材料热衰退下的连杆衬套刚强度特性分析

为探究衬套材料的高温性能退化对其刚强度产生的影响,从而为衬套失效抑制设计提供依据,开展了典型锡青铜(QSn7-0.2)与铜镍合金(CuNi6Sn6)两种衬套材料在不同温度下的应力-应变力学性能试验,并在考虑材料热衰退特性后对某柴油机连杆衬套组合结构的径向变形量、等效应力、过盈接触压力等刚强度特性进行了计算分析。研究结果表明:两种材料的弹性模量、规定非比例延伸强度及抗拉强度均随温度升高而降低;QSn7-0.2在200～250℃时力学性能急剧衰退,CuNi6Sn6在150～200℃时的热衰退较明显,但在数值上仍高于前者或与其接近。此外,仿真结果表明:QSn7-0.2衬套的径向变形量略大于CuNi6Sn6,失圆现象更加严重;QSn7-0.2衬套等效应力整体偏小,且当温度达到300℃时,衬套中过盈接触压力峰值处产生了一定程度的塑性变形,导致该区域过盈接触压力减小。若变形持续发展,则该衬套较CuNi6Sn6更易产生松脱转动等失效状况。由此可得,材料热衰退是导致衬套出现故障的重要原因,且CuNi6Sn6衬套在高温高载下的力学性能更为优异,更不易产生失效问题。     

连杆小头衬套材料工艺及试验评价的研究进展

针对连杆小头摆动摩擦副载荷过大、润滑不良、温升过高而导致的衬套早期失效问题,归纳了近年来衬套常用衬层金属材料铅青铜、锡青铜、铝青铜和共晶硅铝合金的性能特点,分析了电镀涂层、热喷涂和气相沉积镀膜等常用的衬套表面处理技术的原理及其应用前景,介绍了磨损试验、疲劳试验和抗咬合试验等衬套失效试验评价方法的研究进展。从材料、工艺及试验评价的角度为连杆小头摆动摩擦副失效问题的改善提供参考。