弹簧失效的原因分析

合集下载

基于真空断路器操动机构弹簧失效原因分析

维持电机电源被行程Байду номын сангаас开关切断．动棘爪在驱动板１驱５的作
用下也与棘轮可靠脱离。若采用手动储能，就直接操作手力
储能手柄１。０１合闸操作．２
分通过传动机构使断路器的动触头动作，进行合闸操作；另
一
部分则通过传动机构使分闸弹簧储能。为分闸状态作准
销２８就变成由连板２、Ｏ和拐臂８组成合闸四连杆的一个６２临时固定支点，于是，滚轮１９在凸轮的继续失去下，就是合
闸四连杆向合闸方向运动。
１分闸操作．３分闸可以手动，也可以用瞬时过流脱扣器、压脱扣器、失分励脱扣器实现电动分闸。采用电动分闸时，当脱扣器２２接
机构接到合闸信号后，闸电磁铁２合３的铁芯向下吸合，依次拉动导板２、杠杆２５９和拐臂３．使定位件１Ｏ６向上翘起，使储能维持解脱。储能维持解脱后，凸轮就推动滚轮１，９并先后带动连板２６和扇形板２７转动，直到扇形板２７上。转
缓冲装置ｌ
Ｌ … … … …
１闸闭锁装Ｉｌ自由脱扣装分
… … … … … 一一．．：
控制
部分
分闸弹簧力作用下带动断路器分闸。
图１弹簧操动机构组成及工作原理框图
２弹簧失效的本质及原因分析
作者简介：勤（９９一）男，张永１７．，本科学历，３电力工程工程师，事电网调度工作。从
兰］
一一一一一一一一一一一一～一一１

锅炉安全阀弹簧失效的分析

■＿
圈产生塑性变形进而失效。从而收到可观的经济效益。４预防安全阀弹簧失效的措施２安全阀弹簧宏观检查由图１可见，断裂弹簧大部分区域的间距都很小，些部位的有根据上述分析和实践操作的经验，炉安全阀弹簧失效的预防锅间距已接近于零。对同种规格型号工作正常的安全阀进行实测，测措施主要有：４１．为了防止安全阀腐蚀失效，锅炉运行管理应注意：．ａ要保养、得弹簧在自由状态下的高度为２２ｍ，正常整定压力位０２Ｍａ５ｍ．Ｐ７及安全阀设计开启高度下，弹簧被压缩的高度要高于断裂弹簧拼接及时检修，使安全阀处于完好状态；．ｂ禁止锅炉在高水位运行，以防造成弹簧腐蚀；．ｃ锅炉运行时水质复后的高度，根据图１所示的断裂弹簧拼接照片，明在卸除载荷的安全阀排气时严重携带盐和水，说合《低压锅炉水质标准｝Ｂ５６１９要求，Ｇ１７ —９６防止安全阀排气时所携情况下，弹簧处于“ 压并” 状态，已经发生永久变形。对各断裂弹簧表引起漏气和弹簧腐蚀；．阀排放管底部ｄ安全面进行检查，发现其表面分布有大量的网状裂纹，裂纹分布纵横交带的杂质损伤密封面，
以防冷却水淤积在安全阀阀体内，造成安全阀弹簧错，根据弹簧的受力状态分析，在正常的单一工作载荷作用下，不可要设置疏水管，ｅ．以防锅炉房内灰尘长期黏积在弹簧能产生这些纵横交错的网状分布裂纹，这些网状裂纹的形态与热应腐蚀；要做好安全阀防尘保护，力产生的裂纹形态相似。上而产生腐蚀。４２．安全阀在安装时其阀杆、弹簧以及阀体等部件，必须在同一３安全阀弹簧的质量问题减小弹簧所受的偏心载荷，大安全阀弹簧的增目前，安全阀弹簧的质量问题主要包括两个方面，一是应力松轴线上且保持垂直，安全应力值，提高使用寿命。弛，二是断裂。４３－严格控制锅炉压力，使安全阀不发生频繁动作。这可提高安３１．应力松弛在长期工作条件下（一定的压力和温度）的安全阀弹簧，它的应全阀的使用寿命，减少安全阀失效，确保锅炉安全运行，提高经济效力松弛现象必然会发生。必须在选材和处理工艺两方面着手使它的益。参考文献抗松弛性能达到技术要求。有些安全阀在受热条件下工作，压力其偏差将大于 ±１％。这是一种相当普遍的现象。『１１刘金伟．试论安全弹簧的优化设计『．炉制造，０．Ｊ锅阀弹簧的失效及预防『．锅Ｊ锅炉技术，０，．］２１２０３

弹簧垫的失效原因分析及改进设计

第9卷第6期南方职业教育学刊Vol.9No.62019年11月JOUＲNAL OF SOUTHEＲN VOCATIONAL EDUCATIONNov.2019收稿日期：2019－09－10基金项目：广州市科技计划项目（2014FH000014）作者简介：陈舒萍（1972—），女，湖南浏阳人，广州铁路职业技术学院副教授，硕士，研究方向为机电设备安装方面的教学和科研。

