活塞杆断裂的问题

cloudpeng

" }, l" h$ Q5 A1 C! ~8 x4 c% e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。

3 B  H% t$ R# c$ w! N9 F+ P

CAD图

/ C4 y% K3 x& U8 s% V, H) S

活塞端

5 f. Z! z' f+ N+ t4 y! `3 H

活塞杆端

& [: L+ @$ b; L5 w- O

金相图一

金相图二

1 W7 q3 u7 Z4 n$ E* x. M9 b( [


% U9 e  i. k# `

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

9 P0 G& ?* i& q' m( T1 u% P
活塞杆只受拉、压应力怎么会断呢？
- P7 b; H! c; J8 G1 O# x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。
) X0 Y# B3 q" p- O2 S) P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。
0 U# e# G4 @" p  ?6 U  ^/ F0 @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
$ o+ o" @0 z; i. B% ^) M活塞杆只受拉、压应力怎么会断呢？
' _+ G6 F( r6 F5 O) D5 {6 W5 r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 ...

5 `3 r! k2 A& `3 }$ `基本上只受拉应力。
6 q* H5 T, O9 z5 Y: 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
( M9 m. t7 Z' W# o  e4 O" }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 ...

' Y9 s- T0 W! K7 M4 a8 T: X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。
6 E% a, _2 }( b5 ]7 _$ R9 h5 f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。
螺纹为机加工车削而成。

4 Z1 |" a( E4 e
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

7 V; q$ N1 S# U4 d& `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？
4 p/ c# U# X" B# y9 X8 H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？
% Q- H: {& @" K8 C8 p/ C* J4 G! Z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。
& Z5 C3 `- U+ c) z( Q+ O5 y7 `

牙型较尖。
: K9 ^% l; y  F7 ]1 p" o  {

tangcarlos3d

cloudpeng 发表于 2013-11-18 17:50 static/image/common/back.gif
1 y2 J4 ]% Q* y4 o( \5 D% x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 ...

6 ]$ b8 V8 c9 ^6 [' @0 ?: O金相书籍：

cloudpeng

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

2 `- ^4 Q5 d" Y8 W" v& C9 Z2 v谢谢指点。我找一找。
# `$ g4 ^5 y1 d估计三五天之内是不会有什么进展的。
( ?0 h1 J$ w% X: n/ K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
9 w+ g, {3 V* C5 Q' a& P! h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。
' O% g) ]7 s9 [( [6 c, W1 U# o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。

tangcarlos3d

cloudpeng 发表于 2013-11-20 08:05 http://www.3dportal.cn/discuz/static/image/common/back.gif
% ?# _: o' H4 I5 |供应商至今未提供材质证明等相关资料。
$ o; z7 G) E7 u- ?# n2 P正考虑是否更改为锻件，将活塞与杆制成一体式。取消螺纹。

0 n- e% J' O0 _0 V* y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！
# \5 |2 |  a' X! A2 ~; j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
! C7 H8 b; K  h2 N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。 ...

* ]. d! N' A* j) _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？
9 z, F* x' t/ L: b! T2 x) y5 H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。