活塞杆断裂的问题

cloudpeng

, K6 o. ^( T: t! p. {( 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。
8 B9 s- v3 h: `, j# h1 ?, K
; J$ n- `# `5 b( i. u

CAD图

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活塞端

活塞杆端

金相图一

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金相图二

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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

' _( u% `# x6 Z/ ]+ P活塞杆只受拉、压应力怎么会断呢？
7 u$ q8 l. C! _' s2 F1 y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。
9 C4 |8 s* P' w2 \; A7 R' A4 {( y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。
* \. \6 |1 A4 L% R3 F, Y( ~ 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
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 ...

基本上只受拉应力。
1 b" z0 w# d" y4 _5 `8 `: P8 p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 ...

5 A9 G0 T5 |" F# P4 i7 H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。
- A7 d" X4 i' _2 v8 `螺纹为机加工车削而成。

tangcarlos3d

7 @  C+ r1 I1 |) H1 @

cloudpeng 发表于 2013-11-18 14:20 http://www.3dportal.cn/discuz/static/image/common/back.gif
& r- @9 K3 c2 u. Z8 r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。

0 l+ A) i4 z  e, q! q# D- F' p
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

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。
/ a4 b+ K: O$ I/ f4 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？
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。
" w2 U; p: I4 s( Q

8 i+ A- d6 d8 k0 I- w牙型较尖。
( \/ S3 k# J  T' [7 Q' t

tangcarlos3d

cloudpeng 发表于 2013-11-18 17:50 static/image/common/back.gif
  c: |1 U3 G# F* ~% @3 I# @0 {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 ...

+ ?: N  k) V7 w( d8 K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。
4 y) L+ R' G% Q: }# R: H* ~* \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。
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
, X) ?5 g2 s! _. y! W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。
( N  B5 p& p' J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。
* r; c2 d& I7 P& o# W+ a正考虑是否更改为锻件，将活塞与杆制成一体式。取消螺纹。

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！
, y! ~7 X5 ^5 X% b  \. [) k: S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。 ...

) N% T" ?" Z3 c  b& _3 G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
: Y/ B2 x8 N$ ^4 x* k0 ]. T! k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 ...

# _9 i5 V9 F1 [, I& ^- C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。