弹簧垫的失效原因分析及改进设计陈舒萍（广州铁路职业技术学院，广东广州510430）摘要：为解决生产线上称重装置弹簧垫的失效问题，对弹簧垫的受力进行了数值模拟。

得到的线弹性变形近似分析结果表明，零件内两内圆角处的最大应力已超过材料的屈服应力；对弹簧垫与底座整体受力进一步详细分析结果表明，零件内两内圆角处已产生了塑性变形，过大的应力和变形显著降低了零件的疲劳强度，是造成零件失效的直接原因。

改进设计中，将零件悬臂受力的结构形式改为两端固支的板梁结构，能大大降低零件的应力，显著提高零件的使用寿命。

关键词：弹簧垫；数值模拟；失效分析中图分类号：TH114文献标志码：A文章编号：2095－073X （2019）06－0077－041问题的提出自动生产线是由工件传送系统和控制系统将一组自动加工机床和辅助设备，按照工艺顺序联接起来，自动完成产品全部或部分制造过程的生产系统。

生产线上零件的可靠性对生产线的正常运行、维修和管理都具有重要影响［1－2］。

如图1所示为一弹簧垫，材料为65Mn ，热处理硬度为HＲC47，用作螺旋扭带生产线上称重装置的弹性底座，图1中A 位置球面上承受50kg 压力的周期载荷，载荷频率为每分钟19次。

工作过程中，弹簧垫的使用寿命一般不到2万次，主要失效形式是在图1中B 和C 线附近部位产生裂纹而断裂，B 处断裂占大多数。

弹簧垫的使用寿命相对很短，严重影响了生产线的正常使用。

因此，进行弹簧垫零件的受力分析，找到零件失效的原因，提出解决方案，对保证生产线的稳定正常运行具有重要意义［3－4］。

弹簧断裂失效分析

测试报告报告编号：绍质测2015-013测试对象委托单位诸暨市裕荣弹簧有限公司绍兴市质量技术监督检测院1、本报告无本单位 “测试专用章 ”无效。

效Jh 2017T5A21H t Si£I 宵术 fi|g«X弹簧2、复制本报告未重新加盖本单位“测试专用章”无效。

3、本报告无测试人员、签发人员签字无效。

4、本报告涂改无效。

5、对测试报告有异议，应于收到本报告起十五日内向我院申请复验。

通讯资料地址：绍兴市袍江新区世纪东街17 号邮政编码：312071电话：8传真：0投诉电话：2网址：绍兴市质量技术监督检测院测试报告一.情况说明诸暨市裕荣弹簧有限公司（以下简称裕荣）生产的弹簧，在使用8年后的一次检修过程中发现断裂。

为分析该弹簧断裂的原因，裕荣委托我院对该弹簧进行失效分析，分析其断裂原因。

二.测试过程（一）、失效分析对象描述及作业时间：1、失效分析对象：此次失效分析样品如图1、2所示，图1为裕荣提供的失效弹簧件, 图2为裕荣提供的失效弹簧件的断裂失效断面。

）H n 13 14 15 16 17 18 19 -八图1.失效弹簧件图2.断裂失效断面2、作业时间：2015年2月25日〜2016年3月15日（二）、测试依据:GB/T 1222-2007《弹簧钢》，GB/T 224-2009《钢的脱碳层深度测定法》，GB/T 1239.2-2009《卷圆柱螺旋弹簧技术条件第2部分：压缩弹簧》等。

（三）、测试方法：1、化学成分分析：按照标准GB/T 1222-2007《弹簧钢》的进行检验、判定；2、断口扫描电镜分析：使用扫描电镜观察断口形貌，判断断裂种类；3、金相分析：通过对金相试样显微分析判断断口处与母材处金相组织；4、弹簧尺寸测量：使用游标卡尺对弹簧丝直径，弹簧内径，外径和节径测量。

