关于本田发动机连杆断裂案例分析

连杆螺栓断裂的主要原因分析通过对47起船用柴油机事故的调查和处理，我们知道在整个柴油机损坏事故中，有25起事故(连杆衬套和曲轴衬套)，占发动机损坏事故的53.1%，11起机体断裂事故，占事故的23.4%，5起自然事故(机器根本无法检查)，占事故的10.8%，4起曲轴断裂事故，占事故的8.5%，1起缸套断裂事故，占事故的2.1%从11起机身断裂事故来看，虽然断裂的连杆螺栓在整机损坏事故中并不占很大比例，但事故后果极其严重，甚至导致整机报废。

为此，笔者根据多年来几台柴油机连杆螺栓断裂的主要原因谈了自己的看法:1.安装过程中螺栓扭矩过大由于连杆螺栓由细螺纹制成，且杆长，因此当螺母拧紧至其正确的拧紧程序时，如果用额外的力拧紧，仍可将其拉出。

因此，由于心理素质差，操作人员往往害怕螺栓松动。

用扭矩仪扳手拧紧不稳定螺栓规定的扭矩。

相反，他们根据经验使用大扳手来施加力。

有时，他们将螺栓拧半圈，以赶上螺母的螺栓孔，导致螺栓承受过大的拉伸应力并产生拉伸变形。

2.安装前对螺栓的技术检查不够为了识别螺栓的质量，从单方面的宏观检查来看，使用没有任何问题的螺栓是不安全的。

相反，应该仔细检查螺栓的每一个细节。

螺栓的质量和是否可以重复使用必须满足以下条件:(1)对拆卸和重新组装的螺栓进行磁探伤。

在没有仪器检查的情况下，螺栓还应确保表面没有裂纹、斑点和凹坑。

(2)由于螺栓采用细螺纹，螺纹表面应无凹痕、毛刺和划痕。

螺栓的配合面应确保所需的:度平滑度。

(3)螺栓拉伸变形的测量方法可用千卡或专用样板测量。

从螺栓支撑面到尾部的长度也可以通过标准螺栓进行检查。

一般情况下，超过0.2%的变形长度应更换。

(4)测量螺栓是否有裂纹的一种简单方法是用绳子提起螺栓，用锤子轻轻敲打，听清楚程序，辨别好坏。

根据对螺栓断裂事故的调查，大多数都是由于忽视上述原因造成的。

3.产品质量不合格。

连杆螺栓看起来很简单，但在技术和材料上更为严格。

通常使用优质碳钢或合金钢(根据高、中、低速柴油机选择)。

发动机曲轴连杆失效分析案例解析失效是指机械或机械零件在使用过程中（或者是在使用前的试验过程中），由于尺寸、形状、材料的性能或组织发生变化而引起的机械或机械零件部件不能完满地完成指定的功能，或者机械构件丧失了原设计功能的现象。

常见的失效形式可分为下列四种：弹性变形失效；塑性变形失效；破断或断裂失效；材料变化引起的失效。

机械构件在使用过程中常常发生磨损、腐蚀、变形和断裂等损坏现象，造成严重事故的例子是举不胜举的。

人们为了防止机械构件的损坏，特别是突然断裂损坏现象的发生及提高材料的使用寿命，很早就开始对机械构件损坏的原因进行分析和研究，并据此提出防止类似事故再度发生的改进措施。

