I. Ambjent operattiv tal-valvi u kawżi ewlenin ta 'ksur
Valvi fil-magni tad-diżil tal-baħar joperaw għal perjodi estiżi taħt kundizzjonijiet ta 'temperatura għolja u ta' stress għoli. Għalhekk, huwa kruċjali li jintgħażlu materjali xierqa matul il-proċessi tad-disinn u tal-manifattura biex jiżguraw li jistgħu jifilħu għal dawn l-ambjenti tax-xogħol ħarxa.
Meta l-magna tkun qed taħdem, il-kombustjoni tat-taħlita ta 'l-arja-fuel fiċ-ċilindru tiġġenera temperaturi estremament għoljin. Il-valvi huma soġġetti għal impatti ta 'veloċità għolja minn gassijiet ta' l-egżost sħan u korrużivi, b'temperaturi li jilħqu 700-900 grad. Għalkemm is-sħana tista 'tinħela parzjalment permezz tal-gwidi tal-valv u s-sedili għar-ras taċ-ċilindru, l-effett tat-tkessiħ huwa limitat.
Barra minn hekk, id-dħul f'daqqa ta 'arja friska jikkawża tkessiħ istantanju tal-valvi, li jirriżulta f'differenza ta' temperatura sa {650-800 grad. Din l-esponiment alternattiv għal temperaturi estremi jwassal għal għeja u falliment ta 'creep, li tiddegrada b'mod sinifikanti l-proprjetajiet mekkaniċi u r-reżistenza għall-ilbies tal-valvi. Barra minn hekk, il-valvi huma suxxettibbli għal erożjoni f'temperaturi għoljin, li jwasslu għal deformazzjoni u falliment potenzjali minħabba tnixxija jew qsim.
Id-distribuzzjoni tat-temperatura irregolari fil-valv, partikolarment fiż-żona tad-diska tal-valv, fejn id-differenzi fit-temperatura jistgħu jilħqu 150-200 grad, jiġġenera tensjonijiet termali li jikkawżaw deformazzjoni termali. Dan it-trasferiment tas-sħana fqir iżid it-temperatura tax-xogħol tal-valv, u joħloq ċiklu vizzjuż li jkompli jiggrava l-problema. Taħt tagħbijiet tqal u esponiment fit-tul għal temperaturi u pressjonijiet għoljin, l-integrità strutturali tal-valv hija faċilment kompromessa, li twassal għal diversi kwistjonijiet relatati mal-falliment. F'każijiet severi, dan jista 'jirriżulta f'inċidenti.
Studju ta 'każ speċifiku jinvolvi magna diesel tal-baħar li falliet wara li tkun akkumulat 22,390 siegħa ta' operazzjoni u 2,116 siegħa wara t-tiswija tal-maġġoranza. Id-driegħ rocker pushrod taċ-ċilindru A2 instab mgħawweġ u deformat, u kemm il-valvi tal-konsum kif ukoll tal-egżost kienu miksura. Dan id-dokument janalizza l-valvi bil-ħsara, jeżamina l-kompożizzjoni materjali tagħhom u l-morfoloġija tal-mikrostruttura, u jipprovdi għarfien dwar il-kawżi tal-falliment tagħhom ibbażat fuq is-sejbiet.
Analiżi tal-modi ta 'falliment tal-valv
Il-falliment tal-valv huwa relatat mill-qrib mal-mekkaniżmu tal-valv u l-komponenti assoċjati. Ibbażat fuq esperjenza estensiva, ġew deskritti fenomeni ta 'falliment differenti ta' valvi, u l-modi ta 'falliment ewlieni huma kklassifikati kif ġej:
1. Frattura tal-valv
Dan jinkludi ksur f'diversi postijiet:
1) ** Frattura tal-kanal tal-illokkjar **: Fratturi li jseħħu fil-kanal tal-illokkjar u ż-żona tal-madwar.
2) ** Frattura fil-ġonta wweldjata tal-frizzjoni **: manifestata bħala wweldjar falz, iwweldjar mhux komplut, jew il-preżenza ta 'żoni ta' xquq tal-iwweldjar minħabba wweldjar u konnessjoni ta 'frizzjoni mhux xierqa. Taħt stress għoli waqt l-operazzjoni, dan jista 'jwassal għal ksur.
3) ** Frattura taz-zokk **: Fratturi li jseħħu tul iz-zokk tal-valv.
4) ** Qatra tar-ras tal-valv **: Fratturi fl-għonq taz-zokk, li jwassal għat-tneħħija tar-ras tal-valv.
