Page 87 - 理化检验-物理分册2022年第九期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202209019

前悬挂油缸活塞杆断裂原因

张 强,王书强,周 涛

[ 国家船舶材料质量监督检验中心( 江苏),江阴 214434 ]

摘 要: 某矿用卡车前悬挂油缸活塞杆在服役时发生断裂。采用宏观观察、 化学成分分析、 力学
性能测试、 断口分析以及金相检验等方法对该活塞杆断裂原因进行分析。结果表明: 该活塞杆热处
理工艺不当导致表面形成感应淬火裂纹, 在恶劣的服役环境下, 活塞杆表面裂纹尖端开始形成疲劳
裂纹并向内扩展。当疲劳裂纹扩展到一定程度时, 活塞杆所受载荷超过其承载力, 最终导致其瞬间
断裂。

关键词: 活塞杆;断裂;疲劳裂纹;感应淬火;热处理

中图分类号: TH142.1 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2022 ) 09-0071-04

Fracturecausesof p istonrodoffrontsus p ensionc y linder

,
,
ZHANGQ ian g WANGShu q ian g ZHOUTao

[ NationalShi p MaterialsQualit ySu p ervisionandTestin gCenter ( Jian g su ), Jian gy in214434 , China ]

Abstract : Thefrontsus p ensionc y linderp istonrodofaminetruckfractureddurin gservice.Thefracture

causeof p istonrodwereanal y zedb ymeansofmacrosco p icobservation , chemicalcom p ositionanal y sis , mechanical

p ro p ert y test , fractureanal y sisandmetallo g ra p hicexamination.Theresultsshowthattheim p ro p erheattreatment

p rocessofthep istonrodledtotheinductionq uenchin gcrackonthesurface , fati g uecrack wasformattedfrom

surfacecrackti ptointerior when p istonrod worked underhostileservicecondition.Whenthefati g uecrack

p ro p a g atedtoacertainextent , theloadonthep istonrodexceededitsbearin gca p acit yandeventuall yledtoits

instantaneousfracture.

Ke y words : istonrod ; fracture ; fati g uecrack ; inductionq uenchin g ; heattreatment
p
矿用卡车是矿产资源运输的重要交通工具, 其
通常在工况较差的野外服役。前悬挂是矿用卡车的 1 理化检验
重要组成部件, 有支撑整车、 缓冲、 减震和受力传递 1.1 宏观观察

的作用 [ 1 ] 。某重型矿用卡车在正常服役 500h 后发 前悬挂油缸活塞杆断口的宏观形貌如图 1 所
生前悬挂油缸活塞杆断裂事故。该油缸活塞杆材料 示, 根据断口裂纹扩展花样分析 [ 2 ] , 断口基本呈横

为 27SiMn钢, 规格为 320mm×48mm ( 外径 × 壁 向断裂, 裂 纹 的 走 向 是 由 活 塞 杆 一 侧 外 表 面 向 另
厚), 主要加工工艺为: 整体模锻件锻后正火 → 下料 一侧扩展, 裂 纹 源 区 断 面 平 滑, 呈 弧 形 扩 展, 具 有
→ 粗车 → 调质热处理 → 半精车 → 表面感应淬火 → 精 明显的疲 劳 断 裂 特 征, 疲 劳 源 位 于 活 塞 杆 外 侧 近
车 → 表面镀铬 → 抛光。 边缘处。活塞杆断裂 面 最 外 侧 约 1.6 mm 宽 度 区

为查明该活塞杆断裂的原因, 笔者对断裂的活 域, 断口形 貌 与 疲 劳 裂 纹 扩 展 平 面 的 特 征 明 显 不
塞杆部件进行理化检验, 对其断裂原因进行了分析, 同, 并可见 明 显 的 台 阶。断 口 上 疲 劳 裂 纹 扩 展 区
以防止该类事故再次发生。 面积较小 且 表 面 形 貌 较 为 平 坦, 最 后 瞬 间 断 裂 区
面积较大且较为粗糙, 呈人字条纹, 说明最后断裂
收稿日期: 2021-10-26 [ 3 ]
时所受的工作应力较大 。
作者简介: 张 强( 1986- ), 男, 高级工程师, 主要从事检验检测、

在断口附近切割试样, 纵向( 垂直于断裂面) 磨
失效分析、 金属材料疲劳性能和腐蚀性能等方面的研究工作, zhan-
抛后在体式显微镜下观察, 发现感应淬火层内有两
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