Analyse de défaillance de la rupture du boulon de culasse

Les positions de rupture des deux raccords de boulons de culasse (numérotés respectivement 1 et 2) se situent à la jonction de la bielle et de la culasse. Les boulons sont principalement soumis à une charge de torsion lors de l'assemblage et du serrage. A ce moment, la contrainte principale est à 45° par rapport à l'axe, et la contrainte de cisaillement est perpendiculaire à l'axe. Du point de vue de la fracture, la zone d'initiation de la fissure forme un angle de 45° par rapport à l'axe, ce qui apparaît comme une fracture normale lors d'une torsion, résultat d'une contrainte normale. La zone de fracture instantanée est perpendiculaire à l'axe et la zone de u200bu200bla zone de fracture instantanée représente la majeure partie de la zone de fracture totale, ce qui indique que la contrainte pendant la rupture est importante ou que la résistance du matériau est insuffisante.

2.2　Composition chimique et analyse de la microstructure

La qualité du matériau du boulon est de l'acier 40Cr, l'exigence de dureté est de 32～38HRC, l'exigence de structure métallographique est de niveau 1～3 (JB/T8837-2000). Après inspection, la composition chimique (fraction massique) du No. 1 boulon de culasse répond aux exigences de GB/T3077-1988, voir tableau 1. La structure matricielle des deux boulons est en sorbite finement trempé, qui est évaluée selon JB/T8837-2000, et la structure est de grade 1, qui répond aux exigences techniques des grades 1 à 3. La limite des grains dans la structure des bords est clairement visible, mais sa couleur est évidemment plus claire que celle des autres parties. On estime qu'il y a une couche décarburée à la surface, et le No. Le boulon 2 est plus évident. (Guide : Décrivez brièvement le bon sens des fixations)

Les deux boulons ont une structure de bande résiduelle et il y a des inclusions non métalliques dans la structure de bande. La structure de bande de No. 1 boulon est illustré à la figure 2. Les inclusions de type sulfure entre les deux sont clairement visibles, mais elles se situent toutes dans la plage spécifiée. .

2.3　Test de micro-dureté

Après inspection par magnétoscopie, aucune trace magnétique n’a été trouvée. Après test, la valeur de dureté du No. 1 boulon est 34HRC, et la valeur de dureté de No. 2 boulons sont 36HRC et 37HRC, ce qui répond aux exigences techniques de 32～38HRC. Étant donné que le boulon a été trempé et revenu, il semble qu'il n'y ait toujours aucune preuve permettant de déterminer s'il existe une couche décarburée sur le bord, sur la base de la structure métallographique. Afin de confirmer s'il y a une couche décarburée sur le bord, un test de microdureté a été réalisé sur le bord et au centre. La dureté du bord est inférieure à la dureté centrale, confirmant en outre l'existence d'une couche décarburée au niveau du bord. La réduction de la teneur en carbone des bords réduit le degré d'érosion, de sorte que la couleur est plus claire et les joints de grains sont clairement visibles. Bien que la surface du boulon soit usinée après trempe et revenu pour éliminer la couche décarburée produite par traitement thermique, il est souvent difficile d'éliminer la couche décarburée par traitement mécanique à la jonction de la tige et de la tête. La couche décarburée est retenue à la jonction des

2.4　Analyse et discussion

Étant donné que la contrainte maximale est située au bord du boulon et qu'il y a une décarburation au bord, la résistance du bord est réduite. Bien que le boulon permette une certaine quantité de couche de décarburation, l'existence de la couche de décarburation est toujours préjudiciable au bon fonctionnement du boulon. Puisque la fissure provient de la décarburation, la décarburation devient l’un des principaux facteurs de rupture du boulon.

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