氣門(mén)彈簧斷裂原因 轎車(chē)氣門(mén)彈簧疲勞斷裂分析

汽車(chē)在高速公路上行駛，難免會(huì)出現(xiàn)各種問(wèn)題，很多問(wèn)題是可以預(yù)防的，很多新手司機(jī)也不是很熟悉。了解汽車(chē)故障的一些原因，知道原因，才能讓我們更好的預(yù)防。下面是邊肖為車(chē)友整理的一些汽車(chē)氣門(mén)彈簧疲勞斷裂分析。

由φ2.9 mm油淬回火彈簧鋼絲制成的發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)彈簧在汽車(chē)行駛過(guò)程中斷裂。彈簧由SAE9254V超純彈簧鋼制成，鋼絲按照GB/T 18983-2003中的VDCrSi標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，其抗拉強(qiáng)度為1 880。該工藝包括冷卷簧、—420 ℃×30分鐘去應(yīng)力退火、研磨兩端支撐環(huán)、表面噴丸強(qiáng)化處理、在—220 ℃×25分鐘低溫退火、強(qiáng)力壓制、檢驗(yàn)和包裝。

對(duì)斷裂彈簧的化學(xué)成分進(jìn)行分析，結(jié)果如表1所示。根據(jù)表1，彈簧的化學(xué)成分符合GB/T18983-2003中VDCrSi標(biāo)準(zhǔn)的要求。

表1斷裂彈簧的化學(xué)成分w/%

C

硅

錳

P

S

鉻

銅

標(biāo)準(zhǔn)代碼

0.50~0.60

1.20~1.60

0.50~0.90

≤0.025

≤0.025

0.50~0.80

≤0.12

測(cè)量值

0.55

1.42

0.67

0.009

0.008

0.68

0.06

在彈簧斷口附近取樣，并制作橫向金相試樣進(jìn)行觀察。金相組織為回火屈氏體。從表面脫碳層檢測(cè)可以看出，表面無(wú)脫碳，符合氣門(mén)彈簧的技術(shù)要求。在金樣品被腐蝕之前，用1 kgf顯微硬度計(jì)測(cè)量硬度，在離表面半半徑處的硬度為562 HV。根據(jù)硬度與抗拉強(qiáng)度的換算表，其抗拉強(qiáng)度相當(dāng)于1 960 MPa，符合GB/T18983—2003中VDCrSi標(biāo)準(zhǔn)鋼絲的抗拉強(qiáng)度范圍1 880~2 030 MPa。

彈簧斷口掃描電鏡分析顯示，彈簧正向宏觀斷口如圖1所示，斷口源面如圖2所示。

從圖1到圖2可以看出，彈簧斷裂在彈簧的亞表層，斷裂源處沒(méi)有發(fā)現(xiàn)非金屬夾雜物。斷口對(duì)應(yīng)的彈簧表面有一個(gè)長(zhǎng)軸為0.82 mm，短軸為0.43 mm的近似橢圓形凹坑。彈簧斷口附近的凹坑中不僅沒(méi)有噴丸痕跡，而且有明顯的劃痕，表明該凹坑不是由彈簧材料油調(diào)質(zhì)后的彈簧鋼絲表面的凹坑缺陷遺傳而來(lái)，而是彈簧制成后劃痕產(chǎn)生的。斷裂源處的彈簧表面有一層表層覆蓋物，起源于凹坑的一側(cè)，因此可以斷定覆蓋物是轉(zhuǎn)移到這里的凹坑位置的金屬物質(zhì)，即在外力的作用下，凹坑內(nèi)的金屬物質(zhì)從一側(cè)被抬起，翻轉(zhuǎn)覆蓋在金屬表面?？梢酝茢啵粋€(gè)偶然因素導(dǎo)致彈簧表面被外力刮擦形成一個(gè)長(zhǎng)軸為0.82 mm、短軸為0.43 mm的近似橢圓形凹坑，沖擊刮擦凹坑底部時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力集中。氣門(mén)彈簧在服役過(guò)程中承受交變應(yīng)力[4-6]，最大拉應(yīng)力位于彈簧的亞表層，而凹坑底部的應(yīng)力集中與最大拉應(yīng)力相互疊加，導(dǎo)致氣門(mén)彈簧服役早期在剪應(yīng)力的作用下在凹坑下形成疲勞斷裂起裂源，并迅速擴(kuò)展，導(dǎo)致早期疲勞斷裂。

彈簧的材質(zhì)和顯微硬度正常，彈簧材料的金相組織為回火屈氏體，屬于正常組織。表層未發(fā)現(xiàn)脫碳層。氣門(mén)的早期疲勞斷裂是由于外力對(duì)彈簧的沖擊造成的。

結(jié)果表明，彈簧的斷裂性質(zhì)屬于早期疲勞斷裂，彈簧表面被外力刮擦形成一個(gè)長(zhǎng)軸為0.82 mm、短軸為0.43 mm的近似橢圓形凹坑，應(yīng)力集中發(fā)生在沖擊刮擦凹坑底部，從而形成疲勞斷裂的起源，在剪切應(yīng)力作用下迅速擴(kuò)展，導(dǎo)致早期疲勞斷裂。

以上就是小編給車(chē)友們整理的一些關(guān)于汽車(chē)氣門(mén)彈簧疲勞i斷裂的分析，希望車(chē)友們能夠多多了解，保護(hù)好自己的愛(ài)車(chē)，安全駕駛。