这样就形成了一门新的分析技术，称之为“失效分析”或“事故分析”。

失效分析过程包括：原始资料的收集；碎片（或断片）的选择与保存；失效部位分析；化学、力学、物理等试验分析；综合分析等几个方面。

发动机是使用极其广泛的动力机械, 零部件处于不同工作条件下, 往往产生不同的失效形式。

即使是同一零件, 产生相同的失效形式, 也可能是不同原因引起。

1.实例简介曲轴连杆颈磨损失效某轿车发动机曲轴的照片如图6所示。

在其第三连杆颈表面存在较为严重的拉伤现象, 并产生网状裂纹(龟裂) 。

连杆颈表面拉伤的的宏观形貌如图7所示。

透过拉伤痕迹, 可见到连杆颈表面存在网状裂纹, 其金相照片分别示于图8。

2.测试分析连杆颈表面拉伤的机理分析连杆颈与连杆瓦是一对摩擦副。

在曲轴正常运转的情况下, 连杆颈与连杆瓦之间有一层润滑油薄膜起润滑作用, 并将两个摩擦表面隔开。

检验发现, 该曲轴笫三连杆颈表面无润滑油,连杆颈与连杆瓦之间呈现较为严重的干摩擦现象。

在润滑失效的情况下, 两个摩擦表面的金属直接接触, 便产生粘着磨损。

当曲轴在高速、高负荷条件下运转时, 摩擦表面显微凸起部分的金属不断产生粘着磨损, 使金属表面沿着滑动摩擦方向形成粗糙的条带或沟槽, 即所谓“拉伤”痕迹。

1台SQ476CYGE汽油机连杆断裂故障分析及纠正措施
SQ476CYGE汽油机是1100毫升排量的摩托挺的动力，该机已使用14个月。

1.由来：时间：20120607日由业务室转来国外客户传来故障机的照片：
2. 故障的成因与定性：
2.1 本故障定性为：1个缸的连杆与连杆螺栓断裂故障；最终打坏汽缸体为终结。

这种解析比较合理：
从物理过程来看：故障不是一下子产生，而是有时间积累，从连杆断裂处可以看出， 有超温变色和融化过程；1个连杆螺栓不见了；连杆螺栓要先断才不见了。

2.2 故障的成因的分析：
原始故障的相关零件：
连杆，连杆轴瓦，连杆螺栓，曲柄轴颈，以及机油。

连杆没有问题。

因为，如果连杆的强度有问题一般则会从连杆的中部断裂。

曲柄轴颈的油孔可以查，但是问题不大；从照片中可以看到有机油的油积，快积碳了。

剩下来的只有连杆轴瓦，连杆螺栓零件上的问题；
查：a. 原来某公司产的连杆轴瓦的瓦背与连杆大端孔的贴合在60%左右；而国家标准要求其贴合度等于或大于85% 。

.贴合度小，就埋下“微动磨损”。

b. 连杆螺栓有图号，没有图纸。

连杆螺栓的拧紧力矩为60N.m;而日本资料为
拧紧力矩为20 N.m，再紧120度。

拧紧力矩过大是造成连杆螺栓断裂的主
要原因。

3.纠正措施：
3.1需轴瓦公司试制新的连杆轴瓦，使其瓦背的贴合度等于或大于85%。

并采购。

3.2汽油机装配中，将连杆螺栓第1次拧紧力矩为20 N.m，第2次再紧120度。

通过发动机长试来证明以上故障分析与纠正措施的正确性。

结合具体事例分析汽车发动机连杆的疲劳失效研究课题论文院系: 机电工程学院专业: 材料科学与工程学号:学生姓名:指导教师: 宋玉强目录工程材料单向静拉伸条件下力学性能的研究一、基本知识1.1连杆 (1)1.1.1连杆结构 (1)1.1.2 连杆制造工艺 (2)1.1.3 连杆受力分析：有限元计算 (4)1.1.4 钢锻连杆使用材料 (5)1.2疲劳失效机理 (5)1.2.1 静力破坏 (5)1.2.2疲劳特点 (6)1.2.3 过程机理 (6)1.2.4 疲劳力学性能指标 (7)1.2.5 疲劳强度测试 ............................................................... 7 1 1二、汽车发动机连杆的疲劳失效事例分析2.1事例1 小型轿车发动机连杆断裂失效分析 ........................................ 8 82.1.1检验设备及方法 (9)2.1.2 连杆断裂原因及分析 (9)2.1.32.2 分析与讨论 ............................................................. 10 事例2 客车柴油机连杆断裂失效分析 . (11)2.2.1 试样 (11)2.2.2连杆加工工艺 (11)2.2.3试样检验与分析 (11)2.2.4疲劳寿命计算 (13)2.2.5连杆失效分析与讨论 (13)三．总结四．参考文献14 16摘要: 连杆是车用发动机的重要部件，从对车用发动机的失效历史数据的分析来看，连杆的失效概率非常高，而且其失效模式与失效原因具有多态性，其本身结构的复杂性、制造工艺、热处理工艺、工况的恶劣程度、使用频率、以及设备维护、维修等因素均可能造成失效。

