曲轴连杆轴颈裂纹原因分析

１ ． ±００ ３ｍｍ的电子柱来检查。粗糙度用粗糙 ０１ ３ ．１
度样板对比或粗糙度仪来检查 ，用金刚石铰刀加工出 来 的轴孔粗糙 度达到斤０８ｕｍ左右 ，轴孔的位置度 ．
则用三坐标来检查。 圈
３ 汽车Ｔ艺与材料 Ａ Ｍ ０ ｌ Ｔ ＆
２ 年第 期 ０１ ７ １
２１ 磁 粉探 伤 ． 经磁 化 后 的 曲轴 ，在荧 光 灯 下观 察 ，１ 曲轴 在 号
第２ 、４ 、３ 连杆轴颈分模 面上有裂纹存在 ，其中第２
曲拐、第４ 曲拐有一条明显的较长裂纹，第３ 曲拐裂纹 条数较多 ，且有１ 条裂纹贯穿至曲柄臂上 ，见图１ 。 ａ ２ 号曲轴存在裂纹的部位有 ：第１ 连杆轴颈与第２ 主轴
其后加工过程中产生裂纹。 圃
（ 接第２ 页 ） 上 ４
２０２ ２２． ｍ ｍ ～ ３５ ２２． ｍ ｍ ｌ １ ６５ Ｔ ３、 ＢＬ１—
ａ Ｂ孔粗加 工 ．
用 硬质 合金铰 刀粗 加 工Ｂ 。 孔
２０２ ２１． ｍ 一 ６５ ｍ ２１． ｍ ｍ Ｉ ９５ Ｔ１ ３、 ＢＬ１ —
轴 颈连 接 的曲柄 面 上 有２ 裂纹 ；第 ２ 连杆 轴 颈 分 条 、３ 模 面上 有裂 纹 ，裂纹 分布 特征 见 图 １ 。 ｂ
其连杆轴颈表面有裂纹存在。据该厂反映 ，该类裂纹 主要集中在第２ 连杆轴颈 的分模 面处，出现裂纹的 曲
轴 比例 为２ ％ ～３ ％。 ０ ０
曲轴材 料牌号 为４ 钢 ，具体 制造工序 为下料一 ５
这种 异常 淬硬层 与 感应 淬火 前就 有 裂纹 存在 有 关。 为 此 ，对 未感 应淬 火 的 曲轴及 曲轴 裂 纹处 的 断 口进 行 了 细致 深入 的 分析 。
曲轴 ，裂纹不仅仅分布在第２ 连杆轴颈 分模面上 ，在 第３ 、第４ 连杆轴颈 的分模面上也有裂纹存在。 为了解低倍组织情况 ，在１ 曲轴 的第 １ 号 主轴轴 颈、第３ 连杆轴颈 （ 切取成２ ） 片 上取样进行分析。
图 １ 敲开 断 口上 的石 状断 口形 貌 ４
４ Байду номын сангаас论
在感应淬火前，曲轴连杆轴颈处即有裂纹存在 。
ａ裂纹 出现在 低倍 组 织缺 陷 处 ，断 口上 存在 晶 粒 ． 粗 大 、晶界 烧融 的现象 。
前 ，该结 论通过 感应淬火前 曲轴分析进一步得到证
明。值 得 关注 的 问题如 下 。
裂纹 。
关键词 ：曲轴 连杆轴颈 裂纹 分析
中图分类 号 ：Ｕ ６ ．３ ２ ４ ４１３ ． 文献标识码 ：Ｂ
■ ■
东 风汽车 有 限公 司工 艺研 究所
张 梅 冯继 军 黄 文长
张
平
东风 商用 车公 司铸 造 二厂 程 慧清
１前 言
某 厂生 产 的曲轴 在感 应 淬火后 的探伤 过程 中发 现
ａ低倍缺 陷组织 因锻造被挤压到轴颈表面 ，且低 ．
倍 组 织缺 陷恰 好在 探伤 的 裂纹 处。
ｂ裂纹产生于锻造工序。在锻造过程中，心部杂 ． 质被挤压至分模 面表面 ，造成锻造过烧现象，导致在
ｂ裂纹周围都伴随有孔洞类缺 陷，且心部 （ ． 非淬
硬 区 ） 有 孔洞 类缺 陷存 在。 也
锻造一 调 质 处理一 机 械加 工一 轴 颈感 应 淬火一 精 ） ＪＴ Ｕ 一 磁粉 探 伤。
根据探伤结果，裂纹主要分布在连杆轴颈分模面
上 ，这 一特 点 与生产 厂 反 映一致 。但 此 次分 析 的两根
为确 定 曲轴 裂 纹 的性 质 ，对 曲 轴 进 行 了宏 观 、
微观 分析 ，发现裂纹周围存在异常淬硬层 ，分析认为
加 工参 数 ：转 速 为３ ０ ０ ｒｍｉ ，进 给 量 为 ０ ／ ｎ
３ ０ ｍｍ／ ｎ，加 工 时 间 为３ 。 孔 １ ５±０ １ ０ ｍ； ２Ｓ ８． ．５ ｍｍ 、 ９ ８４０ １ ． ． ５ ｍｍ的 大 小 分 别 用 型号 为 ＢＬ — － １