三、测试结果（一）、化学成分分析裕荣公司提供弹簧失效工件的化学成分分析结果列于表1。

从表1可知，断口附近材料的化学成分符合GB/T 1222-2007《弹簧钢》对牌号60Si2 MnA弹簧钢材料的要求，说明材料性能未发生弱化。

阀门弹簧频繁失效的原因

阀门弹簧频繁失效的原因
阀弹簧失效的原因总结如下:
1. 高压——弹簧对外力的瞬态冲击形式可分为静态变形、冲击分解和振动变形。

弹簧复位的主要原因是大变形和高载荷。

由高压力引起。

高应力仅适用于静载弹簧，低疲劳寿命延长。

2. 氢脆-如果弹簧没有镀好或腌制好，如果氢处理不当，会导致弹簧钢脆失效，但有色金属阀门弹簧不受此影响。

在电镀溶液中，对于电解水分子，总是有一定数量的氢离子。

部分氢离子形成堆叠，部分以氢原子状态渗入镀层和金属本体，使金属本体在电镀或酸洗后在烘箱或电阻炉中脱氢。

温度和时间是根据弹簧的大小和涂层的厚度来决定的。

一般情况下，当150涂层的温度下降时，常温会变脆。

这是氢。

脆弱。

-250秒，保持0.5-5小时。

3、急弯和刻痕——拉伸、扭转和急弯所造成的扁弹簧，其刻痕或划痕会造成扁弹簧高度应力集中，造成失效，所以弯曲应变应大，并避免打印时记住。

4. 疲劳反复变形的弹簧，特别是当其周期超过106周时，即使是中等的应力也可能导致疲劳失效。

当工作条件恶劣时，应采用低应力，提高弹簧的抗疲劳性能。

在合理选材的情况下，喷丸处理不仅使弹簧表面光滑，而且提高了弹簧的抗疲劳性能，延长了弹簧的抗疲劳性能。

至少可以防止表面脱碳、小坑、压痕、裂纹等缺陷。

喷丸可以使表面产生轻微的塑性变形，产生的残余应力可以部分恢复弹簧在多次断裂后产生的拉应力，拉应力正是裂纹的来源。

碟形弹簧疲劳失效

碟形弹簧疲劳失效碟形弹簧单位体积的变形能较大，用于吸收冲击和消散能量，在受到载荷长期冲击作用时，产生径向贯穿裂纹；碟簧工作时位于碟簧凹面内环面和端面交界处，承载最大拉应力，以下是碟簧失效分析：1.由于材料成分不合理，成分偏析导致碟簧性能不均匀，例如，60Si2Mn作为碟簧材料时，含Si量偏低，降低碟簧屈服强度，导致零件提前发生脆变，甚至开裂；含P量偏高，则加剧钢的脆性倾向和成分偏析；而杂物的存在则分割了基体的连续性，成为裂纹敏感的区域，特别当分布于零件表面时，容易造成压力集中，为应力腐蚀开裂优先选择了通道。

2.加工产生裂纹。

碟形弹簧由热锻加工成型，淬火+高温回火调质处理，喷丸强化处理表面，整个加工过程中会出现碟簧内部微裂纹，造成应力集中，在使用过程中若负载过大会加速碟簧疲劳失效甚至开裂。

3.应力腐蚀。

碟簧工作时承受拉应力，当碟簧卸除载荷，其内部依然保持着残余拉应力，若碟簧长期工作在酸性液体或湿度较大环境，在拉应力作用下，溶液中的氢发生聚集，吸附在表面的空穴、腐蚀坑等缺陷处，使表面能或原子健的结合力降低，局部应力集中加剧，当裂纹的形核功大于裂纹尖端应力强度因子时，从而导致环境脆断微裂纹的形核和扩展，出现微裂纹，导致碟簧过早疲劳失效。

4.热处理不合理。

碟簧热处理时，调质处理，由于回火温度与回火后的冷却速度不当或出现偏差（譬如回火后的冷却速度过于缓慢），产生高温回火脆性；热处理表面出现脱碳现象，对碟簧的疲劳寿命产生不良影响，使碟簧的弹性极限和疲劳寿命恶化，有利于促成裂纹的形成。

5.使用环境使碟簧产生进一步的脆化。

碟簧长期工作在高温或低温的环境下，其组织缓慢发生变化，出现进一步脆化。

6.长时间使用产生材料脆化。

材料长时间使用，碟簧内部组织达到甚至超出其力学性能极限，造成脆化出现，过早产生疲劳失效。

以上每一种原因都会造成碟形弹簧在工作时产生疲劳失效，给生产应用带来损失，因此探究碟形弹簧承受载荷与形变之间的关系就十分具有应用价值，针对目前碟簧的计算公式都适用于中小载荷下的局限，探究碟簧在大载荷下的应力应变关系，得出精度较高的计算式就显得十分必要。

