活塞杆断裂的问题

cloudpeng

* @. L0 q# G. d" P活塞杆断裂。材质为40Cr,调质处理。直接上图。
4 ?( |4 L9 j2 I9 ~需要写断裂原因的分析报告，以及改善措施。
% ?9 _2 Z! B7 s! L
) |( F# D  _* t! O& v" C

CAD图

活塞端

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活塞杆端

! u1 S* e' D. h, `4 y  ]( [9 |

金相图一

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金相图二

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3 O2 p) n! f7 h: r% t3 k" T. i( D

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

/ C( L* q6 m! i2 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。
2 F% T" `* N3 y/ n1 _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。
  O! {3 k6 m9 A) q3 B  s 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。
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
) w9 B! v# k! F! n5 j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 ...

5 E8 q& i0 V1 K8 M! e) o& k* x! E基本上只受拉应力。
3 u+ P  @* p9 p7 N* N, D3 r" 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
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 ...

8 ^+ r8 e3 V; m! r3 c  s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, t6 }; U% u5 D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
- Z8 E- e9 d0 S, p& J9 Y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。
2 l3 U0 O! r  o  c+ w螺纹为机加工车削而成。

& n$ _: g+ s/ y3 y$ W+ J
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。
: [8 x& G8 b2 J* @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。
( |. ^5 j( O5 Q& i8 C( z2 ?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？
8 ?" M% [  O- n3 z7 x% a7 c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。
, _3 {6 q" h% r2 j+ S. y8 J

牙型较尖。

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？
材料 ...

金相书籍：

cloudpeng

tangcarlos3d 发表于 2013-11-18 18:04 static/image/common/back.gif
* j% W4 @  B6 e* L& F  L金相书籍：

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。
+ k1 H/ O4 x: ]) k* F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 ...

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
供应商至今未提供材质证明等相关资料。
0 ?3 t% v4 @* \正考虑是否更改为锻件，将活塞与杆制成一体式。取消螺纹。

! e  E) M0 |1 F3 n2 B
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
! v; V, u/ u( C% f( {3 R  W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。 ...

+ w) {" a9 n8 d. I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？
" M; G2 ]) F9 c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 ...

- z4 x; s$ h+ W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。