弹簧断裂原因分析PPT2014.3.28
弹簧操作机构常见故障现象原因及预防讲义
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BLK222机构
BLK222机构过储能（未在现场调整过弹簧的机构） 过储满能现象： 1. 合闸拐臂头搭在合闸挚子的滚轴上； 2. 储能弹簧上的红线越过弹簧毂上的红线大概（越过角度的多少视过储能角度），在
如下图位置 如过储能严重的则回造成弹簧断裂。
故障，并更换故障件；
3.检查储能回路并处理完毕后，重新储能，测试开关的分合速度 等参数，如各参数合格并弹簧储能角度未超过最大允许角度， 则该机构可以继续使用；如有测试参数无法调整合格或弹簧储 能角度超过最大允许角度，则需更换机构弹簧或更换整个机构 。
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定电源.以免烧毁线圈； 2.严禁将电源电压不通过辅助接点而直接加在线圈上 ； 3.避免出现机构机械闭锁；如出现则需解锁后再动作开关； 4.试验前检查继电保护的完好性，及回路是否连接紧密等。
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BLK222机构
BLK222机构过储能（未在现场调整过弹簧的机构） 未储能现象： 1.储能指示杆处于未储能位置 2.合闸拐臂未搭在合闸挚子的滚轴上； 3.储能弹簧上的红线与弹簧毂上的红线大概在如下图位置。
3. 机构弹簧完全储满能后再操作开关；
4.分合闸操作时不得手动触发脱扣器(或挚子)。
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BLG1002A机构
BLG1002A机构分合闸线圈烧 毁 现象：线圈有烧毁或过热痕迹 ，严重的线圈将烧焦并引起周 围设备有烧灼痕迹
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《弹簧受力分析》PPT课件
C=D2/d 7~14 5~12 5~10 4~9 4~8 4~6
8FC
d 2
1
0.5 C
88FFCC
dd22
由于0.5/C远小于1，故由F
引起的剪切应力可忽略。
潘存云教授研制
Kτ T
τF τF τ∑
m
若考虑螺旋升角和簧丝曲率 对应力集中的影响，实际应力 分布与理论分析有差别。
其值可直接查表下表可得
潘存云教授研制
新疆大学专用
3 4 5 6 7 8 9 10 12 14 16 18 20
压缩弹簧或 无预应力的拉伸弹簧
n=--8-F-Gm-da-xC-3--λmax
Lh为钩环展开长度 λn ---工作变形量
n〉2
作者： 潘存云教授
续表16-4 圆柱螺旋弹簧几何尺寸计算
单位：mm
参数名称及代号
计算公式
压缩弹簧
拉伸弹簧
备注
总圈数n1
节距 p 轴向间距δ 展开长度L
冷卷： n1=n+(2~2.5) YII型热卷： n1=n+(1.5~2)
横向力: F” =Fcosα
轴向力: F’ =Fsinα
潘存云教授研制
B
A
F F”
T’=Tcosα
M=Tsinα αT
α
B
A
A-A
B-B
扭矩： T’=Tcosα
弯矩： M=Tsinα ∵ α =5˚ ~9˚ ∴ sinα≈ 0, cos α≈ 1 故截面B-B上的载荷可近似取为：
T d T’
潘存云教授研制
实践证明：弹簧内侧m点最容 易产生破坏。
新疆大学专用
未考虑簧丝 曲率的应力
卷簧过程中内外应力变化及开裂的原因
卷簧过程中内外应力变化及开裂的原因下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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弹簧疲劳断裂原因
弹簧疲劳断裂原因弹簧是一种常见的机械零件，它广泛应用于各种机械装置及设备中。
但在使用过程中，弹簧很易发生疲劳断裂。
那么，引起弹簧疲劳断裂的主要原因是什么呢？1. 弹簧材质问题弹簧材质的选择十分重要。
如果材质选择不当，很可能会造成弹簧疲劳断裂。
弹簧材质应根据弹簧的使用条件来选择，比如加载、温度、湿度等等。
如果使用环境的温度、湿度等参数超出了弹簧材料所能承受的范围，那么就会导致弹簧变形，甚至疲劳断裂。
2. 加工工艺问题弹簧的加工工艺也很重要。
如果制作工艺不当，就会导致弹簧出现缺陷，比如表面裂纹、内部金属错层等。
这些缺陷都容易使弹簧出现疲劳断裂的情况。
