6D78Ti排气门失效分析.doc

6D78Ti排气门失效分析1失效件概况：6D78Ti发动机是朝柴引进日本五十铃技术,具有四气门、顶置凸轮、轴高压共轨燃油喷射系统、功率180190KW、排放要求达到欧、50万公里无大修的先进发动机,采用济南汽车配件厂气门,已通过600小时的性能试验,在做1000小时的可靠性试验过程中, 330小时时发动机异常,打开缸盖第五缸两支排气门断裂.2失效件宏观检查:第一支气门断口距杆端102mm，在烟槽与气门颈部的交接处，烟槽部已弯曲，断口表面有轻微相撞的痕迹，仍能看到断口的形貌，表面有放射样，为冲击断裂。锁夹槽内有拉裂的迹像，并且槽内有磨损的痕迹，杆端面磨损严重，已经出现明显的凹坑。第二支气门在距杆端117 mm的颈部断裂，烟槽颈部弯曲，有放射状花样，杆端面无磨损，气门旋转良好，锁夹槽内无磨损。两只气门的盘部都已经撞碎，只收集到部分残骸，活塞表面被严重撞击，有明显气门盘部的压痕。3宏观分析：对断裂的两支排气门，从气门的断口形貌，气门的残骸磨损及损坏程度上分析，应是第一支气门先断，断后的气门大头掉入气缸。第二支排气门与掉入缸内的第一支气门盘部相撞，造成第二支气门颈部断裂。因此此次气门的失效分析主要是分析第一支气门的失效原因第一支气门，断口的表面轻微破坏，有被撞的痕迹；从受损面积上看受力较小，现在看到气门烟槽部位有弯曲，造成该部位弯曲必需较大的力，因此烟槽部位的弯曲不应是在气门断裂后造成的，而应是气门断裂前造成的，将拆下的气门、活塞、缸盖在现场重装配、复位。看到与第一支气门对应的活塞上有气门盘端面的痕迹,并且该气门的断口为冲击断口异常受力. 从宏观上分析,气门与活塞相撞,造成气门的断裂。对于该气门的杆端面的严重磨损,造成原因可能有两方面；气门杆端面硬度低气门间隙调整不合理,杆端面异常受力.检查气门杆端硬度,淬硬部分圆柱面的硬度为52HRC,平面硬度达到54HRC.因此气门杆端淬火满足图纸要求,再检查其余的气门端面,只有气门旋转的痕迹没有磨损,圆柱面硬度 51-56HRC 。 第一支失效气门锁夹槽内的”拉伸”迹象说明气门受异常拉应力,弹簧本身或弹簧的预紧力不合理,从杆端面和锁夹槽的受损分析，气门间隙的调整不合理。从气门杆部的磨损痕迹看，烟槽部分在导管行程以外，烟槽无法起到刮积碳的作用，极易造成杆部积碳，气门卡死或运动迟缓，发生气门与活塞相撞。此气门图纸是我厂测绘日本样件设计的。4微观检验：检查盘部的残骸金相组织：心部为奥氏体+少量的析出碳化物（照片1），晶粒度11级，边缘为奥氏体+大量的析出物，从组织上判断气门工作温度较高（照片2）检查本批产品的投料记录为21-4N与原日本样件为同一种材料。照片1照片25结论： 气门的断裂是由气门与活塞相撞造成的气门杆端硬度符合图纸要求，端面磨损是由相关件的异常造成的。6建议改进措施：尽管该气门的失效是由气门与活塞相撞造成的，但该发动机要达到欧，排放，50万公里无大修的标准，采用普通的进排气门材料，在中国的使用环境条件下，根据我们开发气门的经验，难以达到上述要求。借鉴贵公司QD32发动机气门我们建议如下：排气门盘部材料改为Inconel751提高盘部的高温强度，硬度和锥面的耐磨性，杆部采用5Cr8Si2提高杆端面硬度54HRC进气门改为对焊结构,盘部21-4N,