一個螺栓斷裂的疑難雜癥

提問時間:2012-07-16
提問者: 何翔
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問題詳情 |
小弟從事汽車行業(yè),崗位是SQE,主要負責標準件、沖壓件一類。[br]最近有個頭疼的問題,有個供應商的缸蓋螺栓,裝在發(fā)動機上,連接缸體跟缸蓋,[size=2]M10×1.25×87, [/size]材料35CrMo,硬度要求34-38HRc,抗拉強度大于1080。這個零件是采用定扭法裝配,首先70N預緊,然后松開,再用68N上緊,預緊的目的是消除假扭矩,避免扭矩被過多消耗。[br][br]這個供應商已經(jīng)供應該零件十幾年,從未出現(xiàn)過問題,從去年12月份開始,突然有4顆出現(xiàn)斷裂,斷口有明顯的緊縮,屬于過載斷裂,馬上檢查故障件的斷口、金相、硬度、材料成分等,又對同批次零件進行抗拉,所有都沒有問題,只是說有一點點未溶解的碳化物,這一點我也跟公司國防科技大學畢業(yè)做了幾十年金相分析的一個老工程師溝通過了,他說這點微量的碳化物不會造成斷裂這么嚴重的影響。[br][br]我們曾懷疑墊片太光滑,導致螺栓發(fā)蘭面與墊片間摩擦力太小,扭矩全部傳遞至螺紋。但與另一供應商對比,材料、粗糙度幾乎一模一樣,這個想法被否定了。供應商一直找不到原因,只好針對未溶解碳化物進行整改,調(diào)整了熱處理溫度,消除碳化物,結(jié)果過來一試裝,剛裝到第2臺就斷了,對故障件的檢查結(jié)果跟第一次一模一樣。[br][br]到了今年7月,已經(jīng)半年多了,這個零件一直停供,都找不到原因。供應商為了能恢復,又重新從寶鋼買了一批材料,小心翼翼地做了一批零件過來,檢驗也都合格了。試裝的時候我特意跑過去看,剛到第二臺,首先預緊,用風槍上,打完用定扭扳手去校核,本來風槍打過后差不多就有70扭了,定扭扳手一上就會響,說明力矩夠了,可那天定扭扳手轉(zhuǎn)了大半圈了還不響,工人又轉(zhuǎn),還不響,結(jié)果轉(zhuǎn)了快三圈了,我趕緊說不轉(zhuǎn)了,趕緊退出來吧,不然斷里面還要麻煩。之后那那根拉長的去做分析, 還是跟前兩次一樣,什么問題都沒發(fā)現(xiàn)。[br][br]這真是個疑難雜癥??!希望處理過類似問題的同志能給我點建議,點撥一下到底問題出現(xiàn)在哪,謝了!
全部回復 共 21
1,校準風扳手,降低風扳手最大力矩。2,增大摩擦系數(shù) 3,適當降低力矩,
2012-08-20 11:08 本答案得分:3 0
魯平
針對你的情況有建議以下幾點:1、缸蓋螺栓的裝配連接好幾個被連接件,屬于軟鏈接,加墊片和不加墊片以及加不加潤滑油,這些對于扭矩裝配法影響很大,你做對比實驗時一定要考慮全面 2、加墊片后,墊片有油時一定要防止墊片跟轉(zhuǎn),一旦發(fā)生根轉(zhuǎn)問題將更難掌握了 3、如果有條件的話,引入螺栓伸長量實驗,這一參數(shù)對于裝配很有幫助 4、對比試驗一定要保證其它狀態(tài)一樣,改變一個參數(shù)再進行實驗,如果有兩個變量,這樣對比就沒有意義了 以上是個人建議僅供參考,望孟老師,閻老師多多指導!
