发动机连杆螺栓断裂分析

qtzhang

2.0L发动机，汽车在路试的时候发动机发生异响，但没有停车检查，后来等到发动机熄火后拆开发动机发现，连杆弯曲，两个连杆螺栓都断裂了，活塞破损，活塞销偏移，缸套壁被打坏，火花塞打坏，详情见图！发动机未发现进水现象，发动机正时机构正常，两个螺栓一个有明显塑性变形并带有疲劳特征，一个就是一次性的断裂，塑性变形的螺栓有比较大的松动，另外一个也有松动但只脱了两三扣螺纹，我认为是塑性变形螺栓的松动造成了它的疲劳断裂，进而造成另外一个螺栓的一次性断裂和松动，但松动的原因不明!有可能是装配未装紧？还有一点我想请问下同行，螺栓在拧紧后能被拉伸力拽松吗？或者说在拧紧的情况有什么情况能造成它的松动呢？麻烦有经验的同行对这起发动机事故给点点子咯，多谢了！

520kevin

如果你的螺栓的设计强度适合你的设计工作情况的话，拧紧以后应该自锁，拧紧以后再松，那可能你的螺纹发生了变形，螺栓强度不够所致。个人观点

讨厌红楼梦

螺栓疲劳原因应弄清，是夹紧力不够导致的附加载荷大进而疲劳失效还是螺栓强度或加工问题？

hitme

1，疲劳
3 |# \) o3 U- N) d2，热处理可能不够好

ni123

还有一种可能性就是 材料不好

糍粑块

白点断口？如是，材料问题

qtzhang

个人认为是螺栓的松动造成了疲劳断裂，螺栓材质没有啥问题，只是不清楚为何螺栓会松动，螺纹与螺纹孔尺寸都合格，拧紧的螺栓能被拽送？还有就是装配未拧紧？这只是猜测，苦于无法证实

nbjohn

一般发动机螺栓都是10.9级螺栓，应该对螺栓的材料、硬度、抗拉强度、屈服强度都有严格的要求。
  L0 ^6 B- o2 D0 d所以要对断裂的螺栓进行材料和硬度检查，抽检同批次螺栓的抗拉强度、屈服强度。
% }, l0 @5 @3 i6 K观察该断裂的螺栓是否有拉长现象，如果有，则几个可能：
1、螺栓强度不够；
2、装配力矩过大（据我所知，有很多装配工人为省时省力，没有严格执行装配顺序，甚至用风枪超限拧紧，导致力矩超标）。
3、淬火裂纹或氢脆（个别案例的可能性也有，我曾经碰到类似问题，批量生产的螺栓质量没有问题，装配过程也没有问题，但就是有个别的几个断裂。经过程检查，供应商热处理工人回忆的时候说是因为热处理时有几个螺栓掉了出来，而当天正好5s地面清洁的时候有很多水迹，螺栓掉到水里面后直接扔回炉子去而没有报废造成的。）

cylin123

先用PT檢查其他外觀處，是否有其他的缺陷，表面缺陷最容易造成疲勞破壞

ayukat

原帖由 nbjohn 于 2009-6-12 11:06 发表 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif
一般发动机螺栓都是10.9级螺栓，应该对螺栓的材料、硬度、抗拉强度、屈服强度都有严格的要求。
2 |) L. s1 f/ F* M$ U所以要对断裂的螺栓进行材料和硬度检查，抽检同批次螺栓的抗拉强度、屈服强度。
, i. ?5 E) i/ ]- Q, Q+ @" z9 X观察该断裂的螺栓是否有拉长现象，如 ...

同意此观点，先检查该批次的其他螺栓是否内部有缺陷，如有则整批的材料都需按照标准进行化分，力学性能的测试，如是单一的现象，那先检测成分、性能后，如没有问题再考虑制程问题。

nel1982

发动机螺栓现在都是使用12.9级的吧，一般情况下不会存在被拉长而松动的情况，在发动机装配前螺栓所需的轴向预紧力及其疲劳载荷基本上都是确定的。现在就要看lz的装配工艺死否合适，看下其最终装配预紧力是多少？关键部件一般情况下是不会存在质量问题的，除非是次品了。本人认为还是装配工艺存在问题，导致螺栓在工作过程中松动，最终造成了lz所描述的现象。

qtzhang

我们连杆螺栓装配的时候是有防差错装置的，拧紧是靠角度，力矩没有显示，但工艺那有参数．而且我们这１０．９级螺栓材质一直都很好，是合资企业生产，质量一直没啥问题．不知道这种靠角度保证的工艺是否有漏洞？或者说怎样会存在假拧紧情况呢？

niudecao

应该对螺栓的材料、硬度、金相组织进行检查，看是否符合要求
所以要对断裂的螺栓进行材料和硬度检查，抽检同批次螺栓的抗拉强度、屈服强度。
螺栓拧紧不足、强度不够都会导致螺栓拉长，松动导致疲劳断裂

tuodajiang

从图片看你这螺栓材质不均！！又夹杂物，组织也不够细密，在发动机中这螺栓受力应该不大！怎么会断！！

happyapple

发动机螺栓等级不同的。
) K; }6 ~. j6 |9 K  J) v一般有以下几处是高强度螺栓（在10.9级及以上）：
连杆螺栓、曲轴前端皮带轮螺栓、飞轮螺栓、凸轮轴调相器螺栓、连杆螺栓、缸盖螺栓。
连杆螺栓一般用10.9级，有个别的负荷较大的发动机会用到11.9级。
缸盖螺栓一般是11.9级，因为该等级的螺栓既有足够的刚度，又有一定的弹性，比较适合汽缸爆压。但是有的发动机为了追求整体刚性、尤其是螺栓较长的时候，会用12.9级。其安装后的拉伸量较小。
) h  |3 n: P4 s: V( u( @; @
另外，我提醒楼主：
从图片上看，你的连杆是剖分式的，剖分面上进行了加工。此处加工是否有问题？在连杆安装的时候，这个面上是否有小的杂质等东西进去？因为如果有杂质在这个表面上，你在对螺栓施加预紧力的时候，表面上是拧紧了。但是在发动机工作过程中，该处的杂质在交变压力下，会变形、粉碎、滑出，从而导致螺栓松脱。