轴瓦失效分析

由于故障轴瓦早期失效
纠正 假如轴瓦的使用寿命低于预期寿命，检查发动机运行温度和载荷情况，消除可能存在的缺陷。遵
照发动机制造商的推荐，避免使发动机运行过载。
由于故障轴瓦早期失效
轴瓦润滑油不足 现象 当轴瓦由于缺乏润滑油或润滑油稀释失效时，它的运行表 面变得光亮（ 图 7.4.2）。如果完全没 有润滑油，轴瓦表现为其与曲轴轴颈接触的光滑 表面区域沿轴方向材料被剥落。 原因 轴瓦和曲轴间润滑油不足或润滑油膜稀释，将磨损轴瓦电镀层，一般由以下原因造成： 垂直间隙不足； 润滑油稀释； 发动机长时间低速运转。润滑油的缺乏，导致轴 瓦与曲轴轴颈相 互撞击，由于抗摩擦材料的剥落 磨损加剧。通常由以下原因造成： 部分润滑油通道阻塞； 选择轴瓦尺寸过小；主轴瓦装反（下轴瓦反装为上轴瓦）油泵或减压阀功能不好；
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轴瓦失效分析
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轴瓦正常运行特征
轴瓦正常运行特征 轴瓦的常规磨损很大部分发生在发动机启动或最初运行阶段。除此外，轴瓦的磨损率明 显减小。
在足够的预防措施下，在研磨过程中，只有非常小或没有微粒呈现在轴瓦表面上。在这种情况下 轴瓦有一个相当长的寿命循环周期。 一个很好的证明，轴瓦使用超过其使用寿命，表现为发动机有噪音和润滑油压力降低。 这些擦伤的出现没有问题，除非达到合金基础层。如果继续运行，这些刮伤可能会消失。
正常磨损表现为由于没有被机油滤清器滤掉的微粒引起少量轴瓦表面擦伤。
由于故障轴瓦早期失效
由于故障，轴瓦早期失效 腐蚀 现象 腐蚀的典型现象表现为在轴瓦表面形成黑色合成物或小凹槽。 原因 腐蚀是润滑油组成物在轴瓦合金上产生化学反应形成的。这些象水或发动机运行时润滑剂氧化产 生的氧化物不属于润滑系统，当轴瓦在腐蚀环境中运行时这些有害反应会加剧，导致轴瓦合金表 面一种或多种合金元素剥落，或形成脆性氧化物。 在第一 阶段，受腐蚀的金属由于本身附着性差和强 度疲劳脱离母体，在滑行表面上易脆裂的氧化 层也由于疲劳或腐蚀剥落，少数附着性强的颗粒仍停留在这些表面上。 润滑油工业已经开发出添加剂来 阻止发动机长 时间运行过程中润滑油氧化，极大降低了氧化危害 ， 但是并没有完全消除它。发动机运行产生的热量加速了氧化过程。轴瓦裸露在空气和水里 ，或 与 润滑油中的其它材料，包括能产生接触反应的金属，也会产生腐蚀。 其它包括曲轴箱窜气或高硫磺含量燃料燃烧，再 加上无机酸的形成也会引起腐蚀
由于故障轴瓦早期失效
纠正 根据发动机制造商的规定更换润滑油； 如果是曲轴箱窜气（气体下窜到曲轴箱）引 起的腐蚀，如
果有必要，更换活塞环和重新装配发动机。
由于故障轴瓦早期失效
现象 表面大部分区域抗磨材料剥落，钢 背裸露在外。
原因 当运行的轴瓦温度高于熔点326ºC 或高于锡的熔点231ºC ，由于轴产生相当大的牵引力，防摩擦
安装错误引起轴瓦早期失效
安装错误引起轴瓦早期失效
缺少径向力
轴瓦在内腔内转动
安装错误引起轴瓦早期失效
