柴油机曲轴断裂分析(有全套图纸).doc

目 录摘 要 .第一章 绪论 . .1 1.1 引言 .11.2 失效分析的发展简况 .21.3 本课题的背景和意义 .31.4 本课题的主要工作内容和研究方法 .3 1.4.1 本课题的主要工作内容 .3 1.4.2 本课题的研究方法 . 3第二章 失效分析的方法 .42.1 失效分析概况 .4 2.1.1 失效分析的基本概念 .4 2.1.2 失效的主要来源及模式 .42.2 常用失效分析方法及技术 .6 2.2.1 常用失效分析方法 .6 2.2.2 常用失效分析技术 .72.3 本章小结 11第三章 MWM_V6型柴油机曲轴断裂原因分析 123.1 实验结果与分析 12 3.1.1 断裂宏观检查 12 3.1.2 裂纹源处断口分析 13 3.1.3 金相检验 13 3.1.4 轴颈表面残余应力测定 143.2 讨论 .153.3 对改进柴油机曲轴质量的意见 153.4 本章小结 .16第四章 MWM_V12型柴油机曲轴断裂原因分析.17 4.1 实验结果与分析.17 4.1.1断轴宏观检查 17 4.1.2 裂纹源分析 18 4.1.3 裂纹扩展分析 .19 4.1.4 静断区特征 .21 4.2 讨论21 4.3 本章小结. .21结论 .22参考文献 .23致谢 .25摘 要轴类零件几乎是任何机械设备中不可缺少的重要核心零件，其主要功能是支承旋转零件或通过旋转运动传递动力或运动。轴类零件失效将导致机械设备不能正常运行，造成巨大的经济损失，甚至危及人的生命。轴类零件均要经历设计、选材、各种冷热加工和装配等工艺过程，其失效可能是由其中任一工艺的某个环节失误引起，因而轴类零件可能的失效原因往往不止一个或几个，而是几十个甚至更多；失效也经常不是由某一种原因引起，而是多种原因复合作用的结果。 关键词：曲轴；断裂；过热；失效分析； 第 章 绪 论. 引言早在远古时代，人们对产况，失效就有了宏观认识。产品失效真正给人类带来严重的危害，则是从 100多年前的工业革命开始的。当蒸汽动力和大机器生产给人类社会带来巨大进步的同时，产品失效也给人类带来了前所未有的灾难性事故。因而 1862年，英国建立了世界上第一个蒸汽锅炉监察局，把失效分析作为法律仲裁事故和提高产品质量的技术手段。随后，在工业化国家中，对失效产品进行分析的各种机构相继出现。随着科技的突飞猛进，系统和设备日益复杂，功能不断提高，其不可靠和不安全因素增多，导致故障的原因也增多，因而对故障的分析研究工作亦越来越受到世界各国的关注。工业的发展、技术的进步正是人们不断与产品失效做斗争的结果，这在航空和航天事业的发展史中表现尤为突出。因为即使航天飞机这么先进的运载工具也可能发生故障，如美国的价值 12亿美元的“挑战者”号航天飞机，在1986年1月28日第11次升空时突然爆炸，使七名宇航员遭难，这一惨痛悲剧再次告诫人们忽视产品失效问题将带来灾难性的恶果。任何一次失效都可以看成是产品在服役条件下所做的一次最真实最可靠的科学试验的结果；通过失效分析判断失效模式，找出失效的原因和影响因素 （相关因素），也就找到了薄弱环节所在，从而可以改进有关部门的工作，提高产品质量失效分析是可靠性工程的技术基础之一；是安全工程的重要技术保证之一；是维而影响产品质量，导致个别零件早期失效是在所难免的。这属于发展中的问题，只需在实践中不断改进，日臻完善。但该MWM_V12机因曲轴断裂使整机寿命只有100小时，当属严重质量事故大约同时出厂的一批柴油机在使用中发生多起类似的断轴事故。对此，若不查明原因，采取有效措施，该产品将丧失起码的竟争能力。4.3 本章小结该曲轴材料因锻造过烧而发生晶界氧化、熔化，形成大量非金属夹杂物，削弱了晶界结合力，使得材料硬度分布不均，材料强度，塑性和韧性严重损失，从而裂纹容易形成，一旦形成便以很快的速度扩展，导致曲轴的早期断裂。结 论1、 MWM_V6柴油机曲轴断裂的直接原因是锻件过热过烧造成的晶界氧化物和晶界开裂；断口为石状断口。曲轴热处理工艺不规范、不完善，曲轴工作润滑条件不良加速了曲轴断裂。2、MWM_V12型柴油机曲轴早期断裂归因于曲轴材料，该曲轴材料因锻造过烧而发生晶界氧化、熔化，形成大量非金属夹杂物，削弱了晶界结合力，使得材料硬度分布不均，材料强度、塑性和韧性严重损失，从而裂纹容易形成，一旦形成便以很快的速度扩展，导致曲轴的早期断裂。参考文献1 孙桓机械原理（第6版）M北京：高度教育出版社，2001:23-56页2 吴连生失效分析技术M 四川：四川科学技术出版社，2001：244-246页3 王大伦轴及紧固件的失效分析M北京：机械工业出版社，1988：1024 杨峰Pro/ENGINEER中文野火版2.0教程-产品设计M，北京：清华大学出版社，2005：108-1225 虞和济，侯广琳故障诊断的专家系统 M北京：冶金工业出版社，1991：3-5页8 吴连生从重大事故分析看失效分析和预防的重要性M上海：上海材料研究所失效分析文集中国机械工程学会，1993，314-318页。9 陈广异，刘锡光曲轴疲劳破坏的失效分析M失效分析研讨会论文集1988，296-299页。10 潘登4125发动机曲轴的失效分析M失效分析文集北京：中国机械工程学会，1993，381-385页。11 冯德安165柴油机曲轴断裂分析M北京：中国机械工程学会，1993，354-357页。12 陈士仁柴油机零件失效分析M北京：全国机电装备失效分析预测预防战略研讨会论文集，下册1992，314-319页。14 沈如璞汽车曲轴、凸轮轴、轴承瓦座断裂分析M失效分析文集北京：中国机械工程学会，1993，327-333页。15 杨芳毓表面裂纹1计算方法的研究与评价M北京：机械工程学报，1985，NO.3，1-15页。17 徐绍祯空压机曲轴断裂失效分析M失效分析文集北京：中国机械工程学会，1993，313-317页。18 陈南平机械零件失效分析M北京：清华大学出版社，1988，285-289页。19 吴连生万吨级远洋轮主机曲轴断裂失效分析M失效分析研讨会论文集1988：244-246页。20 郭秀文，栗复信等编著金相技术问答M北京：国防工业出版社，1987，359-360页。21 张栋机械失效的痕迹分析M北京：国防工业出版社，1996，39-71页。 22 郑文龙金属构件断裂分析与防护M上海：上海科技出版社，1980，100-155页。致 谢本论文是在导师杨教授的悉心指导下完成的。杨教授以渊博的知识、严谨的治学态度、挚着的敬业精神以及对本学科问题敏锐的洞察力和准确的判断力使我受益匪浅，必将对我以后的工作和学习产生深远的影响。在学习和生活中，杨老师也给予了最大的关心和照顾，杨老师宽厚的性格、宽容的人格、宽广的胸襟以及对生活豁达的态度感染着身边的每一个人，也值得我用