CA4D32发动机喷油泵凸轮轴断裂失效分析
柴油机凸轮轴断裂失效分析
扫码了解更多通过对发生断裂的凸轮轴进行断口宏、微观观察、力学性能和化学成分检测等，确定了凸轮轴断裂性质和原因。
结果表明：凸轮轴断裂的原因为存在铸造缺陷，在加工过程中组织应力和机加工应力叠加，在凸轮根部应力变化较大的部位产生裂纹，中频感应淬火过程中裂纹继续扩展，导致表面颜色较暗区域分为两部分。
在后续的弯曲校直过程中，凸轮轴受（a）（b）图1 凸轮轴断裂及裂纹部位（a）（b）2018年 第10期 热加工F断裂失效racture Failure28用配备有X 射线能谱仪的Z e i s s EVO18扫描电子显微镜观察凸轮轴断口形貌，如图4所示。
图4a ～c 分别与图2中的区域位置相对应。
从图4中可以看出，a 、b 区域表面已经被覆盖一层物质，经≥75%）。
但该珠光体是铸造后直接得到的，未经过正火处理，与图样要求不符。
采用HB-3000型布氏硬度计测试三点心部硬度，分别为259H B W 、263HBW 、272HBW ，满足图样220~290HBW 的技术要求。
根据相关资料介绍，珠光体含量在90%以上时，可使疲劳强度下降，由于凸轮轴在搬运或加工过程中，受到碰撞，易产生微观裂纹；同时，凸轮轴本身结构（a ）a 区域（b ）b 区域（c ）c 区域图4 凸轮轴断口扫描电镜照片（a ）a 区域能谱（b ）b 区域能谱（c ）c 区域能谱图5 凸轮轴断口能谱分析图3 凸轮轴裂纹形貌能谱分析为氧化物，且a 区域的氧含量为28%，b 区域氧含量为13.8%，c 区域氧含量为11%（见图5）。
说明a 区域氧化较为严重，为去应力退火前产生的裂纹，b 区域为在淬火过程中，裂纹继续扩展，后续回火加热，导致氧含量相对减少，c 区域为新鲜断口，氧含量最小。
a 、b 区域氧含量相差较大，是因为a 区域经过去应力退火和回火两次加热，b 区域只经过一次回火加热，且去应力退火加热温度高于回火温度。
（4）金相分析+硬度分析 对断口腐蚀、抛光，观察金相组织，如图6、图7所示。
柴油机喷油泵的常见故障及维修处理方法
柴油机喷油泵的常见故障及维修处理方法【摘要】柴油机喷油泵是柴油机的重要部件，负责将燃油送入喷油嘴，影响着柴油机的燃烧效率和性能。
喷油泵常见故障会给柴油机带来严重影响，如动力下降、油耗增加等问题。
其中堵塞是影响喷油泵正常工作的主要原因之一，需要及时清洗或更换堵塞物。
喷油泵密封不严会导致燃油外泄，需要检查密封件并调整。
喷油泵压力不稳定常见于高速运转时，可能是油泵内部零件磨损，需要修理或更换。
喷油泵喷油量不足会导致发动机运转不顺畅，可能是喷油嘴堵塞或调节出问题，需要进行维修。
漏油也会导致燃油浪费和环境污染，可能是密封圈老化或损坏，需要及时更换。
定期检查喷油泵的保养工作和及时发现解决喷油泵故障是确保柴油机正常运转和延长使用寿命的重要措施。
【关键词】柴油机喷油泵、常见故障、维修处理方法、堵塞、密封不严、压力不稳定、喷油量不足、漏油、定期检查、保养、及时发现、解决故障。
1. 引言1.1 了解柴油机喷油泵的重要性柴油机喷油泵是柴油机中至关重要的部件之一。
它起着将燃油从燃油箱输送到喷油嘴的关键作用，直接影响着柴油机的工作效率和性能。
喷油泵通过高压喷射燃油到气缸内，确保燃油能够完全燃烧，从而提供动力。
了解柴油机喷油泵的重要性，首先要明白它在整个柴油机系统中的作用。
喷油泵能够根据发动机的负荷和转速实时调整喷油量和喷油时间，确保燃油能够按照最佳比例燃烧，提高燃油的利用率，降低废气排放。
在柴油机长时间运行过程中，喷油泵可能会出现各种故障，影响其正常工作。
及时检测和维修喷油泵故障对保证柴油机的正常运行至关重要。
除了保证柴油机的正常运行外，了解柴油机喷油泵的重要性还可以帮助我们更好地进行维护保养工作，延长其使用寿命，减少故障发生的概率。
加强对柴油机喷油泵的理解和重视，对保障柴油机的稳定运行和提高工作效率具有重要意义。
1.2 常见故障会给柴油机带来什么影响柴油机喷油泵是柴油机中至关重要的部件之一，一旦出现故障将会给柴油机带来严重影响。
柴油机喷油泵的常见故障及维修处理方法
柴油机喷油泵的常见故障及维修处理方法【摘要】柴油机喷油泵是柴油机燃油系统中的一个重要部件，负责将燃油压力提高至喷射压力，并将燃油喷入燃烧室。
喷油泵的正常运行对于柴油机的性能和效率至关重要。
