发动机凸轮轴断裂失效分析和预防

杨超林 缪志桥 黄云飞 林观生

摘要：凸轮轴是活塞式发动机配气机构的重要组成部件，在发动机领域有着广泛的应用，如果凸轮轴出现断裂失效将会对发动机的正常功能造成致命性的影响，本文通过运用各种失效分析的方法对凸轮轴的断裂失效进行合理分析，并给出相关建议以便改进质量，预防类似的失效模式。

Abstract： The camshaft is an important component of valve-train piston engine， has been widely used in the field of the engine， if the camshaft appear fracture failure will be fatal influence on the normal function of the engine， this paper use many kinds of failure analysis method to analysis the reason of fracture failure of the camshaft， and gives Suggestions to improve quality， to prevent the similar failure mode.

关键词：凸轮轴;断裂;失效分析;预防

Key words： camshaft;fracture;failure analysis;prevention

中图分类号：TG111.91                                 文献标识码：A                                文章編号：1674-957X（2021）08-0117-02

1  背景

我司发动机装配线反馈冷试阶段发动机出现异常，通过拆机分解发现一侧排气凸轮轴发生断裂，该凸轮轴材料为G300冷激铸铁，现需对凸轮轴断口进行分析以确认断裂原因，并采取相关预防措施降低质量风险。

2  断口宏观分析

先对凸轮轴宏观断口进行分析，如图1所示发现凸轮轴断口边缘有较深和较大面积的打磨痕迹，使用卡尺测量打磨深度为1.15mm（正常零件要求0.5mm以内）;打磨长度21.21mm，占据凸轮轴约1/2圆周区域。经检查，整根凸轮轴外观无明显磕碰痕迹，宏观断口未发现明显缺陷，通过断口宏观分析看，主要异常点是凸轮轴结合处有超出标准的打磨行为。

3  断口微观分析（SEM）

①对凸轮轴断口进行超声波清洗，并放置在日立S-3400N 钨灯丝扫描电子显微镜中观察A区域的断口情况，发现A区域裂口内有夹渣铸造缺陷（如图2）。

②再通过日立S-3400N 钨灯丝扫描电子显微镜中观察B区域裂口的情况，发现内有表面割痕，割痕区域占据断口横截面约1/2圆周范围，割痕有延伸至断口面（如图3）。……