I. Amgylchedd gweithredu falfiau a phrif achosion torri
Mae falfiau mewn peiriannau disel morol yn gweithredu am gyfnodau estynedig o dan amodau tymheredd uchel a straen uchel. Felly, mae'n hanfodol dewis deunyddiau priodol yn ystod y prosesau dylunio a gweithgynhyrchu i sicrhau y gallant wrthsefyll yr amgylcheddau gwaith llym hyn.
Pan fydd yr injan yn rhedeg, mae hylosgi'r gymysgedd tanwydd aer yn y silindr yn cynhyrchu tymereddau uchel iawn. Mae'r falfiau'n destun effeithiau cyflym o nwyon gwacáu cyrydol poeth, gyda thymheredd yn cyrraedd gradd 700-900. Er y gellir afradu gwres yn rhannol trwy'r canllawiau falf a'r seddi i ben y silindr, mae'r effaith oeri yn gyfyngedig.
Yn ogystal, mae mynediad sydyn awyr iach yn achosi oeri'r falfiau ar unwaith, gan arwain at wahaniaeth tymheredd o radd 650-800. Mae'r amlygiad eiledol hwn i dymheredd eithafol yn arwain at flinder a methiant ymgripiol, gan ddiraddio priodweddau mecanyddol yn sylweddol a gwisgo ymwrthedd y falfiau. Ar ben hynny, mae'r falfiau'n agored i erydiad ar dymheredd uchel, gan arwain at ddadffurfiad a methiant posibl oherwydd gollyngiadau neu gracio.
Mae'r dosbarthiad tymheredd anwastad o fewn y falf, yn enwedig yn ardal y disg falf, lle gall gwahaniaethau tymheredd gyrraedd gradd 150-200, yn cynhyrchu straen thermol sy'n achosi dadffurfiad thermol. Mae'r trosglwyddiad gwres gwael hwn yn cynyddu tymheredd gweithio'r falf, gan greu cylch dieflig sy'n gwaethygu'r broblem ymhellach. O dan lwythi trwm ac amlygiad tymor hir i dymheredd a phwysau uchel, mae'n hawdd peryglu cyfanrwydd strwythurol y falf, gan arwain at amryw o faterion sy'n gysylltiedig â methiant. Mewn achosion difrifol, gall hyn arwain at ddamweiniau.
Mae astudiaeth achos benodol yn cynnwys injan diesel morol a fethodd ar ôl cronni 22,390 awr o weithredu a 2,116 awr ar ôl atgyweirio ôl-fawr. Cafwyd hyd i wthio braich rociwr silindr A2 wedi'i blygu a'i ddadffurfio, ac roedd y falfiau cymeriant a gwacáu wedi torri. Mae'r papur hwn yn dadansoddi'r falfiau sydd wedi'u difrodi, gan archwilio eu cyfansoddiad materol a'u morffoleg microstrwythur, ac yn rhoi mewnwelediadau i achosion eu methiant yn seiliedig ar y canfyddiadau.
Dadansoddiad o Ddulliau Methiant Falf
Mae cysylltiad agos rhwng methiant y falf â'r mecanwaith falf a'r cydrannau cysylltiedig. Yn seiliedig ar brofiad helaeth, mae gwahanol ffenomenau methiant falfiau wedi'u crynhoi, ac mae'r prif foddau methu yn cael eu categoreiddio fel a ganlyn:
1. Toriad Falf
Mae hyn yn cynnwys toriadau mewn gwahanol leoliadau:
1) ** Toriad Groove Lock **: Toriadau sy'n digwydd yn y rhigol clo a'r ardal gyfagos.
2) ** Toriad yn y cymal wedi'i weldio ffrithiant **: Wedi'i amlygu fel weldio ffug, weldio anghyflawn, neu bresenoldeb parthau crac weldio oherwydd weldio ffrithiant amhriodol a chysylltiad. O dan straen uchel yn ystod y llawdriniaeth, gall hyn arwain at doriadau.
3) ** Toriad coesyn **: toriadau sy'n digwydd ar hyd coesyn y falf.