3. 设计问题弹簧设计的合理性也是影响弹簧寿命的重要因素。
在弹簧设计时，应根据所要承受的载荷和使用环境，合理选择弹簧的强度和形状。
如果弹簧设计不合理，就会出现弹簧受力不均、应力集中等问题，从而导致弹簧极易疲劳断裂。
4. 使用环境问题弹簧的使用环境也会影响弹簧的寿命。
比如，弹簧在高温、低温、潮湿、腐蚀等恶劣环境下使用，都容易加剧弹簧的疲劳断裂。
5. 使用方式问题有些弹簧在使用时需要采用特定方式，如果不按照要求使用，也容易引起弹簧疲劳断裂。
比如，一些弹簧在使用时要求垂直放置或在特定的角度内使用，如果使用角度不对，就会让弹簧因载荷分布不均而出现疲劳断裂。
因此，要防止弹簧出现疲劳断裂，就必须从上述方面入手，选用合适的材料、科学严谨的制作工艺和设计要求、规范的使用方式，避免在使用过程中出现杂质、压痕、氢脆等因素，及时减轻弹簧的负载，在到达使用极限时可以进行更新或更换，这样才能使弹簧在使用中更加稳定、可靠。
制冷压缩机自力调节阀弹簧断裂失效分析
这种 断裂特 征与 弹簧 的受力 特点及 材料 种类具 有
密切 关系 。 分析 弹簧 工 作 状 态 下 任 一 横 截 面 的受 力 可 知， 在 压 缩 载 荷 Ｐ 的作 用 下 ， 其 任 一 截 面 主 要 受 扭矩 和横 剪力 Ｐ 的作用 （ 图７ ） ， 两 种 内力 在 弹簧 截 面上均 产生切应 力 。两种 切应力 合成 后在
向， 且 具有 抗 回火 稳定 和抗 松 弛 稳 定 性 。钢 中夹
杂物 较 高 ， 轧 制 较 困难 ， 表 面 易 出疵 病 ， 脱碳倾 向 大， 适 宜在 淬 火 并 中温 回火 状 态 下 使 用 。我 国标
准 Ｇ Ｂ ／ Ｔ １ ２ ２ ２ — ２ ０ ０ ５中 已把 此钢 号去 除 。
性极限、 疲 劳强 度 、 屈 强 比和淬 透 性 ， 较 低 的 弹性
热处 理状 态存 在 不 足 ， 微 观组 织 中存 在 铁 素体 和 表 面脱碳 现象 的存 在 降低 了弹 簧 的疲 劳 强 度 ， 导 致 了弹簧 发生 过早疲 劳 断裂 。
４ 结 论
模量 ； 热 处 理 时 过 热 和 脱 碳 倾 向小 ， 冲 击 韧 性 较
５ ３ ８
化
工
机
械
最 大剪 应 力
２ ０ １ ３正
中 ｌ
心 ｌ
线 ：
一・ 一－ 一
最 小剪 应 力
图６ 断裂弹簧 的微观 组 织
图８ 弹簧截 面应 力分布规 律
３ 弹 簧 断裂原 因分析 ３ ． １ 压 缩弹簧 的受力 特点 分析 弹簧 的疲 劳 破坏 过 程 往 往是 由裂 纹 的成 核 、 形成、 扩展直 至 发 生 突然 脆 断 几个 过 程 组成 。大
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。
小学教育ppt课件教案研究弹簧的原理及其应用
弹簧在反复加载和卸载过程中，其材料会 逐渐产生疲劳损伤，导致弹簧失效。因此 ，在设计弹簧时需要考虑其疲劳强度。
02 弹簧在日常生活中的应用
CHAPTER
家具与家居用品
01
02
03
床垫
弹簧床垫通过弹簧的弹性 支撑，提供舒适的睡眠体 验。
沙发
沙发中的弹簧结构能够增 加坐垫的弹性和舒适度。
门窗
弹簧用于门窗的闭合装置 ，如弹簧铰链和自动闭门 器，方便开关并保持门窗 紧闭。
定期清洁
定期清除弹簧表面的灰尘、油污等杂质，保持其清洁干燥。
防腐处理
对于暴露在外的弹簧，可定期进行防腐处理，如涂防锈油等，以延 长其使用寿命。
检查与更换
定期对弹簧进行检查，发现变形、断裂等异常情况及时更换。
常见故障排查与处理方法
1 2
弹簧变形
可能是由于超负荷使用或长时间受力导致，应更 换新弹簧。
弹簧断裂
01
压力传感器
弹簧可以作为压力传感器的敏感元件，将压力变化转化为位移变化，进
ห้องสมุดไป่ตู้
而被测量和记录。
02
加速度传感器
在加速度传感器中，弹簧可以作为质量块的支撑元件，当加速度变化时
，质量块对弹簧的压缩或拉伸程度发生变化，从而被测量和记录。
03
位移传感器
弹簧可以作为位移传感器的测量元件，将位移变化转化为电信号输出，
机器人技术中的应用
关节驱动
在机器人关节设计中，弹簧可以作为驱动元件， 提供关节运动所需的驱动力和扭矩。
缓冲保护
在机器人运动过程中，弹簧可以起到缓冲保护的 作用，减少机器人受到的冲击和振动。
弹性连接
在机器人结构中，弹簧可以作为弹性连接元件， 连接不同部件，保证结构的稳定性和灵活性。
弹簧断裂原因分析PPT2014.3.28
