5.0 L柴油发动机曲轴断裂失效分析与优化

针对柴油发动机曲轴断裂问题，采用电镜观察、金相检验和力学性能检验等方法，分析曲轴断裂原因，结果发现曲轴连杆颈表层存在缺陷。缺陷表面有明显的脱碳现象，表明缺陷处曾在高温下与空气充分接触，其原因是炼钢浇铸过程形成的水口结瘤脱落入钢材中，导致原材料棒材状态本身存在缺陷。为此，对浸入式水口结构进行优化设计，将浸入式水口出口角度设计成35°，水口出口采用圆形设计，以增加浇筑面面积，并通过凹陷底部设计来减少因浇筑速度过大而产生的回流区比例。结果表明：增大出口角度以及凹陷底部和圆形水口出口的优化设计，有助于控制水口结瘤，使结瘤率最终稳定在1.2%以内，由此解决了曲轴棒材缺陷问题。