4) ** Gollwng pen falf **: toriadau ar wddf y coesyn, gan arwain at ddatgysylltiad pen y falf.
5) ** Gollwng bloc pen **: Datgysylltiad rhannol neu golli'r pen yn yr awyren fawr, arc gwddf, neu arwyneb conigol, y gellir ei rannu ymhellach yn doriadau rheiddiol a thorri blociau cord [3].
2. Gwisg falf annormal
Mae hyn yn cynnwys sawl math o wisgo:
1) ** Gwisg arwyneb conigol gormodol **: Gwisg gormodol o arwyneb conigol y falf oherwydd ffrithiant gormodol gyda'r cylch sedd falf yn ystod cyswllt.
2) ** Gwisg Arwyneb Conigol Anwastad **: Gwisg anwastad a achosir gan seddi anwastad yn ystod y broses gau.
3) ** Gwisg annormal ar ben coesyn y falf **: problemau fel gwisgo gormodol neu osod ar ben coesyn y falf wrth ei ddefnyddio.
4) ** Gwisg annormal ar hyd coesyn y falf **: gwisgo gormodol, gwisgo anwastad, neu gipio a achosir gan gyswllt annormal rhwng coesyn y falf a'r tiwb tywys.
3. Anffurfiad Falf
Mae hyn yn cyfeirio at ystumio pen y falf a achosir gan ffactorau fel effaith gwrthrychau tramor yn ystod symud y falf. Mae hefyd yn cynnwys:
1) ** Erydiad arwyneb conigol **: Wedi'i achosi gan gamgymhariad rhwng wyneb conigol y falf a'r cylch sedd falf, gan arwain at selio silindr gwael. Yn yr achos hwn, mae'r arwyneb a'r pen conigol yn cael eu herydu gan nwy, wedi gorboethi, cracio ac ocsidiedig. Gall tanio cynamserol yn y silindr hefyd achosi gorboethi ac erydiad sylweddol yn ardal pen y falf.
2) ** Cyrydiad arwyneb conigol **: cracio a difrod a achosir gan gronni cyfryngau cyrydol o gynhyrchion hylosgi ar wyneb conigol a gwddf pen y falf.
3) ** Methiant haen wyneb **: Gall wynebu amhriodol a thechnegau prosesu dilynol wrth wynebu ar yr wyneb conigol neu ben gwialen arwain at ddiffygion weldio fel mandylledd, ceudodau crebachu, cracio, a weldio ffug, gan arwain at fethiant falf.
4) ** Gollwng falf **: Mae'r falf yn cwympo i'r silindr ac yn dod yn aneffeithiol oherwydd problemau gyda chydrannau eraill fel y gwanwyn falf, sedd uchaf y gwanwyn falf, a phlât clo falf.
5) ** Datgagement Modrwy Sedd **: Daw'r cylch sedd falf allan o dwll cylch sedd y falf ym mhen y silindr yn ystod y llawdriniaeth oherwydd ffactorau fel ymgynnull, prosesu a blinder thermol.
4. Dulliau Methiant Eraill
1) ** Torri Gwanwyn Falf **: Mae ffynhonnau falf yn torri oherwydd diffygion neu strwythur afresymol.
2) ** Cracio pen silindr **: cracio a gollwng pen y silindr yn ystod y llawdriniaeth oherwydd oeri gwael neu ddyddodion carbon yn y silindr.
3) ** Coron Piston yn toddi **: gorboethi a thoddi coron y piston wrth ei defnyddio oherwydd trosglwyddo gwres yn wael, dyddodion carbon yn y silindr, neu chwistrellwyr tanwydd annormal.
4) ** Crankshaft yn dwyn atafaelu **: atafaelu’r cyfnodolyn oherwydd iriad annormal a chyswllt afresymol.
5) ** Anhwylder Amseru **: Gwallau amseru a achosir gan annormaleddau mewn gerau amseru neu gamshafts.
6) ** Clirio falf annormal **: Clirio deinamig gormodol oherwydd gwisgo annormal o gydrannau mecanwaith falf.