扬州弹簧有限公司 技术开发部
弹簧断裂原因分析： 1.设计 2.工艺 3.材质 4.使用:安装选配 5.环境 6.其他
国际上通用的定义：“弹簧产品丧失 了其规定功能的现象称为失效”
失效的一般规律：在薄弱的环节或部 位开始萌生裂纹，然后发生扩展，最 后造成弹簧的整体失效。
分析三步走 首先：明确弹簧失效的模式; 其次：找出它发生失效的内部和外部原因:材质是内 因，他是依据，外因只能通过内因而起作用。由于 材料表面和内部都存在这样那样的缺陷，尤其是内 部存在的问题比较隐蔽。而外因（承受载荷，温度， 环境及工作时间等）是失效首先要弄清楚的问题。 接触的介质，环境温度，失效前已安全运行了多长 时间等。 第三：提出各种改进及预防措施，防止同类失效事 故的再发生。
弹簧的失效分析不仅是技术活动，也是重要的 受理活动。因为引起弹簧失效的原因很多， 例如设计思路是否正确和科学； 材质选择是否合理和符合技术条件； 制造工序安排，制造方法和工艺是否合理；安 装选配及维修时间是否妥当； 弹簧的工作温度是否符合技术条件 工作介质是否呈中性，不会发生化学腐蚀； 甚至车间的文明生产程度都可能导致某种损伤
材料是弹簧失效分析的物质基础。实践表明，弹簧发生失效事故 往往与选用的材质好坏密切相关。弹簧有表里，大小之分，形状 也不尽相同，不能认为它的化学成分组织结构均匀与理想。在其 生产过程中，表面及内部可能存在缺陷。如表面可能有刻痕，凹 坑，斑痕，折叠，裂纹和表面脱碳等；内部可能有粗大的金属夹 杂物和不正常的金相组织等；这些缺陷往往是诱发弹簧发生早期 断裂失效的主要根源。因此，应对选用原材料或弹簧失效残骸进 行化学分析，断口分析，金相组织（脱碳层，夹杂物类别及等级） 分析和力学性能分析，其中硬度，强韧性水平和屈强比等指标具 有重要意义。在变载荷工作条件下的弹簧对材料的疲劳强度极限， 在静载荷下长期工作的弹簧或弹性元件对材料的应力松弛性能是 否能满足设计时提出的技术要求。 在目视或低倍的端口分析（特别是应用扫描电镜来观察断口）， 由其断口形貌能大致判断弹簧的失效模式：是脆性断裂，还是塑 性断裂或两者复合；是疲劳失效；或其他复合的失效模式。
钢板弹簧断裂问题研究
钢板弹簧断裂问题研究钢板弹簧断裂问题的研究主要包括以下几个方面：一、断裂原因分析钢板弹簧断裂的原因非常复杂，主要包括材料、设计、加工、使用和环境等方面的问题。
材料的选择对于钢板弹簧的性能和寿命有着至关重要的影响。
如果材料的硬度、强度、韧性等性能不符合要求，就会导致弹簧出现断裂的问题。
设计方面的问题也是造成断裂的重要原因之一。
如果设计的弹簧尺寸不合理、形状不当、应力集中等问题，都会导致断裂问题的发生。
加工质量不良、工艺不当也会导致弹簧在使用过程中出现断裂的问题。
使用和环境因素也会对弹簧的寿命产生重要影响，如果使用不当或者在恶劣的环境条件下使用，都会加速弹簧的疲劳破坏，导致断裂问题的发生。
二、断裂形式研究钢板弹簧断裂的形式主要包括疲劳断裂和弯曲断裂两种情况。
疲劳断裂是指钢板弹簧在长期交变载荷作用下，由于应力集中和微小缺陷的存在，导致弹簧出现裂纹并最终断裂的一种破坏形式。
而弯曲断裂则是指在过载或者瞬态荷载作用下，弹簧出现了弯曲形变，进而导致其断裂。
了解断裂形式对于找出断裂原因和采取相应的措施具有重要的意义。
三、断裂预测和寿命评估通过对钢板弹簧的工作条件、载荷状况、材料性能等因素进行分析和计算，可以预测弹簧的寿命，并进行寿命评估。
这对于提前发现弹簧断裂的可能性，采取相应的维护和保养措施具有重要的意义。
对于关键的工程结构，也可以通过对弹簧寿命的评估，来指导工程设计和使用。
四、防止断裂的措施为了有效解决钢板弹簧断裂问题，可以从以下几个方面采取措施。
通过优化材料的选择和热处理工艺，提高弹簧的材料性能，防止弹簧出现断裂问题。
对弹簧的设计进行优化，减小应力集中，提高结构的可靠性。
加强制造工艺的管理，确保弹簧在加工过程中得到充分的保证。
对弹簧的使用和维护也非常重要，要求操作人员按照使用说明书的要求进行操作和维护，减小弹簧的疲劳破坏。
通过对弹簧的寿命进行评估，对于预防和减少弹簧断裂问题也具有重要的作用。
钢板弹簧断裂问题的研究对于提高机械设备的安全性和可靠性具有重要意义。
高考物理弹簧问题课件
