弹簧振动失效断口分析

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弹簧广泛应用于仪器仪表，石油化工 ，机电设备，交通能源等。工作过程中，弹簧起到缓冲平衡，自动控制，储存能量，安全保险等作用l2]。但是，弹簧的疲劳破坏等失效形式，在各种机械及仪表的使用过程中经常发生，有时会造成严重事故，甚至危及到人们的生命安全I 。因此，分析弹簧的失效并从中找出解决措施十分重要。针对某-具体案例对弹簧进行了振动失效断口分析，如1所爪。

2试验材料及试验方法弹簧材料：1.431o(x10CrNi18-8；XI2CrNiI7-7)，交货状态：冷批，j单鬟a丑矢巨：570N·mm；尺寸：直径(1 2)mm；折弯半径0.9mm。弹蛰化学成分，如表 1所示。

试验条件：正弦振动 (峰值加速度 40g)温度冲击 (-40～14))℃，外接负载驱动阀板角度变化：oz(2～90)%，1HzI 。扫频速率：1ocgmin；扫频形式：对数扫频；振动时问：3x72h[。发现失效时：第 二方向47h。

表 1弹簧化学成分Tab。1 The Spring Chemical Composition0.05-0.15 2.00 2.00 0.045 0.015 16.00-19.0O 0.8O 6.00-9.5O N：0.1 l3试验结果及分析3.1宏观断口条件输入：断口位于扭转弹簧大直径与小直径连接的弯折处，且振动过程中阀板摆动，弹簧往复扭转。

试验现象 ：宏观断面上部垂直于弹簧轴向，上部断面有撕裂棱，下部断面总体与轴向呈约 45∏，且有宏观台阶。右下部有二次裂纹、贝壳纹 ，如图2所示。

结果分析：振动、带载过程中弹簧受循环载荷的作用，断口附近无宏观塑形变形区域，贝壳纹表明断口为疲劳断裂。

3-2裂纹源区条件输入：弹簧直径约为 1.7mil，弹簧弯折半径为 0.9ram，供应商推荐的折弯半径为弹簧直径的 2倍。

试验现象：上部部分材料与本体脱离，且表面磨损。弹簧本体存住疲劳辉纹和撕裂棱，疲劳纹起源于表层脱离材料的底部，来稿日期：2012-05-21基金项目：河南侍育厅重点项目(12A430015)作者简介：于汇泳，(1980-)，男，河南许昌，硕士，讲师，主要研究方向：材料加 [机械 设计 与制造No.3Mar.2013选择共性结构特征 ，运用先进元器件实现柔性夹具研制，使产品型号更换后，通过柔性夹具组装和拼接，满足多品种缸体混流生(Yuan Wen-sheng.The renovation plan for 102 series diesel engine blocktransferline[D].Tianjin：TianjinUniversity，2003.)产的需要。 [5]周文.发动机缸体高速加工工艺设计与研究[D].青岛：燕山大学，20056结论通过分析发动机缸体结构特点、工艺技术要求等，深入研究缸体加T工艺，确定了缸体加工时的定位、装夹基准和加工设备以及缸体顶面、曲轴孔、凸轮轴孔和油道孑L等关键特征的加工工艺。依据缸体加工工序安排原则，采用先进加工工艺和优化的工艺路线，完成了柔性化、高精度、高效率、高可靠性的柔性生产线整体布局规划，满足了多品种、变批量、低成本的发动机缸体生产要求。