轴瓦失效分析

轴瓦失效分析第一页，共五十四页，2022年，8月28日轴瓦正常运行特征轴瓦正常运行特征轴瓦的常规磨损很大部分发生在发动机启动或最初运行阶段。除此外，轴瓦的磨损率明显减小。在足够的预防措施下，在研磨过程中，只有非常小或没有微粒呈现在轴瓦表面上。在这种情况下轴瓦有一个相当长的寿命循环周期。

一个很好的证明，轴瓦使用超过其使用寿命，表现为发动机有噪音和润滑油压力降低。这些擦伤的出现没有问题，除非达到合金基础层。如果继续运行，这些刮伤可能会消失。

正常磨损表现为由于没有被机油滤清器滤掉的微粒引起少量轴瓦表面擦伤。第二页，共五十四页，2022年，8月28日由于故障轴瓦早期失效

由于故障，轴瓦早期失效

腐蚀现象腐蚀的典型现象表现为在轴瓦表面形成黑色合成物或小凹槽。原因腐蚀是润滑油组成物在轴瓦合金上产生化学反应形成的。这些象水或发动机运行时润滑剂氧化产生的氧化物不属于润滑系统，当轴瓦在腐蚀环境中运行时这些有害反应会加剧，导致轴瓦合金表面一种或多种合金元素剥落，或形成脆性氧化物。在第一阶段，受腐蚀的金属由于本身附着性差和强度疲劳脱离母体，在滑行表面上易脆裂的氧化层也由于疲劳或腐蚀剥落，少数附着性强的颗粒仍停留在这些表面上。润滑油工业已经开发出添加剂来阻止发动机长时间运行过程中润滑油氧化，极大降低了氧化危害，但是并没有完全消除它。发动机运行产生的热量加速了氧化过程。轴瓦裸露在空气和水里，或与润滑油中的其它材料，包括能产生接触反应的金属，也会产生腐蚀。其它包括曲轴箱窜气或高硫磺含量燃料燃烧，再加上无机酸的形成也会引起腐蚀第三页，共五十四页，2022年，8月28日纠正根据发动机制造商的规定更换润滑油；如果是曲轴箱窜气（气体下窜到曲轴箱）引起的腐蚀，如果有必要，更换活塞环和重新装配发动机。由于故障轴瓦早期失效第四页，共五十四页，2022年，8月28日由于故障轴瓦早期失效

现象表面大部分区域抗磨材料剥落，钢背裸露在外。原因当运行的轴瓦温度高于熔点326ºC或高于锡的熔点231ºC，由于轴产生相当大的牵引力，防摩擦材料达到其热碎裂点。第五页，共五十四页，2022年，8月28日由于故障轴瓦早期失效

热疲劳原因在这种情况下，铅和锡将会熔化，与铜分离，表面涂层失去钢背支撑，因此材料剥落。热条件下产生的易脆性是由于轴瓦某些区域过度受热而形成的。过度受热还能引起径向间隙不足，产生杂质，曲轴颈部变形，缸体与曲轴中心线不重合。纠正根据发动机制造商的推荐的间隙安装轴瓦；当更换润滑油时，要保证润滑油绝对清洁；安装发动机时，去除所有加工残渣和污垢；在安装新轴瓦之前，应仔细观察所有曲轴颈部尺寸,核实缸体和曲轴中心重合度。第六页，共五十四页，2022年，8月28日由于故障轴瓦早期失效

第七页，共五十四页，2022年，8月28日由于故障轴瓦早期失效

普通疲劳现象轴瓦表面显示不规则的抗摩擦材料分离区域。第八页，共五十四页，2022年，8月28日由于故障轴瓦早期失效

原因由于不正常或循环压力引起强度疲劳，换句话说，达到了载荷峰值（图）。疲劳断裂起源于过载，垂直传播到轴瓦表面上。达到轴瓦合金和支持材料（钢背）焊缝以前，断裂改变了其方向，平行传播到焊缝。由于轴瓦材料分离，这些断裂会相互连接。最常见的疲劳发生在三层轴瓦合金的最上层，当断裂发生，经过垂直传播后，它将平行传播到镀镍层，导致一些区域镀镍层减少（图）。第九页，共五十四页，2022年，8月28日由于故障轴瓦早期失效

纠正假如轴瓦的使用寿命低于预期寿命，检查发动机运行温度和载荷情况，消除可能存在的缺陷。遵照发动机制造商的推荐，避免使发动机运行过载。第十页，共五十四页，2022年，8月28日由于故障轴瓦早期失效