轴瓦高度过高 现象 两片轴瓦分隔附近区域过度磨损 原因 在把轴瓦装入曲轴腔内时，轴瓦分隔表面有凸出。当扭紧螺栓时，它将压在曲轴内腔表面上， 产 生相当大的径向接触压力。 图片展示了轴瓦高度过高，产生的径向接触压力使轴瓦分隔区域附近变形。（图8.6.1） 最常见的原因是： 分隔表面重新加工； 扭矩过大。 纠正 轴瓦分隔区、缸体或连杆应该被研磨过，重新加 工连杆内腔来获取内腔园度。 在检查扭矩扳手对 螺栓的扭紧力矩后，检查其它任何过程（孔径标准，等），是否椭圆公差在允 许的极限范围内； 必须遵照 发动机制造商推荐的扭矩扭紧螺栓和螺母。
由于故障轴瓦早期失效
由于故障轴瓦早期失效
普通疲劳 现象 轴瓦表面显示不规则的抗摩擦材料分离区域。
由于故障轴瓦早期失效
原因 由于不正常或循环压力引起强度疲劳，换句话说，达到了载荷峰值（图7.3.1）。疲劳断裂起源于
过载，垂直传播到轴瓦表面上。 达到轴瓦合金和支持材料（ 钢 背） 焊缝以前，断裂改变了其方 向，平行传播到焊缝。 由于轴瓦材料分离，这些 断裂会相互连接。最常见的疲劳发生在三层轴瓦合金的最上层，当断裂 发生，经过垂直传播后，它将平行传播到镀镍层，导致一些区域镀镍层减少（图7.3.2）。
安装错误引起轴瓦早期失效
安装错误引起轴瓦早期失效
抗磨擦合金
钢背
杂质
间隙
曲轴
材料移位
安装错误引起轴瓦早期失效
轴瓦有杂质引起沟痕
轴瓦有杂质四周擦伤
安装错误引起轴瓦早期失效
轴瓦表面擦伤
轴瓦油孔四周划伤
安装错误引起轴瓦早期失效
内腔杂质 现象 轴瓦合金表面有局部磨损，相应地轴瓦背面有少量杂质引起的磨损痕迹。 原因 轴瓦内腔及背面有杂质导致接触面不充分并削弱热量流动。这些区域的热量和局部载荷使轴瓦疲 劳强度上升，材料分离。(图. 8.3.2). 纠正 在安装新轴瓦之前，仔细清洗轴瓦内腔，去除所有毛刺，灰尘和固体颗粒。检查曲轴颈部，如果 有必要，重新研磨。
由于故障轴瓦早期失效
纠正 根据发动机制造商的推荐使用有粘性的润滑 油； 检查润滑油油压；避免润滑油被污染； 检查装配间隙。
由于故障轴瓦早期失效
间隙过大 现象 轴瓦侧面边界部分抗磨擦层合金变形/移位 引起的微粒刮伤轴瓦表面。. 原因 假如曲轴或曲轴颈部尺寸比推荐值最小值还 小， 而且轴瓦内腔尺寸比推荐的最大值还大， 这样 会导致润滑油间隙比允许的值大。间隙过 大使得曲轴没有液态动力支撑，曲轴与轴瓦表 面接触， 引起轴瓦抗摩擦层融化或表面变形（图7.6到7.6.3） 纠正 检查轴瓦、连杆和曲轴颈部的直径尺寸；应 用正确的连杆螺栓扭矩，根据制造商的建议 时间更换 螺栓；根据发 动机制造商的建议保持的发动机润滑油充足。
安装错误引起轴瓦早期失效
曲轴中心线
变形曲轴中心线
润滑油间隙
润滑油间隙 缸体中心线
材料达到其热碎裂点。
由于故障轴瓦早期失效
热疲劳 原因 在这种情况下，铅和锡将会熔化，与铜分离，表 面涂层失去钢背支撑，因此材料剥落。热条件下 产生的易脆性是由于轴瓦某些区域过度受热而形成的。过度受热还能引起径向间隙不足，产生 杂 质，曲轴颈部变形，缸体与曲轴中心线不重合。 纠正 根据发动机制造商的推荐的间隙安装轴瓦； 当更换润滑油时，要保证润滑油绝对清洁；安装发动 机时，去除所有加工残渣和污垢；在安装新轴瓦之前，应仔细观察所有曲轴颈部尺寸,核实缸体和 曲轴中心重合度。
安装错误引起轴瓦早期失效
