孫傳江 王洪林

摘 ?要：裝載機(jī)用油缸是一種整機(jī)易損件，在使用的過(guò)程中容易出現(xiàn)缸筒破裂的問(wèn)題。該文結(jié)合一起裝載機(jī)用油缸缸筒破裂事故，從宏觀和微觀兩個(gè)角度分析裝載機(jī)用油缸缸筒破裂的原因，并從馬氏體組織研究入手分析裝載機(jī)用油缸缸筒轉(zhuǎn)角應(yīng)力集中問(wèn)題，找到裝載機(jī)用油缸缸筒破裂的原因。

關(guān)鍵詞：裝載機(jī) ?油缸 ?缸筒 ?破裂 ?原因 ?解決

中圖分類(lèi)號(hào)：TH137.51;TH243 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2019）08（c）-0051-02

油缸是裝載機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中所應(yīng)用的一種重要液壓元件類(lèi)型，在油缸應(yīng)用的過(guò)程中缸筒是液壓缸的重要零構(gòu)件，它的質(zhì)量深刻影響整個(gè)轉(zhuǎn)載機(jī)的使用壽命。在一般情況下，油缸的工作壓力在16～22Mpa之間，在這樣的工作環(huán)境中油缸焊接質(zhì)量直接影響到裝卸機(jī)油缸使用壽命。為此，該文結(jié)合實(shí)際就裝載機(jī)用油缸缸筒破裂問(wèn)題展開(kāi)探究。

1 ?裝載機(jī)用油缸缸筒破裂試驗(yàn)操作方法

1.1 試驗(yàn)樣品的選擇

該文研究所選擇的試驗(yàn)樣品是在各個(gè)工廠中所應(yīng)用的一種經(jīng)過(guò)正火處理的45型號(hào)破裂裝載機(jī)用缸筒，缸筒外部直徑為554mm，內(nèi)部直徑為452mm，總體長(zhǎng)度在3694mm左右。距離裝載機(jī)端部123mm的位置上存在一個(gè)進(jìn)油孔，進(jìn)油孔和進(jìn)油管密切聯(lián)系在一起，完成油氣資源的輸送。

1.2 試驗(yàn)樣品的測(cè)試方法

在經(jīng)過(guò)全面分析之后選擇專(zhuān)業(yè)的儀器設(shè)備對(duì)缸筒的使用質(zhì)量進(jìn)行全方位的化學(xué)分析，在全面分析之后應(yīng)用較高分辨率的數(shù)碼相機(jī)來(lái)對(duì)被檢驗(yàn)的樣品進(jìn)行宏觀觀察，應(yīng)用高精準(zhǔn)度的顯微鏡對(duì)斷口進(jìn)行全面的觀察分析，在經(jīng)過(guò)以上一系列分析操作之后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究取樣。

在取樣過(guò)程中需要應(yīng)用4%左右濃度的硝酸精溶液對(duì)樣品進(jìn)行防腐蝕處理，在對(duì)樣品進(jìn)行防腐蝕處理之后再重新應(yīng)用高精準(zhǔn)度的顯微鏡進(jìn)行再次處理分析，同時(shí)應(yīng)用維氏硬度計(jì)拉測(cè)定實(shí)驗(yàn)材料的硬度。

2 ?裝載機(jī)用油缸缸筒破裂試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 化學(xué)成分

對(duì)裝載機(jī)用油缸缸筒破裂試驗(yàn)材料進(jìn)行光譜分析，其化學(xué)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下所示：w（c）=0.47%，w（s）=0.007%，w（Si）=0.18%，w（Mn）=0.58%，w（p）=0.02%，w（Cr）=0.68%，w（Ni）=0.038%，w（Cu）=0.087%，整個(gè)材料的化學(xué)成分符合鋼材料的基本標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 破裂基本情況

裝載機(jī)用油缸缸筒破裂發(fā)生在進(jìn)油孔的一邊，具體破裂形狀呈現(xiàn)出“V”字形，裝載機(jī)用油缸缸筒破裂兩側(cè)的斷裂面呈現(xiàn)出平行、曲折發(fā)展?fàn)顟B(tài)，具體如圖1所示。根據(jù)圖1的信息可以發(fā)現(xiàn)裝載機(jī)用油缸缸筒破裂斷面比較粗糙，從整個(gè)斷面上可以發(fā)現(xiàn)，裂縫的基本走向，從總體上來(lái)看，V字形翹塊頭部呈現(xiàn)出交匯的局面，V字頭直接指向油孔，裂縫在孔隙的焊接縫隙朝著外部延伸。

在將油孔區(qū)域位置上的裂縫打開(kāi)之后能看到宏觀形貌圖，整個(gè)裂面呈現(xiàn)出一種銀灰色的情況，在距離焊縫轉(zhuǎn)角區(qū)域的裂面比較平坦，且該區(qū)域周?chē)鷱拈_(kāi)始階段逐漸向兩邊拓展，裂面拓展區(qū)域情況比較粗糙，整個(gè)擴(kuò)展區(qū)域裂面呈現(xiàn)出解離形貌的狀態(tài)。