轴瓦润滑油不足现象当轴瓦由于缺乏润滑油或润滑油稀释失效时，它的运行表面变得光亮（图）。如果完全没有润滑油，轴瓦表现为其与曲轴轴颈接触的光滑表面区域沿轴方向材料被剥落。原因轴瓦和曲轴间润滑油不足或润滑油膜稀释，将磨损轴瓦电镀层，一般由以下原因造成：垂直间隙不足；润滑油稀释；发动机长时间低速运转。润滑油的缺乏，导致轴瓦与曲轴轴颈相互撞击，由于抗摩擦材料的剥落磨损加剧。通常由以下原因造成：部分润滑油通道阻塞；选择轴瓦尺寸过小；主轴瓦装反（下轴瓦反装为上轴瓦）油泵或减压阀功能不好；第十一页，共五十四页，2022年，8月28日由于故障轴瓦早期失效

第十二页，共五十四页，2022年，8月28日由于故障轴瓦早期失效纠正在选择新轴瓦时检查曲轴颈部尺寸；如果有必要，研磨曲轴颈部检查油泵和减压阀的工作状况，如果有必要，修复或更换。检查轴瓦润滑油孔是否与缸体以及连杆的润滑油孔在一条线上；避免使发动机长时间在低速下运转；检查润滑油含燃油或冷却液的稀释情况。轴瓦轮轴油膜油膜不足第十三页，共五十四页，2022年，8月28日由于故障轴瓦早期失效

气蚀现象轴瓦表面部分区域被腐蚀。一腐蚀穿透轴瓦合金层厚度达到钢背。原因气蚀的一种损坏形式是轴瓦抗摩擦合金层上瞬间低压油蒸气泡爆炸而形成的。发动机循环运行中加载在轴瓦上的载荷在强度和方向上迅速起伏，导致轴瓦的润滑油膜压力迅速改变。这种压力变化随次数的增加越来越高，使得轴瓦和曲轴颈部的变形也变大。曲轴润滑油孔润滑油流速过快，凹槽、窄沟、尖角等不连续的面引起的润滑油流速改变也会引起轴瓦腐蚀。轴瓦气蚀主要有以下四种情况:吸气引起的腐蚀—发生在曲轴运动之后；换气引起的腐蚀—发生在曲轴运动之前；气穴流动引起的腐蚀；气穴撞击引起的腐蚀。

第十四页，共五十四页，2022年，8月28日由于故障轴瓦早期失效纠正根据发动机制造商的推荐使用有粘性的润滑油；检查润滑油油压；避免润滑油被污染；检查装配间隙。第十五页，共五十四页，2022年，8月28日由于故障轴瓦早期失效

间隙过大现象轴瓦侧面边界部分抗磨擦层合金变形/移位引起的微粒刮伤轴瓦表面。.原因假如曲轴或曲轴颈部尺寸比推荐值最小值还小，而且轴瓦内腔尺寸比推荐的最大值还大，这样会导致润滑油间隙比允许的值大。间隙过大使得曲轴没有液态动力支撑，曲轴与轴瓦表面接触，引起轴瓦抗摩擦层融化或表面变形（图7.6到）纠正检查轴瓦、连杆和曲轴颈部的直径尺寸；应用正确的连杆螺栓扭矩，根据制造商的建议时间更换螺栓；根据发动机制造商的建议保持的发动机润滑油充足。第十六页，共五十四页，2022年，8月28日由于故障轴瓦早期失效

材料疲劳材料疲劳放大第十七页，共五十四页，2022年，8月28日由于故障轴瓦早期失效第十八页，共五十四页，2022年，8月28日安装错误引起轴瓦早期失效

安装错误引起的轴瓦早期失效

轴向间隙不足(纵向)现象轴瓦边缘和在内表面曲轴高载荷端过度磨损，其它部分正常磨损。在磨损区域，产生熔化和抗摩擦金属合金剥落。原因由于不正确安装或曲轴压在轴瓦边缘引起电镀层或金属板位置不正确，导致间隙不足。从某种程度上说，引起摩擦和润滑油膜缺乏，温度上升，直到铅从铜合金层分离，这些区域完全损坏。纠正遵从发动机制造商规定的装配间隙；检查发动机与齿轮箱之间的连接元素位置是否正确。第十九页，共五十四页，2022年，8月28日安装错误引起轴瓦早期失效