挂架弹簧断裂失效分析

挂架弹簧断裂失效分析挂架弹簧在吊装、运输和悬挂等方面广泛应用，但在实际使用过程中，由于一些因素的影响，挂架弹簧可能会发生断裂失效，给生产和生活带来安全隐患。

本文将从挂架弹簧失效的原因、表现及预防措施等方面进行分析。

首先，挂架弹簧的断裂失效原因主要有以下几个方面：1.疲劳：挂架弹簧在长期使用过程中受到千百次的往复应力作用，很可能发生疲劳断裂。

疲劳是弹簧断裂失效的主要原因之一。

2.过载：挂架弹簧的设计使用载荷与实际使用载荷不符，导致挂架弹簧超载，长期使用后断裂失效。

3.材料问题：挂架弹簧材料不合格，化学成分不符合标准，也可能导致挂架弹簧断裂失效。

其次，挂架弹簧的失效表现主要有以下四个方面：1. 挂架弹簧松动：当挂架弹簧松动后，会导致其加载能力降低，甚至导致其失效。

2. 挂架弹簧形变：因为挂架弹簧的负载特性并不是线性的，所以常常会发现随着负载加大，挂架弹簧的形变程度增加。

当挂架弹簧形变到极限时，会导致断裂失效。

3. 挂架弹簧裂纹：由于疲劳、材料问题等原因，挂架弹簧可能会出现不可见的裂纹，随着使用次数的增加，裂纹逐渐扩大，最终导致断裂失效。

4. 挂架弹簧变形或扭曲：挂架弹簧在使用过程中会经受各种应力作用，例如扭矩、剪切等。

当这些应力超出挂架弹簧的承受极限时，就会导致弹簧变形或扭曲，最终导致断裂失效。

最后，为了预防挂架弹簧的断裂失效，必须要采取以下预防措施：1. 选用合格材料：挂架弹簧制造时必须选用优质材料，必须符合国家标准和用户要求。

厂家必须要对材料进行必要的化学成分分析、热处理、表面处理和物理测试，确保弹簧的物性符合要求。

2. 合理延长使用寿命：为了延长挂架弹簧的使用寿命，必须合理规划使用条件、合理设置载荷以及合理布局、移动以及拆卸过程。

3. 定期检查维修：弹簧在使用中一旦出现变形、松动、裂纹等现象，必须进行及时检修或更换，特别是一些生产现场和高层建筑等高危区域，更需定期检查，确保使用安全。

总之，为了降低挂架弹簧的断裂失效风险，必须对其材料、设计、生产、运输、安装和维护过程加以严格控制，确保其在运用过程中始终保持可靠安全的状态。

扭转弹簧断裂失效问题分析

欢迎访问中国金相分析网您现在位置：失效分析 > 弹簧失效分析扭转弹簧断裂失效问题分析刘昕胡景豫陈宝贵(中国人民解放军海军驻齐齐哈尔市地区军事代表室一重集团公司质量部)摘要：某产品大量地应用了扭转弹簧，但在样机试验过程中多次出现扭转弹簧断裂的现象。

为找出断裂原因给研制改进提供有效数据，结合实验室试验数据，提出一些看法为研制整改工作提供理论依据。

关键词：扭转弹簧断裂脆断热处理某产品由于其结构特点，大量地采用了扭转弹簧来实现机构动作。

在制造中对弹簧的要求较高，一是各项指标及参数要求严格；二是可靠性要好。

但在进行调试试验过程中，发现所使用的扭转弹簧经常断裂，为找出扭转弹簧发生断裂的原因，我们运用扫描电镜、光学显微镜、硬度计和化学分析等手段进行有效分析，并结合装配现场调查，对扭转弹簧断裂进行了失效分析，找出了断裂失效的主要原因，从而为下一步的研制工作奠定了基础。

1 宏观断口观察及分析扭转弹簧断裂对应件的宏观断口形态均呈现累次状，断口边缘有极浅的剪切唇，两个断口面平直，说明扭转弹簧在断裂时塑性变形极小；另外从两个断口面上的放射状形态指向上看，断裂源均在扭转弹簧内径表面处，其在断口上的相对位置相匹配，并且断裂源区域在整个断口面上所占的比例极少，甚至可以忽略不计。

从以上现象可以初步认定弹簧脆断的可能性较大。

2 材质化学成份分析扭转弹簧材质为60Si2CrVA钢，其化学成份分析结果和该钢的GB1222-84国标数据对比情况见表1。

从表1中可以看出：扭转弹簧材质60Si2CrVA钢化学成份的质量分数满足GB1222-84标准要求。

3 显微断口观察首先将1号断口放在阳光下用低倍放大镜观察，其断裂源区域略呈白色。

在扫描电镜下，1号断口的低倍形貌见图1。

断裂源位于弹簧内径表面，稍偏里侧，断口面较平，断口边缘有极浅的剪切唇。

整个断口脆断特征明显。

4 金相观察弹簧实物表面经磷化浸油处理而呈暗红色，观察其表面发现有划痕，见图2。

钢板弹簧失效分析

斯太尔991车钢板弹簧失效分析摘要：文章针对斯太尔991车发生的进口板簧断裂事故，在分析失效件的基础上，采取有关材料失效分析技术，得出该板簧的早期失效原因，为有效控制产品质量提供了依据。

叙词：汽车；钢板弹簧；失效分析1 概述重汽公司技术中心质检所在总后试车场进行斯太尔991车3万km道路试验中，汽车在行驶至17491km时，车上装用的进口板簧左前板簧第一片断裂，行驶至19696km时后板簧第一片、第二片断裂。

为查明失效原因，特对断裂件进行了分析。

2 断口宏观观察前簧断在离骑马螺栓中心孔350mm处，在板簧受拉面有两个裂纹源，裂纹源产生在直径约3mm的小坑内；断口具有典型早期疲劳失效特征:具有贝壳纹特征的疲劳裂纹扩展区占整个断面的10%左右，瞬断区占90%左右，如图1所示。

后簧第二片断在包耳开卷处，断口为早期疲劳失效特征，断口附近有多处疲劳裂纹源(如图2所示)，且在断口附近有多条与断口同向深度在0.2mm左右的裂纹。

图1 前簧宏观断口(箭头指裂纹源) 图2 后簧第二片宏观断口(箭头指裂纹源)3 化学成分化学成分检测结果见表1，符合DIN17222中58CrV4的成分要求。

4 硬度检查前后簧布氏硬度测量结果为：前簧HB417，后簧HB411。

5 金相检查(1)前簧在断裂处附近取样，基体为回火屈氏体组织，表面脱碳层深度为0.21mm。

显微硬度检查脱碳层如表2。

在裂纹源小坑处取样，表层为白亮层，白亮层厚度约为0.2mm；对试样进一步腐蚀，经观察得知白亮层为马氏体组织，如图3所示；白亮层显微硬度HV0.2=743，心部基体显微硬度HV0.2=396。

