油缸活塞杆螺纹连接断裂原因
挖掘机油缸活塞矫直断裂原因分析
第34卷第1期2016年2月V ol.34，No.1，p1-6February2016物理测试Physics Examination and TestingDOI：10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20150101挖掘机油缸活塞矫直断裂原因分析刘金源（广东韶钢集团技术研究中心，广东韶关512123）摘要：某机械厂使用100mm规格的45钢圆棒加工一种挖掘机油缸活塞，在加工过程中发生矫直断裂。
对45钢圆棒和断裂样品进行了化学成分、低倍酸洗、断口、金相组织等项目分析。
结果表明：用于加工活塞杆的45钢圆棒力学性能、化学成分符合标准要求，钢中夹杂物含量少，组织是正常的铁素体+珠光体。
活塞杆矫直断裂为脆性断裂，断裂源位于工件表面，断口微观形貌为冰糖状脆性断口。
断裂件经酸洗后发现纵向表面存在较多沿周向分布的裂纹及较深、较粗的车加工刀痕，金相分析结果表明裂纹为中频淬火过程中形成的沿晶裂纹，裂纹区域存在回火马氏体硬脆相组织。
活塞杆发生矫直断裂的原因是工件矫直前已存在中频淬火形成的淬火沿晶裂纹，在矫直应力的作用下，裂纹沿基体扩展直至发生断裂。
通过改进中频淬火和回火工艺，提高工件表面加工光洁度可消除表面淬火裂纹，后续产品未再发生矫直断裂。
关键词：45钢；矫直断裂；冰糖状脆性断口；中频淬火；表面淬火裂纹文献标志码：A文章编号：1001-0777（2016）01-0001-06Straightening fracture cause analysis of the hydraulic cylinderpiston for excavatorLIU Jin-yuan(Technology Center，Shaoguan Iron and Steel Group Co.，Ltd.，Shaoguan512123，China)Abstract：The45round steel bar(100mm specification)was used to produce a kind of hydraulic cylinder piston for ex-cavator in one machinery factory.The straightening fracture occurred during the processing.The45round steel and frac-tured sample were analyzed by chemical composition，acid pickling test，fractograph and metallographic structure.The results showed that the mechanical properties and chemical composition of45round steel bar for producing piston rod could meet standard requirements.There were few inclusions in the steel，and the microstructure was normal ferrite＋pearlite.The straightening fracture of piston rod belonged to brittle fracture.The rupture source was located on the sam-ple surface，and the microtopography was rock candy-shaped brittle fracture.After acid pickling test，many cracks along the circumferential