2012-07-21 12:07 本答案得分:3 0
魯平
看了你給的報告,已經(jīng)做過了摩擦系數(shù)的試驗了,有一一點你要確認的是摩擦系數(shù)試驗一定要和現(xiàn)場裝配情況一樣才能下結(jié)論,但在你的報告中只對比了總摩擦系數(shù),并且提到了兩種情況下螺栓的伸長。然而我們知道,無論怎樣改變端面摩擦系數(shù),還是螺紋摩擦系數(shù),相同的螺栓能夠承受的屈服緊固軸力與螺栓伸長的比例關(guān)系是一樣的,但是會改變這個直的大小,可以簡單的概括摩擦系數(shù)大螺栓所能承受的極限緊固軸力就小,對應的螺栓伸長就短,這就對應了你實驗中無墊片的情況。另外有些疑問就是,報告中提到無墊片試驗情況,加潤滑油嗎?端面有效直徑和加墊片時一樣嗎?墊片的粗糙度和連桿端面的粗糙度情況怎樣?還有墊片的硬度如何?建議對于你提到的實驗,需要加入螺紋摩擦系數(shù)和端面摩擦系數(shù)進去,這樣對于結(jié)果的分析會更全面,更加接近實際情況。
2012-07-21 12:07 本答案得分:3 0
羅洪 專家
因為墊圈選擇不當造成螺栓斷裂,我遇到過兩次。一次是某發(fā)動機廠的發(fā)動機風扇固定螺栓,螺栓為M10 10。9級螺栓,墊圈采用Q40110普通平墊,平墊硬度低,裝配時螺栓斷裂。而且總是斷,后來更換了硬墊圈后問題解決了。一次是某汽車廠方向機助力油泵固定支架的三個螺栓在汽車運行12000Kg時全部斷裂,斷口呈單向彎曲疲勞斷口。禍首件是其中一只螺栓因墊圈內(nèi)孔較大,而且軟,裝配后墊圈偏向一邊,螺栓支承面接觸很少,而且墊圈嚴重變形,汽車運行時螺栓松動,整個支架因重力滑移,造成三個螺栓單向彎曲疲勞斷裂。三個螺栓斷裂之后才發(fā)現(xiàn)方向失靈,轉(zhuǎn)不動。所以選擇合適的墊圈很重要。墊圈與螺栓的接觸面面積、墊圈的硬度、墊圈表面粗糙度、潤滑情況等都影響到聯(lián)接的可靠性。
2012-07-20 08:07 本答案得分:3 0
羅洪 專家
從何翔介紹的情況看,螺栓是裝配時扭斷,而且有明顯縮徑,屬過載斷裂。說明裝配時受力超過了螺栓本身能夠承受的拉應力和扭應力。出瑞這種情況有四種可能: 1、螺栓本身強度不合格,強度太低; 2、螺栓強度合格,裝配扭矩太大、拉應力太大; 3、螺栓合格、裝配扭矩正常、摩擦系數(shù)太小、拉應力太大; 4、螺紋副接觸面偏斜,接觸面小,摩擦系數(shù)小。 從檢測結(jié)果看,螺栓金相組織、硬度、強度均合格,說明螺栓強度沒問題,可以排除螺栓問題。而裝配扭矩也正常,可見問題應該屬第3條。 所以沒有必要去看熱處理工藝參數(shù)是否正常??礋崽幚砉に囀欠裾o非是分析: 1、是否有淬透、組織是否有未完全轉(zhuǎn)變,導致強度不夠, 2、是否有異常組織,導致強度不夠,人家已經(jīng)說得很清楚,組織正常、強度沒問題。 所以前兩點完全可以不考慮。 3、是否有熱處理脆性,但從介紹情況看,斷口是呈明顯縮徑扭斷斷口特征。所以這一點也可以排除。 所以整個分析應在摩擦上面。是潤滑的原因造成摩擦系數(shù)小,還是接觸面的原因造成摩擦系數(shù)小,這要看實物,還要做試驗。
2012-07-20 07:07 本答案得分:3 0
張力 專家
從提供的數(shù)據(jù)認為熱處理加熱溫度是875度,保溫時間130分鐘。機械性能沒問題,可是熱處理有問題,這是分析的條件。
2012-07-19 08:07 本答案得分:3 0
何翔
具體不是很清楚,我對熱處理這塊不怎么懂。 只知道加熱溫度是875,保溫時間130分鐘。另外我想問一下,是不是檢查出來硬度、金相、抗拉屈服都沒有問題,可以認為熱處理過程是沒問題的?或者說機械性能沒問題與熱處理沒問題是充分必要條件?
2012-07-19 09:07 本答案得分:3 0
唐勇 專家
試驗報告看過,一件有縮頸現(xiàn)象,其它4件無明顯縮頸現(xiàn)象。能否提供供方的熱處理工藝參數(shù)?
2012-07-18 08:07 本答案得分:3 0
何翔
魯工:你好1.扭矩是沒有問題的,因為我們每次試裝都是車間正常連續(xù)生產(chǎn)的情況下,隨機拿零件過去,在任何因素都沒有變動的情況下,直接開始切換試裝零件的。并且這個擰緊工位是重點監(jiān)督工位,每天都要對扭力扳手進行校核。2.我現(xiàn)在也越來越來懷疑摩擦系數(shù)這方面了,之前做過一個實驗,拿斷的螺栓打磨掉斷口,因為斷口就在光桿與螺紋連接處,所以還有很長一段光桿,重新搓牙后,拿另外的正常零件送到實驗室做實驗,有墊片的是正常的零件,無墊片的是斷了后打磨斷口重新搓牙的,沒有裝墊片。并且正常零件有防銹油,重新搓牙的零件因不再發(fā)藍,表面很干燥,不含防銹油。 實驗過程是: 先用68N。M的扭矩預緊,測預緊力,摩擦系數(shù),扭矩系數(shù)等。然后用轉(zhuǎn)角法扭斷,奇怪的是正常零件1600度時失效,而重新搓牙的葉達到了1500, 這是否可以證明螺栓本身是沒有問題的? 下面附上當時的檢驗結(jié)果及結(jié)論。之前的實驗過程就不附上了。請大家?guī)臀曳治?,謝謝了!
2012-07-18 03:07 本答案得分:3 0
何翔
我可能說的有點夸張,我意思就是上緊的時候很反常,本來風槍打過后用定扭扳手去校核的話,不應該會出現(xiàn)一直達不到扭矩的情況。說明風槍打完后,已經(jīng)開始屈服了。
2012-07-18 02:07 本答案得分:3 0
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