發動機連桿螺栓斷裂原因分析

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(泛亞汽車技術中心有限公司, 上海 201201)

發動機連桿螺栓斷裂原因分析

袁峰,靳寶宏,門菲

(泛亞汽車技術中心有限公司, 上海 201201)

某汽車發動機連桿螺栓在發動機臺架耐久試驗中發生斷裂。通過宏觀檢驗、化學成分分析、掃描電鏡分析、金相檢驗、能譜分析等方法，對螺栓的斷裂原因進行了分析。結果表明：該連桿螺栓斷裂模式為多源疲勞斷裂；裂紋內部存在大量的磷和鋅元素，說明在搓絲工序時螺栓已經產生了微小裂紋；在后期的磷化處理中，磷化液滲入微小裂紋中；臺架耐久試驗過程中裂紋逐步疲勞擴展并導致螺栓斷裂。

發動機；連桿；螺栓；斷裂；磷化；多源疲勞

眾所周知，對于汽車發動機來說，連桿螺栓與缸蓋螺栓、曲軸皮帶輪螺栓、飛輪螺栓和曲軸軸承蓋螺栓并稱為5大關鍵螺栓。這些螺栓的強度基本上都超過10.9級，材料牌號為合金冷鐓鋼，需調質處理。為了保證一定的夾緊力，生產裝配時基本都采用扭矩加轉角擰緊法，連桿螺栓作為發動機關鍵螺栓，會擰緊至屈服狀態。而連桿螺栓在發動機的運行中要承受活塞連桿往復運動慣性力和連桿旋轉離心力的交變載荷作用，而且在氣缸的壓縮和爆發行程中，還要受到每分鐘上千次交變應力的沖擊[1]，斷裂模式通常為疲勞斷裂。

某發動機連桿螺栓采用的材料為企業內部標準牌號，大致相當于SCM435冷墩合金鋼，鉻和鉬含量較高，淬透性好，調質后具備良好的綜合力學性能，滿足10.9級螺栓的要求，表面處理方式為鋅系磷化。……