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柴油机活塞销折断的原因 |
一台ZL20型装载机采用4125型柴油机。昨夜过程中，突然感觉柴油机无力，冒黑烟，消音器发出“突突”的响声。用“断缸法”逐缸检查，当IV缸断油时，排气冒黑烟的现象减弱，一次校对4个缸的喷油器及喷油泵的压力后，故障依旧。打开缸盖，检查IV缸燃烧室的工作情况时，发现缸套上、下止点处的销轴方向又高温烧蚀的积瘤槽，进一步作检查时发现，IV缸活塞销已断裂。
该机大修后适用仅5个月，事故发生前未发现任何以常情况。连续检查其他3组活塞连杆的装配情况，结果是，活塞销与连杆衬套的配合间隙符合要求；活塞销孔德中心线与活塞纵向中心线的垂直度也在允许的范围内。由此推测，发动机在维修后，IV缸活塞连杆的装配参数符合技术要求。因此排除了因配合间隙或中心线偏斜造成活塞销断裂的可能性。进而从活塞销的材料工艺和受力方面作进一步分析。
活塞销为中空圆柱体，材质为低碳钢或低碳合金钢，外表面渗碳淬火至硬度HRC56-66，淬硬深度为0.8-1.2mm 。当内孔表面未淬硬时，需要提高内孔表面的光洁度，以提高抗疲劳强度。仔细观察断裂活塞销内孔加工刀痕及断面层颜色后发现，内孔表面留有很深的粗车刀痕，断裂表面的颜色能明显地分出内外两层，且外层表面显现凹坑而外层表面未发现。以此简单的方法证明了该活塞销内孔未经淬火，加工工艺不符合技术要求。
在压缩和作功行程中，活塞销受力后发生变化，由于变形的不统一使销座与销的接触很不均匀，销孔内侧上缘出现尖峰负荷和相应的应力集中。如果活塞销钢度不足，此处往往发生初始裂痕，然后不断扩展，使活塞销断裂。
经综合分析后认为，热处理不当是活塞销发生断裂的直接原因。另外，活塞销表面淬硬层过深，使内部韧性减弱，刚度不足。交变载荷的作用力及淬火后的残余应力，都会使活塞销的粗车刀痕内部处产生微观裂纹，随着发动机的高速运转，裂纹不断延伸扩展，最后导致活塞销折断。
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