喷油泵在使用过程中常会出现各种故障。
喷油泵压力不足是常见故障之一，可能是由于供油系统故障或者泵内部零部件磨损导致。
喷油泵漏油也是常见问题，可能是密封件老化或者安装不当引起。
喷油泵喷射不良往往是由喷油嘴堵塞或者喷油泵调节螺丝松动引起。
喷油泵工作时噪声大和内部零部件磨损也是需要关注的问题。
定期检查维护柴油机喷油泵的重要性不言而喻，能够及时发现和处理可能存在的故障，保证柴油机的正常运行。
及时处理柴油机喷油泵故障同样至关重要，能够避免因故障而导致的严重后果。
关注喷油泵故障及时维修处理，对于保证柴油机长期稳定运行具有重要意义。
【关键词】柴油机喷油泵、故障、维修、压力不足、漏油、喷射不良、噪声、零部件磨损、定期检查、维护、及时处理。
1. 引言1.1 什么是柴油机喷油泵柴油机喷油泵是柴油机燃油系统中的重要组成部分之一，其作用是将柴油从燃油箱送至喷油嘴，并控制喷油量和压力，确保燃油能够按时、按量、按顺序喷射到气缸中，从而保证柴油机正常运转。
柴油机喷油泵的工作原理是利用高压油将柴油压缩，形成高压燃油，然后通过喷油嘴向气缸内喷射，经过高温高压气体的压力作用点燃并推动活塞运动，完成柴油机的工作过程。
柴油机喷油泵的工作性能对柴油机的工作效率、经济性和可靠性有着至关重要的影响。
喷油泵工作正常，柴油机燃烧稳定、动力强劲，燃油消耗低，排放清洁。
但一旦喷油泵发生故障，会导致柴油机性能下降、燃烧不完全、排放增多甚至引发严重故障。
定期检查和维护柴油机喷油泵是非常重要的，可以确保柴油机正常运转，延长使用寿命，并避免因喷油泵故障导致的不必要损失和安全隐患。
1.2 柴油机喷油泵的重要性柴油机喷油泵是柴油机中非常重要的部件之一，它的作用是将燃油从燃油箱送至喷油器，通过高压喷射进入气缸内进行燃烧。
发动机凸轮轴断裂失效分析
发动机凸轮轴断裂失效分析辛延君;姜爱龙;孙玉成;李玉娟;曹精明【摘要】为解决某机型发动机在配气机构结构优化耐久试验中凸轮轴从齿轮连接螺栓螺纹孔处断裂的问题,通过振动测试、断口、金相及硬度检测等手段进行失效分析.结果表明:失效原因是减震器失效引起的凸轮轴前端受力异常增大,螺栓底孔的尖角效应以及螺栓孔壁被淬透导致材料脆性增加.相应采取改变感应淬火的方式,或在尖角位置增加防护措施消除螺栓的尖角效应等改进措施后,凸轮轴再次进行耐久试验时未发生断裂.【期刊名称】《内燃机与动力装置》【年(卷),期】2019(036)002【总页数】5页(P46-50)【关键词】凸轮轴;断裂;减震器;尖角效应;感应淬火;脆性断裂【作者】辛延君;姜爱龙;孙玉成;李玉娟;曹精明【作者单位】潍柴动力股份有限公司,山东潍坊261061;内燃机可靠性国家重点实验室,山东潍坊261061;潍柴动力股份有限公司,山东潍坊261061;内燃机可靠性国家重点实验室,山东潍坊261061;潍柴动力股份有限公司,山东潍坊261061;潍柴动力股份有限公司,山东潍坊261061;内燃机可靠性国家重点实验室,山东潍坊261061;潍柴动力股份有限公司,山东潍坊261061【正文语种】中文【中图分类】TK413.410 引言凸轮轴是柴油发动机的重要零件，它的作用是控制气门的开启和闭合。
凸轮轴工作条件恶劣，受力情况复杂，承受的载荷主要为气门和相关附件的阻力矩、气门弹簧的反作用力及气门的动态冲击力等[1-2]。
这些载荷均要求凸轮轴具备较好的韧性、较高的强度，加工工艺良好。
否则，在复杂的工作环境下，凸轮轴极易产生断裂失效[3-4]。
凸轮轴断裂的原因很多，比如：曲轴减震器失效；凸轮轴上键槽口缺陷引起应力集中导致疲劳断裂[5]；原材料存在组织缺陷和调质处理不完善及淬火加热温度偏高导致断裂[6]；锥面贴合率不满足要求，造成凸轮轴与齿轮间存在微动磨损导致早期断裂失效[7]；凸轮轴颈与凸轮过渡圆角处存在加工缺陷，在交变应力作用下导致凸轮轴断裂失效[8]。
柴油机喷油泵的常见故障及维修处理方法
柴油机喷油泵的常见故障及维修处理方法柴油机喷油泵是柴油机燃油系统中非常重要的一个部件，其作用是将高压燃油送入喷油嘴，以实现柴油机的燃烧。
由于长期使用和不当维护，柴油机喷油泵可能会出现一些常见故障。
下面将介绍一些常见的故障及其维修处理方法。
1. 喷油泵漏油喷油泵漏油可能是由于密封件老化或磨损引起的。
此时，需要更换喷油泵的密封件。
在更换密封件之前，应先清洗喷油泵外部油污，并检查喷油泵出油口是否存在结垢或堵塞。