5) ** Qatra blokka tar-ras **: Stakkament parzjali jew telf tar-ras fil-pjan kbir, ark tal-għonq, jew wiċċ koniku, li jista 'jinqasam aktar fi ksur radjali u ksur tal-blokka tal-kordi [3].
2. Ilbies tal-valv anormali
Dan jinkludi diversi tipi ta 'xedd:
1) ** Ilbes tal-wiċċ koniku eċċessiv **: Ilbies eċċessiv tal-wiċċ koniku tal-valv minħabba frizzjoni eċċessiva maċ-ċirku tas-sedil tal-valv waqt il-kuntatt.
2) ** Ilbies tal-wiċċ koniku mhux ugwali **: Ilbies irregolari kkawżat minn bilqiegħda irregolari matul il-proċess tal-għeluq.
3) ** Ilbies anormali fit-tarf taz-zokk tal-valv **: Problemi bħal xedd eċċessiv jew pitting fit-tarf taz-zokk tal-valv waqt l-użu.
4) ** Ilbies anormali tul iz-zokk tal-valv **: Ilbies eċċessiv, ilbies irregolari, jew qbid ikkawżat minn kuntatt anormali bejn iz-zokk tal-valv u t-tubu tal-gwida.
3. Deformazzjoni tal-valv
Dan jirreferi għal tgħawwiġ tar-ras tal-valv ikkawżat minn fatturi bħall-impatt minn oġġetti barranin waqt il-moviment tal-valv. Jinkludi wkoll:
1) ** Erożjoni tal-wiċċ koniku **: ikkawżat minn nuqqas ta 'qbil bejn il-wiċċ koniku tal-valv u ċ-ċirku tas-sedil tal-valv, li jwassal għal siġillar ta' ċilindru ħażin. F'dan il-każ, il-wiċċ koniku u r-ras jitnaqqru bil-gass, imsaħħan żejjed, imxaqqaq u ossidizzat. Tqabbid prematur fiċ-ċilindru jista 'wkoll jikkawża sħana żejda sinifikanti u erożjoni taż-żona tar-ras tal-valv.
2) ** Korrużjoni tal-wiċċ koniku **: Qsim u ħsara kkawżata mill-akkumulazzjoni ta 'medja korrużiva minn prodotti ta' kombustjoni fuq il-wiċċ koniku u l-għonq tar-ras tal-valv.
3) ** Falliment tas-saff tal-kisi **: Uċuħ mhux xierqa u tekniki ta 'proċessar sussegwenti waqt il-wiċċ fuq il-wiċċ koniku jew it-tarf tal-virga jistgħu jirriżultaw f'difetti ta' wweldjar bħal porożità, kavitajiet li jinxtorbu, qsim, u wweldjar falz, li jwassal għal falliment tal-valv.
4) ** Drop-Off tal-Valv **: Il-valv jaqa 'fiċ-ċilindru u jsir ineffettiv minħabba kwistjonijiet ma' komponenti oħra bħar-rebbiegħa tal-valv, il-valv tar-rebbiegħa tas-sedil ta 'fuq, u l-pjanċa tas-serratura tal-valv.
5) ** Dislodgement taċ-ċirku tas-sedil **: Iċ-ċirku tas-sedil tal-valv joħroġ mit-toqba taċ-ċirku tas-sedil tal-valv fir-ras taċ-ċilindru waqt it-tħaddim minħabba fatturi bħall-assemblaġġ, l-ipproċessar, u l-għeja termali.
4. Modi oħra ta 'falliment
1) ** Valv Ksur tar-Rebbiegħa **: Valve Springs Break minħabba difetti jew struttura mhux raġonevoli.
2) ** Iċ-ċilindru Qsim tal-Qsim **: Qsim u tnixxija tar-ras taċ-ċilindru waqt it-tħaddim minħabba tkessiħ ħażin jew depożiti tal-karbonju fiċ-ċilindru.
3) ** Il-kuruna tal-pistun tidwib **: sħana żejda u tidwib tal-kuruna tal-pistun waqt l-użu minħabba trasferiment tas-sħana fqir, depożiti tal-karbonju fiċ-ċilindru, jew injetturi anormali tal-fjuwil.
4) ** Crankshaft Bearing Seizure **: sekwestru tal-ġurnal minħabba lubrikazzjoni anormali u kuntatt mhux raġonevoli.
5) ** Disturb tal-ħin **: Żbalji fil-ħin ikkawżati minn anormalitajiet fl-irkaptu tal-ħin jew camshafts.
6) ** Tneħħija tal-valv anormali **: Tneħħija dinamika eċċessiva minħabba xedd anormali tal-komponenti tal-mekkaniżmu tal-valv.