在探寻连杆失效原因方面，常常采用显微硬度机、光学显微镜和扫描电子显微镜等分析手段，从组织结构方面对连杆失效原因进行分析；或采用运动学和动力学相结合的分析方法，模拟分析连杆的工况，从疲劳失效方面寻找造成失效的原因。

摩托车发动机连杆断裂原因分析陈明，谭莹，曹标，周崎，刘健斌(广州出入境检验检疫局化矿金属材料检测技术中心，广东广州510623)要：对断裂的摩托车发动机连杆进行宏观、金相及断口分析。

结果表明连杆与输出轴之间曾发生强烈磨擦，连杆局部区域应力集中及温度过高，降低了该区域的疲劳强度。

同时该区域组织中存在的较粗大的碳化物了基体组织的连续性，加速了裂纹的形成和扩展。

词：连杆；疲劳断裂；失效分析东某摩托车厂一辆摩托车在运行了2000km后发生机械故障，经拆机检查，发现发动机曲轴连杆断裂。

厂家送来断裂连杆要求进行断裂原因分析。

据悉该连为20CrMnTi，表面经过渗碳处理。

连杆工作原理见图1，连杆的往返运动带动两传动曲轴转动。

图1 曲轴连杆工作示意图宏观检查失效连杆件有两个断口，杆身未发现明显变形(图2)，在连杆断裂端的轴承弧面可见许多与断口平行的裂纹[图3(a)]；断裂端一侧面存在强烈磨擦痕迹[图3(深度达0.5mm；轴承弧面靠近磨擦侧面一端可见蓝灰色的高温氧化痕迹[图3(c)]，连杆另一端未发现裂纹。

断口1(图2左边的断口)较为光滑平整，断口损，中部可见疲劳弧线[图3(d)]；断口2(图2右边的断口)未见疲劳弧线。

图2 曲轴连杆全貌(a)连杆断裂端的轴承弧面裂纹；(b)连杆的一个侧面受到磨损；(c)曲轴轴承弧面靠近磨擦侧面一端蓝灰色的高温氧化痕迹；(d)断口1全貌图3 磨损及断裂处的宏观形貌扫描电镜分析断口1在扫描电镜下显示疲劳弧线[图4(a)]；根据弧线的走向可以找到疲劳源，疲劳源在[图4(d)]右下方拐角处，局部放大，源区的细微组织大部分已磨看到放射棱特征[图4(b)]；在疲劳扩展区可见疲劳条纹及二次裂纹[图4(c)]；断口2未见疲劳条纹，只有韧窝，可见断口1是最先开始断裂的断口，而断次断口。

(a)断面区间的疲劳弧线；(b)疲劳源形貌；(c)疲劳扩展区的二次裂纹及疲劳条纹；(d)白色块状碳化物图4 断口的SEM照片常规检验取样对曲轴连杆相应部位按GB/T230.1-2004进行硬度测试，按GB/T9450-2005检测渗碳层厚度，按JB/6141.3-1992检验渗碳层碳化物和马氏体及残余奥，结果见表1。

某发动机连杆断裂原因分析的研究作者：何元章夏国祥王文建黄平樊红磊来源：《汽车科技》2012年第02期摘要：在发动机研发过程中，连杆断裂故障是发动机的致命故障。

本文以某款发动机的连杆断裂故障，从各个相关零件进行了全面的分析和判断，利用一一排除的方法分析原因，找出解决措施，确保发动机的可靠性。

关键词：连杆;连杆螺栓;断裂;连杆瓦;故障中图分类号：TK4 文献标志码：A 文章编号：1005-2550（2012）02-0059-05Fracture Analysis of Engine Connecting RodHE Yuan-zhang，XIA Guo-xiang，WANG Wen-jiang，HUANG Ping，FAN Hong-lei（Engine Design Department，Technical Center of DFMC，Wuhan，430058，China）Abstract: Fracture of connecting rod is fatal failure in the engine R&D process. In this paper，we will give an example that carry out all related parts of the phenomenon and find out the fracture reason with one by on method of exclusion.Key words: conrod；conrod bolts；fracture；conrod bearing shells；failure在发动机研发过程中，连杆断裂是发动机致命故障。