图3 白亮层组织 400×(2)后簧在裂纹附近取样，心部为回火屈氏体组织，表面脱碳层为0.28mm。

显微硬度检验脱碳层，结果见表3。

6 电镜观察及能谱分析利用SEM535、EDAX进行断口及微区成分分析，得知前簧裂纹源有两处存在许多附着物，裂纹源形貌如图4所示；用能谱仪进行定量分析，确定附着物的主要成份为锌元素，裂纹源小坑内有金属熔化流动结晶现象，附近存在很多小裂纹。

汽车用钢板弹簧失效分析

汽车用钢板弹簧失效分析摘要：钢板弹簧是汽车悬架的重要组成部分，钢板弹簧在汽车行驶中承受交变应力载荷，其产品质量直接关系到车辆行驶的平顺性及操控稳定性。

汽车钢板弹簧是汽车悬架应用最为广泛的一种弹性元件,具有可靠性好、结构简单、制作工艺流程短等优点。

关键词：汽车用；钢板弹簧；失效分析引言汽车钢板弹簧由若干片曲率半径不同、长度不同、宽度相同的弹性钢片叠加而成,在整体上近似等强度的弹性梁,具有减震和导向作用。

钢板弹簧的中部通过U型螺栓（又称骑马螺栓）固定在车桥上，其作用是通过悬挂的方式连接车架和车桥。

钢板弹簧裸露在车架与车桥之间，承受车轮对车架的冲击、弯曲和振动载荷，通过吸收车辆动能，将动能转化为弹性势能，从而起到缓冲作用，保证车辆的平稳性和安全性。

1理化检验1.1断口宏观分析断裂位置距离钢板弹簧中心35mm处，从图中可以看到钢板弹簧表面布满喷丸留下的凹坑。

钢板弹簧的断口形貌，从图中可以看出，断口与钢板弹簧长度方向垂直，无明显塑性变形，为宏观脆性开裂，断口表面较粗糙，在B区域可以观察到明显的撕裂棱，根据撕裂棱的方向可知A区域为裂纹源区，钢板弹簧断裂起源于表面，其余区域（C区）为最终断裂区。

1.2断口微观分析用扫描电镜观察钢板弹簧断口中的裂纹源区和扩展区的微观形貌，从图中可以看出该区域为解理断裂，属于微观脆性断裂，在裂纹源区可以观察到二次裂纹。

可以观察到疲劳辉纹，说明扩展区是在力的循环作用下形成的。

将钢板弹簧放到UniMT-12000A/D荧光磁粉探伤机中进行复合磁化，轴向电流为3500A，纵向电流为2000A，磁化2次，磁化时间为1s。

钢板弹簧表面磁粉探伤形貌，从图中可以看到钢板弹簧表面存在多条磁痕，钢板弹簧断口的裂纹源区域A和B处有明显的裂纹存在，说明钢板弹簧在台架试验前表面已有裂纹存在，需要进一步分析裂纹产生的原因。

1.3裂纹微观形貌分析用OLYMPUSGX53光学显微镜对裂纹形貌和裂纹处的显微组织进行检测。

某重型汽车后钢板弹簧断裂失效分析

某重型汽车后钢板弹簧断裂失效分析摘要：本文对某重型汽车后钢板弹簧断裂失效进行了分析，通过常见的疲劳断裂和静态断裂两种方式进行实验研究，同时借助有限元分析技术，对弹簧设计参数和工况条件进行模拟计算，并对实验结果进行验证。

