注水阀弹簧断裂原因分析

注水阀弹簧在使用约6个月发生断裂。采用宏、微观检验和化学成分分析等方法对失效件进行了检测。结果表明,该弹簧断裂为腐蚀疲劳断裂。疲劳裂纹的形成是由于消毒氯水在弹簧应力最大的第一与第二圈并圈处产生许多蚀坑,材料中非金属夹杂物加速了腐蚀向基体内延伸,为弹簧的疲劳断裂提供了裂纹源,在工作应力的作用下导致弹簧断裂失效。     

金属材料力学性能试验 第六讲 疲劳试验

1.1 疲劳的定义和分类在机械零部件中,承受变动载荷(或应力)的情况是很普遍的,例如.连杆、曲轴、齿轮、弹簧等等.零部件在变动载荷作用下,经过较长时间的工作发生断裂的现象叫做疲劳.疲劳断裂与静载荷下的断裂不同.无论是静载荷下显示脆性或韧性的材料,在疲劳断裂时都不产生明显塑件变形,且断裂是突然发生的.     

往复耐久试验中办公椅构件断裂失效分析

某批次办公椅在往复耐久性试验中发生椅背断裂失效。采用断口观察、化学成分分析、硬度测试、夹杂物检测、金相检验、扫描电镜和能谱分析,对办公椅椅背中内置弹簧的断裂原因进行了分析。结果表明:弹簧的表面硬度分布不均匀,表面有脱碳现象,近表面有夹杂物;这些缺陷破坏了基体的连续性,在椅背往复耐久性试验中,产生了疲劳断裂源;在多重应力作用下裂纹快速扩展,最终弹簧发生疲劳断裂。     

大型轧钢卷曲机环型弹簧的断裂分析

对大型轧钢卷曲机四棱锥部件环型弹簧的断裂从化学成分、金相、断口等方面做了综合分析.断口分析表明,弹簧的断裂性质为疲劳.疲劳源起源于零件锥面与横端面相交的应力集中处.金相分析表明,裂纹源大致和主应力方向呈45°,弹簧使用过程承受着剪切应力和拉应力的共同作用.讨论了实际应力、显微组织等对弹簧的使用寿命的影响.显微组织中存在贝氏体组织,直接导致弹簧的硬度大幅度下降,从而会造成弹簧的主要力学指标切变模量以及疲劳强度等大大降低.分析结果认为,弹簧是在较大的应力作用下,由内壁锥面损伤处引发裂纹源,沿主应力方向产生的断裂.显微组织较差、硬度偏低对弹簧的早期断裂有重大的影响.     

国产轿车后轴强化路耐久性断裂试验研究

为研究国产某型轿车试验场强化路可靠性试验阶段出现的后轴断裂问题,采集断裂部位附近的应变载荷谱,应用Neuber法则和循环应力-应变滞回环曲线方程,将名义应变历程转换为断裂位置的局部应力-应变响应,根据Manson-Coffin模型修正平均应力对疲劳损伤的影响,在INFIELD软件中编程计算断裂裂纹处的损伤。利用电磁激振器对后轴与车身进行振动模态扫频,识别后轴振动频率与强化路激励频率及车身振动频率关系。试验结果表明,裂纹处的疲劳损伤主要集中在搓板路面,搓板路强迫振动激励频率为24.07Hz时,后轴振动模态频率与搓板路激励频率较接近而引发共振,致使后轴因高应力集中产生较大应变和疲劳损伤发生振动疲劳断裂。     

离合器减振弹簧断裂原因

某型号离合器从动盘总成在扭转耐久性试验过程中,其减振弹簧发生断裂。采用宏观观察、化学成分分析、硬度测试、金相检验、扫描电镜及能谱分析等方法研究了该弹簧断裂的原因。结果表明：减振弹簧内侧存在原始裂纹和摩擦损伤,使弹簧在低应力作用下发生弯曲疲劳断裂。     

