柴油發動機活塞連桿機構失效原因分析

焦 麗， 商海昆， 何劍豐， 王國亮， 馮 濤， 王 嘉， 扈鈺濤

(河北華北柴油機有限責任公司， 河北 石家莊 050081)

活塞連桿機構是發動機實現工作循環，完成能量轉換的核心機構，借助活塞將燃氣的爆發壓力通過連桿傳遞給曲軸，從而把活塞的往復運動轉變為曲軸的旋轉運動并輸出動力。在將熱能轉化為機械能的同時，缸套與缸蓋、活塞形成工作循環，并對活塞起導向作用。因其工作過程中承受高溫、高壓、往復慣性力和化學腐蝕作用，工作條件相當惡劣。所以無論在選材、設計、加工、熱處理還是裝配過程中，任何環節出現瑕疵，都將會對發動機的使用壽命造成致命影響[1]。某型號柴油發動機在試驗過程中，運行一段時間后突然出現異響并自動熄火。現場拆解后發現該發動機第6缸缸套、活塞、連桿均有不同程度的損壞斷裂，其余零件未見明顯異常。經查其缸套材料為Cr-Mo 合金鑄鐵，離心鑄造而成；活塞為硅鋁共晶合金鑄件；連桿為42CrMo合金鋼精鍛件，表面噴丸處理。為了判明此次故障的原因，筆者通過一系列理化檢測與綜合分析，初步查明失效機理，判明失效原因，以避免同類事故的再次發生。

1 理化檢驗結果

1.1 宏觀檢驗

活塞連桿機構失效組件的宏觀形貌如圖1所示。由圖1可見，缸套、活塞與連桿均有不同程度損傷。缸套下止口邊緣2/3范圍斷裂脫落，斷裂缸套宏觀斷口平齊，無明顯鑄造缺陷。斷面呈銀灰色，顆粒粗大且具有金屬光澤，局部可見閃光小刻面，具有脆性斷裂特征。……