的 大 小 。孔 ２ ． ０ ０ ３ ｍｍ、 ２ ．２ ０ ０ ３ ２ ９４ ． １ － ２ ２ ５４ ． １ －
ｍ ｍ 的 大 小 分 别 用 型 号 为 ＱＣＳＮ—Ｂ ． － ． ３ ２２ ９４ ０ ０１
ｍｍ 、ＱＣ Ｎ Ｂ ２２ ５－ ．１ Ｓ — ２ ．２ Ｉ ０ ｍｍ 的气 动 量 仪 来 － ０ ３
ｃ裂纹 断 口上 存在 晶 粒粗 大 、晶 界烧 融 的现 象 ， ． 同时 晶界 烧融 的部 位其 能谱 分 析表 明有 杂质 存 在。 通
过分析认为 ，在锻造过程中原材料的低倍缺 陷组织如
疏松 、杂 质被 挤 压到 表面 ，由于 锻造 温度 高 ，造成 杂 质熔 化 ，导 致发 生过 烧 现象 ，在 随后 的 挤压 变形过 程 中产 生 裂纹 。
用 气 动 量 仪 Ｑ ＣＳＮ—Ｂ １ ０１ － ０１ ７ Ｉ ９． －０． ３
工Ａ 。加工参数 ：转速为４ ０ ０ ｒ ｎ 孔 ０ ／ ，进给量为 ｍｉ
３ ０ｍｍ ｍｉ，加 工 时间 为３ 。 ０ ／ ｎ ８Ｓ
在精加工过程 中，用气动量 仪来检 查精加工孔
生 产 碗 俑
曲轴连杆轴颈裂纹原 因分析
摘要 ：某厂 曲轴 在感应 淬火后 ，在 探伤过程 中发现连杆 轴颈表面 有裂纹存在 。对裂纹 形貌及组 织分 析发现 ，裂纹 处 的淬硬层 过渡 区存在异 常现 象。通过 分析认为 ，异常的淬硬层 过渡 区形貌 与在 感应淬 火前就有裂纹 存在有 关。为进一步 分析裂纹 的性质 ，对 裂纹断 口进 行扫描 电镜 分析 ，发现 了 大量 的过烧 组织 ，如 晶粒粗 大、晶界烧熔 等现象。研 究结果表 明 ，该裂纹 产生于锻造 工序 ，即曲轴 在锻 造过程 中 ，心部 杂质 被挤压至 分模面表 面 ，造成锻造 过烧现 象 ，导致在 其后 的加工过 程 中产 生
２ ２ ９６ ０ ．５ｍｍ 一 ９９ １ 的塞规 来检 查 ，孔 ．５ｍｍ Ｉ ３ Ｔ 的深度 ８２ － ．５ｍｍ则用 数显 卡尺 来检 查。 ．４Ｏ１ ｂ Ｂ 精力 工 ．孔 口 用 金 刚石铰 刀 精加 工Ｂ 孔。 加 工参 数 ：转 速 为４ ０ ０ ｒ ｎ ０ ／ ，进 给 量 为 ３ ０ ｍｉ ０ ｍｍ／ ｎ ｍｉ，加工 时 间为２ 。 ８Ｓ
２２ 低 倍 组织 分析 －
２ 裂纹分析
曲轴２ ，编号 为 １ 、２ 。 根 号 号
由于无法得到原材料 （ 完整曲轴切片 ） 样品 ， 取１ 号曲轴第１ 主轴轴颈及有裂纹的连杆轴颈做低倍组织分
２１年第 期 ０１ ７
汽车工艺与材料 Ａ８ ２ ＴＭ｝ ５ 【
生
产 侵 场
ｍ ｍ 来 检 查 孔 １ ． ７４０． ３ ｍ ｍ 的 大 小 ， ０１ ９ － ０ １
而 孔 １ １ ０． ３±０． ３ ０１ ｍ 的 大 小 则 用 型 号 为 ｍ
检查 ，而孔 １ ．３４Ｏ０ ３ｍｍ的大小则用型号 为 Ｏ１ ．１ － １ ． ±００ ３ｍｍ的电子柱来检查。粗糙度用粗糙 ０１ ３ ．１ 度样板对 比或粗糙度仪来检查，用金刚石铰刀加工出 来 的轴孔粗糙度达到月０８ ｍ左右 ，轴孔 的位置度 ，． 则用三坐标来检查。 （ 转台再顺时针旋转１０ ，加工Ｂ ２） ８。 孔
２０２ １８． ｍ ｍ 一 ∞ １８． ｍ ３５ ６５ ｍ ｌ Ｔ１３、 ＢＬ１—
２ ２ ９６ ０ ． ｍｍ ～ ９９ ５ ．５ｍｍ １ 的塞规来检查 ，孔 Ｉ ３ Ｔ
的深度 １ ． ０１ ８ ７ ８± ． ｍｍ则 用数 显 卡尺来 检 查。 ｂ Ａ 精加 工 ．孔 精加 工 轴 孔如 图１ 。一 般 来说 ，粗加 工后 ，会 留 下单 边 Ｏ２ ｍｍ的余量 给 精 加 工 。用 金 刚石 铰 刀 精加 ．