7) ** Pushrod u Tappet Falliment **: Tkissir u deformazzjoni tal-pushrod u tappet waqt l-operazzjoni.
Dan li ġej jipprovdi deskrizzjoni dettaljata tal-manifestazzjoni u l-kawżi ta 'dawn il-modi ta' falliment, li tappoġġja l-prevenzjoni tal-falliment u analiżi tal-kawża.
Iii. Sejbien ta 'Esperiment ta' Nuqqas ta 'Valv
Matul il-proċess ta 'riċerka, ġew spezzjonati komponenti tal-valv difettużi, b'attenzjoni partikolari fuq it-tarf tar-ras u t-tarf tal-virga (sezzjoni mgħawġa) taż-zokk tal-valv għas-sottomissjoni u l-analiżi. Diversi metodi ta 'spezzjoni ġew applikati b'mod komprensiv biex itejbu l-affidabbiltà tar-riżultati.
1. Ħarsa ġenerali lejn il-kampjuni
Erba 'kampjuni ġew sottomessi għall-ispezzjoni:
- zokk wieħed intatt tal-valv
- Żewġ zkuk tal-valv miksur
- Ras wieħed li falla taċ-ċilindru
Kif muri fil-Figura 6, analiżi materjali u eżami komparattiv tal-morfoloġija u l-kundizzjonijiet metallografiċi tal-uċuħ tal-ksur kemm ta 'valvi intatti kif ukoll ta' falliment saru biex jappoġġjaw analiżi tal-kawża tal-falliment u jservu bħala referenza għall-iskoperta u l-prevenzjoni ta 'falliment.
Iż-żewġ taqsimiet taż-zokk tal-valv fallut ġew definiti kif ġej:
- ** Taqsima A (sezzjoni intatta) **: iz-zokk tal-valv kien intatt kemm fuq quddiem kif ukoll fuq wara.
- ** Taqsima B (sezzjoni falluta) **: Ir-ras tal-faqqiegħ taż-zokk tal-valv fuq quddiem kienet nieqsa, u r-rebbiegħa u l-kmiem fuq wara kienu wkoll assenti. Iz-zokk tal-valv fit-Taqsima B kien mgħawweġ, imkisser, u mwaqqaf ġewwa l-kmiem. Il-kundizzjonijiet rilevanti huma illustrati fil-Figura 4.
Figura 4 Kampjun għall-ispezzjoni
2. Bażi ta 'spezzjoni u tagħmir
L-ispezzjoni saret skont l-istandards li ġejjin:
- Metodi ta 'Eżami Metallografiċi (GB / T 13298-2015)
- Regoli ġenerali għal mikroanalisi tar-raġġ tal-elettroni ta 'difetti fil-materjali tal-azzar (GB / T 21638)
It-tagħmir tal-ispezzjoni użat jinkludi:
- Leica M205A Mikroskopju Stereo (SCW034)
- mikroskopju ottiku Zeiss Axioplan2 (SCW026)
- JSM Scanning Electron Microscope (SCW030)
3. Riżultati ta 'spezzjoni
Inizjalment, ġiet imwettqa spezzjoni viżwali. Ġie osservat li ġewwa t-toqba bil-ħsara fuq in-naħa ta 'quddiem tar-ras taċ-ċilindru, kienet preżenti zokk tal-valv miksur. Fuq in-naħa opposta, il-komponent tar-rebbiegħa baqa 'intatt, filwaqt li fuq in-naħa bil-ħsara tal-ksur, il-komponent tar-rebbiegħa kien nieqes, kif muri fil-Figura 5.
Figura 5 Morfoloġija makroskopika tal-parti falluta
Żarmar u analiżi tal-parti taċ-ċilindru
Il-parti taċ-ċilindru ġiet żarmata lateralment, u ż-zokk tal-valv mgħawweġ ġie estratt bir-reqqa. Wara spezzjoni, ġie osservat li l-wiċċ ta 'quddiem tal-parti taċ-ċilindru wera xedd qawwi. Iċ-ċirku ta 'barra taċ-ċilindru wera sinjali ta' ksur, bil-ksur inizjali li joriġina mill-wiċċ taċ-ċirku. Fuq in-naħa opposta fejn iz-zokk tal-valv kien miksur, ġie identifikat falliment relatat mal-ksur tat-tubi. Speċifikament, instab xquq fit-tarf l-ieħor tat-tubu, li estenda għall-qafas ta 'barra, u jikkawża qsim addizzjonali, kif muri fil-Figura 6.