还应检查喷油嘴是否存在喷油不均匀或喷射方向不准确的情况。
2. 喷油泵不能正常供油喷油泵无法正常供油的原因可能有多种。
应检查喷油泵的油门杆和弹簧是否正确安装，如果安装不正确，则需要重新调整。
还应检查喷油泵排气阀是否堵塞，如果堵塞，则需要清洗或更换排气阀。
喷油泵的进油口和进油管路也可能存在堵塞，应及时清理。
3. 喷油泵压力不稳或无法调节喷油泵压力不稳或无法调节可能是调节片磨损或松动导致的。
此时，需要检查和调整调节片。
如果调节片磨损较严重，则需要更换。
还应检查喷油泵的调节杆和调节杆螺母是否紧固，如果松动，则需要重新装配。
4. 喷油泵泵体胶套老化或损坏喷油泵泵体胶套老化或损坏会导致喷油泵无法正常工作。
此时，需要更换喷油泵的泵体胶套。
在更换泵体胶套之前，应先清洗喷油泵泵体，并检查喷油泵的滑动轴套是否存在磨损或变形。
5. 喷油泵进油口漏油喷油泵进油口漏油可能是由于进油口密封垫破损引起的。
此时，需要更换进油口密封垫，并加强固定。
维修处理柴油机喷油泵故障时，应先排除故障的具体原因，然后采取相应的维修措施。
在维修过程中，应注意保持工作环境清洁，并按照操作规程进行操作。
如果对维修柴油机喷油泵故障不熟悉或缺乏相关经验，建议请专业技术人员进行维修。
柴油发动机凸轮轴断裂故障分析及处理对策研究
柴油发动机凸轮轴断裂故障分析及处理对策研究摘要：凸轮轴是活塞发动机里的一个部件，也是汽车发动机配气结构中的重要零部件，它的作用是控制气门的开启和闭合动作。
因此在设计中对凸轮轴在强度和支撑方面的要求会很高，特种铸铁是它的材质，偶尔也采用锻件，所以在发动机中凸轮轴占据着很重要的地位。
但由于凸轮轴运转时需要承受着交变荷载，长时间的工作会产生疲劳裂纹，而造成凸轮轴异常受力疲劳断裂的主要原因是，止推片和凸轮轴两者之间产生摩擦，严重粘着磨损。
本文主要针对分析柴油发动机凸轮轴断裂的故障及处理对策。
关键词：柴油发动机；凸轮断裂；故障；处理对策；柴油机气门驱动机构中的重要零件就是凸轮轴，发动机进气门和排气门的时间都是由它来控制的，发动机曲轴的旋转速度只有凸轮轴的一半，所要求的旋转速度也很快，高速度的转动下就要醒凸轮轴要有很好的性能，但在这过程中凸轮轴也要承受极高的压应力和滑动摩擦力，在载荷作用下轴经部位会产生裂痕，长时间的裂纹就会产生断裂，一旦断裂就会引起整台发动机的失效，本文主要分析凸轮轴断裂的故障原因以及处理它的方法。
1.凸轮轴的断裂故障分析1.1. 凸轮轴的分类按凸轮轴的树木的多少，可以分成两种分别是单项置凸轮轴（SOHC）和双顶置凸轮轴（DOHC）。
用直白的语言解释就是双顶置凸轮轴有两根，而单顶置凸轮轴只有一根凸轮轴。
单顶置凸轮轴：结构简单，一般用于高速发动机，一根凸轮轴在汽缸盖上可以直接驱动进，排气门。
气门上的挺杆具有动力传递的功能，气门的运动也是通过重复凸轮轴的转动中而来的。
凸轮轴也有装置在气缸的侧面，正时齿轮靠驱动。
但气门的重复运动一多起来，往复运动的零件也较多，对高速运动的发动机的工作性能也很大的影响。
然而导致气门失去控制因为零件在不同程度的加快磨损程度，有较大的引动振动频率。
顶置双凸轮轴：在顶盖上有两根凸轮轴，分别用于驱动排气门和驱动进气门。
它用来配合使用四气门的配气机构，所以在双顶置凸轮轴的设计上，对凸轮轴和气门弹簧的设计要求不高。
某船用高速柴油机喷油泵凸轮轴断裂的原因分析和解决措施
0引言某高速船用发动机用喷油泵在改进飞锤部件后，配机进行300小时可靠性试验,试验过程中不存在急加速或减速等恶劣试验条件，运转过程平缓。
在第二个循环出现无法正常运转的情况，经检查，发现喷油泵凸轮轴在调速器端R 角处断裂，见图1。
1故障分析喷油泵凸轮轴断裂的机理十分复杂，往往是设计、制造、装配、材料、试验和使用维护等方面因素或多种因素造成的。
根据柴油机台架试验的实际情况，排除部分因素，现将可能造成凸轮轴断裂的原因及采取的相应检查列举如下。
1.1飞锤锁紧螺母松动飞锤锁紧螺母松动，造成飞锤的旋转运动不规则，凸轮轴受力不均匀，造成凸轮轴断裂。
此台喷油泵安装时全程记录跟踪，手工拧紧飞锤锁紧螺母，拧紧力矩为65N ·m ，拧紧后涂漆标标记。
拆检时，漆标标记未出现偏移，扭矩检测60~65N ·m 之间。
故此因素可排除。
1.2设计强度达不到使用指标凸轮轴材料20Cr ，弹性模量E=206GPa ，泊松比μ=0.33，抗拉强度σb =835MPa 。
