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柴油機活塞銷折斷的原因 |
一臺ZL20型裝載機采用4125型柴油機。昨夜過程中，突然感覺柴油機無力，冒黑煙，消音器發出“突突”的響聲。用“斷缸法”逐缸檢查，當IV缸斷油時，排氣冒黑煙的現象減弱，一次校對4個缸的噴油器及噴油泵的壓力后，故障依舊。打開缸蓋，檢查IV缸燃燒室的工作情況時，發現缸套上、下止點處的銷軸方向又高溫燒蝕的積瘤槽，進一步作檢查時發現，IV缸活塞銷已斷裂。
該機大修后適用僅5個月，事故發生前未發現任何以常情況。連續檢查其他3組活塞連桿的裝配情況，結果是，活塞銷與連桿襯套的配合間隙符合要求；活塞銷孔德中心線與活塞縱向中心線的垂直度也在允許的范圍內。由此推測，發動機在維修后，IV缸活塞連桿的裝配參數符合技術要求。因此排除了因配合間隙或中心線偏斜造成活塞銷斷裂的可能性。進而從活塞銷的材料工藝和受力方面作進一步分析。
活塞銷為中空圓柱體，材質為低碳鋼或低碳合金鋼，外表面滲碳淬火至硬度HRC56-66，淬硬深度為0.8-1.2mm 。當內孔表面未淬硬時，需要提高內孔表面的光潔度，以提高抗疲勞強度。仔細觀察斷裂活塞銷內孔加工刀痕及斷面層顏色后發現，內孔表面留有很深的粗車刀痕，斷裂表面的顏色能明顯地分出內外兩層，且外層表面顯現凹坑而外層表面未發現。以此簡單的方法證明了該活塞銷內孔未經淬火，加工工藝不符合技術要求。
在壓縮和作功行程中，活塞銷受力后發生變化，由于變形的不統一使銷座與銷的接觸很不均勻，銷孔內側上緣出現尖峰負荷和相應的應力集中。如果活塞銷鋼度不足，此處往往發生初始裂痕，然后不斷擴展，使活塞銷斷裂。
經綜合分析后認為，熱處理不當是活塞銷發生斷裂的直接原因。另外，活塞銷表面淬硬層過深，使內部韌性減弱，剛度不足。交變載荷的作用力及淬火后的殘余應力，都會使活塞銷的粗車刀痕內部處產生微觀裂紋，隨著發動機的高速運轉，裂紋不斷延伸擴展，最后導致活塞銷折斷。
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