第二十页，共五十四页，2022年，8月28日安装错误引起轴瓦早期失效轴瓦翻边完全磨损轴瓦前止推面没有磨损后止推面磨损第二十一页，共五十四页，2022年，8月28日安装错误引起轴瓦早期失效

固体杂质现象外界杂质侵入抗摩擦合金层，导致合金层移位，也能发现轴瓦表面有刮伤。原因润滑油中的灰尘，污垢，磨削和金属颗粒吸附在轴瓦表面上，使抗磨合金材料移位。这些发射出来的合金材料或微粒到达曲轴上，引起局部摩擦，损坏润滑油膜。（图）在装机前或装机后，发动机清洗不正确，将遗留杂质。磨损的金属元件也产生恶劣的工况环境。纠正安装新轴瓦时，仔细遵照清洗指导清洗轴瓦；如果有必要，研磨曲轴；遵照发动机制造商规定的时间间隔更换润滑油和滤清器，保持滤清器和曲轴箱清洁。第二十二页，共五十四页，2022年，8月28日安装错误引起轴瓦早期失效

第二十三页，共五十四页，2022年，8月28日安装错误引起轴瓦早期失效抗磨擦合金钢背杂质间隙曲轴材料移位第二十四页，共五十四页，2022年，8月28日安装错误引起轴瓦早期失效

轴瓦有杂质引起沟痕轴瓦有杂质四周擦伤第二十五页，共五十四页，2022年，8月28日安装错误引起轴瓦早期失效轴瓦表面擦伤轴瓦油孔四周划伤第二十六页，共五十四页，2022年，8月28日安装错误引起轴瓦早期失效

内腔杂质现象轴瓦合金表面有局部磨损，相应地轴瓦背面有少量杂质引起的磨损痕迹。原因轴瓦内腔及背面有杂质导致接触面不充分并削弱热量流动。这些区域的热量和局部载荷使轴瓦疲劳强度上升，材料分离。(图.8.3.2).纠正在安装新轴瓦之前，仔细清洗轴瓦内腔，去除所有毛刺，灰尘和固体颗粒。检查曲轴颈部，如果有必要，重新研磨。第二十七页，共五十四页，2022年，8月28日安装错误引起轴瓦早期失效

第二十八页，共五十四页，2022年，8月28日安装错误引起轴瓦早期失效机体杂质轴瓦正面侧面第二十九页，共五十四页，2022年，8月28日安装错误引起轴瓦早期失效

椭圆形内腔现象轴瓦边缘附近区域过度磨损。原因由于连杆在交替负荷下弯曲，内腔变成椭圆形。轴瓦也有形成这种形状的趋势，因此内表面形成椭圆形。由于内腔变形，轴瓦的分隔间隙明显减小，这将导致抗磨擦合金与曲轴颈部之间的金属撞击。（图）纠正检查轴瓦内腔的环状，如果超过规定，修复或更换连杆。检查曲轴颈部，如果有必要，研磨曲轴颈部。第三十页，共五十四页，2022年，8月28日安装错误引起轴瓦早期失效曲轴与轴瓦接触面划痕分隔线磨损区域第三十一页，共五十四页，2022年，8月28日安装错误引起轴瓦早期失效

轴瓦高度不足现象轴瓦背面或某些表面可见一些光亮区域（抛光区域），也包括分隔区表面。原因紧固不够，必要径向压力难以形成，轴瓦难以保持在轴瓦腔内。由于接触面不充分，热量流动困难，同时轴瓦跳动的其它磨擦，使得热量增加。导致轴瓦高度不足的原因:分隔表面重新加工；由于轴瓦间分隔表面有灰尘和毛刺，轴瓦远离内腔；扭矩不足；螺栓与螺孔端部干涉；轴瓦内腔尺寸超过规定直径。纠正在扭紧螺母和螺栓之前，清洗轴瓦分隔表面；检查轴瓦内腔尺寸和整体情况，如果有必要，对其钻孔；遵照发动机制造商的推荐值扭紧螺母和螺栓。第三十二页，共五十四页，2022年，8月28日安装错误引起轴瓦早期失效