考虑飞锤两侧飞块存在偏心因素，故计算时假定仅有单块飞块作用，此时单侧飞块产生的最大离心力为128.19N 。
综合以上因素计算凸轮轴所受最大应力为10.465MPa 。
此时根部R 角位置最大应力值为10.465MPa ，远小于20Cr 材料的抗拉强度，故此因素可排除。
1.3对凸轮轴进行理化分析1.3.1材料化学成分用ARL 直读光谱仪对断裂凸轮轴进行化学成分分析，结果见表1。
断裂凸轮轴化学成分符合GB/T 3077-1999中20Cr 规定范围。
1.3.2硬度凸轮轴R 角处、锥面、螺纹退刀槽3个部位采用涂防某船用高速柴油机喷油泵凸轮轴断裂的原因分析和解决措施Cause Analysis of Camshaft Fracture of Fuel Injection Pump for a Marine High Speed DieselEngine and Solutions刘鹏①LIU Peng ;张祥臣②ZHANG Xiang-chen ;焦喜磊②JIAO Xi-lei ;陈雨雨②CHEN Yu-yu（①〇海军驻洛阳四七厂军事代表室，洛阳471039；②河南柴油机重工有限责任公司，洛阳471039）（①Military Representative Office of the Navy in Luoyang 407Factory ，Luoyang 471039，China ；②Henan Diesel Engine Industry Co.，Ltd.，Luoyang 471039，China ）摘要:某船用发动机在试车时，喷油泵凸轮轴在调速器端R 角处断裂，通过对断口的宏观及微观分析，发现断裂原因为R 角处应力集中以及凸轮轴材料满足不了发动机要求。
组装式中空柴油发动机凸轮轴断裂原因分析及性能优化
组装式中空柴油发动机凸轮轴断裂原因分析及性能优化师利芳张阳虞祯君周林(上海汽车集团股份有限公司商用车技术中心,上海200438)摘要:结合某品牌柴油发动机凸轮轴的设计和开发,详细分析了组装式中空柴油发动机凸轮轴在开发过程中的断口失效情况,对凸轮轴的结构设计和新材料应用提出改进方案㊂研究结果表明,在凸轮轴结构设计中避开应力集中点,可提高材料屈服强度㊂改进凸轮轴端件结构消除疲劳源后,凸轮轴通过了发动机台架耐久测试,未出现失效,问题得到了解决㊂关键词:组装式;凸轮轴;结构设计;疲劳源0前言节能减排一直是汽车行业的发展方向,新型发动机的轻量化的要求越来越高,而对动力输出要求却没有减小㊂凸轮轴主要负责控制发动机气门开起和关闭,是活塞发动机里的1个重要部件㊂通常具有较高的转速,且承载较大的扭矩[1]㊂因此,在凸轮轴的设计中,对强度和支撑方面的要求非常高[2-3]㊂由于气门运动规律关系到发动机的动力和运转特性,因此,凸轮轴的设计在发动机的设计过程中,具有重要的意义㊂组装式中-空凸轮轴具有质量轻㊁加工成本低㊁材料利用率高等特点,与新型轻量化㊁高能量密度化柴油机的要求有着较高的匹配率㊂常规车用凸轮轴的负荷通常为100~120M P a,但新型高功率密度柴油发动机的凸轮轴负荷甚至达到了160M P a[4]㊂常规的材料和结构设计已无法满足发动机对凸轮轴的高强度要求㊂因此,如何平衡组装式中-空凸轮轴的轻量化设计与高强度承载能力的要求,是目前组装式中-空凸轮轴在高能量柴油发动机应用过程中的一大技术难题㊂柴油机的凸轮轴受力复杂,工作中除了承受一定的弯曲和扭转应力,还受到垂直于端面用于固定皮带轮的螺栓施加的压力㊂图1(a)为某新型柴油机凸轮轴三维视图,图1(b)为该新型柴油机凸轮轴的剖面受力图㊂在开发验证阶段,该零件在进行发动机热冲击试验时,当试验进度进行至3/5阶段时,凸轮轴发生断裂㊂表1列出了原设计中的凸轮轴各子零件所用材料㊁制造/热处理工艺及硬度要求[5]㊂图1凸轮轴结构三维视图及剖面受力图表1凸轮轴各子零件所用材料㊁制造工艺及硬度子零件名称凸轮轴管凸轮轴端件螺栓材料牌号20M n40C r28B2制造/热处理工艺冷拔,调质冷拔,调质冷镦,调质零件图纸要求ȡ52H R C20-25H R C10.9级为了查明凸轮轴的断裂失效原因,避免类似失效案例再次发生,提高零件质量,本文针对凸轮轴的失效件进行了失效分析㊂1宏观检验凸轮轴整体宏观断口如图2所示,失效子零件分别为凸轮轴管㊁凸轮轴端件和螺栓㊂各子零件宏观断口均未见明显的塑性变形,部分断口磨损严重㊂2扫描电镜分析将凸轮轴端件断口㊁凸轮轴管断口及螺栓断口分别清洗干净后,放置于Z