TPM设备评价活动标准及步骤一、TPM评价的推行方法1．评价人员的独立性和专业性TPM咨询服务中心TPM设备管理培训公司概述：因为评价涉及各部门的利益，所以评价的员工不能是相关部门的人员。 而且三级评价是一项非常具体和专业性很强的认证工作，所以对评价人员的TPM知识要求较高，最好是选用公司TPM推行委员会或TPM推进室的专职人员定期进行评价。 2．统计的数据要准确班组达成率一旦计算错误就会影响部门和专业组的评价结果，所以在计算达成率时一定要仔细。 很多企业将计算的方式作成电子表格自动换算的格式是一种较好的方法，可以借鉴。 3．现场检查要仔细在现场检查时不放过任何一个细小的项目，这样得出的TPM活动达成率才能代表企业实际的水准。 二、TPM评价的推行步骤1．第一步：制定TPM三级评价办法(1)制定TPM三级评价说明①课题进度（评价对象：各部门、课题改善专业组）选题：指已选好了改善课题，并已向推行办申报和备案。 分析：对所选的改善课题进行分析、讨论并制订可行的实施计划。 对策：课题执行完成并对改善结果进行评估。 发表：对改善成果进行发表。 ②班组活动（评价对象：各班组、部门、人才培养专业组）5S区域巡查制度：必须有明确的区域责任划分图，有区域5S日常确认表和班组长巡检记录。 晨会：每天早晨上班前开的工作会议，方法为：班组长回顾前一天的工作情况，听取员工对工作的意见，安排当日的工作并作会议记录。 传达会：对部门或公司下发的文件或指令向组员进行传达的会议。 班组长必须确保传达的内容组员均已明白，所以传达完后要请员工在所传达的内容上面签字确认，并作会议记录。 交流会：班组内组织的改善提案交流会，并有会议记录。 小组活动看板：指内容丰富、有规划的班组管理看板。 技能一览图：包括员工综合表现雷达图和员工技能状态饼分图的应用。 OPL单页要点教程：将管理的内容或作业的要点用精练的语言加图片（漫画）的方式以单页说明一个问题的方式展示出来。 主题改善活动：有每一次主题改进活动内容和过程的会议记录，有通过活动产生的改善提案成果。 ③5S评价级别（评价对象：各班组、部门、安全环境专业组）•0级（不好）：指评分在80分以下；•1级（一般）：指评分在80- 90分之间；•2级（好）：指评分在90分以上：•3级：保持2级水平2个月以上；•4级：保持2级水平4个月以上；`5级：保持2级水平6个月以上 ④设备保全级别（评价对象：各班组、部门、设备保全专业组）．初期清扫：设备表面干净完好；．源头对策：对污染源采取了有效的防范措施；．制定标准：制作了实用的设备点检标准表；．点检教育：对设备的点检标准进行了培训，并有培训记录；．自主点检：员工均能按点检要求自觉进行 以上每项算1个评分点，不合格没分，合格(○)记1分，有做但需改进(△)记1分，优秀(☆)记2分。 课题作为另外加分项计算。 现场提问评价结果在评价表格的班组长姓名一栏内显示（先前导人评价体系先从提问班级8项活动的内容开始，再逐渐深入TPM的其他领域的知识），无颜色代表1项也没答对，黄色代表答对3项以上，红色代表答对6项以上。 (2)制定TPM三级评价标准TPM三级评价标准 TPM设备管理信息系统的组成设备管理信息系统是管理信息系统，即MIS（ManagementInformationSystem）的一个重要组成部分。 MIS是集计算机技术、网络通信技术、管理技术等为一体的信息系统工程。 是一个覆盖企业或主要业务部门辅助管理的人--机（计算机）系统，主要为企业经营、生产和行政管理工作服务，完成经营管理、设备管理、生产管理、财务管理等。 它和企业的管理密切相关，和企业的管理模式、经营意识密切相关，为企业的最终目标服务。 目前国内使用和发展的MIS平台模式大体上分为两种：客户机/服务器模式（Client/Server，简称C/S）和Web浏览器/服务器模式（Browser/Server，简称B/S）。 MIS都是以数据库为基础实现的，目前，常用的数据库有支持单机的dBase、Paradox数据库和Oracle、Sybase、SQLServer等关系数据库。 常用的开发数据库应用软件工具很多，如：VisualC++、Delphi、PowerBuilder、VisualBasic、VisualFoxPro等。 管理信息系统设备管理信息系统还可以是面向供应链管理（SupplyChainManagement）信息集成--ERP（EnterpriseResourcePlanning）的一个组成部分。 ERP除了传统MRPⅡ（ManufacturingResourcePlanning）系统的制造、供销、财务功能外，还增加了支持物料流通体系的运输管理、仓库管理；支持在线分析处理（OnlineAnalyticalProcessing，OLAP）、售后服务及质量反馈；支持生产保障体系的质量管理、实验室管理、设备管理；支持跨国经 此外，还支持企业资本运行和投资管理、各种法规及标准管理等。 