日本SMC氣缸活塞桿斷裂的原因分析

一直都備受重視，形成了較為完善的管理和技術體系，在防止塔吊安全事故方面起到了很好的作用。然而，一些罕見的故障和隱患的出現，SMC氣缸暴露出一些問題，甚有一些是重大事故苗頭，應該引起我們高度重視，在設計、制造及使用管理方面采取措施，防范事故發生。下面就是一起罕見的塔吊頂升液壓油缸活塞斷裂的實例，本文對這一實例進行分析，并提出了改進措施。

1 實例概況

SMC氣缸根部突然發生斷裂，所幸發現較早，頂升高度較小（標準節與回轉支座脫開約 500px），且操作人員及時采取了有效措施，避免了一起重大安全事故。

2 斷裂原因分析

SMC氣缸系統在正常工作時，由于頂升油缸上下均為鉸接連接（如圖１），故活塞所受的一直是軸向力（無彎矩），如果不考慮活塞收縮時自身及下部橫梁重量的影響，該活塞在工作過程中一直受到軸向的壓力，應該說，活塞桿工作時的正常受力狀況是很難發生斷裂的。經了解，該油缸自95 年隨機購入后只作頂升該塔吊，沒有用作其他用途或在其他塔吊上使用過，在裝拆、裝卸、運輸及保管過程中一直是按照技術要求進行的，沒有受到過非正常的損傷。現場檢查發現，該油缸保養良好，未見人為損傷。因此，非正常使用或保管不善造成活塞桿損傷而導致斷裂的可能性也很小。經過對該活塞的剖割觀察，我們發現： (1)整個活塞由上部活塞桿與活塞桿底座及中間連接軸三部分構成（如圖２），斷裂部位正好發生在中間連接軸與管狀活塞桿管壁較薄、應力集中較大的兩部分結合部。 (2)從斷裂處上下各切割約75px2 的中間連接軸均不能和管狀活塞桿脫離，也未見絲扣，說明上部管狀活塞桿和中間連接軸不是螺紋連接。 (3)斷裂面內側端面（寬度約2mm）光滑平整，且有機加工（車床切削）痕跡。 (4)斷裂面有焊接所形成的氣孔，并伴有殘余焊渣。 (5)斷裂部位外側形成內陷面，而內側平整，說明斷裂面材質不密實。因無法塔吊或油缸的，未能索取細部圖紙和咨詢加工工藝，只能據上述現象推測該活塞制造工藝為：先將上部活塞桿與中間連接軸焊接相連（由機加工預留塞焊槽），后進行機加工及熱處理。從現象(4)可見，焊接質量明顯不符合要求是該活塞桿斷裂的主要原因，但如果設計更合理一些，將能有效減少焊接質量的影響，提高安全本質化程度。