e i s sE V O18型号的扫描电镜内进行观察㊂图2 凸轮轴管㊁凸轮轴端件的宏观断口和螺栓宏观断口2.1 凸轮轴管及端件断口形貌凸轮轴管及凸轮轴的断口整体形貌如图3所示㊂其中外圈为凸轮轴管,内圈为凸轮轴端件㊂图中A ㊁B 位置分别为凸轮轴管和凸轮轴端件的断裂起始源,虚线为裂纹扩展方向㊂取凸轮轴管及端件断口进行进一步观察,结果如图4所示㊂图3凸轮轴管及端件断口整体形貌图4 凸轮轴管及凸轮轴端件区域形貌在图4(a)中发现,在轴管和凸轮轴端件花键接触面的一侧有沿管壁均匀分布的凸起物(图4(a)中圆点标记位置)㊂能量色散X -射线光谱(E D S)分析结果(图4(b ))表明,轴管材料的组成成分为20M n 材料,由此可以推断这些凸起物为轴管内壁的一侧受到了凸轮轴端件的严重挤压而产生㊂凸轮轴端件断口分析结果如图4(c)所示,图中A 位置进一步放大,分别如图4(d )㊁图4(e )所示,表明凸轮轴端件为多源高应力疲劳断裂,断裂起始源位于内壁螺纹的齿底处,起始源处存在微裂纹和高应力疲劳辉纹㊂2.2 螺栓断口形貌螺栓断口的整体形貌如图5所示㊂取断口A ㊁B ㊁C 3处区域放大观察,结果如图6所示㊂断裂起始源为螺栓外周,形貌如图6(a )所示;B 区域可见疲劳辉纹及二次裂纹,表现为疲劳的特征,为断口扩展区,如图6(b )所示;C 区域为韧窝形貌瞬断区,如图6(c )所示㊂图5螺栓断口整体形貌图6 螺栓断口A ㊁B ㊁C 区域形貌螺栓宏观断口平坦,断裂区附近螺牙磨损严重㊂断口外圈为疲劳断口,中心为韧窝,这是典型的受到旋转扭矩断裂的断口模式[6]㊂因此推断断裂是由凸轮轴工作时受到旋转弯矩,导致连接螺栓与凸轮轴端件内壁受到挤压㊂综合以上断口分析,可以推断凸轮轴断裂的根本原因是,在工作中受到的旋转扭矩,使凸轮轴端件内壁与连接螺栓挤压,产生疲劳裂纹向外扩展导致端件断裂后,挤压凸轮轴管内壁引起轴管断裂及纵向撕裂㊂如图7所示,为了验证以上的分析推断,取2/5热冲击试验后的凸轮轴,剖开后做内/外部裂纹损伤检测㊂分析结果表明,凸轮轴端件的颈部的裂纹由外向内,内部未完全裂透,如图7(a )虚线方框所示;凸轮轴端件内螺纹前期断裂位置的附近,齿底有微裂纹,如图7(b )和图7(c)所示㊂检测结果进一步证实了对裂纹起源和扩展走向的分析㊂表2 凸轮轴各子零件的化学成分分析结果(质量分数%)化学元素C/%S i/%M n/%P/%S/%C r/%C u/%B/%N i /%端件标准要求0.370~0.4400.170~0.3700.500~0.800ɤ0.035ɤ0.0350.800~1.100实测值0.3940.2710.5330.0160.0030.850管件标准要求0.170~0.2300.170~0.3700.70~1.00ɤ0.035ɤ0.035ɤ0.250ɤ0.250ɤ0.30实测值0.1900.2300.8100.0120.0030.1200.080 0.140螺栓标准要求0.280~0.320ɤ0.1500.90~1.100ɤ0.015ɤ0.0150.200~0.350ɤ0.3000.0008~0.005实测值0.3100.0550.9250.0050.0080.2430.0370.003图7 2/5热冲击试验后的凸轮轴管及凸轮轴剖切形貌3 化学成分分析从各子零件上取样,采用S P E C T R O MA Xˑ06直读光谱仪进行化学成分分析,分析结果如表2所示㊂分析结果表明,各子零件的元素含量均符合厂家内部标准对材料的成分要求㊂4 硬度测试从各子零件上取样,采用W i l s o nR 574洛氏硬度计进行硬度测试,凸轮轴端件㊁凸轮轴管硬度测试部位为断裂源附近,螺栓的硬度测试部位为螺纹端芯部,硬度测试结果如表3所示㊂凸轮轴端件符合零件技术要求,凸轮轴管的硬度值不满足零件技术要求,螺栓硬度符合G B /T3098.1 2010‘紧固件机械性能螺栓㊁螺钉和螺柱“对10.9级螺栓的要求㊂5 金相检验从各子零件上取样,采用Z e i s sA x i o I m a ge rM 2m 金相显微镜对各子零件分别进行金相组织检验,结果如图8所示㊂图8(a )和图8(b)分别为凸轮轴端件边缘㊁芯部显微组织,图8(c )和图8(d )分别为凸轮轴管边缘和心部显微组织,图8(e )和图8(f )分别为螺栓芯部和螺纹牙底显微组织㊂凸轮轴端件的金相组织正常,黑色基体为珠光体,白色网状为铁素体;凸轮轴管图8(c )和图8(d)的金相组织为铁素体㊁珠光体,呈带状分布,影响零件强度;螺栓心部显微组织正常,为回火索氏体;螺纹表面无脱碳,且螺纹牙底光滑,无尖角㊁缺口及裂纹缺陷㊂表3 各子零件洛氏硬度测试结果项目硬度/H R C 凸轮轴端件凸轮轴管螺栓标准/要求值20~25ȡ5232~39实测值24.1,23.8,23.924.8,24.8,25.338.1,38.3,38.3图8 凸轮轴各子零件的金相组织6 结论经过相关试验验证,得出如下结论:(1)凸轮轴失效是受到扭矩作用人工引起的断裂,由内向外扩展,凸轮轴端件受力弯曲断裂后,挤压凸轮轴管内壁,引起轴管断裂及纵向撕裂;(2)凸轮轴端件失效是由内壁螺纹的齿底处多源高应力疲劳引起;(3)凸轮轴管的硬度测试结果不满足零件图纸要求,金相检验结果表明热处理工艺不彻底㊂为了应对以上的问题,作出了以下建议:(1)改进凸轮轴端件及凸轮轴管结构,消除疲劳源;(2)将凸轮轴管用的20M n 材料,改用42C r M o 材料,采用800~900ħ淬火,150~250ħ回火工艺处理,提高零件疲劳强度;经过结构与材料优化后,该零件通过了热冲击试验,未再次出现失效㊂参考文献[1]王远,张家玺,朱会田,谷叶水.凸轮轴动力学及多轴疲劳分析研究[J].内燃机工程,2010(31):104-107.[2]王立新,袁峰,梅本付,谢薇.汽油机球墨铸铁曲轴失效分析与研究[J].上海金属,2017(1):11-15.[3]程里,黄伟九.激冷铸铁凸轮轴铸造工艺及断裂分析[J].铸造技术, 2011(32):1220-1223.[4]石岩,李云峰,刘佳,袁振玉.高压油泵凸轮轴激光增材制造梯度耐磨层研究[J].机械工程学报,2017(53):80-87.[5]D O N GS h i y u n,Z H A N GX i a o d o n g,X UB i n s h i,e t a l.L a s e r c l a d d i n g r e m a n u f a c t u r i n g o f45s t e e l c a m s h a f tw o r n c a m[J].J o u r n a l o fA c a d e-m y o fA r m o r e dF o r c e E n g i n e e r i n g,2011,25(2):85-87. [6]马天源,李发宗,邓艳宁,胡如夫.柴油发动机凸轮轴疲劳断裂研究[J].机械设计与制造,2013(1):140-145.。
柴油机凸轮故障的分析报告
柴油机凸轮故障的分析报告机型：大发DA1HA1SU 6D1-20最好的管理方法不该是消除故障，而是防止故障，更不能发生重第故障。
事出有因，就看你管理中是否用心在意。
综合各种异常现象是预防和判断故障的关键所在，有些故障不一定要在机恻才能发现，若是用心的话，从声、光上有时也能发现苗头。
我们知道船上的电力是比较软的，启动一台较大的动力设备，日光灯会暗闪一下，若你留心这一变化，有一天当你感到这种闪动变得长了一点，第一时间你就应当怀疑是否发电机出了故障并到机恻进一步了解，这样对预防故障的发生无疑争取到了时间。
一种异常现象可能有多种故障引起，但多个异常现象只能是一个故障引起的，这一点不该怀疑，它是判断故障的关键。
燃油凸轮和滚轮本身是不会故障的，因为其润滑条件还是不错的，之所以出现问题那是高压油泵不正常引起的。
所以故障是综合的，其主要异常状况至少可分成二个阶段，即凸轮部分完好而高压油泵故障和凸轮部分故障而高压油泵完好，前一种情况若不及时处理很快就变成后一种。
它们的共同表现为负载能力差，往往加上一个较大的负荷电灯会暗闪较重，电网频率变化大，各缸高压油泵的油门刻度比正常时的同等负荷高出许多，各缸的爆压可能很不均匀，高压油泵故障的缸排温较低(凸轮未损坏时)，凸轮处会有异常的声响。
这种情况是由于某种原因使高压泵拄塞不能同步跟随凸轮作上下运动，也就是柱塞下行时有阻尼现象，这样在一个下行循环中高压油泵没有吸满油，自然发动机的负载能力就变差了，但这种情况在低负荷时有可能表现不出来。
所以它是事故的隐患，要等到凸轮及滚轮同时损坏时才有表现。
那么凸轮和滚轮是怎么损坏的呢，我是这样分析的：由于凸轮及滚轮以及挺杆(TAPPET)是在曲拐箱中的，润滑较好，正常情况下不会卡住，(润滑质量问题除外)，也就是滚轮和挺杆在其上面弹簧的作用下会很好地同凸轮接触。