7) ** PUSHROD A METHU TAPPET **: Torri a dadffurfiad y Pushrod a'r Tappet yn ystod y llawdriniaeth.
Mae'r canlynol yn darparu disgrifiad manwl o amlygiad ac achosion y dulliau methu hyn, gan gefnogi atal methiant a dadansoddi achosion.
Iii. Canfod arbrawf methiant falf
Yn ystod y broses ymchwil, archwiliwyd cydrannau falf diffygiol, gan ganolbwyntio'n benodol ar ben pen a phen gwialen (adran plygu) coesyn y falf i'w cyflwyno a'u dadansoddi. Cymhwyswyd amrywiol ddulliau arolygu yn gynhwysfawr i wella dibynadwyedd y canlyniadau.
1. Trosolwg o'r samplau
Cyflwynwyd pedwar sampl i'w harchwilio:
- Un coesyn falf gyfan
- Dau goes falf wedi torri
- Un pen silindr a fethodd
Fel y dangosir yn Ffigur 6, cynhaliwyd dadansoddiad deunydd ac archwiliad cymharol o forffoleg ac amodau metelaidd arwynebau torri falfiau cyfan a methodd falfiau i gefnogi dadansoddiad achos methiant a gwasanaethu fel cyfeiriad ar gyfer canfod ac atal methiant.
Diffiniwyd dwy ran y coesyn falf a fethwyd fel a ganlyn:
- ** Adran A (adran gyfan) **: Roedd coesyn y falf yn gyfan ar y tu blaen a'r cefn.
- ** Adran B (adran a fethwyd) **: Roedd pen madarch coesyn y falf ar y blaen ar goll, ac roedd y gwanwyn a'r llawes ar y cefn hefyd yn absennol. Cafodd coesyn y falf yn Adran B ei blygu, ei dorri, a'i jamio y tu mewn i'r llawes. Dangosir amodau perthnasol yn Ffigur 4.
Ffigur 4 Sampl i'w archwilio
2. Sail Arolygu ac Offer
Cynhaliwyd yr arolygiad yn unol â'r safonau canlynol:
- Dulliau Archwilio Metelograffig (GB/T 13298-2015)
- Rheolau cyffredinol ar gyfer microanalysis trawst electron o ddiffygion mewn deunyddiau dur (GB/T 21638)
Mae'r offer arolygu a ddefnyddir yn cynnwys:
- Microsgop Stereo Leica M205A (SCW034)
- Zeiss Axioplan2 Microsgop Optegol (SCW026)
- Microsgop Electron Sganio JSM (SCW030)
3. Canlyniadau Arolygu
I ddechrau, cynhaliwyd archwiliad gweledol. Gwelwyd, o fewn y twll a ddifrodwyd ar ochr flaen pen y silindr, fod coesyn falf wedi torri yn bresennol. Ar yr ochr arall, arhosodd cydran y gwanwyn yn gyfan, ond ar yr ochr â'r difrod torri esgyrn, roedd cydran y gwanwyn ar goll, fel y dangosir yn Ffigur 5.
Ffigur 5 Morffoleg macrosgopig y rhan a fethwyd
Dadosod a dadansoddi rhan y silindr
Cafodd y rhan silindr ei dadosod yn ochrol, a thynnwyd coesyn y falf plygu yn ofalus. Ar ôl ei archwilio, gwelwyd bod wyneb blaen y rhan silindr yn arddangos gwisgo difrifol. Roedd cylch allanol y silindr yn dangos arwyddion o doriad, gyda'r toriad cychwynnol yn tarddu o wyneb y cylch. Ar yr ochr arall lle roedd coesyn y falf wedi torri, nodwyd methiant yn ymwneud â thorri'r tiwb. Yn benodol, darganfuwyd crac ym mhen arall y tiwb, a oedd yn ymestyn i'r ffrâm allanol, gan achosi cracio ychwanegol, fel y dangosir yn Ffigur 6.
Ffigur 6 Morffoleg macrosgopig y rhan a fethwyd a lleoliad a morffoleg torri'r toriad casin
Dadansoddiad o arwynebau torri esgyrn yn Adran B.