direction as well as deep and thick lathing marks were found on the longitudinal surface of fractured piston rod.The metallographic analysis results indicated that the cracks were intergranular cracks which were formed in medium-frequency hardening process.The hard and brittle structures of tempered martensite existed in crack areas.The straightening fracture cause of the piston rod could be explained as follows：the hardening intergranular cracks，which had been formed in medium-frequency hardening process before straightening of workpiece，were expanded along the matrix until to fracture under the action of straightening stress.The surface hardening cracks could be eliminated by en-hancing the degree of surface finish through improving the medium-frequency quenching and tempering processes.The straightening fracture was not observed in the subsequent products.Key words：45round steel；straightening fracture；rock candy-shaped brittle fracture；medium-frequency quenching；surface quenching crack45钢是一种常用的优质碳素结构用钢，广泛用于制造轴类、活塞等机械工程用件。
大方坯拉矫机油缸螺栓断裂失效分析及改进
大方坯拉矫机油缸螺栓断裂失效分析及改进摘 要：为拟制大方坯连铸机的拉矫机主压下油缸的八根连接螺栓频繁发生断裂失效，技术人员根据该油缸的连接固定结构以及工作载荷特征，利用有限元数值分析方法对其进行等比例三维仿真分析，并依据分析结果提出了一系列针对性的改进方案。
依据该改进方案进行改造的油缸在现场进行使用后发现，该油缸性能稳定可靠，没有再次发生类似的断裂事故。
本次对油缸的改造分析，为类似液压油缸的载荷能力分析提供了一套科学合理的分析方法。
1. 前言拉矫机在连铸生产中起拉坯、矫直铸坯及传送引锭杆的作用，其作为连铸设备的核心设备之一，设备性能的好坏直接决定铸机产能与质量稳定。
方坯连铸机的通常布置有四到六台拉矫机，为典型的框架型液压夹紧结构：其上设有主压下油缸与四根导向立柱，上辊为驱动辊，下辊为从动辊【1】。
某炼钢厂在几年前引进一台意大利供应的先进大方坯连铸设备，在生产大规格铸坯时，拉矫机的主压下油缸的八根连接螺栓频繁发生脆断，造成铸机紧急停车，严重影响铸机产能。
基于此，本文采用有限元分析软件ANSYS ，通过建立三维全尺寸的液压油缸结构模型，寻找该油缸的薄弱环节，并针对性的提出对应的改造方案，以保证该拉矫机安全可靠生产。
