5.0 L柴油发动机曲轴断裂失效分析与优化

针对柴油发动机曲轴断裂问题,采用电镜观察、金相检验和力学性能检验等方法,分析曲轴断裂原因,结果发现曲轴连杆颈表层存在缺陷。缺陷表面有明显的脱碳现象,表明缺陷处曾在高温下与空气充分接触,其原因是炼钢浇铸过程形成的水口结瘤脱落入钢材中,导致原材料棒材状态本身存在缺陷。为此,对浸入式水口结构进行优化设计,将浸入式水口出口角度设计成35°,水口出口采用圆形设计,以增加浇筑面面积,并通过凹陷底部设计来减少因浇筑速度过大而产生的回流区比例。结果表明:增大出口角度以及凹陷底部和圆形水口出口的优化设计,有助于控制水口结瘤,使结瘤率最终稳定在1.2%以内,由此解决了曲轴棒材缺陷问题。