孙传江 王洪林

摘  要：装载机用油缸是一种整机易损件，在使用的过程中容易出现缸筒破裂的问题。该文结合一起装载机用油缸缸筒破裂事故，从宏观和微观两个角度分析装载机用油缸缸筒破裂的原因，并从马氏体组织研究入手分析装载机用油缸缸筒转角应力集中问题，找到装载机用油缸缸筒破裂的原因。

关键词：装载机  油缸  缸筒  破裂  原因  解决

中图分类号：TH137.51;TH243   文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）08（c）-0051-02

油缸是装载机在运行过程中所应用的一种重要液压元件类型，在油缸应用的过程中缸筒是液压缸的重要零构件，它的质量深刻影响整个转载机的使用寿命。在一般情况下，油缸的工作压力在16～22Mpa之间，在这样的工作环境中油缸焊接质量直接影响到装卸机油缸使用寿命。为此，该文结合实际就装载机用油缸缸筒破裂问题展开探究。

1  装载机用油缸缸筒破裂试验操作方法

1.1 试验样品的选择

该文研究所选择的试验样品是在各个工厂中所应用的一种经过正火处理的45型号破裂装载机用缸筒，缸筒外部直径为554mm，内部直径为452mm，总体长度在3694mm左右。距离装载机端部123mm的位置上存在一个进油孔，进油孔和进油管密切联系在一起，完成油气资源的输送。

1.2 试验样品的测试方法

在经过全面分析之后选择专业的仪器设备对缸筒的使用质量进行全方位的化学分析，在全面分析之后应用较高分辨率的数码相机来对被检验的样品进行宏观观察，应用高精准度的显微镜对断口进行全面的观察分析，在经过以上一系列分析操作之后进行实验研究取样。

在取样过程中需要应用4%左右浓度的硝酸精溶液对样品进行防腐蚀处理，在对样品进行防腐蚀处理之后再重新应用高精准度的显微镜进行再次处理分析，同时应用维氏硬度计拉测定实验材料的硬度。

2  装载机用油缸缸筒破裂试验结果分析

2.1 化学成分

对装载机用油缸缸筒破裂试验材料进行光谱分析，其化学成分质量分数如下所示：w（c）=0.47%，w（s）=0.007%，w（Si）=0.18%，w（Mn）=0.58%，w（p）=0.02%，w（Cr）=0.68%，w（Ni）=0.038%，w（Cu）=0.087%，整个材料的化学成分符合钢材料的基本标准。

2.2 破裂基本情况

装载机用油缸缸筒破裂发生在进油孔的一边，具体破裂形状呈现出“V”字形，装载机用油缸缸筒破裂两侧的断裂面呈现出平行、曲折发展状态，具体如图1所示。根据图1的信息可以发现装载机用油缸缸筒破裂断面比较粗糙，从整个断面上可以发现，裂缝的基本走向，从总体上来看，V字形翘块头部呈现出交汇的局面，V字头直接指向油孔，裂缝在孔隙的焊接缝隙朝着外部延伸。

在将油孔区域位置上的裂缝打开之后能看到宏观形貌图，整个裂面呈现出一种银灰色的情况，在距离焊缝转角区域的裂面比较平坦，且该区域周围从开始阶段逐渐向两边拓展，裂面拓展区域情况比较粗糙，整个扩展区域裂面呈现出解离形貌的状态。

2.3 焊接接头和母材金相情况分析

第一，焊缝区域基本情况分析。焊接接头包含焊缝和热影响区域，在放大镜的作用下整个组织呈现出枝晶分布情况，并且在焊缝区域范围内出现了裂缝。在具体焊接操作的过程中大部分焊接方式采取的都是局部加热的方式，因而在整个焊接结构中会出现不同程度的焊接应力和变形情况，加大了整合焊接操作的缺陷，容易出现热裂纹。第二，焊接热影响区金相分析。在热源的影响下，装载机用油缸缸筒破裂焊接的两边组织和性能会出现比较深刻的变化。从实际应用情况来看，在母材金属和焊接缝隙之间存在一定距离的时候各个节点之间的温度会出现比较大的差异，这种差异使得母材冷却的时候还会出现一系列组织变化，具体分为淬火区域和不完全的淬火区域，在焊接热影响的过程中受彼此化学成分差异的影响，焊接接头的韧性和强度也会出现变化。（1）完全淬火区。在完全淬火区中，裂缝会沿着焊缝边缘发生移动，在较大的倍数影响下，整个裂缝表面会出现马氏体组织，裂缝问题和之前相比也将会变得更加严重。（2）不完全淬火区域。在焊接进程的影响下，珠光体组织会发生变化，之后在连续冷却的影响下奥氏体会转变为珠光体和托氏体的结合。（3）母材。母材是靠近表层组织的比较存档的珠光体和铁素体组合，晶粒大小为5.5级别。在加热的过程中所形成的奥氏体晶粒度会对装载机用油缸缸筒的冷却相变产生深刻的影响，在这种影响下整个熔焊作用下奥氏体晶体颗粒会出现比较大的变化，这种变化会降低整个晶粒的柔韧性。在这种情况下应用细晶能够提升焊接的韧性。

2.4 焊接热影响区的硬度分析

在硬度测试后，维氏硬度测试方法能够精准的反映出硬度的变化情况，在装载机液压油缸母材和焊接热影响区域和焊缝区域随机选择荷载为4.9N的维氏硬度值，经过测试发现，热影响区硬度峰值落在熔合线的周围，在离开熔合线之后硬度会快速降低;还可以发现，不同热影响区硬度的变化，从一个侧面反映了不同的金属组织。

3  结语

综上所述，经过以上的实验分析总结出，如果热影响区域内的硬度较高，则是说明装载机液压油缸内部存在马氏体组织，装载机液压油缸部件在焊接之后也没有进行常规的退火处理，受焊接裂纹的影响整个装载机液压油缸的焊接区域会出现较大的残余应力。缸筒母材的组织分布不够均匀，周围表面来晶粒粗大，对装载机液压油缸焊接质量产生了不利的影响。同时，在转角位置上还出现了应力集中的现象，由此出现了晶粒粗大塑韧性较低的马氏体組织，在压力试验波动的影响下会出现开裂和扩展现象，由此加大了应力叠加开裂的可能。

参考文献

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