2.主液压油缸的载荷能力分析 2.1. 油缸失效特征该炼钢厂的大方坯连铸机的几台拉矫机主液压油缸频繁发生油缸紧固螺栓断裂事故，其断裂现象如下：在稳定生产期间或在到送引锭杆期间，均出现螺栓断裂；断裂时，通常为8根全断，无法明确那一根先断；油缸为DANIELI 公司提供的组合式油缸；其断裂照片如下：图1 油缸底部法兰螺栓孔处的断裂实物照片基于此，本次对油缸的工作载荷特征进行整体分析，寻找该螺栓断裂的主要根源。
2.2. 油缸载荷特性分析主压下油缸对于拉矫机来说，其作用主要用于控制拉矫机上下夹送辊对铸坯的垂直压坯力，实现对铸坯的夹持力、拉矫力以及动态轻压下。
其与上框架的连接形式如下：螺栓断裂形貌图2主压下油缸与框架的连接剖视图这种特殊结构具有如下特征：1）油缸活塞杆与上夹送辊的压下框架之间采用同轴连接形式，确保在宽度方向上油缸活塞杆不会受到过大的弯矩；2）垂直的四根导杆直接承受铸流方向的拉坯阻力的横向作用，确保活塞杆仅承受垂直方向的鼓肚力即可；3）油缸活塞杆连接轴之间采用一个弧形的轴瓦，能很好的消除在铸流方向上弯矩力传递效应，避免油缸活塞杆在铸流方向承受过大的弯矩。
液压支架推移油缸活塞杆断裂问题的探讨
液压支架推移油缸活塞杆断裂问题的探讨
液压支架推移油缸活塞杆是重要的关键部件，而活塞杆断裂也是
一个普遍存在的问题。
因此，探讨液压支架推移油缸活塞杆断裂有其
必要性。
活塞杆断裂的原因可能是由于液压支架结构本身比较精密，使活
塞杆在工作时可能会发生比较大的受力，如疲劳断裂或者机械损伤等。
而活塞杆的断裂还可能是因为金属材料的质量存在问题，材料表面缺
陷未能很好地发现和排除。
在实际应用中，为了避免活塞杆断裂，可以采取以下措施：
首先，在设计和构造液压支架的时候要注意其结构的密度和美观，以减小活塞杆的受力，从而减少其断裂的可能性。
其次，液压支架的材料要求要符合规定的行业标准，并且要做严
格的表面检验，以确保材料质量良好。
此外，避免不良的使用环境，如低温、水淹、化学侵蚀、磨损等，以免影响活塞杆的正常使用寿命。
在液压支架工作过程中，要定期检查活塞杆，及时排除故障，以
提高活塞杆的耐久性，减少断裂的可能性。
总的来说，只要采取有效的预防措施，液压支架推移油缸活塞
杆断裂的发生可大大减少。
如果活塞杆出现断裂，就可能对使用者造
成安全隐患，产生严重后果。
连杆螺栓断裂的原因
预防措施：
①每次运行12000km进行二级保养时，均应拆卸发动机油底壳，检查发动机轴瓦的使用情况，如果发现个别轴瓦间隙过大，应更换，更换同时也应更换连杆螺栓。平时运行中如果发现发动机运行不平稳，有异响，也应及时停车检查。
②每次维修中应对新更换的连杆螺栓进行检查，应注意螺栓的头部、导向部分、螺纹各部是否有裂纹或凹痕，螺纹的牙齿形状、螺距是否异常，有异常情况应坚决不用。
③装配连杆盖时，应用扭
力扳手，按规定标准扭紧，防止扭力过大、过小。
④选用配套厂生产的连杆螺栓。
柴油机的连杆螺栓是一次性使用的，不允许重复使用。如果重复使用连杆螺栓，由于受力较大，螺栓拉长，极易造成轴瓦由于螺栓紧固力量不足而发生滚瓦烧瓦事故；同时由于紧固力量不足，轴瓦和曲轴轴颈的配合间隙增大，导致机油压力低，造成轴瓦的过度磨损而出现烧瓦事故。柴油机系高强化柴油机，连杆受冲击负荷较大，较普通的柴油机大许多，连杆螺栓重复使用极易导致断裂，打坏发动机气缸体，导致发动机报废。有的单位虽然更换了连杆螺栓，也出现了断裂故障，有个别的发动机在运行中连杆螺栓突然断裂。
③柴油机在运行中出现飞车故障或活塞在气缸内烧死的故障，将连杆螺栓拉断。如果发动机在使用中出现过飞车的故障，应对发动机做一次全面检查，最好更换连杆螺栓；如果在运行中个别气缸出现过较严重的拉缸，在更换气缸活塞组件时也应将连杆螺栓更换。
④材质问题、加工缺陷及热处理工艺问题也会导致连
①装配时扭紧力矩过大，用力不均匀。由于装配中没有严格的配用扭力扳手，具体扭紧力矩又不太了解，认为越紧越好；紧固连杆螺栓用较长的加力杆，扭紧力矩过大，超过了螺栓材料的屈服极限，使连杆螺栓出现屈服变形，使之在冲击载荷的作用下因过度的伸长而断裂。应强调的是，广定要按标准扭紧连杆螺栓，千万不能认为越紧、力量越大越好。
