活塞杆断裂的问题

cloudpeng

* o/ W9 y2 A4 d! O0 a
活塞杆断裂。材质为40Cr,调质处理。直接上图。
8 |, i7 ]9 m9 m3 Q( E  M, C" g& ?需要写断裂原因的分析报告，以及改善措施。
- K% x" D: A1 \* ]' O

CAD图

8 e0 C6 d* S5 w0 K! ]1 G

活塞端

活塞杆端

金相图一

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金相图二

# e' N/ ]8 O4 x; @% s( P
. m5 k* X  G% `4 X4 \
+ ~  C# j/ Q  w/ 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

* p' v( n, \* V7 h: k6 c" g7 I# G6 s
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。
1 T* K- C8 S' S8 p! F2 U! a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。
: u  _9 D, n; e. Y8 C 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。
* I" K* ]# X$ o, K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
( z6 z8 h' O2 B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 ...

0 H: x! Q1 |$ K% f# `3 k4 c  F. }基本上只受拉应力。
* V8 \# ^4 p( Z% E1 f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 ...

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$ C, E0 B0 C螺纹为机加工车削而成。

tangcarlos3d

- z3 s! J+ B' ?, \- V

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。

! x+ K. |8 y0 e6 b5 N" B0 g
/ q2 P2 L( [- ]& c* X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

1 C' K9 V9 {8 s' U7 `/ @' s
; P4 [! v# g  X8 |% e5 G+ _4 A) ?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。
" ]0 ^0 X9 ]" O+ F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？
4 x8 i. ?" ^0 v8 u# F+ W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。

* r. }3 S: {# d: l7 v
1 Y9 P5 w) s" x牙型较尖。
: a! B, N* x) s2 K- o3 r0 t9 N! Z- ?

tangcarlos3d

cloudpeng 发表于 2013-11-18 17:50 static/image/common/back.gif
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？
, m! \7 L# {8 J% d6 O% O5 U' U+ s材料 ...

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。
) K0 L$ S% N8 x! j% F估计三五天之内是不会有什么进展的。
% j: B) f0 g2 {" y' |/ |0 \/ [2 o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。
* O  I* C* u1 g: K7 e" B$ C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。
& F# U) C3 j' Z9 }3 S* \: z! 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。

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。
! i& A* d4 J# T0 w正考虑是否更改为锻件，将活塞与杆制成一体式。取消螺纹。

+ q  Q# ]* L! M. U$ K. y
9 s6 q6 I! }( X: T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！
& z# C% q8 O0 f1 }  B% R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
8 P* z$ e/ R( ~8 [, M5 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。 ...

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
- a9 G. v+ S2 f" h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 ...

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。