O'r 汇总 a'r dadansoddiad o'r rhannau a fethwyd yn Adran B, mae'n amlwg bod dau doriad penodol gyda thri arwyneb torri esgyrn cyfatebol. Dynodir y tri arwyneb torri hyn fel a ganlyn:
- Arwyneb Torri B1
- Arwyneb Torri B2
- Arwyneb Torri B3
Dangosir lleoliadau'r arwynebau torri esgyrn hyn yn Ffigur 7.
Ffigur 7 Morffoleg macrosgopig coesyn y falf yn rhan B o'r gydran a fethwyd
Arsylwi arwynebau torri esgyrn o dan stereomicrosgop
Archwiliwyd yr arwynebau torri esgyrn gan ddefnyddio stereomicrosgop macrosgopig. Gwelwyd bod y morffoleg torri esgyrn yn arddangos difrod difrifol oherwydd gwisgo effaith. Mae'r arwynebau toriad B2 a B3 yn gysylltiedig â'i gilydd. Ar yr wyneb torri esgyrn B3, nodwyd tannau blinder lleol, er eu bod yn wangalon a phrin y gellir eu canfod. Mae'r tarddiad torri esgyrn wedi'i leoli ar yr ymyl, fel y dangosir yn Ffigurau 8 a 9.
Ffigur 8 Morffoleg stereosgopig macrosgopig safle tarddiad toriad pen coesyn y falf
Ffigur 9 Morffoleg stereosgopig macrosgopig toriad coesyn y falf yn rhan B o'r gydran a fethwyd
Cymhariaeth o ddifrod arwyneb a tharddiad torri esgyrn mewn tri choesyn falf
Datgelodd dadansoddiad cymharol o'r tri choesyn falf fod lleoliadau difrod arwyneb yn arddangos lefel uchel o debygrwydd. At hynny, roedd cydberthynas leoliadol glir rhwng tarddiad y toriad a'r ardaloedd o ddifrod arwyneb, fel y dangosir yn Ffigur 10.
Ffigur 10 Morffoleg stereosgopig macrosgopig pen coesyn y falf
Gwelir dadffurfiad a achosir gan effaith ar ddiwedd y gwanwyn pen, a glynir naddion metel wrth wal fewnol y gwanwyn. Mae'r difrod hwn yn cyfateb i'r difrod arwyneb ar goesyn y falf, fel y dangosir yn Ffigur 11.
Ffigur 11 Morffoleg stereosgopig macrosgopig ardal cadw'r gwanwyn ym mhen coesyn y falf
4. Casgliad Arolygu
Gellir rhannu'r coesyn falf toredig a gyflwynir i'w archwilio yn bennaf yn dair rhan: pen y pen, yr adran coesyn plygu, a sedd y falf. Ger wyneb toriad coesyn y falf, arsylwyd craciau traws mân gyda dyfnderoedd yn amrywio o 4 i 10 μm. Mae'r craciau hyn yn arwain at ganolbwyntio straen wrth eu gwreiddiau. O dan ddylanwad amgylchedd cyrydol a mudiant ailadroddus, mae cracio blinder yn digwydd, gan arwain yn y pen draw at dorri pen y coesyn falf.
Yn dilyn torri pen coesyn y falf, mae symudiad coesyn y falf yn mynd yn anghytbwys, gan achosi jamio gweithredol, plygu a ffrithiant yn erbyn y llawes. Mae hyn yn arwain at graciau a methiant y llawes yn y pen draw. Ar ôl cymharu â choesyn falf gyfan, penderfynwyd bod y craciau mân hyn yn beiriannu marciau o droi gweithrediadau. Mae'r marciau peiriannu hyn yn gweithredu fel diffygion cychwynnol sy'n cyfrannu at gychwyn toriadau. Datgelodd dadansoddiad sbectrol cydran bresenoldeb ocsidau cyrydol yn y craciau mân, yn gyson â'r rhai a geir ar wyneb y falf. Mae presenoldeb yr ocsidau hyn yn cyflymu cyrydiad materol ac yn hyrwyddo lluosogi crac.