Figura 6 Morfoloġija makroskopika tal-parti falluta u l-post u l-morfoloġija tal-ksur tal-ksur tal-kisi
Analiżi tal-uċuħ tal-ksur fit-Taqsima B
Mill-汇总 u l-analiżi tal-partijiet falluti fit-Taqsima B, huwa evidenti li hemm żewġ ksur distinti bi tliet uċuħ korrispondenti tal-ksur. Dawn it-tliet uċuħ tal-ksur huma magħżula kif ġej:
- wiċċ tal-ksur b1
- wiċċ tal-ksur b2
- wiċċ tal-ksur b3
Il-postijiet ta 'dawn l-uċuħ tal-ksur huma illustrati fil-Figura 7.
Figura 7 Morfoloġija makroskopika taż-zokk tal-valv fil-Parti B tal-komponent fallut
Osservazzjoni ta 'uċuħ ta' ksur taħt stereomikroskopju
L-uċuħ tal-ksur ġew eżaminati bl-użu ta 'sterjomikroskopju makroskopiku. Ġie osservat li l-morfoloġija tal-ksur wriet ħsara kbira minħabba xedd tal-impatt. L-uċuħ tal-ksur B2 u B3 huma assoċjati ma 'xulxin. Fuq il-wiċċ tal-ksur B3, ġew identifikati strixxi ta 'għeja lokalizzati, għalkemm huma ħżiena u bilkemm jinstabu. L-oriġini tal-frattura tinsab fit-tarf, kif muri fil-Figuri 8 u 9.
Figura 8 Morfoloġija sterjoskopika makroskopika tas-sit tal-oriġini tal-frattura tar-ras tal-valv
Figura 9 Morfoloġija stereoskopika makroskopika tal-frattura taz-zokk tal-valv fil-Parti B tal-komponent fallut
Tqabbil tal-ħsara fil-wiċċ u l-oriġini tal-ksur fi tliet zkuk tal-valv
Analiżi komparattiva tat-tliet zkuk tal-valv żvelat li l-postijiet tal-ħsara fil-wiċċ urew grad għoli ta 'xebh. Barra minn hekk, kien hemm korrelazzjoni ta 'pożizzjoni ċara bejn l-oriġini tal-ksur u ż-żoni ta' ħsara fil-wiċċ, kif muri fil-Figura 10.
Figura 10 Morfoloġija stereoskopika makroskopika tar-ras taz-zokk tal-valv
Id-deformazzjoni kkawżata mill-impatt hija osservata fit-tmiem tar-rebbiegħa tar-ras, u ċ-ċana tal-metall huma osservati mal-ħajt ta 'ġewwa tar-rebbiegħa. Din il-ħsara tikkorrispondi mal-ħsara fil-wiċċ fuq iz-zokk tal-valv, kif muri fil-Figura 11.
Figura 11 Morfoloġija stereoskopika makroskopika taż-żona tar-Retainer tar-Rebbiegħa fil-Valve Stem Head
4. Konklużjoni ta 'spezzjoni
Iz-zokk tal-valv miksur sottomess għall-ispezzjoni jista 'jinqasam primarjament fi tliet taqsimiet: it-tarf tar-ras, is-sezzjoni taz-zokk mgħawweġ, u s-sedil tal-valv. Ħdejn il-wiċċ tal-frattura taż-zokk tal-valv, ġew osservati xquq trasversali fini b'fond li jvarja minn 4 sa 10 μm. Dawn ix-xquq jirriżultaw f'konċentrazzjoni ta 'tensjoni fl-għeruq tagħhom. Taħt l-influwenza ta 'ambjent korrużiv u moviment ripetittiv, isseħħ qsim ta' għeja, li fl-aħħar iwassal għall-ksur tar-ras taz-zokk tal-valv.
Wara l-ksur tar-ras taz-zokk tal-valv, il-moviment taż-zokk tal-valv isir żbilanċjat, u jikkawża l-imblukkar operattiv, il-liwi, u l-frizzjoni kontra l-kmiem. Dan iwassal għal xquq u falliment eventwali tal-kmiem. Meta mqabbel ma 'zokk tal-valv intatt, ġie determinat li dawn ix-xquq fini huma marki tal-magni minn operazzjonijiet ta' tidwir. Dawn il-marki tal-magni jservu bħala difetti inizjali li jikkontribwixxu għall-bidu ta 'ksur. Analiżi spettrali tal-komponenti wriet il-preżenza ta 'ossidi korrużivi fix-xquq fini, konsistenti ma' dawk misjuba fuq il-wiċċ tal-valv. Il-preżenza ta 'dawn l-ossidi taċċellera l-korrużjoni materjali u tippromwovi l-propagazzjoni tax-xquq.