ERP系统除了已经普遍采用的诸如图形用户界面技术（GUI）、SQL结构化查询语言、关系数据库管理系统（RDBMS）、面向对象技术（OOT）、第四代语言／计算机辅助软件工程、客户机/服务器和分布式数据处理系统等等技术之外，还要实现更为开放的不同平台互操作，采用适用于网络技术的编程 设备管理信息系统是设备生命周期的信息化管理系统，包括设备前期管理、固定资产管理、设备档案管理、设备维护管理、设备运行管理、设备备件管理、设备维修管理等子系统。 TPM设备管理培训公司对于各子系统之间通过设备编号联系起来，设备作为固定资产的一部分，设备编号必须与固定资产编号相一致。 为了使设备管理信息系统，特别是所建立的数据库具有延续性和生命力，设备编号规则要有较强的可扩充性和可扩展性，可扩充性考虑的是设备及设备系统的不断增多，可扩展性考虑的是设备编号向下可扩展成设备备件编码。 不同的企业和不同的设备管理方式其设备管理信息系统的开发有各自的特点，但其基本的功能和方法是一致的。
弹簧疲劳裂纹的产生
弹簧疲劳裂纹的产生任何弹簧的疲劳都是发生在所受应力最大、强度最弱的局部位置上。
一般情况下像脆性的晶粒边界、机械加工所产生切削痕、圆孔部分、阶梯部分以及表面夹杂物、腐蚀坑、滑移带等应力集中的地方，就是一般弹簧首先发生疲劳裂纹的地方。
滑移，成核，微观裂纹的扩展，以及宏观裂纹扩展、瞬时断裂是金属材料疲劳断裂过程大致要经过的几个阶段。
疲劳裂纹在金属材料上产生的形式是多种多样的。
有些疲劳裂纹是在金属晶体表面、晶界或者是在金属内部非金属夹杂物与基体交界处产生的；有些疲劳裂纹是在金属表面上的划伤、焊接裂纹、腐蚀小坑、锻造、脱碳等一些缺陷处产生；有些疲劳裂纹是产生在因零件的结构形状而造成的应力集中处。
因为材料本身结构以及工作环境的不同，疲劳裂纹产生的方式也不同。
一般来说，疲劳裂纹有以下三种主要产生方式：1、夹杂物与基体界面开裂在一定的交变应力作用下，应力水平较低（高周疲劳）时，存在于金属材料中非金属夹杂物和第二相质点，就有可能发生断裂或与基体界面发生分离，这样就形成了疲劳裂纹。
夹杂物的断裂不是疲劳裂纹萌生的决定性因素，夹杂物在这里的主要作用是促进滑移带裂纹的萌生。
夹杂物或第二相的性质和尺寸影响着滑移带的萌生。
夹杂物的尺寸越大，分布越不均匀，它所引起的应力集中也就越严重，对裂纹的萌生产生的影响也就越大。
2、滑移带开裂对于一般韧性金属的无裂纹光滑试样，其疲劳裂纹是由材料内部的晶粒滑移而产生的。
在最大剪应力作用平面内组成金属的某些晶粒的取向，很容易产生滑移，然而其滑线的分布方式却是不均匀的，仅出现在局部区域，原有的滑移线的滑移量随着疲劳过程的进行不断的增大，出现组成滑移带的新挨着的滑移线。
随着滑移带的不断地加深加宽，在表面出现“侵入沟”和“挤出带”。
有时一些材料的表面经过高度的抛光后没有应力集中，但是在较高循环应力的作用下，滑移带还是能够形成的。
裂纹源就是由这些侵入沟和挤出带形成的。
在变应力的作用下表面没有缺陷的试件内部因相互的作用力发生了滑移，使晶格发生扭曲，造成晶粒的破裂，如果这种交变应力持续作用，这种现象就会不断出现，一直到使材料表面某一处失去塑性变形的能力从而导致疲劳裂纹源的形成，也就是疲劳裂纹成核。
弹簧断裂分析
金相组织：1#试样金相表面形貌
金相组织：2#样金相表面形貌（基体）
金相组织：2#样金相表面形貌
金相组织：2#样金相表面形貌 异常组织放大像
金相组织：2#样金相表面形貌
在2#样品弹簧片的外 侧表面出现明显的白 带，在白带的内部有 微裂纹状组织。 测定该白带处的显微 硬度值为： HV0.025=500-520 而在内表面则没有这 种组织。
• 工艺路线：60Si2Mn材料的扁钢→退火(硬度HRC22-23)→校直→下 料→冷饶弹簧→淬火处理(盐炉加热温度880℃× 15min) 油冷→回 火(网带炉490℃×1h)→电泳漆处理
• 盘簧成型后进行检测：硬度要求HRC40-45， 扭距要求3741N·m(牛米)。
• 用户反应，盘簧出厂后使用过程中出现断裂现象。据技 术人员介绍，断裂的比例约百分之二，一般是在使用12年后出现断裂。选两#1形状与断裂位置
2#断裂形貌与位置
2#断裂形貌
发生摩擦的形貌照片
分析结果1
• 断裂位置基本一致 • 断口均为典型的疲劳断口，表明两种都是疲劳断
裂 • 疲劳源位于弹簧盘外侧，且疲劳源处有摩擦痕迹
• 初步推断：低应力疲劳断裂，材料表面受到摩擦 力影响。
二、扫描电镜断口观察结果与分析
