55SiCr汽车悬挂弹簧早期失效分析

某厂生产的55SiCr汽车悬挂弹簧在车辆行驶5 000 km后发生断裂,为寻找弹簧早期失效原因,验证同批次弹簧安全性,并寻找防止断裂的预防措施,使用扫描电镜和金相显微镜等分析设备进行断裂弹簧试样失效分析,发现断口上存在明显的疲劳弧线,断裂起源部位存在机械损伤。检测分析结果表明,该弹簧断裂属于疲劳断裂,疲劳源为弹簧材料内弯表面机械损伤。     

50CrVA钢弹簧氢致延迟断裂失效分析

在服役一段时间后发现飞机舱门的50CrVA钢弹簧在螺纹处发生断裂失效,分别对断裂弹簧的断口形貌、显微组织、硬度、氢含量和化学成分进行了测试与分析。结果表明,弹簧发生失效的原因是氢致延迟断裂,断口裂纹源区为沿晶开裂,晶粒表面存在典型氢脆断口的微观形貌特征。调查制造工艺流程发现,该弹簧首次镀镉后镀层存在缺陷,在未除氢的情况下退除镀层并重新电镀,致使基体引入了更多的氢,加上弹簧装配时螺纹处承受了偏斜载荷,促使弹簧在服役过程中加速断裂。对50CrVA弹簧钢进行工艺验证试验,复现了氢致延迟断裂的失效模式。     

城轨机车HXD3B 一系弹簧断裂失效分析

采用化学成分分析、金相分析、硬度测试、X射线衍射法残余应力测试和扫描电镜断口观察等手段,对发生断裂的铁路机车HXD3B一系弹簧断裂失效原因进行分析。结果表明,弹簧的组织出现了明显的混晶现象,弹簧表面出现较为严重的脱碳现象,在工作过程中若承受过大应力时,在夹杂物处产生疲劳裂纹源,最终导致该弹簧早期疲劳断裂失效。     

60Si2CrVA弹簧钢断口及断裂原因分析北大核心CSCD

60Si2Cr VA弹簧在服役状况下,运行寿命不到设计寿命的1/3,发生了断裂。为了分析弹簧的断口和断裂原因,根据该弹簧钢的制造和服役状况,对断口宏观形貌、SEM照片进行了分析;并对弹簧钢的应力分布、化学成分、组织和硬度进行了分析。发现了弹簧断裂为疲劳断裂,其失效起源于表面缺陷和最大切应力的共同作用,且弹簧内部组织有石墨化现象,硬度高,韧性降低,导致了整个工件的断裂。提出了该弹簧在加工过程、检测过程及热处理过程中的一些改进的措施。     

60Si2CrVA弹簧钢断口及断裂原因分析

60Si2Cr VA弹簧在服役状况下,运行寿命不到设计寿命的1/3,发生了断裂。为了分析弹簧的断口和断裂原因,根据该弹簧钢的制造和服役状况,对断口宏观形貌、SEM照片进行了分析;并对弹簧钢的应力分布、化学成分、组织和硬度进行了分析。发现了弹簧断裂为疲劳断裂,其失效起源于表面缺陷和最大切应力的共同作用,且弹簧内部组织有石墨化现象,硬度高,韧性降低,导致了整个工件的断裂。提出了该弹簧在加工过程、检测过程及热处理过程中的一些改进的措施。     

0Cr17Ni7Al弹簧钢丝绕簧断裂分析

7.5 mm的0Cr17Ni7Al不锈弹簧钢丝在绕簧过程中一件弹簧在弯钩处断裂,通过生产质控过程调查、化学成分分析、金相检验、显微硬度检测和扫描电镜断口观察等方法对弹簧绕簧断裂的原因进行了分析。结果表明:弹簧断裂起源于表面缺陷处,该表面缺陷为钢丝吊装或转运过程中发生剐蹭或磕碰所致,弹簧在绕制弯钩时在该处形成应力集中,在弯曲应力的作用下,裂纹迅速扩展,导致弹簧弯钩过程中发生断裂。建议钢丝使用过程中加强表面质量检验,以免在弹簧表面形成潜在失效断裂的裂纹源。     

有轨电车受电弓弹簧的断裂失效分析

某有轨电车顶部受电弓弹簧在车辆正常行驶过程中发生断裂。为了分析断裂的原因,应用扫描电镜、能谱仪、光学显微镜、直读光谱分析仪对该弹簧进行了宏观检查、断口扫描、显微组织检测、化学成分等分析,同时还进行了硬度梯度试验。结果表明:弹簧服役过程中承受拉应力作用,同时服役环境中存在腐蚀性介质,同时满足应力条件与介质条件,结合断口微观形貌判定该弹簧失效模式为应力腐蚀断裂。     

弹簧断裂失效分析

材料为Ⅱa的弹簧在装配时发生了断裂,故障率达到了27%.针对此境况,对Ⅱa材料的断裂弹簧故障件进行了断口、显微组织及能谱分析,并结合弹簧的制造工序,对断裂的形成原因进行了综合分析.在弹簧的断口和裂纹处均发现镉元素的存在,根据产生镉脆的三个条件可知,弹簧的裂纹是在除氢工序过程中产生的.结果表明,弹簧成批断裂的主要原因是在弹簧的制造过程中产生了镉脆裂纹,该裂纹降低了弹簧的承载能力,使得弹簧在装配中发生过载断裂.     