总结了弹簧失效的可能原因，提出了改进方案，为后续类似产品的研发和生产提供了有力的参考依据。

关键词：重型汽车，后钢板弹簧，疲劳断裂，静态断裂，有限元分析正文：一、引言钢板弹簧作为重型汽车的重要组成部分之一，对其使用寿命和安全性具有重要意义。

然而，在实际使用中，弹簧的疲劳断裂和静态断裂现象时常发生，不仅给车辆的正常行驶带来不良影响，还可能导致严重事故的发生。

因此，对钢板弹簧的失效机理及预防措施进行深入探究，具有重要的理论和实践意义。

二、实验方法本文选取某重型汽车后钢板弹簧作为研究对象，采用疲劳断裂和静态断裂两种方式进行实验研究。

具体步骤如下：首先，选取标准试件并对试件表面进行处理，以保证试件表面光滑无缺陷。

接着，通过万能试验机对试件进行疲劳载荷测试，记录试件被破坏前的循环次数。

最后，在静载荷下对试件进行断裂实验，测量试件断裂强度和断裂模式。

三、有限元分析为了更好的模拟实际工况下弹簧的变形和应力分布情况，借助有限元分析技术，对弹簧的设计参数和工况条件进行模拟计算。

具体步骤如下：首先，根据实际弹簧的构造和材料参数，建立三维有限元模型。

接着，在预先设定的载荷情况下进行计算，得到弹簧的位移、应力和应变等参数。

最后，将有限元计算结果与实验结果进行对比和验证，并进行优化设计。

四、结论与展望通过疲劳断裂和静态断裂两种实验研究方式以及有限元分析技术，对某重型汽车后钢板弹簧的断裂失效进行了深入分析。

研究结果表明，弹簧断裂的原因可能是由于材料性能不佳或设计和制造不合理等多种因素导致。

因此，建议在材料选择、工艺优化和设计方面进行改进，并加强对弹簧的质量管控，以提高弹簧的使用寿命和安全性。

相信未来针对类似产品的研发和生产，本文的研究成果将为其提供有力的参考依据。

几种钢板弹簧断裂故障的原因分析

开发提供依据。
关键词：板簧
断裂
１Ｊ－刖Ｌ ‘ 图２中弧高ｈ减小，导致骑马
板簧以其结构简单，便宜可靠等因素，使其成
为商川乍最常采用的弹性元件之 … 。对于其常
见失效形式—— 断裂的原冈分析就显得格外重
螺栓松动，如按此状态继续路试将会出现板簧断裂故障。
要。我仃Ｊ结合以下几种故障分析板簧断裂的主要
原【六】
２断裂故障分析
２．１故障一：中心螺栓处断裂（见图１）
５１５Ｎ／ｍｍ２，极限应力９８１Ｎ／ｍｍ２，符合设计要求。且为保证主片的寿命，板簧各片通过调整弧高，使主片产生负的预应力，如图４。从而保证主片有更
高的疲劳寿命，不至于出现主片过早断裂，影响整
角。２．２．２解决措施：
图７表面脱碳层
该板簧片厚为８ｍｍ，按标准ＧＢ／Ｔ１９８４４规定，脱层不应超过０．２４ａｍ，ｒ但实测结果为０．３ｍｍ。不符合要求，因此判断板簧断裂的原因为脱碳层
车安全。初步分析非设计原因导致断裂。
图４板簧各片装配示意图
２）工艺因素：经扫描电镜分析，在断裂起始
处可以观察到一些表面凹坑，如图５所示。

50CrVA弹簧的失效分析及补救处理

～
此时表面的硬度己下降得很多。②采用３６０￣Ｃ等温淬火，心部硬度合格，可表面硬度只有ＨＲＣ４０左右，在弹簧压力测试机上测得压负荷为下限或偏低不能使用。由以上分析试验，可见表面硬度必须进一步提高。③表面含碳量低要提高表面硬度，就必须在提高加热温度时，使脱碳层尽可能地奥氏体均匀化后淬成马氏体，再采用低温回火，这样做势必会使心部硬度提高甚至超出技术要求范围，考虑到不同化学成份的钢淬火，具有不同的马氏体转变开始温度（Ｍｓ），而且Ｍｓ点是随着含碳量的提高而降低的，这就给提高表面硬度带来了希望：可以选择一个适当的等温温度，使含碳量高的心部在此温度（Ｍｓ以上）等温发生下贝氏体转变，而含碳量低的表面在此温度（Ｍｓ以下）等温，发生马氏体转变，可以达到心部硬度不超过极限值时，表面硬度得到大幅度提高的效果。不同含碳量的ＣｒＹ钢Ｍｓ点可查相关《手册》获得。钢的ＭＳ点主要取决于钢中的含碳量，但合金元素的含量及钢加热时奥氏体的晶粒大小等因素对马氏体转变点也有一定的影响，所以由表二中所列ＭＳ点数值作为参考，同时又因对脱碳层各处的含碳量无法测定，因此我有选择地采用三种不同等温温度进行试验比较，试验数
～～
２．３金相分析
将弹簧横截面解剖作金相分析，发现：（１）工件表
面存在严重脱碳层，整个圆周上脱碳层深度不均，一般在Ｏ．Ｏ２～０．０８ａｒｍ之间。（２）心部有少量的铁素体，系热处理加热温度偏低，保温时间偏短，奥氏体化不充分所致。以上分析结果表明，材料确属５ＯｃｒｖＡ，造成弹簧过早疲劳失效的主要原因是弹簧表面有严重的脱碳和热处理工艺不当，造成淬火组织不正常，降低了弹簧的弹性极限，从而使弹簧过早的发生了疲劳收缩。３补救处理工艺由于该厂任务紧，急需此种弹簧，又一时难以买到，为急企业所急，尽快将此弹簧重新返修至符合使用性能的要求。根据失效原因，我进行了重新热处理的可行性分析。（１）要消除心部的铁素体是容易办到的，但要解决表面脱碳层的问题就难度就较大了。当然可以通过补渗来提高表面脱碳层的含碳量，但表面脱碳层深度不均，又该厂炉内碳势无法控制，用补渗法解决脱碳层的问题不可行。（２）喷砂可以提高表面压应力，提高弹簧的疲劳强度，可该厂无喷砂设备。（３）所以还得在现有设备和常规热处理上下功夫： ①首先解决心部组织问题，通过提高加热温度，使心部充分奥氏体化，经油冷淬火＋回火，心部硬度达ＨＲＣ４８５０，但表面只有ＨＲＣ４０～４２。而油淬件回火温度高达３８０ ℃，才能保证心部硬度符合使用性能的最低要求，可