基体的显微硬度为HV0.025=400-410 ， 在1#样品的表面没有见到 白带组织，但是外表面处发白。值得注意的是：两个样品的内表 面（基体）均没有发现白带。
分析结果3
• 两样品的基本组织均为正常组织 • 2#样品的外侧表面有明显的白色组织（类
似脱碳组织），且白色组织内部可以看到 微裂纹，其硬度值偏高。
盘簧断裂分析
第七组
20123460 陈鹏飞 20123464 向炬 20123466 徐德志 20123467 刘正卿 20123477 朱家伟 20123468 张家强 20123469 徐博家 演讲 20123472 李鑫 制作PPT 20123475 王俊
弹簧疲劳断裂机理
弹簧疲劳断裂机理在现代工程实践中，绝大多数的工程项目都存在由交变应力而引起的疲劳问题。
特别是随着机械速度的提高，以及航空航天等现代工业的发展，许多构件或机械工作在更加恶劣的力学环境下，疲劳破坏导致的失效事故占总事故的比例是相当高的，约占70%。
因此，人们已将更多的注意力放在解决疲劳问题上。
通常所说的疲劳间题实际上包含了循环应力和循环应变两个性质上不同的领域，它们的失效可能有着不同的机理。
对于某些循环载荷作用下的疲劳问题，在每一个循环期间内都出现很大的塑性变形，这种情况一般在载荷较大或有严重应力集中时出现，其相应的疲劳寿命较短，一般在1000一100000左右，通常称之为低周疲劳或应变疲劳。
另一类是应变循环幅度主要限制在弹性范围内，应力不大于屈服极限，这种情况通常是在轻载或应力分布较均匀的情况下出现，其相应的疲劳寿命较长，疲劳失效循环数达100000以上，一般称为高周疲劳。
弹簧疲劳断裂的分析和研究主要在两个方面进行，一方面是从微观的角度，物理学家、冶金学家和材料学家力图用微观分析的手段了解疲劳问题，解释疲劳的基本现象，在这方面，高分辨率和放大倍数的现代电子显微分析技术为弹簧疲劳断裂机理的研究起了巨大的推动作用。
另一方面是从宏观角度，力学家和工程技术人员力图通过对疲劳问题的宏观力学特征的分析和用简单的实验结果以及半经验的设计理论去指导设计零件和系统，以求能对疲劳寿命和疲劳强度作出较好的估计。
在近几十年发展起来的断裂力学已取得了许多有实用价值的成果，为工程设计人员提供了一些新的实用的断裂分析理论和安全设计方法。
事实上，随着对弹簧疲劳断裂研究的深人与扩展，宏观分析与微观研究已逐渐不可分割地结合起来，综合起来分析弹簧疲劳断裂问题。
工程中的弹簧疲劳断裂有着不同的原因、过程和结果，但下述几点是弹簧疲劳断裂的一般特征;1、弹簧疲劳断裂应力远比静载下材料的抗拉强度低，甚至比屈服强度低很多，且无论脆性材料还是塑性材料，都是在没有出现明显的塑性变形情况下突然断裂的，是一种低应力脆断破坏现象;2、弹簧疲劳断裂是损伤积累过程的结果，是与时间相关的破坏方式，它包括了裂纹萌生、裂纹扩展和失稳断裂三个部分，不同阶段损伤方式和损伤量不同;3、工程构件对疲劳载荷的抗力比对静载荷要敏感得多，其疲劳抗力不仅取决于材料本身特性，而且与其形状、尺寸、表面质量、服役条件和环境等密切相关;4.微观上，弹簧疲劳断裂一般为穿晶断裂。
使用过程中压缩弹簧断裂分析
使用过程中压缩弹簧断裂分析
1.心轴太小或弹簧水平使用，弹簧和心轴磨损；
2.在弹簧线圈和线圈之间使用异物会减少有效线圈的实际数量，从而导致高应力和断裂；
3.弹簧材料不均匀，或杂质浓度超过标准，导致应力集中断裂；
4.异型弹簧的制造商会提示您串联使用弹簧，以使其弯曲并超过心轴或埋头孔的长度，或者由于弹簧本身的差异较小，较弱的负载将承受更大的载荷压缩和断裂；
5，心轴过小，装配面不平整，两端定位面的平行度差，会引起弹簧的压缩变形，从而导致高压和局部断裂。
6.心轴太短，末端没有倒角，会引起弹簧和心轴的摩擦磨损，并断裂；
7.使用超过最大压缩量的弹簧会导致高效应力折断弹簧；
8.过度燃烧，生锈，高刚度和过度压缩弹簧会降低其拉伸和压缩强度并导致断裂。
弹簧断裂分类
弹簧断裂分类通常，根据弹簧断裂形式，导致弹簧断裂的因素和弹簧断裂的部位对弹簧断裂进行分类，基本的弹簧断裂形式有四种:过大的弹性变形;塑性变形;破裂或断裂;材料变化(包括金相变化、化学变化和核变化)。
导致弹簧断裂的有以下主要因素:力、时间、温度、工作环境的影响。
弹簧断裂的部位分为:整体型和表面型。
在四种弹簧断裂形式中，破裂特别是断裂是最主要的最具危害性的弹簧断裂。
为了掌握断裂产生的机理，寻找预防断裂弹簧断裂的措施，材料科学家、力学工作者及工程技术人员对断裂问题作了大量的实验研究和理论分析工作。
