船舶柴油机气缸套裂纹的研究.pdf

第 24 卷 　 第 2 期 武 汉 交 通 科 技 大 学 学 报 V o l. 24　N o. 2 2000 年 4 月 Jou rn a l o f W uh an T ran sp o r tat ion U n iver sity A p r il 2000 船舶柴油机气缸套裂纹的研究 张敬国　崔可润　龚齐清　陈雁荡　肖金生　朱国伟 (武汉交通科技大学动力与环境工程学院　武汉　430063) 摘要: 为解决某大型船舶柴油机气缸套裂纹故障问题, 利用着色探伤、电子显微镜扫描、能谱分析、 化学成分分析等方法对其裂纹进行了研究分析; 并利用实船测试、有限元分析等方法对该型缸套 的温度分布状况、应力状况, 进行了研究分析. 确定了缸套开裂的基本原因. 关键词: 柴油机气缸套; 裂纹; 微观形貌; 温度分布; 应力状况 中图法分类号:U 6641211 ( ) 纹源 图中箭头所指 . 因此, 缸套裂纹的性质可确 1　气缸套裂纹宏、微观状况及材料 定为疲劳裂纹, 所解剖的两只缸套的三条主裂纹 质量分析 疲劳裂纹源的位置离缸套顶部平台 30～ 45 mm 处. 所研究的气缸套内径为 600 mm , 总长为 2 280 mm. 对缸套裂纹进行了肉眼观察、着色探 伤、裂纹断口电子扫描和能谱分析等试验研究, 并 对开裂缸套的材料进行了化学成分、显微组织和 机械性能等方面的分析. 11　裂纹的宏观形态与分析 ( ) 裂纹为 1～ 2 条 多数为 1 条 从缸套顶向下 延伸的纵向主裂纹和其周围的网状细裂纹. 主裂 纹在缸套顶部张开 1～ 15 mm , 长度 115～ 600 图 1　主裂纹断口形貌 mm 不等. 从宏观上看, 网状裂纹主要集中在主裂纹附 主裂纹首先在缸套内壁产生, 然后向外扩展, 近, 尤其在主裂纹附近网状裂纹很深. 在缸套内壁 有的缸套已裂穿, 有的尚未裂穿. 主裂纹在缸套内 产生网状裂纹是典型的热疲劳所致, 并成为主裂 壁弯弯曲曲延伸, 到达缸套外壁处则变为较平直 纹疲劳扩展的起源, 当网状裂纹自身合并成较长 的延伸, 在内壁和外壁延伸的长度大致相同. 裂纹 的裂纹时, 即成为主疲劳裂纹源. 发生在缸套上部燃烧室壁部分, 网状裂纹在从缸 主疲劳裂纹由内壁向外扩展, 同时也沿轴向 套顶部向下 100 mm 左右、主裂纹的两侧, 主裂纹 延伸. 由于缸套内壁网状裂纹的诱导, 使主疲劳裂 和网状裂纹在喷油器油束对应的范围内. 纹在轴向扩展速度加快, 因此贝纹线在轴线方向 除主裂纹向上扩展到缸套顶部外, 在缸套顶 的间距不断加大. 从裂纹断口侧面看到的主裂纹 部、上部孔口锥面和主裂纹周围以外的其余部分 扩展路线弯弯曲曲的形态, 表明了网状裂纹对主 均未发现可见的网状裂纹及其它损伤. 疲劳裂纹扩展的诱导作用. 12　裂纹断口形态 主裂纹断口上的微观形态均为脆性断裂形 ( ) 缸套主裂纹断口 图 1 可看到弧形贝纹线, 貌,