第三十三页，共五十四页，2022年，8月28日安装错误引起轴瓦早期失效

缺少径向力轴瓦在内腔内转动第三十四页，共五十四页，2022年，8月28日轴瓦高度过高现象两片轴瓦分隔附近区域过度磨损原因在把轴瓦装入曲轴腔内时，轴瓦分隔表面有凸出。当扭紧螺栓时，它将压在曲轴内腔表面上，产生相当大的径向接触压力。图片展示了轴瓦高度过高，产生的径向接触压力使轴瓦分隔区域附近变形。（图）最常见的原因是：分隔表面重新加工；扭矩过大。纠正轴瓦分隔区、缸体或连杆应该被研磨过，重新加工连杆内腔来获取内腔园度。在检查扭矩扳手对螺栓的扭紧力矩后，检查其它任何过程（孔径标准，等），是否椭圆公差在允许的极限范围内；必须遵照发动机制造商推荐的扭矩扭紧螺栓和螺母。安装错误引起轴瓦早期失效第三十五页，共五十四页，2022年，8月28日安装错误引起轴瓦早期失效分隔线接触面高度过高第三十六页，共五十四页，2022年，8月28日安装错误引起轴瓦早期失效

连杆弯曲或扭曲现象两片轴瓦对应面对称过度磨损原因连杆弯曲或扭曲，内腔错位，产生高压力区域，甚至可能产生轴瓦和曲轴劲部金属撞击。强迫安装活塞销，在虎钳上或摇动扭紧螺栓可能引起连杆弯曲。(图.8.7.1).纠正检查并替换连杆，如果有必要；避免扭矩载荷加载在连杆上。第三十七页，共五十四页，2022年，8月28日安装错误引起轴瓦早期失效

摩擦压力过大第三十八页，共五十四页，2022年，8月28日安装错误引起轴瓦早期失效

顶部移位现象两片轴瓦接近分隔区域的对称面上过度磨损原因轴瓦顶部移位，迫使两片轴瓦的一边靠在曲轴上（图8.8），这主要由以下原因引起：扭紧螺栓时，扭矩不足。瓦片倒置；孔，销或其它中心位置改变；曲轴在磨削过程中，中心移位；再使用连杆或轴瓦螺栓纠正选择足够的扭矩和有选择地扭紧螺栓，以便达到完美的轴瓦位置；确保轴瓦位置正确；检查轴瓦中心系统是否改变或损坏，如果有必要，进行更换；遵照发动机制造商的建议更换连杆和螺栓；;根据发动机制造商的规定加工曲轴第三十九页，共五十四页，2022年，8月28日安装错误引起轴瓦早期失效

压力区顶部倒置旋转障碍第四十页，共五十四页，2022年，8月28日安装错误引起轴瓦早期失效

第四十一页，共五十四页，2022年，8月28日安装错误引起轴瓦早期失效

曲轴变形现象在一付主轴瓦上部或下部有明显的磨损条纹。这种磨损从一片轴瓦转移到另一片轴瓦，但总的来说主要表现在中心轴瓦上。原因曲轴变形使主轴瓦过载，在最高扭曲点形成高压由于这些原因也会导致间隙减小，轴瓦和曲轴颈部产生金属撞击。(图.8.9)由于处理不足，存储方式不对或极度条件下运行都有可能引起曲轴变形纠正检查，如果曲轴变形，采取足够的纠正措施；校正曲轴。第四十二页，共五十四页，2022年，8月28日安装错误引起轴瓦早期失效曲轴中心线变形曲轴中心线润滑油间隙缸体中心线润滑油间隙第四十三页，共五十四页，2022年，8月28日安装错误引起轴瓦早期失效

缸体变形现象在主轴瓦副上部或下部能观察到很明显的摩擦条纹。这种磨损可以从一片轴瓦延伸到另一片轴瓦但总的来说，主要集中在中心轴瓦上。原因突然加热和冷却系统缺少温度调节阀是导致发动机缸体变形的原因之一。以下原因也会引起发动机缸体变形：不良运行环境（如：发动机过载）；缸盖螺栓扭紧程序不正确。(图.8.10.2)纠正

使用足够的手段来检查可能存在的变形；主轴瓦座重新镗孔；安装温度调节阀。第四十四页，共五十四页，2022年，8月28日安装错误引起轴瓦早期失效

第四十五页，共五十四页，2022年，8月28日安装错误引起轴瓦早期失效

缸体变形轴瓦不正常划痕第四十六页，共五十四页，2022年，8月28日安装错误引起轴瓦早期失效

曲轴颈部失圆现象现象轴瓦表面呈不均衡的磨损条纹。根据最高压产生的区域，有三种区分形式，曲轴颈部插图分别阐述了这三种故障现象。(图.8.11-A,B和C).原因曲轴颈部失圆使得在轴瓦表面上的载荷不均衡，在某些区域产生高负荷，加速磨损。轴瓦与曲轴之间间隙变小，产生金属撞击。其它方面