而对已出现的各类断口的实际观察与研究就是其中最常采用的有效手段。
不同的材料和受力状态，不同的作用时间和温度以及不同的环境条件下产生的断裂，可表现为断口形貌特征的具体差异，具体地分析各种断口形貌与各种因素的内在关系是借以揭示金属断裂机理，进行事故分析及采取预防措施非常重要的方面。
宏观脆性弹簧断裂与延性弹簧断裂从宏观现象上看，弹簧断裂可分为脆性弹簧断裂和延性弹簧断裂。
脆性弹簧断裂表现为以材料表面、内部的缺陷或微裂纹为源，在较低的应力水平下(通常不超过材料的屈服强度)，在无塑性变形或只有微小塑性变形的情况下裂纹急速扩展。
在出现宏观裂纹后裂纹的扩展速度迅速上升到某个极限速度，大约可达声波在该材料中传播速度的三分之一。
在多晶体材料中，弹簧断裂是沿着各个晶体内部的解理面产生的，但由于材料中各个晶体及解理面的方向是变化的，因而弹簧断裂表面在外观上呈现粒状。
脆性弹簧断裂有时主要沿晶界产生，因而称为晶间弹簧断裂。
脆性断口较平齐，且与正应力相垂直，断口附近的截面，在厚度上的收缩很小，一般不超过3%。
断口上常有人字纹或放射花纹。
由于脆性弹簧断裂前很难发现预兆，弹簧断裂时又容易产生很多碎片，是一种非常危险的突发事故，危害较大。
延性弹簧断裂是在较大的塑性变形之后发生的弹簧断裂。
它是由于裂纹的缓慢扩展而造成的，而这种裂纹扩展又起源于孔穴的形成和合并。
制动弹簧断裂可能的原因
制动弹簧断裂可能的原因
制动弹簧断裂可能的原因有以下几种：
1. 使用时间过长：长时间的使用会导致弹簧的材质疲劳，从而导致断裂。
2. 弹簧质量问题：弹簧本身的质量问题，例如材料不合格、制造工艺不良等，都可能导致弹簧断裂。
3. 过度使用弹簧：在使用制动系统时，如果频繁且过度使用制动，会给弹簧带来过大的负荷，从而增加断裂的风险。
4. 操作不当：操作制动系统时，如果用力过猛或者过度踩踏制动踏板，也会给弹簧带来过大的负荷，导致断裂。
5. 弹簧老化：长期曝露在恶劣的环境中，如高温、潮湿等，会导致弹簧的老化，从而增加断裂的可能性。
6. 出现外部冲击：在行驶过程中，如果发生剧烈的碰撞或颠簸，可能会给弹簧带来外部冲击，导致断裂。
总之，制动弹簧断裂的原因多种多样，但主要与材质疲劳、质量问题、使用过度等相关。
为了确保车辆的安全性，定期检查和更换弹簧是非常重要的。
离合器压板弹簧断裂的原因
离合器压板弹簧断裂的原因嘿，朋友们，今天咱们聊聊车子里一个挺重要但又常常被忽略的部分，那就是离合器压板弹簧。
你知道吗？这玩意儿就像是车子心脏里的一个小部件，虽然看上去不起眼，但一旦它出问题，整个“心脏”就会跳得不太稳当。
想象一下，正开着车，突然一声“咔嚓”，离合器没反应了，哎呀，那滋味就跟吃了个酸梅，真是让人想哭啊。
弹簧断裂到底是为什么呢？第一，老化。
这就像人一样，时间久了，身体难免会出现各种小毛病。
离合器压板弹簧也是，有些车子开了好多年，弹簧里面的材料逐渐疲惫，最后就崩了。
就像那句老话说的：“年纪大了，力气也没了。
”这时候，别指望它还能像年轻时那样扛得住。
使用不当。
比如说，驾驶习惯差劲的朋友，频繁半联动，那弹簧简直就像被压得喘不过气来，哎，真是太可怜了。
这种情况就像一个人拼命地举重，结果非但没有增肌，反而把自己给累坏了。
没事儿的时候，轻松一下，保持适当的“弹性”，对它可好得多。
环境影响。
你想啊，车子整天在外面跑，风吹雨打，尤其是那些盐碱地、潮湿的环境，弹簧也得受影响。
就像人泡在冷水里，时间长了肯定不舒服。
咱们要懂得爱护它，适当保养一下，别让它在恶劣的环境中苦苦挣扎。
制造质量。
弹簧本身的材料和工艺就不行，出厂的时候就是个“问题儿童”。
像有些便宜的配件，质量参差不齐，买的时候图便宜，结果后续麻烦不断。
便宜没好货这话可真是句真理，最后还是得花时间和金钱去修理。
热量也是个大敌。
想象一下，离合器工作的时候，摩擦产生的热量就像一位不速之客，常常来捣乱。
高温环境下，弹簧容易变形或者断裂，真是让人心烦。
咱们平时开车，注意不要长时间猛踩离合器，这样它才能保持年轻，活得长久。
说到这里，听起来离合器压板弹簧的断裂真是个麻烦事儿，其实只要我们多加注意，保持良好的驾驶习惯，定期检查保养，就能大大减少这种情况的发生。
别让小小的弹簧成了你的“心病”，日常多花点心思，总能让你的车子跑得更顺。
再来点幽默的。
想象一下，车子跟人一样，保养得好，才能让它“笑口常开”。
影响弹簧静载荷断裂特性的因素
影响弹簧静载荷断裂特性的因素有哪些
大量试验分析表明，弹簧断裂出现的静载荷断裂特征与以下因素有关;
