7 M- z, C# L9 b+ Z基本上只受拉应力。
7 g% w+ o' k+ N5 E6 ~; D3 c* o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
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 G; q# S% O  k3 U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。
" z3 L. K3 J& i: K, X/ b  M6 V螺纹为机加工车削而成。

tangcarlos3d

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。
' |# m, {4 P0 [; F; f6 {+ g螺纹为机加工车削而成。

5 o8 n; F6 n9 I6 m' a6 S: u9 a- V
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。
1 G- h3 P" b3 x: @! S从金相看材料内部可能有夹杂物。

cloudpeng

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？
! G% N. O& L$ L9 F/ }1 @6 E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。
  P0 p2 i7 ]5 ~

  g8 Q$ E5 u& S牙型较尖。

tangcarlos3d

cloudpeng 发表于 2013-11-18 17:50 static/image/common/back.gif
9 j$ I5 C5 t" 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？
7 G! a- ^2 |& }7 G" s0 T1 a材料 ...

4 e" C) I, b+ f9 `! M金相书籍：

cloudpeng

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

' D4 r5 X/ J2 q; B8 O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。

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
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 ...

' O- Q- z. W' Y1 w# H) L& j( h% L+ N: K供应商至今未提供材质证明等相关资料。
# u5 o9 U4 k( ~6 m7 @+ s; P5 v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
供应商至今未提供材质证明等相关资料。
1 |& o; m" z$ z/ W4 _" s正考虑是否更改为锻件，将活塞与杆制成一体式。取消螺纹。

2 g- d7 v' M* M" Q. H3 h2 v
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
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。 ...

0 [7 t# j; ^& H+ s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
7 u3 e6 \  Z) I* P; `' Q! M$ V  \活塞杆只受拉、压应力怎么会断呢？
' T. _& w  j, }/ d0 J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？

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。