某空调压缩机弹簧断裂失效分析

某空调压缩机弹簧在系统耐久试验期间发生断裂,采用断口分析、金相检验、化学成分分析、硬度测试等方法对弹簧的断裂原因进行了分析,并对弹簧的疲劳强度进行了校核,对弹簧进行了喷丸工艺改善研究。结果表明:该弹簧实际工作时最大切应力高于材料的许用切应力,在循环载荷作用下安全系数不足,最终发生了疲劳断裂;喷丸工艺可以提高弹簧的可靠性,采用0.2mm钢球喷丸处理后的弹簧表面形貌最优且疲劳寿命最高。     

外施应力与表面残余应力作用下圆柱螺旋压缩弹簧任意截面的受力分析

在对承受扭转与表面残余应力的圆柱螺旋压缩弹簧任意截面所作的应力分析的基础上得出,与弹簧线材轴线成α=135°斜截面上的为最大正应力.因此这类弹簧的疲劳开裂大多起裂于内圆表面,沿α=135°斜截面扩展并导致疲劳断裂.但表面形变强化引入表面α=45°方向的残余压应力σr,α,能有效地降低外施扭转切应力在斜截面上(α=135°)的最大正应力水平,从而使弹簧的疲劳断裂抗力得以提高.     

列车用弹簧断裂原因分析

采用直读光谱仪、光学显微镜和扫描电子显微镜等分析手段对断裂弹簧进行了失效分析。结果表明,该弹簧断裂性质为腐蚀疲劳断裂。弹簧表面与表面的有机涂层存在一定的间隙,外界的水蒸气和腐蚀性离子会穿透有机涂层,对基体材料造成腐蚀,产生腐蚀坑,形成应力集中点,在交变载荷和腐蚀性介质的共同作用下产生裂纹源,最终发生腐蚀疲劳断裂。     

气门弹簧早期断裂原因

某公司生产的气门弹簧在用户安装使用几小时后即发生早期断裂.采用宏观观察、微观分析、金相检验及硬度测试等方法对气门弹簧的早期断裂原因进行了分析.结果表明:气门弹簧表面存在折叠裂纹缺陷,该缺陷是在原材料轧制过程中产生的.在交变载荷作用下,折叠裂纹尖端的延伸部分成为疲劳裂纹源并不断扩展,从而造成气门弹簧早期疲劳断裂.     

60Si2MnA钢片弹簧断裂失效分析

某60Si2MnA钢片弹簧在使用10h后出现批量断裂,对断裂片弹簧进行了化学成分分析、硬度测试、金相检验以及断口微观形貌观察,以查明其断裂原因。结果表明:片弹簧断裂是由于在酸洗、电镀过程中析氢反应的发生,使其产生氢脆现象;同时由于热处理工艺过程控制不当,造成组织异常,硬度高于技术要求,加快了其氢脆倾向,最终导致片弹簧在外应力作用下发生氢脆断裂。     

汽车钢板弹簧断裂失效分析

采用金相及断口分析等方法,对早期疲劳断裂失效的汽车钢板弹簧进行了综合分析,得出,钢板弹簧产生疲劳断裂的主要原因是由于喷丸工艺控制不当,致使弹簧表面存在较多较多较深的弹坑,这些凹坑在弹簧工作时成为应力集中点而形成疲劳源,另上,弹簧表面局部区域存在脱碳,降低了材料的疲劳强度。     

金属热疲劳及某些影响因素

一、热疲劳和热机械疲劳金属疲劳破坏是十分复杂的现象,它是在循环应力作用下,从金属微区的晶体滑移开始直到整个结构破坏的渐进过程。而金属热疲劳则是由于温度循环产生循环应力一应变,从而引起逐渐畸变和开裂以至断裂。     

皮卡车钢板弹簧断裂分析

通过断口分析、化学成分分析、金相检验和硬度测试对皮卡车的钢板弹簧断裂的原因进行了分析。结果表明:钢板弹簧表面存在凹坑造成了应力集中,而且板材的非金属夹杂物超标,降低了疲劳强度,在交变应力载荷的作用下,最终造成钢板弹簧发生了早期疲劳断裂。     

