日本SMC气缸活塞杆断裂的原因分析

日本SMC气缸活塞杆断裂的原因分析

一直都备受重视，形成了较为完善的管理和技术体系，在防止塔吊安全事故方面起到了很好的作用。然而，一些罕见的故障和隐患的出现，SMC气缸暴露出一些问题，甚有一些是重大事故苗头，应该引起我们高度重视，在设计、制造及使用管理方面采取措施，防范事故发生。下面就是一起罕见的塔吊顶升液压油缸活塞断裂的实例，本文对这一实例进行分析，并提出了改进措施。

1 实例概况

SMC气缸根部突然发生断裂，所幸发现较早，顶升高度较小（标准节与回转支座脱开约 500px），且操作人员及时采取了有效措施，避免了一起重大安全事故。

2 断裂原因分析

SMC气缸系统在正常工作时，由于顶升油缸上下均为铰接连接（如图１），故活塞所受的一直是轴向力（无弯矩），如果不考虑活塞收缩时自身及下部横梁重量的影响，该活塞在工作过程中一直受到轴向的压力，应该说，活塞杆工作时的正常受力状况是很难发生断裂的。经了解，该油缸自95 年随机购入后只作顶升该塔吊，没有用作其他用途或在其他塔吊上使用过，在装拆、装卸、运输及保管过程中一直是按照技术要求进行的，没有受到过非正常的损伤。现场检查发现，该油缸保养良好，未见人为损伤。因此，非正常使用或保管不善造成活塞杆损伤而导致断裂的可能性也很小。经过对该活塞的剖割观察，我们发现： (1)整个活塞由上部活塞杆与活塞杆底座及中间连接轴三部分构成（如图２），断裂部位正好发生在中间连接轴与管状活塞杆管壁较薄、应力集中较大的两部分结合部。 (2)从断裂处上下各切割约75px2 的中间连接轴均不能和管状活塞杆脱离，也未见丝扣，说明上部管状活塞杆和中间连接轴不是螺纹连接。 (3)断裂面内侧端面（宽度约2mm）光滑平整，且有机加工（车床切削）痕迹。 (4)断裂面有焊接所形成的气孔，并伴有残余焊渣。 (5)断裂部位外侧形成内陷面，而内侧平整，说明断裂面材质不密实。因无法塔吊或油缸的，未能索取细部图纸和咨询加工工艺，只能据上述现象推测该活塞制造工艺为：先将上部活塞杆与中间连接轴焊接相连（由机加工预留塞焊槽），后进行机加工及热处理。从现象(4)可见，焊接质量明显不符合要求是该活塞杆断裂的主要原因，但如果设计更合理一些，将能有效减少焊接质量的影响，提高安全本质化程度。