Analiza avariei unui bolț dintr-un motor diesel

Un bolţ de pe un motor Diesel al unui camion a fost spart în patru parti în timpul utilizarii normale. In bolţul avariat s-au produs fisuri longitudinale si transversale. Ele au pornit de pe suprafata gaurii si s-au intins pana la exterior. Aparitia semnelor marginale şi striatiilor pe suprafetele tuturor regiunilor de origine a fisurii indica faptul ca ruperea la oboseală este mecanismul de avarie dominant al bolţului. Suprafetele gaurii si cea exterioara sunt indicate sa fie cementate. Microstructura si profilurile microduritatii la suprafata boltului si în regiunile suprafetei gaurii au fost examinate pentru a se determina grosimea stratului cementat. Totusi, nu doar ca nu s-a gasit nici un strat cementat la suprafata gaurii, dar deasemenea o decarburare serioasa s-a produs in zona. Aparitia decarburării suprafetei gaurii scade intens rezistenta la oboseală a acestei zone, astfel încat fisura a pornit de la suprafata gaurii si s-au intins pana la cea cercul exterioara, in cele din urma apărând ruperea. Tehnologia neadecvata de cementare este responsabilă de decarburarea la suprafata gaurii.

Introducere

S-a raportat un sunet anormal, emis de motor în timpul mersului camionului. Motorul a fost dezasamblat in atelierul de reparatii auto. S-a descoperit că bolţul a fost sfaramat in patru bucati si ca pistonul, cămaşa şi biela au fost de asemenea avariate. Kilometrajul acumulat al motorului in momentul producerii accidentului era de 140,00 km. Bolţul defect este fabricat din oţel 20Cr. Pe suprafetele interioare si exterioare trebuia sa se faca o cementare, conform specificatiilor tehnice.

Metode experimentale

Compozitia chimică a materialului bolţului defect a fost studiată prin metode spectroscopice. Microstructura stratului carburat de la exteriorul boltului, de pe suprafetele gaurii si de pe regiunea de bază a fost studiată prin microscopie electronică de scanare (SEM), pe un microscop electronic Philips XL-30 si un microscop optic Olympus GX51.

S-a măsurat microduritatea (HRC) materialului de bază si la suprafata exterioara la bolţul defect. Profilele microduritătii de la suprafata spre interior, în diferite regiuni la exteriorul si interiorul boltului au fost făcute cu un aparat de masură Vikers MH-6, la o sarcină de 1000 g, pentru a determina adâncimea stratului cementat. În conformitate cu standardul chinez (GB 9450), atunci când valoarea duritatii poziţiei măsurate este egală HV1550, adâncimea de la poziţia cu HV1550 la suprafaţă este definita ca adâncimea stratului cementat. Adâncimea stratului cementat de la exterior si de la interiorul boltului sunt de 0,8-1,2 mm şi mai mult de 0,5 mm şi respectiv suma adâncimilor stratului cementat de la exterior şi interior este mai mică de 2,5 mm. Suprafeţele distruse au fost analizate prin observaţie vizuală şi observare SEM, pentru a studia mecanismul de avarie.

3. Rezultate

3.1. Examinarea vizuală

Fragmentele au fost puse impreuna pentru refacerea bolţului distrus (Fig. 1). Bolţul s-a fracturat în patru fragmente (etichetate 1, 2, 3 şi 6 in fig. 2). Pentru a observa suprafata de rupere în detaliu, fragmentul 3 a fost deschis deschis cu grija de-a lungul direcţiei iniţiale de propagare a fisurilor şi se separă în trei părţi (etichetate 3, 4 şi 5, văzute în figurile 1 şi 2). Potrivirea fragmentelor este prezentata în Fig. 3. Pentru a analiza convenabil, fragmentele cilindrice ale bolţului sunt răspândite pentru a face o figură în plan (fig. 4).

Fig.1. Refacerea bolţului distrus din fragmente

Fig.2. Fragmente ale bolţului