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苏州激光熔覆厂家帮您分析往复式压缩机活塞杆断裂原因

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往复式压缩机一般常出现活塞杆断裂、活塞组件损坏以及填料密封磨损故障,尤其是活塞杆断裂是常见现象。往复式压缩机活塞杆断裂主要发生在第一、第二级上,这与频繁的交变力的作用以及机械设备的综合性能密切相关。

1.断裂原因

往复式压缩机活塞杆发生断裂的原因比较多,断裂原因主要是疲劳断裂。活塞杆发生断裂时,断裂处端口一般比较平整,断口与压缩机活塞杆的中心轴线基本上呈45°夹角,而且断裂处未出现明显塑性变形。

断裂处绝大多数发生在杆的根部,对断裂处纹理进行微观分析,发现断裂的切口处大致呈现出相互平行的疲劳条纹,伴有少部分韧性撕裂的痕迹,而且几乎每个疲劳裂纹都毫无例外地指向杆的轴线方向。另外,断口处还伴有直径约50μm的“孔洞”,主要分布在裂纹的源位置和稳态扩展区域,这些数量很大的“孔洞”对裂纹的形成以及扩展起到了“催化剂”的作用。“孔洞”的存在,使得杆承受应力的能力显著下降。

压缩机活塞杆在往复运动过程中,承受着较大的压力和交变拉力的共同作用。特别是在交变力的作用下,杆部的裂纹一般会在活塞杆根部螺纹处形成,然后在交变力的循环作用下,螺纹根部杆的横截面积变得越来越小,此时外应力会高度集中,当应力作用达到一定极限时,杆会从根部瞬间断裂,此时的断裂是属于疲劳断裂。

综上分析可知:往复式活塞杆的断裂,应该属于交变应力作用下引发的疲劳断裂,且断裂时几乎没有任何预兆,绝大多数都是突然断裂。活塞杆在生产制作的过程中,往往仅是经过了比较简单的正火处理,使得活塞杆特别是杆的根部对裂纹的敏感性显著增加,抗疲劳能力下降,发生疲劳断裂就成为难以避免的后果。

2.预防活塞杆断裂的对策

(1)选择合适的制作活塞杆的原材料。企业在生产制造活塞杆时,应严格控制原材料中的有害元素,比如,硅元素含量必须控制在0.45%。只有选择了合适的原材料,才能从根本上提高活塞杆承受应力的能力。另外,活塞杆粗加工以后,必须进行声波探测及磁粉探伤,以避免裂纹存在,最大限度地从源头上控制活塞杆发生断裂的几率。

(2)活塞杆必须进行挤压加工和调质处理。调质处理能够显著地提高活塞杆材料抵抗疲劳的能力。由于活塞杆承受的交变负荷较大,因此必须对其进行调质处理,之后,再进行必要的硬度检查。完成调质程序以后,活塞杆螺纹处还应该进行挤压加工。通过挤压螺纹,螺纹表层纤维组织沿牙形连续分布,残余压应力降低,可以进一步提高活塞杆的抗疲劳强度。

(3)安装时应该采取必要的防护措施。安装活塞杆时,应采取防护措施,避免人为碰伤,同时清洗活塞杆及背帽螺纹,再涂上咬合剂。

日常维护时,必须采取定期检查、不定时检测的方式,对活塞杆进行跟进管理。在检查活塞磨损情况时,应该使用超声波等检测技术,对杆内部进行有无缺陷的探测,使用着色探测来检查活塞杆表面是否存在微小裂纹,而且应该将螺纹处的检查作为重中之重。