2.3 焊接接頭和母材金相情況分析

第一，焊縫區(qū)域基本情況分析。焊接接頭包含焊縫和熱影響區(qū)域，在放大鏡的作用下整個(gè)組織呈現(xiàn)出枝晶分布情況，并且在焊縫區(qū)域范圍內(nèi)出現(xiàn)了裂縫。在具體焊接操作的過(guò)程中大部分焊接方式采取的都是局部加熱的方式，因而在整個(gè)焊接結(jié)構(gòu)中會(huì)出現(xiàn)不同程度的焊接應(yīng)力和變形情況，加大了整合焊接操作的缺陷，容易出現(xiàn)熱裂紋。第二，焊接熱影響區(qū)金相分析。在熱源的影響下，裝載機(jī)用油缸缸筒破裂焊接的兩邊組織和性能會(huì)出現(xiàn)比較深刻的變化。從實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，在母材金屬和焊接縫隙之間存在一定距離的時(shí)候各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的溫度會(huì)出現(xiàn)比較大的差異，這種差異使得母材冷卻的時(shí)候還會(huì)出現(xiàn)一系列組織變化，具體分為淬火區(qū)域和不完全的淬火區(qū)域，在焊接熱影響的過(guò)程中受彼此化學(xué)成分差異的影響，焊接接頭的韌性和強(qiáng)度也會(huì)出現(xiàn)變化。（1）完全淬火區(qū)。在完全淬火區(qū)中，裂縫會(huì)沿著焊縫邊緣發(fā)生移動(dòng)，在較大的倍數(shù)影響下，整個(gè)裂縫表面會(huì)出現(xiàn)馬氏體組織，裂縫問(wèn)題和之前相比也將會(huì)變得更加嚴(yán)重。（2）不完全淬火區(qū)域。在焊接進(jìn)程的影響下，珠光體組織會(huì)發(fā)生變化，之后在連續(xù)冷卻的影響下奧氏體會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w和托氏體的結(jié)合。（3）母材。母材是靠近表層組織的比較存檔的珠光體和鐵素體組合，晶粒大小為5.5級(jí)別。在加熱的過(guò)程中所形成的奧氏體晶粒度會(huì)對(duì)裝載機(jī)用油缸缸筒的冷卻相變產(chǎn)生深刻的影響，在這種影響下整個(gè)熔焊作用下奧氏體晶體顆粒會(huì)出現(xiàn)比較大的變化，這種變化會(huì)降低整個(gè)晶粒的柔韌性。在這種情況下應(yīng)用細(xì)晶能夠提升焊接的韌性。

2.4 焊接熱影響區(qū)的硬度分析

在硬度測(cè)試后，維氏硬度測(cè)試方法能夠精準(zhǔn)的反映出硬度的變化情況，在裝載機(jī)液壓油缸母材和焊接熱影響區(qū)域和焊縫區(qū)域隨機(jī)選擇荷載為4.9N的維氏硬度值，經(jīng)過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，熱影響區(qū)硬度峰值落在熔合線的周?chē)?，在離開(kāi)熔合線之后硬度會(huì)快速降低;還可以發(fā)現(xiàn)，不同熱影響區(qū)硬度的變化，從一個(gè)側(cè)面反映了不同的金屬組織。

3 ?結(jié)語(yǔ)

綜上所述，經(jīng)過(guò)以上的實(shí)驗(yàn)分析總結(jié)出，如果熱影響區(qū)域內(nèi)的硬度較高，則是說(shuō)明裝載機(jī)液壓油缸內(nèi)部存在馬氏體組織，裝載機(jī)液壓油缸部件在焊接之后也沒(méi)有進(jìn)行常規(guī)的退火處理，受焊接裂紋的影響整個(gè)裝載機(jī)液壓油缸的焊接區(qū)域會(huì)出現(xiàn)較大的殘余應(yīng)力。缸筒母材的組織分布不夠均勻，周?chē)砻鎭?lái)晶粒粗大，對(duì)裝載機(jī)液壓油缸焊接質(zhì)量產(chǎn)生了不利的影響。同時(shí)，在轉(zhuǎn)角位置上還出現(xiàn)了應(yīng)力集中的現(xiàn)象，由此出現(xiàn)了晶粒粗大塑韌性較低的馬氏體組織，在壓力試驗(yàn)波動(dòng)的影響下會(huì)出現(xiàn)開(kāi)裂和擴(kuò)展現(xiàn)象，由此加大了應(yīng)力疊加開(kāi)裂的可能。

參考文獻(xiàn)

[1] 鄧毅，吳慧，陳霄，等.裝載機(jī)液壓油缸再制造可行性研究[J].裝備制造技術(shù)，2014（5）：68-70.

[2] 趙素.裝載機(jī)用油缸缸筒破裂研究[J].上海電機(jī)學(xué)院學(xué)報(bào)，2015，18（5）：255-259.

[3] 劉峻，孫克濤，季立強(qiáng).CLG856型裝載機(jī)液壓缸導(dǎo)向耐磨環(huán)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)[J].工程機(jī)械與維修，2017（3）：68.