活塞杆断裂
压缩机活塞杆主要断裂的部位是与十字头连接的螺纹处以及紧固活塞的螺纹处，此两处是活塞杆的薄弱环节，如果由于设计上的疏忽，制造上的马虎以及运转上的原因，断裂较常发生。
若在保证设计、加工、材质上都没有问题，则在安装时其预紧力不得过大，否则使最大作用力达到屈服极限时活塞杆会断裂。
在长期运转后，由于气缸过渡磨损，对于卧式列中的活塞会下沉，从而使连接螺纹处产生附加载荷，再运转下去，有可能使活塞杆断裂，这一点在检修时应特别注意。
此外，由于其它部位的损坏，使活塞杆受到了强烈的冲击时，都有可能使活塞杆断裂。
为使压缩机能正常、连续运转，延长其使用寿命，应实行定期维护与检修制度。
压缩机故障的出现，会给使用单位一部分或全部生产带来很大影响，因此对压缩机的日常检修工作是必不可少的。
在日常维护与检修时，需要相关工作人员做好记录与详细的资料，这些资料在下一次的故障或者检修时将起到关键的作用。
日常检修中，我们需要记录相关内容：各种仪表指示是否正常、冷却水流量与水温、各零部件拆换情况、负荷调节与气量调节装置检查。
对于往复活塞式压缩机的维修与保养方面的常识比较多，通常我们都是按照经常用的小修、中修、大修方法去进行检修计划，这三种方法比较常见也是经常用的。
需要补充说明的是往复活塞式压缩机组的检修方面的问题，由于压缩机要求耐磨、耐热、耐腐蚀、韧性强的易损件比较多，有些使用单位以自己的材料仿制出来满足急需，多数不能耐久，也成为事故的原因。
因此，在设备上尽量使用正规生产的零部件，以减少压缩机的检修率与事故率。
对于压缩机的保养也分为三个等级。
三级保养内容与小修基本相同，一级保养则是每天必须进行的工作，保证压缩机正常的运转和工作环境的政界。
二级保养是在压缩机停机时进行的，主要的目的是给压缩机定期除尘，和对于压缩机主要零部件的清洗与消除缺陷和隐患。
发动机连杆螺栓折断原因分析
发动机连杆螺栓折断原因分析发动机连杆螺栓折断，极易引起捣缸、烧瓦。
为防止发生事故，在装配时必须严格遵守技术标准和操作规范，在规定的保养周期内检查连杆螺栓的紧固情况，发现松动要用标准力矩拧紧。
发生的原因主要有：1.连杆轴颈与瓦间隙过大，运动中互相撞击，连杆螺栓受较大发动机连杆螺栓折断，极易引起捣缸、烧瓦。
为防止发生事故，在装配时必须严格遵守技术标准和操作规范，在规定的保养周期内检查连杆螺栓的紧固情况，发现松动要用标准力矩拧紧。
发生的原因主要有：
1.连杆轴颈与瓦间隙过大，运动中互相撞击，连杆螺栓受较大力冲击而折断。
2连杆螺栓有内伤未发现，仍继续使用，容易折断。
如发现连杆螺栓有倒扣、秃扣及拔长现象，应及时更换。
3.连杆螺栓拧紧力矩过大，装配应力超限，或拧紧力矩过小，工作中松动，产生敲击，都容易造成连杆螺栓折断。
4.随便用不合格螺栓代替，或连杆螺栓材质不佳，加工粗糙，承受不到标准扭力而变形或产生裂纹，在冲击力作用下产生应力集中而折断。
5.连杆螺栓、螺母的锁紧装置失去作用，工作中松动，也会造成连杆螺栓折断。
6.飞车时未及时采取紧急措施，使连杆螺栓负荷过大而折断。
7.连杆螺栓未按规定扭矩上紧，形成一个紧一个松，松的一个容易折断。
（尔阳）。
柴油发动机连杆组件常见断裂原因及预防措施
柴油发动机连杆组件常见断裂原因及预防措施柴油发动机连杆组件是发动机的核心零部件之一，其在发动机工作中承受着巨大的动力负荷和磨损，因此在连杆设计和制造过程中必须严格按照工艺和标准要求进行，以避免出现断裂现象。
但是在实际使用过程中，由于各种原因，柴油发动机连杆组件可能会出现断裂，给发动机带来严重的危害。
本文将探讨柴油发动机连杆组件常见断裂原因及预防措施。
1. 柴油发动机连杆组件断裂原因1.1 材料问题连杆材质的选择和质量是决定其性能和寿命的重要因素。
如果连杆材料的硬度和强度不够，或者工艺不合适，容易导致连杆疲劳、断裂等问题。
在柴油发动机连杆疲劳寿命方面，铸铁和普通碳素钢往往无法满足工程需求，因此使用高强度钢材和特殊工艺的制造方法，如锻造等。