铁路轴箱弹簧断裂原因分析

某铁路轴箱弹簧在服役过程中发生断裂。采用化学成分分析、非金属夹杂物检验、硬度测试、显微组织及表面脱碳层检验、断口分析等方法,对弹簧断裂的原因进行了分析。结果表明:在服役过程中,弹簧表面存在的不连续凹痕处产生应力集中并形成裂纹源,疲劳裂纹不断扩展,导致弹簧最终发生疲劳断裂。     

基于三参数威布尔分布的自动调整臂疲劳寿命的P-S-N曲线研究

通过疲劳试验研究了自动调整臂矩形压缩弹簧的疲劳寿命、疲劳变形以及破坏特征等。试验结果表明:疲劳应力载荷作用下,矩形压缩弹簧中间应力集中部位会产生裂纹,随着应力水平提高,裂纹变大,使得其传递转矩能力减弱;利用最小二乘法及最大相关系数法拟合自动调整臂疲劳寿命,可知其疲劳寿命服从三参数威布尔分布;根据三参数幂函数形式的S-N曲线方程,建立自动调整臂在不同应力下的P-S-N曲线,通过自动调整臂试验与理论疲劳极限寿命的比较表明,两者相对误差较小。     

腐蚀疲劳

金属在交变应力和腐蚀性介质联合作用下过早产生的性能变坏现象。多产生于海船上的钢拖绳、螺旋桨的轴以及汽车弹簧等。腐蚀疲劳的特点是破坏作用,大于单独的腐蚀和疲劳作用。腐蚀造成裂纹一般为穿晶破裂或晶间     

重卡钢板弹簧断裂失效分析

通过宏观检查、化学成分分析、硬度测试以及金相检验等结果分析。确定了重型卡车用钢板弹簧的断裂原因。结果表明：因超载使钢板弹簧出现过度反弓,造成板簧卡中的螺栓杆与钢板弹簧动态接触．发生磨损腐蚀,形成凹坑．成为应力集中点;在过大的交变应力作用下．应力集中点萌生裂纹并不断扩展．最终造成钢板弹簧疲劳断裂。最后提出了防止其发生断裂失效的预防措施。     

失效分析技术及其应用——第七讲 疲劳断裂失效分析

1.l 疲劳断裂机械构件或材料由于循环负载或交变应力作用所引起的断裂现象称为疲劳断裂,其断裂表面称为疲劳断口.疲劳断裂是受循环应力、拉应力及塑性应变这三者的共同作用而发生的.若这三者中的一种不存在,则疲劳裂纹的萌生及其扩展便不会产生.疲劳断裂形成的疲劳断口具有特殊的形貌.它们可分成三个断裂区或三个断裂发展阶段:(1)第Ⅰ阶段 疲劳断裂的成核阶段,即疲劳裂纹的萌生.(2)第Ⅱ阶段 疲劳裂纹的扩展阶段,即疲劳裂纹的亚稳扩展.(3)第Ⅲ阶段 疲劳的最终断裂或瞬时断裂阶段,即疲劳裂纹的失稳扩展.     

拉伸螺旋弹簧的可靠性研究

对汽车拖拉机上使用的几种拉伸弹簧的断裂位置和断裂方式进行了研究，发现断裂几乎都产生在端圈与钩环弯曲处。计算结果表明，钩环弯曲处承受较大的切应力；弯曲圆弧曲率半径越小，弯曲处承受应力越大，其应变能随之增大，使该部位处于较高的能量状态而不稳定，有向稳定状态转化的趋势。为了降低应变能，出现应力松弛，导致位错滑移产生永久变形，降低了局部区域的屈服强度及其疲劳极限，从而引起疲劳破坏。拉伸弹簧钩环弯曲处是最薄弱的环节和关键部位．改变拉伸弹簧的载荷分布，正确选择材料和工艺可提高拉伸螺旋弹簧的可靠性寿命。