目前，连杆断裂故障的分析方法均为光学金相和电子探针分析仪等分析手段，针对故障连杆和连杆螺栓进行分析。

然而，影响连杆断裂的原因是多样化且不可预判的，如果仅仅采用光学金相和电子探针分析仪的方法分析，只能判断故障件是否存在问题，并不能找出连杆断裂的真正原因。

连杆锻造裂纹的原因分析及纠正措施连杆是柴油机中重要的传动部件，由于受力复杂，要求具有良好的结构刚度和疲劳强度，以保证传动机构的可靠性。

柴油机连杆由于其重要性对原材料、锻压工艺及热处理要求都极为严格。

我公司开发的某型连杆在试制过程中，有三根连杆产生了表面裂纹。

本文通过宏观检验、金相分析、化学成分和硬度梯度分析，对裂纹产生的原因进行逐一排查，以避免类似的裂纹重复产生。

宏观检验三根连杆裂纹均产生于靠近大头端的分模面上。

裂纹的宏观形态为裂纹刚直，有次生裂纹产生，整体呈纵向分布。

裂纹整体与纤维流线重合，尾部较尖细。

根据连杆的剖切面，裂纹深度约10mm，属于裂纹的扩展造成。

金相分析在距加工区边缘约8mm处取样，见图1。

加工区一侧裂纹完整，与表面呈一定角度，深度约10mm，与锻造变形流线一致；而另一侧裂纹仅在次表层残留一小段，为裂纹的纵向尾部，见图2。

图1 裂纹分布形态图2 裂纹形态在未加工处制样后抛光状态观察，该处裂纹未贯穿连杆表面，距表面约0.2mm，见图3。

裂纹前端与表面呈大角度夹角，裂纹刚直，曲折分布，尾部较尖细，图3中残留裂纹尾部尖细，见图4。

腐蚀后观察，裂纹前端与连杆锻造纤维流线重合，未贯穿到连杆表面，见图5。

裂纹两侧无脱碳现象，前端较平直，中间部分有明显的曲折，尾部较尖细，两侧有较多氧化物，见图6。

残留裂纹的分布与连杆的带状组织一致，无脱碳现象，两头较尖细，见图7。

连杆基体组织为回火索氏体，而表层组织为细小均匀回火索氏体，见图8。

图3 裂纹靠表面处形态图4 裂纹尾部形态图5 裂纹靠表面处形态（腐蚀）图6 裂纹形态及组织图7 残留裂纹附近组织形态图8 连杆基体及表层组织由理化分析可知，连杆次表层组织基本为细针状马氏体回火组织，基体为板条状马氏体回火组织。