(1)试样厚度:试样越厚，越容易出现静载荷断裂形态，增加裂纹扩展速率;
(2)材料性能:塑性材料比脆性材料更容易出现弹簧疲劳发光。
由Paris提出的裂纹扩展速率da / dN = C(△K)与材料断裂韧性K1c的关系如图6-42所示。
当n = 2 ~ 3时，裂纹以弹簧为主，疲劳辉光图案扩展，当n> 3(或K1时。
<60MPam2)，弹簧断裂上的疲劳火花减少，各类静载荷断裂形态增加。
(3)晶体结构:面心立方晶体(如铝、铜、镍、奥氏体不锈钢等)比体心立方晶体更容易产生弹簧疲劳火花。
(4)加载水平:静载新裂纹形态的出现主要取决于Kmax，但对△k
不敏感。
Kax值越高，越有可能出现静载断裂形态。
综上所述，弹簧疲劳发光固然是疲劳断裂的典型断山特征，但在疲劳条件下也会出现疲劳载荷模式。
常用的合金结构钢在第二产业,尤其是高强度钢零件在许多情况下,大多数弹簧断裂的区域显示静态负载断裂特征,甚至有时是很难找到弹簧疲劳,疲劳失效分析带来一定困难。
对于疲劳失效分析，除了从弹簧断裂中寻找弹簧疲劳发光规律外，还需要综合分析宏观弹簧断裂、应力条件、使用条件等方面来确定失效的性质。
因此，新港疲劳宏观特征的内容对确定其疲劳破坏的性质具有十分重要的意义。
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材料是弹簧失效分析的物质基础。实践表明，弹簧发生失效事故 往往与选用的材质好坏密切相关。弹簧有表里，大小之分，形状 也不尽相同，不能认为它的化学成分组织结构均匀与理想。在其 生产过程中，表面及内部可能存在缺陷。如表面可能有刻痕，凹 坑，斑痕，折叠，裂纹和表面脱碳等；内部可能有粗大的金属夹 杂物和不正常的金相组织等；这些缺陷往往是诱发弹簧发生早期 断裂失效的主要根源。因此，应对选用原材料或弹簧失效残骸进 行化学分析，断口分析，金相组织（脱碳层，夹杂物类别及等级） 分析和力学性能分析，其中硬度，强韧性水平和屈强比等指标具 有重要意义。在变载荷工作条件下的弹簧对材料的疲劳强度极限， 在静载荷下长期工作的弹簧或弹性元件对材料的应力松弛性能是 否能满足设计时提出的技术要求。 在目视或低倍的端口分析（特别是应用扫描电镜来观察断口）， 由其断口形貌能大致判断弹簧的失效模式：是脆性断裂，还是塑 性断裂或两者复合；是疲劳失效；或其他复合的失效模式。
弹簧的失效分析不仅是技术活动，也是重要的 受理活动。因为引起弹簧失效的原因很多， 例如设计思路是否正确和科学； 材质选择是否合理和符合技术条件； 制造工序安排，制造方法和工艺是否合理；安 装选配及维修时间是否妥当； 弹簧的工作温度是否符合技术条件 工作介质是否呈中性，不会发生化学腐蚀； 甚至车间的文明生产程度都可能导致某种损伤
弹簧失效的表现形式，大致有三种： 弹性变形或塑性变形 断裂 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ料内部组织及性能发生了变化如应 力松弛等
最常见的失效模式（失效模式的定义：弹簧材料受到外部各种 因素，主要是应力，温度，介质作用下发生了物理或化 学作用后产生了形态与性能的过程，可能出现失效的表 现形式，通过不同的组合方式而构成各种各样的失效模 式）有： 1.塑性变形与塑性断裂失效：弹簧一般是在弹性极限范围 内工作。但是，当外加应力超过上述弹性极限时将产生 不可恢复的塑性变形。此种情况称为屈服失效。屈服失 效的判断是该弹簧是否发生了明显的不可恢复的塑性变 形，即看它和正常弹簧进行比较，是否产生了弯曲或扭 曲等特征。改进措施是适当降低弹簧所承受的应力水平 或提高材料的屈服强度。 2.脆性断裂失效 3.疲劳断裂，腐蚀疲劳断裂失效 4.磨损—断裂失效 5.应力松弛（货松弛变形）失效
扬州弹簧有限公司 技术开发部
弹簧断裂原因分析： 1.设计 2.工艺 3.材质 4.使用:安装选配 5.环境 6.其他
国际上通用的定义：“弹簧产品丧失 了其规定功能的现象称为失效”
失效的一般规律：在薄弱的环节或部 位开始萌生裂纹，然后发生扩展，最 后造成弹簧的整体失效。
分析三步走 首先：明确弹簧失效的模式; 其次：找出它发生失效的内部和外部原因:材质是内 因，他是依据，外因只能通过内因而起作用。由于 材料表面和内部都存在这样那样的缺陷，尤其是内 部存在的问题比较隐蔽。而外因（承受载荷，温度， 环境及工作时间等）是失效首先要弄清楚的问题。 接触的介质，环境温度，失效前已安全运行了多长 时间等。 第三：提出各种改进及预防措施，防止同类失效事 故的再发生。