安装错误引起轴瓦早期失效
机体
杂质
轴瓦
正面
侧面
安装错误引起轴瓦早期失效
椭圆形内腔 现象 轴瓦边缘附近区域过度磨损。 原因 由于连杆在交替负荷下弯曲，内腔变成椭圆形。 轴瓦也有形成这种形状的趋势，因此内表面形 成 椭圆形。 由于内腔变形，轴瓦的分隔间隙 明显减小，这将导致抗磨擦合金与曲轴颈部之 间的金属撞击。（图8.4.1） 纠正 检查轴瓦内腔的环状，如果超过规定，修复或 更换连杆。 检查曲轴颈部，如果有必要，研磨 曲轴颈部。
安装错误引起轴瓦早期失效
顶部倒置 压力区
旋转障碍
安装错误引起轴瓦早期失效
安装错误引起轴瓦早期失效
曲轴变形 现象 在一付主轴瓦上部或下部有明显的磨损条纹。这种磨损从一片轴瓦转移到另一片轴瓦，但总的来 说主要表现在中心轴瓦上。 原因 曲轴变形使主轴瓦过载，在最高扭曲点形成高压由于这些原因也会导致间隙减小，轴瓦和曲轴颈 部产生金属撞击。(图. 8.9)由于处理不足，存储方式不对或极度条件下运行都有可能引起曲轴变形 纠正 检查，如果曲轴变形，采取足够的纠正措施； 校正曲轴。
油膜
轮轴
油膜不足
由于故障轴瓦早期失效
气蚀 现象 轴瓦表面部分区域被腐蚀。一腐蚀穿透轴瓦合金层厚度达到钢背。 原因 气蚀的一种损坏形式是轴瓦抗摩擦合金层上瞬间低压油蒸气泡爆炸而形成的。发动机循环运行中 加载在轴瓦上的载荷在强度和方向上迅速起 伏，导致轴瓦的润滑油膜压力迅速改变。 这种压力变化随次数的增加越来越高，使得轴瓦和曲轴颈部的变形也变大。 曲轴润滑油孔润滑油流速过快，凹槽、窄沟、尖角等不连续的面引起的润滑油流速改变也会引起 轴瓦腐蚀。 轴瓦气蚀主要有以下四种情况: 吸气引起的腐蚀—发生在曲轴运动之后； 换气引起的腐蚀—发生在曲轴运动之前； 气穴流动引起的腐蚀； 气穴撞击引起的腐蚀。
安装错误引起轴瓦早期失效
安装错误引起轴瓦早期失效
轴瓦翻边完全磨损
轴瓦前止推面没有磨损后止推面磨损
安装错误引起轴瓦早期失效
固体杂质 现象 外界杂质侵入抗摩擦合金层，导致合金层移位，也能发现轴瓦表面有刮伤。 原因 润滑油中的灰尘，污垢，磨削 和金属颗粒吸附在轴瓦表面上，使抗磨合金材料移位。这些发射出 来的合金材料或微粒到达曲轴上，引起局部摩擦，损坏润滑油膜。（图8.2.3） 在装机前或装机后，发动机清洗不正确，将遗留 杂质。磨损的金属元件也产生恶劣的工况环境。 纠正 安装新轴瓦时，仔细遵照清洗指导清洗轴瓦；如果有必要，研磨曲轴； 遵照发动机制造商规定的 时间间 隔更换润滑油和滤清器，保持滤清器和曲轴箱清洁。
安装错误引起轴瓦早期失效
磨损区域
分隔线
曲轴与轴瓦接触面划痕
安装错误引起轴瓦早期失效
轴瓦高度不足 现象 轴瓦背面或某些表面可见一些光亮区域（ 抛光区域），也包括分隔区表面。 原因 紧固不够，必要径向压力难以形成，轴瓦难以保持在轴瓦腔内。由于接触面不充分，热量流动困 难， 同时轴瓦跳动的其它磨擦，使得热量增加。导致轴瓦 高度不足的原因: 分隔表面重新加工；由于轴瓦间分隔表面有灰尘和毛刺，轴瓦远离内腔； 扭矩不足； 螺栓与螺孔端部干涉；轴瓦内腔尺寸超过规定直径 。 纠正 在扭紧螺母和螺栓之前，清洗轴瓦分隔表面； 检查轴瓦内腔尺寸和整体情况，如果有必要， 对其 钻孔； 遵照发动机制造商的推荐值扭紧螺母和螺栓。