由于柱塞和柱塞导套(GU1DEP1UNGER)不能同步下行，那样在柱塞导套和挺杆之间就存在不同程度的间隙，这样在挺杆下一次上行时就有一个突然接触的过程，这种接触造成的冲击就象锤子打击凿子头上一样，冲击力破坏了受力电的油膜，冲击力破坏了受力点的油膜，不但造成相对运动部件表面的磨损也使材料表面变脆。
发动机燃油供油导管断裂失效分析
发动机燃油供油导管断裂失效分析081142208 郭江淳1 引言某型发动机连续发生两起空中燃油泄漏故障, 导致发动机空中停车, 严重影响飞行安全。
具体过程是: 飞机飞行中发现后侧有白色雾状油带出现, 同时燃油耗量表和分组油量表指示异常。
地面检查时, 有大量燃油从包皮内流出, 认定为发动机漏油。
进一步检查, 两发动机的故障基本相同, 均为发动机主输油圈连接12#喷嘴的U 型导管在靠近工作喷嘴接头处断裂。
该导管断裂后,导致大量燃油从该处喷出。
两发动机总寿命相差不多, 均较长。
至故障发生时, 其修后寿命分别为24. 4h 和15. 5h。
断裂的两根导管中一根为发动机制造出厂时原台装配, 另一根为发动机大修时更换的新导管。
两导管在修理中, 均按工艺要求进行了探伤检查和密封性试验, 未见异常。
本文从痕迹、断口和应力等方面对该故障进行了分析, 确定了导管断裂的性质, 并对其断裂原因进行了分析。
2 示例的试验过程与结果2. 1 断裂导管检查断裂导管的规格为 8mm x 1mm, 材料为1C r18N i9T i不锈钢, 管接头与管体为手工火焰钎焊连接。
完好U 型供油导管在发动机上的安装位置。
断裂后导管的情况, 断裂位置在U 形管的短边一侧接头根部焊缝处, 两侧明显错位, U 型导管开口端两侧向内侧收, 说明导管存在较大的向外张开的安装应力。
将断裂导管拆下检查, 表面有一些规则的、与表面呈一定角度的擦痕。
检查断裂处附近的安装螺帽, 可见一侧边缘有明显的挤压痕迹。
拆下U 形导管上方的燃油总管检查, 一根总管表面未见异常, 无明显的与U形导管接触、碰磨痕迹; 另一根总管在与导管上方对应的位置有一挤压凹坑，说明总管与导管之间有局部挤压、触碰。
2. 2 开车检查为确定U 形导管及燃油总管在发动机工作时各自的振动情况, 是否存在干涉现象, 选择一架完好飞机进行开车检查。
燃油总管振幅很小或基本无振动; 而U 形管高频大幅度振动, 振动方向垂直于U 形平面, 无明显的平行于U 形面的振动。
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CA4D32发动机喷油泵凸轮轴断裂失效分析作者：段海君李春雷
来源：《科协论坛·下半月》2013年第08期
摘要：喷油泵凸轮轴键槽部位开裂问题，通过宏观摄片后，将凸轮轴键槽裂纹展开，并将其置于扫描电镜下观察断口形态。
沿轴向切取试片，制成金相试样，采用扫描电镜和数字金相显微镜观察、评定金相组织。
并利用发射光谱仪、X射线能谱仪和洛氏硬度计，测定材料基体化学成分、微区化学成分、基体硬度。
检测凸轮轴金相化学成分和硬度，凸轮轴金属材质符合要求，金相分析符合要求，确定为半圆键存在力矩传递造成凸轮轴键槽部位开裂。
关键词：凸轮轴开裂扭矩受力
中图分类号：TK423 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）008-010-03
CA4D32发动机喷油泵使用南京威孚PL型直列4缸喷油泵，车辆正常使用过程中出现喷油泵凸轮轴断裂问题，分析失效原因。
1 失效部件
喷油泵凸轮轴。
2 凸轮轴相关技术要求
材质20Cr钢，基体硬度HRC30-34，键槽圆锥表面进行防渗碳处理。
3 检测分析方法
宏观摄片后，利用电火花线切割机将失效凸轮轴锥面段切割下来，并仔细将凸轮轴键槽裂纹展开。
利用丙酮超声清洗去除断口表面污物，然后将其置于扫描电镜下观察断口形态。
沿轴向切取试片，依次经磨光、抛光、腐蚀制成金相试样，采用扫描电镜和数字金相显微镜观察、评定金相组织。
利用发射光谱仪测定材料基体化学成分，利用 X射线能谱仪测定微区化学成分。
利用洛氏硬度计测定基体硬度。
利用MH-6型显微硬度计测量表面淬硬层硬度梯度，载荷为1Kg。
4 检测分析结果
4.1 宏观观察
从失效凸轮轴的宏观残骸形貌可见，喷油泵凸轮轴在键槽处出现了开裂（如图1）。