弹簧失效的原因分析

弹簧过载断裂
弹簧的外加载荷超过弹簧危险截面所有承受的极限应力时，弹簧将发生断裂，这种断裂称为过载断裂。
过载断裂的形式
(a)强裂弯曲引起的断裂; (b)冲击载荷引起的断裂; (c)偏心载荷引起的陷一：脱碳
对弹簧性能影响：疲劳寿命低
（b）受单向载荷的弹簧比受双向载荷的弹簧的疲劳寿命要长得多。
（c）载荷振幅较大的弹簧比载荷振幅较少的弹簧的疲劳寿命要短得多。
腐蚀疲劳和摩擦疲劳
腐蚀疲劳：在腐蚀条件下，弹簧材料的疲劳强度显著降低，弹簧的疲劳寿命也大大缩短。
摩擦疲劳：由于摩擦磨损产生细微的裂纹而导致破坏的现象叫摩擦疲劳。
弹簧失效的原因分析
一、佛山弹簧分解弹簧永久变形及其影响因素
弹簧的永久变形是弹簧失效的主要原因之一
弹簧的永久变形，会使弹簧的变形或负荷超出公差范围，而影响机器设备的正常工作。
检查弹簧永久变形的方法
1.快速高温强压处理检查弹簧永久变形：是把弹簧压缩到一定高度或全部并紧，然后放在开水中或温箱保持10～60分钟，再拿出来卸载，检查其自由高度和给定工作高度下的工作载荷。
缺陷产生原因：1、空气炉加热淬火未保护气2、盐浴脱氧不彻底
防止措施：1、空气炉加热淬火应通保护气或滴有机溶液保护：盐浴炉加热时，盐浴应脱氧，杂质BAO质量分数小于0.2％。2、加强对原材料表面质量检查
缺陷二：淬火后硬度不足
对弹簧性能影响：产生残余变形，降低使用寿命
缺陷产生原因：1、非马氏体组织多2、心部出现铁素体3、淬火加热温度低4、淬火介质冷却能力差
缺陷四：开裂
对弹簧性能影响：脆性增加，严重降低使用寿命
缺陷产生原因：1、加热温度高或淬火介质冷却能力过大2、表面脱碳3、回火不及时

60Si2CrVA圆柱弹簧断裂失效的原因分析

图１圆柱弹簧示意图（ｌＦｍ）ｉＦｇ１Ｓｈｍａｉｉｇａｏｙｉｄｉｌｐｉｇ（ｉ．ｃｅｔｄａｒｍｆｃｌｒｃｒｃｎａｓｎｍｍ）
收稿日期：０９— ９６２００一ｌ
基金项目：江苏省高等学校大学生实践创新训练计划资助项１；州大学科技创新培育基金资助项目（０８９５扬１２００）
缺陷对弹簧性能及弹簧失效造成的影响．关键词：６Ｓ２ｒ圆柱弹簧；裂失效；热处理工艺０ｉＣＶＡ断
中图分类号：ＴＢ３２５０．文献标志码：Ａ文章编号：１００７—８４２１）１—０３２Ｘ（０Ｏ００８—０４
＊联系人，Ｅｍａｌｆｈｎ — ｉｃｅ＠ｙｕｅｕｃ：ｒｚ．ｄ．ｎ
第１期
戴良刚等：０ｉＣＶＡ圆柱弹簧断裂失效的原因分ＸＬ３一０环境扫描电子显微镜进行断口扫描、察并分析；将弹簧切割成长５观再Ｏｍｍ的试样，端面磨平，成金相试样，行金相组织分析．制进
过程，用原子吸收光谱、口电镜扫描、采断金相检验等方法对失效断口进行了详细分析，现可能导致该弹发
簧失效的几种缺陷：材料化学成分不均匀、原内部结构存在缩松、孔以及热处理工艺不当等，分析这些缩并

气弹簧失效原因

气弹簧失效原因引言气弹簧是一种常见的弹簧结构，它利用气体压力产生力量来提供支撑力。

然而，由于各种因素的影响，气弹簧在使用过程中可能会出现失效的情况。

了解气弹簧失效的原因对于确保设备的可靠性和安全性至关重要。

本文将深入探讨气弹簧失效的原因，并提供相关解决方案。

1. 气弹簧失效的类型气弹簧的失效可以分为以下几个类型：1.1 气体泄漏气弹簧中的气体泄漏是最常见的失效类型之一。

气体泄漏可能会导致气弹簧无法提供足够的支撑力，从而影响设备的正常运行。

1.2 压力不稳定气弹簧的压力稳定性也是一个重要的问题。

如果气压不稳定，气弹簧的支撑力将无法保持恒定，从而影响设备的稳定性和可靠性。

1.3 弹簧材料老化气弹簧经过长时间的使用，其中的弹簧材料可能会出现老化、疲劳等问题，从而导致失效。

1.4 气弹簧设计不合理气弹簧的设计问题也可能导致失效。

例如，设计过于脆弱或者不考虑实际应用条件等情况下，气弹簧更容易出现失效。

2. 气弹簧失效原因的分析2.1 气体泄漏原因分析气弹簧中气体泄漏的原因可能包括以下几点：•密封不良：气弹簧的密封结构设计不合理，或者密封材料的质量不达标，都可能导致气体泄漏。