由于连杆表面有裂纹区域大部分已加工，取样位置位于裂纹的尾部，该处裂纹未贯穿表面，前端与纤维流线重合。

裂纹中部曲折，尾部较尖细，为典型的应力裂纹形态。

发动机连杆断裂的原因是什么?原创2016-02-26美国发动机专家百力通“小型发动机在工作过程中突然发出“砰”的一声，然后就自动停机了。

手拉启动时，发现完全感觉不到压缩。

把曲轴箱盖打开一看：连杆断了。

面对一台发动机连杆断裂的小型发动机，我们心里往往有很多疑虑。

怎么会出现这种情况？造成它断裂的原因又是什么？大量的研究和维修经验表明：我们可以通过观察连杆断裂部位和断裂发生后的发动机状态，找到问题的答案。

1）现象一：连杆大头端碎裂，且连杆与曲轴的接合面有明显的金属转移划痕这种情况说明润滑不良是导致连杆断裂的主因。

而润滑不良主要是由缺机油或未按时更换干净机油引起的。

小型发动机的运行速度快，内部温度可达400℃至600℃。

在这样恶劣的工况下面，必须有合格的机油在铝制连杆和曲轴结合面形成油膜（为其降温和润滑），才能防止防止金属转移。

否则，失效机油或缺机油导致的接合面干磨擦会让接合面温度极高，从而发生金属转移，最终导致连杆大头端断裂。

如何防止发动机润滑不良1. 定期检查机油油位，在机油不足的时候，适量补充机油，防止发动机缺机油工作。

2. 另外，还要定期更换发动机机油：每50小时更换机油。

长时间使用的机油已经失去润滑作用。

应该全部放出并加入新的机油（注：10W-40 SJ等级的机油可适合在绝大多数温度下使用）。

我们建议你使用百力通100005A 风冷四冲程发动机专用机油3. 为了防止大的磨料进入发动机，还应该定期检查和更换空滤芯2）现象二：连杆小头端断裂，活塞停在上止点位置当发现连杆断裂且活塞停在靠近上止点附近的位置时，说明断裂是由于超速引起的。

超速情况下，连杆常常在最薄弱的部位（即大约离活塞销2.5厘米的地方）断裂。

通常我们还会看到连接杆断成很多段。

调速曲柄和调速齿轮也可以协助我们做出超速判断：比如调速曲柄的夹紧螺栓是否松动，调速齿轮是否脱落或损坏。

小型四冲程通用发动机的设计安全转速不超过4000转/分。

在4000转/分以下，发动机部件承受的负载都在可接受的范围内。

Internal Combustion Engine &Parts0引言连杆是发动机高速运动件之一，对发动机的可靠性和耐久性至关重要。

某国六汽油机为了满足低油耗目标，对连杆进用了轻量化设计，并在开发过程中通过了多轮800h 耐久试验。

但是在进行50h 断油转速试验时，发生了连杆断裂，击穿缸体的失效故障。

本文通过一系列分析，寻找问题根源，并提出改进方案。

1背景描述某国六汽油机连杆为了轻量化，采用了近几年锻钢连杆的主流材料-新型高性能中碳钢46MnVS5。

它的综合性能比较好，兼顾高强度和易加工性，其机械性能见表1。

抗拉强度MPa 屈服强度MPa 延伸率%端面收缩率%1000~1150⩾750⩾8⩾25表1连杆材料机械性能某国六汽油机进行50h断油转速试验，41.5h 出现异响，紧急停机，发现第1缸连杆体从机体进气侧飞出，连杆盖击穿机体排气侧并卡滞在其中。

活塞碎裂，仅剩头部。

连杆失效照片见图1。

图1连杆失效照片目视失效状态：①连杆有四处断裂，分别位于：小头45°方向、左侧杆身跟大头过渡处、左侧大头端螺栓法兰面附近、右侧螺栓靠近涨断面位置；②连杆杆身变形严重，发生弯曲和扭转；③左侧螺栓弯曲，右侧螺栓断裂。

右侧弯曲螺栓和左侧断裂螺栓的残留部分跟螺栓孔的啮合良好，无退牙现象；④连杆大小头孔均无发蓝发黑等过热现象。

2原因分析断口分析是找到零件疲劳失效源头的一个快速有效的方法，通过断口分析可以快速排除零件二次断裂失效位置。

活塞的断口新鲜，为过载断裂，未见明显缺陷，判断活塞应该为受害件。

连杆大小头孔无发蓝发黑等过热现象，说明不是因为衬套或轴瓦烧瓦导致连杆失效。

主要对连杆及螺栓进行断口和材料的检测分析。

2.1连杆断口及材料检测除了断口C 外，其余断口均较为粗糙，为过载断口。

断口C 较为平整，微观显示该断口局部有细小的疲劳裂纹，表明为疲劳断裂。

但由于断口损伤严重，无法对裂纹起始点进行微观观察。

根据断口微观纹路推断，裂纹起源于断口上方区域，然后扩展，方向如图2箭头所示。