1.2 连杆设计问题柴油发动机连杆组件设计不准确或制造松懈也会引起其断裂。
例如，在连杆的几何形状、强度分布、横截面等方面，如果设计不当或生产过程中有瘤子等问题，那么连杆的寿命会大大降低，从而导致连杆出现裂纹或其他断裂问题。
1.3 维护问题柴油发动机的维护保养也是导致连杆断裂的原因之一。
如果发动机没有正常维护保养，例如启动系统过于严苛、机油不及时更换、机油油品不合适或使用不当等，都会导致连杆从而引起其断裂。
2. 预防措施以下是预防柴油发动机连杆组件断裂的措施：2.1 严格控制材料质量材料选用和质量保证对于减少连杆断裂起着至关重要的作用。
在设计和制造连杆组件时，需要按照国家有关材料的标准和要求进行，确保材料质量符合标准和规定，以达到最佳的强度和硬度。
2.2 优化连杆设计连杆设计需要借助现代CAD/CAM工具和仿真技术等，来进行全局考虑，增加宏观层次的调整，以提高整个组件的性能。
在设计时应当特别注意连杆的主要应力集中区和连接边缘的强度分布，尽量避免出现强度分布不均或应力过大的缺陷。
2.3 定期维护对柴油发动机的维护保养可以显著改善其性能和寿命。
建议按照生产厂家的要求进行维护，对发动机的开启、关闭、应用机油、启动系统进行相应的调整。
活塞杆断裂分析
我是化肥厂压缩机管理人员，最初干维修，之后进行技术管理，对活塞式压缩机活塞杆断裂的问题体会颇深。
活塞式压缩机从十字头与活塞杆连接处断裂是活塞式压缩机常见的事故，原因有如下几方面：一、备件加工质量问题。
1、由于活塞杆加工工艺中热处理工艺没处理好，造成螺纹处或连接处脆性断裂。
2、由于活塞杆螺纹处加工质量不高，造成运行中因疲劳产生裂纹断裂。
由于活塞杆螺纹处受交变应力，容易产生疲劳破坏。
故对该处的加工一定要保证其表面粗糙度，采用滚压加工比采用车削加工的精度高，建议采用滚压加工的螺纹，包括连杆螺栓也是如此。
二、工艺运行问题。
活塞杆在设计过程中螺纹处有最大应力安全系数和应力幅安全系数两方面。
如果压缩机运行中超温超压，造成某一列或某几列的活塞力超出设计值，造成活塞杆的最大应力安全系数超出设计值，造成活塞杆断裂。
三、安装检修质量问题。
对于活塞杆与十字头连接为螺纹连接结构，螺纹的疲劳断裂占活塞杆断裂事故的一半以上，如果活塞杆中心与十字头中心对中不好，造成附加外力，降低了活塞杆螺纹处的安全应力幅系数，导致活塞杆疲劳断裂。
对于此类问题我认为应采取以下三个措施解决：1、对于十字头与活塞杆连接为螺纹结构活塞杆应定期检验和更换。
一般情况一年对螺纹处磁粉探伤，三年更换一根活塞杆。
2、在维修中确保活塞杆与十字头连接处的预紧力。
3、确保活塞杆中心与十字头中心对中精度，在检修中要分清十字头滑板的受力侧与非受力侧，正确调整十字头中心高。
4、对于活塞杆与十字头连接结构的选择，个人认为沈阳气体压缩机厂吸取德国的博尔齐格结构较好。
以上是个人近些年来对于压缩机使用管理方面的体会，如有不当，请同行批评指正。
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油缸活塞杆螺纹连接断裂原因
油缸活塞杆螺纹连接断裂的原因可能有以下几个方面：
1. 金属疲劳：活塞杆螺纹在长时间的使用中，由于承受重负荷和振动导致金属材料的疲劳，螺纹连接处容易发生裂纹。
2. 连接不牢固：可能是由于装配不当或紧固力不足导致螺纹连接不牢固，长期使用下来可能会导致螺纹连接部分发生松动，最终断裂。
3. 腐蚀和氧化：若活塞杆螺纹连接处未进行防腐措施，暴露在潮湿或腐蚀性环境中，螺纹连接处容易发生腐蚀和氧化，降低了连接强度。
4. 过度负荷：在使用过程中，如果超负荷运转或突然施加过大的外力，活塞杆螺纹连接部分可能无法承受剧烈振动和冲击，从而导致断裂。
为了避免油缸活塞杆螺纹连接的断裂，需要合理选择材料、适当设计螺纹结构，以及注意保养和维护，保持连接部位的干燥、无腐蚀，避免过度负荷操作。