活塞杆断裂的问题

cloudpeng

活塞杆断裂。材质为40Cr,调质处理。直接上图。
* i& Z) z1 ~8 P8 r: t& i需要写断裂原因的分析报告，以及改善措施。

CAD图

. W+ `- E# V( P0 a3 K" M

活塞端

# i" L6 J, ^' s# j

活塞杆端

金相图一

6 I2 D" c( M# _' W. A  Z

金相图二

" b' f* t' Z  K7 m+ 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

- x6 D* k0 C$ H, h$ x
; x& R( d0 Q/ ]$ `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。
& N: {. F+ 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。
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 K% J. D, Q$ N" `7 N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？
) w- y1 h7 g: Q3 M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 ...

基本上只受拉应力。
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。
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
* @5 X  c- G* z+ n: p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。
+ r# u/ S. y( W; o4 y. h4 C/ s) H: j螺纹为机加工车削而成。

" {* y7 o7 L7 Z, ~% ~  s( q
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。
- E1 s0 U+ \( X$ P, v; E3 A从金相看材料内部可能有夹杂物。

cloudpeng

  d+ s/ _- Q+ K/ ]1 k
) @0 Z8 f- }2 H( ?0 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？
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？
5 ~/ d+ E' R# ^& c3 G4 j+ W- J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。
* f! v& ]; F6 i5 [, Q' T" `9 H

) l6 o+ j& t$ g* Z牙型较尖。

tangcarlos3d

cloudpeng 发表于 2013-11-18 17:50 static/image/common/back.gif
+ j- b, |; L7 N! i, t3 U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？
# p7 \3 B* q3 ]5 Y2 P3 Z$ _+ s, 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。
估计三五天之内是不会有什么进展的。
  i  z% v+ o( ?( S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。
+ ~4 q6 q4 i5 D% ~2 i* U' [) m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
7 `+ p2 A5 z, C6 Q- p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。
2 ~% x0 v! d) [% V8 L6 M* 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。
+ K% y# u; i! s: g: B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。
正考虑是否更改为锻件，将活塞与杆制成一体式。取消螺纹。

7 w+ z* b/ W% C' e% r  l
1 b6 `2 N- I5 ~4 k0 u1 O' G% x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。 ...

2 C# G. U, `2 U6 B  I# N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？
7 F0 q7 i0 S7 w' `# {2 p3 C: W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。