凸轮轴的开裂位置（图2-图3），在键槽的两端出现了与轴向呈45°的裂纹，一侧圆锥表面还出现了较为严重的磨损氧化痕迹（图2-图3）。
根据贝纹线的弓出方向和裂纹的发展趋势可以确定，凸轮轴的裂纹源位于键槽的一侧的半圆形根部，裂纹沿周向扩展（图4-图5）。
这说明喷油泵凸轮轴的失效形式均属疲劳断裂，裂纹源均位于键槽一侧的半圆形根部，裂纹均沿圆锥轴面的周向扩展。
此外还观察到，凸轮轴上键槽一侧的末端2、3扣螺纹出现了倒牙，倒牙方向由外向内（如图6）。
4.2 微观观察
观察显示，在凸轮轴的裂纹源区，断口表面均出现了严重的接触挤压现象但在裂纹扩展后期，断口表面出现了疲劳裂纹扩展的微观形貌特征-疲劳辉纹，且疲劳裂纹的扩展方向与宏观观察分析一致。
这进一步证实，喷油泵凸轮轴的失效形式均为疲劳断裂。
在凸轮轴的裂纹源区均未观察到明显的冶金缺陷。
在凸轮轴键槽一侧末端的2、3扣螺纹出现了倒牙，但倒牙方向由外向内，即外侧斜面出现了明显磨损（如图7），外侧斜面上还出现了碾压塑性变形（如图8）。
根据斜面表层的塑性变形方向可以确定，在预紧过程中，凸轮轴键槽一侧螺纹出现了非正常旋合，致使其末端的2、3扣出现了倒牙。
4.3 化学成分测定
测定了喷油泵凸轮轴的基体和微区化学成分，结果见表1、表 2。
可见喷油泵凸轮轴的材质为20Cr钢，且基体有害杂质含量很少，符合技术要求。
但基体内存在一些MnS型夹杂物。
4.4 金相组织检测
观察了喷油泵凸轮轴圆锥柱面和螺纹处的轴向剖面金相组织，结果见表3。
可见，喷油泵凸轮轴圆锥柱面表层为上贝氏体+部分沿晶铁素体，心部组织为针状铁素体+珠光体（魏氏组织）。
凸轮轴心部均出现了轴向带状组织，凸轮轴心部还出现了长约13mm的轴向裂纹。
对比裂纹出现的位置、长度和深度，可以确定凸轮轴心部轴向裂纹是从键槽根部萌生、扩展所致。
从螺纹处的轴向剖面宏观组织可见，凸轮轴螺纹表层进行了渗碳处理（如图9）。
喷油泵凸轮轴螺纹表层金相组织为回火索氏体。
凸轮轴倒牙螺纹斜面处出现了微裂纹和磨损（照片231、234）。
由于螺纹表层已硬化，这表明在预紧过程中，凸轮轴键槽一侧螺纹的非正常旋合力较大。
4.5 硬度测定
测定了喷油泵凸轮轴的基体硬度、圆锥轴径表层和螺纹处的硬度梯度，结果见表4和表5。
可见，喷油泵凸轮轴的基体硬度基本符合技术要求。
凸轮轴圆锥轴径表层未硬化处理。
虽然按HV1550标准测算，凸轮轴螺纹表层的渗碳硬化层深度为零，但螺纹表层硬度明显高于心部基体，这说明凸轮轴螺纹表层已渗碳或防渗处理不当。
5 失效原因分析
综上观测结果可知，失效喷油泵凸轮轴材质、心部基体硬度符合技术要求，凸轮轴锥形斜面表层未进行硬化处理，但心部出现了魏氏组织。
由于螺纹表层防渗不当或进行了渗碳处理，螺纹表层明显硬化。
根据喷油泵凸轮轴的旋转方向可知，若定位键受到了旋转方向的周向切应力作用，则轴体键槽端部和根部必然受图3标出的剪切应力。
根据最大主应力与剪切应力成45o角取向关系可以确定，凸轮轴键槽处的裂纹扩展方向恰位于其所受的最大主应力面上。
这表明凸轮轴是在定位键的周向剪切力的作用下萌生裂纹并扩展断裂。
众所周知，在喷油泵运转过程中，主要通过凸轮轴圆锥面与相配的提前器间的静摩擦力传递扭矩，而定位键不应承受周向剪切力。
只有当两者间的静摩擦力不足且相对转动时，定位键才能受到周向剪力作用。
由此推断，在喷油泵运转过程中，凸轮轴圆锥面与提前器间的静摩擦力不足，加之其基体出现了不正常的魏氏组织，引起键槽根部疲劳裂纹萌生、扩展，最终导致断裂失效。
6 结论
（1）失效喷油泵凸轮轴的材质、基体硬度符合技术要求。
凸轮轴锥形斜面表层未进行硬化处理，轴体心部出现了魏氏组织。
失效凸轮轴的螺纹表层已渗碳硬化。
（2）喷油泵凸轮轴的失效性质均属疲劳断裂。
由于凸轮轴圆锥面与提前器间的静摩擦力不足，致使定位键受到了周向剪切应力作用，加之凸轮轴基体出现了不正常的魏氏组织，引起键槽根部疲劳裂纹萌生、扩展，最终导致疲劳断裂。
参考文献：
[1] 伍颖.断裂与疲劳[M].武汉：中国地质大学出版社，2008.
[2] 曹立峰.柴油机喷油泵凸轮轴裂纹浅析[J].车用发动机，2001（02）.
[3] 李生.喷油泵凸轮轴为何连续折断[J].农业机械，2003（10）.
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