•破损或磨损：由于外部物体的冲击或摩擦，气弹簧的外壳或密封件可能会破损或磨损，从而造成气体泄漏。

•温度变化：气弹簧在温度变化的条件下，由于材料的热胀冷缩而导致密封不良，进而引发气体泄漏。

2.2 压力不稳定原因分析气弹簧的压力不稳定可能由以下原因引起：•气体泄漏：已经提到气体泄漏是导致气弹簧压力不稳定的主要原因之一。

•气体变化：气弹簧中的气体在工作过程中可能发生化学变化或者物理性质的变化，从而引起压力的变化。

•外界条件变化：例如环境温度变化、气体供应压力变化等因素，也可能导致气弹簧的压力不稳定。

2.3 弹簧材料老化原因分析导致气弹簧材料老化的因素可能包括：•使用寿命：气弹簧经过长时间的使用，往往会导致弹簧材料的疲劳和老化。

•外界环境：例如高温、湿度等环境因素会加速弹簧材料的老化过程。

弹簧弹力失效的原因

弹簧弹力失效的原因
弹簧弹力失效的原因通常有以下几种：
1. 腐蚀：如果弹簧长时间暴露在潮湿或腐蚀性环境中，它的表面可能会受到腐蚀，导致弹簧失去弹力。

2. 材料劣化：若弹簧使用时间过长，其材料会逐渐老化，导致弹簧的应力状态发生变化，使得弹簧失去一定弹力。

3. 疲劳断裂：若弹簧长时间处于高应力状态下，反复工作许多次，就会发生疲劳断裂，使得弹簧失去弹力。

4. 磨损：若弹簧受到长时间的磨擦或摩擦，则会导致弹簧的表面磨损，使得弹簧失去弹力。

综上所述，弹簧弹力失效的原因有多种，但腐蚀、材料劣化、疲劳断裂和磨损是最常见的原因。

为避免弹簧失效，需要采取适当的保养和维护措施，避免弹簧暴露在潮湿或有腐蚀性的环境中，掌握合适的使用范围和次数，以及注意弹簧的定期更换和检查。

弹簧垫失效标准

弹簧垫失效标准
弹簧垫的失效标准通常包括以下几个方面：
1. 弹性丧失：弹簧垫的弹性是其基本特性之一。

当弹簧垫的弹性丧失时，它无法再提供有效的缓冲和支撑作用。

这通常是由于弹簧垫长时间使用或受到过度压力导致的。

2. 磨损：弹簧垫在使用过程中会受到磨损，尤其是在与地面或其他物体的接触部位。

当弹簧垫的表面磨损严重时，其性能会受到影响，无法提供稳定的支撑和缓冲。

3. 变形：弹簧垫在受到过大的压力或冲击时可能会发生变形。

变形会导致弹簧垫的形状和尺寸发生变化，从而影响其性能。

4. 断裂：如果弹簧垫受到过大的力量或多次的重复压缩，可能会导致其断裂。

断裂的弹簧垫无法再提供有效的支撑和缓冲，需要及时更换。

综上所述，弹簧垫的失效标准主要包括弹性丧失、磨损、变形和断裂等方面。

为了确保弹簧垫的正常使用和延长其使用寿命，需要定期检查和维护。

拉簧失效的判定

拉簧失效的判定拉簧是一种常见的弹簧结构，广泛应用于机械设备、汽车、家具等领域。

然而，在使用过程中，拉簧有时会出现失效的情况。

本文将探讨拉簧失效的判定方法及其相关原因。

一、拉簧失效的判定方法1. 弹性恢复力减弱：拉簧的主要功能是提供弹性恢复力，当拉簧失效时，弹性恢复力会减弱甚至消失。

通过观察拉簧在使用过程中的弹性恢复情况，可以初步判断拉簧是否失效。

2. 弹簧变形：拉簧在使用过程中可能会发生变形，如弯曲、扭曲等。

拉簧的变形会导致其无法正常发挥作用，因此，通过观察拉簧的形状变化可以判定其是否失效。

3. 断裂：拉簧的失效常常表现为断裂。

拉簧在长期使用或者承受过大的载荷时，可能会发生断裂现象。

通过观察拉簧是否出现明显的断裂，可以判断其失效情况。

4. 颜色变化：拉簧在失效前往往会发生颜色变化，如生锈、变黑等。

这是由于拉簧在使用过程中受到环境因素的影响，导致其表面发生化学反应。

通过观察拉簧的颜色变化可以初步判断其失效情况。

二、拉簧失效的原因1. 弹簧材料劣化：拉簧的材料通常为金属，如钢、不锈钢等。

长期使用或者暴露在恶劣的环境中，拉簧的材料可能会发生劣化，导致拉簧失效。

2. 载荷过大：拉簧在设计时会考虑到所需承受的载荷，但是如果超过了拉簧的承载能力，就会导致其失效。

因此，使用过程中需要注意控制载荷大小，避免超过拉簧的承受能力。

3. 使用寿命达到：拉簧在使用过程中会经历多次的拉伸和压缩，随着使用寿命的增加，拉簧的弹性恢复能力会逐渐减弱，最终导致失效。

4. 加工不当：拉簧的制造过程需要严格控制，如果加工不当，如材料选择错误、工艺不规范等，就会影响拉簧的质量和使用寿命，最终导致失效。

5. 环境因素：拉簧在使用过程中可能受到温度、湿度、腐蚀等环境因素的影响，这些因素会加速拉簧的劣化和失效。

三、拉簧失效的影响1. 功能受限：拉簧失效后，无法提供弹性恢复力，会导致相应的设备或机械功能受限，无法正常工作。

2. 安全隐患：拉簧失效可能导致设备或机械的故障，甚至引发事故，给人身安全带来潜在风险。