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某拖拉機2105型發(fā)動機運行中突然發(fā)生早期搗缸斷裂失效，發(fā)動機缸底洞穿，連桿斷裂，活塞和缸套受撞擊破壞，兩個連桿螺栓發(fā)生斷裂，造成發(fā)動機報廢的重大生產(chǎn)事故。經(jīng)分析缺陷產(chǎn)生的原因，發(fā)現(xiàn)采用超音頻感應(yīng)加熱機進行熱處理，效果良好，無此缺陷。
連桿材料為45鋼，繹調(diào)質(zhì)后硬度為257-298HBW，連桿螺栓材料為40Cr鋼，熱處理后力學(xué)性能要求強度為10.9級。宏觀斷口檢驗發(fā)現(xiàn)，連桿螺栓斷裂處均在連桿體與連桿蓋結(jié)合位置處。對兩根連桿螺栓（1號螺栓、2號螺栓）進行檢測。1號螺栓斷口形貌呈彎曲疲勞斷裂特征，其疲勞源位于螺紋根部處；2號螺栓斷裂面呈一次性彎曲斷口形貌。斷口分析發(fā)現(xiàn)，凸緣磨損2號螺栓比1號嚴重。檢查發(fā)現(xiàn)，1號螺栓孔內(nèi)有薄金屬碎片兩個，2號螺栓孔有4個薄金屬碎片，螺栓及螺栓孔螺紋均有損壞。連桿和螺栓經(jīng)化學(xué)成分、金相組織和硬度檢驗，未發(fā)現(xiàn)明顯缺陷。分析認為，發(fā)動機搗缸和連桿螺栓斷裂主要原因是連桿蓋和連桿體存在異物（金屬碎片），連桿和缸體發(fā)生撞擊，使連桿螺栓凸緣嚴重磨損，致使連桿體和連桿蓋結(jié)合處出現(xiàn)局部凹陷；同時使另一個連桿（1號螺栓）受到附加彎曲力，彎曲力超過工件疲勞強度時，使其產(chǎn)生疲勞裂紋并迅速延伸擴展直至工件斷裂；在2號螺栓受力彎斷后，使連桿斷裂、連桿蓋與連桿體分開并導(dǎo)致沖擊搗缸。2號螺栓孔內(nèi)異物較多，使螺紋擠牙損壞卡死，未能擰到螺栓底部，則造成連桿體和連桿蓋間預(yù)緊力不足。這也是工件發(fā)生搗缸及斷裂失效的原因之一。
在上述檢驗分析的基礎(chǔ)上，提出防止發(fā)動機搗缸和連桿螺栓斷裂的技術(shù)措施如下：
（1）連桿螺栓加工后，清理螺孔內(nèi)殘存異物，防止異物卡死螺栓發(fā)生斷裂失效。
（2）連桿螺栓裝配中應(yīng)擰緊到位，達到要求預(yù)緊力，裝配后應(yīng)檢查螺栓、連桿運動情況，不允許出現(xiàn)卡死、無法拆卸或工件斷裂缺陷。
（3）嚴格螺栓、連桿和缸套零件熱處理工藝，采用超音頻感應(yīng)加熱機進行熱處理時，保證工件強度、硬度和金相組織達到技術(shù)要求，保證加工精度合格，防止零件出現(xiàn)局部應(yīng)力過大或應(yīng)力集中導(dǎo)致工件過早失效。
采用上述改進措施后，2105氣缸、螺栓和連桿工作正常，未發(fā)生斷裂和搗缸現(xiàn)象，生產(chǎn)運行良好。
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