Page 71 - 理化检验-物理分册2022年第十期

刘桂连, 等: 氢气增压机活塞杆断裂原因

图 2 活塞杆、 止推圈、 活塞杆带压力体部分宏观形貌
止推圈材料为 42CrMo钢。 活塞 杆 尾 端 断 口 颈 缩 现 象 明 显, 直 径 减 小 了

活塞杆两侧断口外圆边缘均有卷边现象, 边缘 0.5~0.7mm 。在断裂活塞杆外圆面 ( 与 止 推 圈 内
存在锯齿状形貌, 断口截面约有一半为平滑区, 剩余 圆面的接触部位) 有磨损痕迹。
一半断面可见塑性变形。活塞杆尾端断口与止推圈 止推圈的两个半圈与活塞杆对应处有明显磨损
内圆面宏观形貌如图 3 所示。 痕迹, 磨损痕迹沿轴向长度不等, 在止推圈与活塞杆
尾端接触的平端面有一圈光亮的冲击压痕, 压痕有
明显的塑性变形, 局部压痕有车刀纹痕迹, 其他部位
未见车刀纹痕迹, 压痕外圈直径与活塞杆尾端尺寸
一致, 压痕的车刀纹与活塞杆车刀纹一致, 压痕深度
不一致。
1.2 化学成分分析

按照 GB / T20123 — 2006 《 钢 铁 总 碳 硫 含 量

的测 定 高 频 感 应 炉 燃 烧 后 红 外 吸 收 法 》、 GB / T

223.59 — 2008 《 钢铁 及 合 金 磷 含 量 的 测 定》、 GB /
T223.5 — 2008 《 钢铁 酸 溶 硅 和 全 硅 含 量 的 测

定》、 GB / T223.79 — 2007 《 钢 铁 多 元 素 含 量 的 测

定 X- 射 线 荧 光 光 谱 法 ( 常 规 法)》、 GB / T14203 —
2016 《 火花放电原子发射光谱分析法通则》, 对活

塞杆及止 推 圈 的 材 料 进 行 化 学 成 分 分 析, 结 果 如
图 3 活塞杆尾端断口与止推圈内圆面宏观形貌
表 1 所示。
表 1 活塞杆与止推圈材料的化学成分分析结果 %
质量分数
项目
C S P Si Mn Cr Ni Mo Cu AL Ti
活塞杆实测值 0.42 0.009 0.006 0.23 0.62 0.94 0.025 0.22 0.051 0.003 0.001
止推圈实测值 0.38 0.010 0.007 0.23 0.66 0.90 0.056 0.17 0.304 0.005 0.002
标准值 0.38~0.45 ≤0.030 ≤0.030 0.17~0.37 0.50~0.80 0.90~1.20 - 0.15~0.25 - - -
1.3 硬度测试 表 2 活塞杆和止推圈的硬度测试结果 HRC
按照 GB / T230.1 — 2018 《 金属材料 洛氏硬度 检测部位 硬度

试验 第 1 部分: 试验方法》 对活塞杆和止推圈分别 活塞杆尾端 1 处 27.8 31.0 29.2
断口截面 28.1 29.4 27.6
进行硬度测试, 测试结果如表 2 所示。
1.4 力学性能测试 活塞杆外圆表面 2 处 31.3 30.7 29.4

按照 GB / T228.1 — 2010 《 金属材料 拉伸试验 活塞杆断口附近外圆磨损 3 处 46.7 35.4 60.4

第 1 部分: 室温试验方法》 及 GB / T229 — 2020 《 金 活塞杆外圆表面 4 处 60.3 58.4 56.9
止推圈
属材料 夏比摆锤冲击试验方法》, 截取拉伸试样和 21.2 22.3 22.7
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