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一個螺栓斷裂的疑難雜癥

提問時間:2012-07-16
提問者: 何翔
閱讀量: 9349
問題詳情 |
小弟從事汽車行業,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]這個供應商已經供應該零件十幾年,從未出現過問題,從去年12月份開始,突然有4顆出現斷裂,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,調整了熱處理溫度,消除碳化物,結果過來一試裝,剛裝到第2臺就斷了,對故障件的檢查結果跟第一次一模一樣。[br][br]到了今年7月,已經半年多了,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,可那天定扭扳手轉了大半圈了還不響,工人又轉,還不響,結果轉了快三圈了,我趕緊說不轉了,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,什么問題都沒發現。[br][br]這真是個疑難雜癥啊!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在哪,謝了!
全部回復 共 21
尚衛
1,校準風扳手,降低風扳手最大力矩。2,增大摩擦系數 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,一旦發生根轉問題將更難掌握了 3、如果有條件的話,引入螺栓伸長量實驗,這一參數對于裝配很有幫助 4、對比試驗一定要保證其它狀態一樣,改變一個參數再進行實驗,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,已經做過了摩擦系數的試驗了,有一一點你要確認的是摩擦系數試驗一定要和現場裝配情況一樣才能下結論,但在你的報告中只對比了總摩擦系數,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,還是螺紋摩擦系數,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和端面摩擦系數進去,這樣對于結果的分析會更全面,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。一次是某發動機廠的發動機風扇固定螺栓,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現方向失靈,轉不動。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、摩擦系數太小、拉應力太大; 4、螺紋副接觸面偏斜,接觸面小,摩擦系數小。 從檢測結果看,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是否正常。看熱處理工藝是否正常無非是分析: 1、是否有淬透、組織是否有未完全轉變,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小,還是接觸面的原因造成摩擦系數小,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
從提供的數據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,一件有縮頸現象,其它4件無明顯縮頸現象。能否提供供方的熱處理工藝參數?
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生產的情況下,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督工位,每天都要對扭力扳手進行校核。2.我現在也越來越來懷疑摩擦系數這方面了,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,扭矩系數等。然后用轉角法扭斷,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果及結論。之前的實驗過程就不附上了。請大家幫我分析,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,不應該會出現一直達不到扭矩的情況。說明風槍打完后,已經開始屈服了。
2012-07-18 02:07 本答案得分:3 0
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