汽车发动机曲轴断裂分析

侯学勤 ， 陆 菁

（1.中国航发北京航空材料研究院，北京 100095；2.航空工业失效分析中心，北京 100095；3.航空材料检测与评价北京市重点实验室，北京 100095；4.材料检测与评价航空科技重点实验室，北京 100095；5.中国航空发动机集团材料检测与评价重点实验室，北京100095；6.中科信工程咨询（北京）有限责任公司，北京 100037）

0 引言

曲轴是汽车发动机最重要的零件之一。曲轴工作过程中承受气体作用力、往复惯性力和旋转惯性力以及它们产生的力矩。这些弯曲、扭转应力和由它们引起的二次振动在曲轴上产生巨大而复杂的应力，容易引起曲轴的扭转和弯曲变形，甚至产生裂纹和断裂[1]。曲轴在实际生产和使用过程中，往往还存在诸如主轴颈与连杆颈的连接过渡圆角、连杆颈油孔加工或设计不合理、热处理不当等很多不足，使得曲轴常常发生早期疲劳断裂[2-5]。曲轴疲劳断裂是突发性断裂，且常常导致连杆、飞轮等零件产生连带损伤，甚至导致整台发动机报废，给汽车发动机制造商和用户带来较大损失。

由铸造疏松、热处理强度不足等单一、明显缺陷引起的曲轴疲劳断裂比较容易找到断裂原因。而曲轴断裂更多情况下是多种因素综合作用引起。如何对引起曲轴疲劳断裂的各因素进行综合分析，区别主要因素和次要因素，是曲轴断裂分析中值得研究的问题。另外，如何分析、确认一些不易查找的引起曲轴疲劳断裂的因素如圆角滚压不良，也需深入研究。

曲轴圆角滚压是在曲轴的曲柄与主轴颈、曲柄与连杆轴颈之间的圆角上采用滚压轮旋转加压进行机械强化，使拐点圆角处产生残余压应力，同时降低圆角表面的粗糙度，是一种有效提高曲轴疲劳强度的先进技术。……