动车组用气动控制阀弹簧异常断裂的失效分析

动车组用气动控制阀发生数起回位弹簧异常断裂,影响列车运行安全.采用断口宏微观形貌观察、扫描电镜及能谱分析、金相显微组织分析、显微维氏硬度测试等手段对失效弹簧进行分析.结果表明:弹簧为疲劳断裂,裂纹萌生于弹簧内圈表面的横向外伤和表面凹坑处,服役过程中,裂纹从内圈表面向外部疲劳扩展,最终造成回位弹簧的早期断裂失效;弹簧内圈...     

不锈钢EGR冷却器钎焊结构断裂分析

通过对钎焊失效件进行断裂裂纹的宏观分析及断口分析,确定了断裂发生的位置,并分析了断裂形式及疲劳裂纹萌生和扩展过程的特点.在对失效件裂纹的宏观观察中发现,断裂多发生在钎焊圆角根部,裂纹沿钎焊圆角根部萌生和扩展.对钎焊圆角表面微观形貌进行观察后发现,在钎焊圆角根部存在着连续分布的钎料瘤,容易引起局部应力集中,促进疲劳裂纹的萌生.在对失效件断口进行的分析中找到了疲劳断裂的典型特征--疲劳辉纹,有力地证明了失效模式为疲劳断裂.     

55CrSi弹簧断裂原因分析

为了找出材质为55CrSi泵下体内部弹簧的断裂原因,利用体视显微镜、扫描电子显微镜对断裂弹簧的裂纹形态及断口表面进行宏微观观察.结果表明:弹簧的断裂失效模式为疲劳断裂;裂纹起源于弹簧丝表面,是由弹簧丝制备及加工过程中形成的凹痕及折叠缺陷引起的;另外,弹簧丝表面喷丸质量较差,造成较大的应力集中,弹簧运行过程中,在交变载荷...     

汽车悬架簧早期疲劳断裂原因的试验研究

采用同一种55CrSi钢但抗拉强度相差7%的两种钢制成的弹簧,虽经过同一台喷丸机床喷丸强化处理,但在疲劳抽检试验时发现,强度稍高的簧达到了规定的疲劳断裂寿命(N=4×105cycles)要求,而强度稍低者的疲劳断裂寿命为N=2.6×105cycles。制造者认为,材料的抗拉强度偏低是导致发生早期疲劳断裂的主要原因。但是通过本文完成的大量试验及其分析表明,由于弹簧在线生产中喷丸强度的偏低、喷丸工艺欠稳定、以及喷丸质量监控的缺乏等所导致的组织结构强化效应的降低,是发生早期纵向切断型(LSF)模式疲劳断裂的主要原因。这一分析结果表明,弹簧的喷丸强化工艺不良,是导致发生早期疲劳断裂的主要原因。由此可见,只有正确地认识和恰当地运用喷丸强化工艺中的"显微组织结构强化机制",才有可能有效地避免弹簧发生早期纵/横向切断型(LSF/TSF)模式的疲劳断裂,从而制造出具有高疲劳断裂抗力的NTF模式疲劳断裂的弹簧。     

离合器踏板助力扭簧断裂分析

离合器踏板助力扭簧在行驶2万公里左右时发生多起断裂事故,且断裂位置和形式基本相同,为找出断裂原因,对断裂扭簧进行断口分析、化学成分分析和显微组织分析,并对制造扭簧同批次的钢丝进行力学性能分析和表面缺陷检查,对扭簧的受力进行有限元模拟分析计算。结果表明:扭簧的断裂属单向弯曲大应力疲劳断裂,且裂纹起源于扭簧外表面缺陷处。断裂扭簧在成分、显微组织和表面缺陷等方面均满足标准要求;同批次琴钢丝力学性能满足标准要求。综合分析表明,断裂的主要原因是设计上存在不足,次要原因是扭簧表面存在缺陷。在综合考虑总成匹配和扭力值等因素后,优化了弹簧设计,经台架试验验证和市场检验,取得了满意的结果。     

液压弹簧操动机构碟形弹簧断裂原因分析

操动机构产品碟形弹簧在使用过程中发生早期疲劳断裂,通过宏观检验、化学分析、金相检验、扫描电镜与能谱分析等方法对碟形弹簧断裂的原因进行了分析。结果表明:在碟形弹簧凹面内环面和端面交界处存在较集中的疏松孔隙,且有的贯通至表面而形成预裂纹,其在最大交变切应力作用下造成应力集中,预裂纹优先发展成疲劳裂纹源并扩展导致碟形弹簧断裂。碟形弹簧表面存在的折迭、微裂纹和疤痕等缺陷也是极大的安全隐患。     

喷丸强化的基本原理与调控正/切断裂模式的疲劳断裂抗力机制图

20世纪90年代前,汽车上使用的各种圆柱螺旋弹簧(以下称弹簧)承受较低的扭转疲劳载荷,在交变正应力作用下,绝大多数发生的是宏观正断型疲劳断裂,其形貌呈45°斜断口。因为喷丸强化弹簧表层引入的残余应力与外施交变正应力间存在交互作用,所以都利用喷丸强化工艺中的"应力强化机制"提高其疲劳断裂抗力。但21世纪伊始,随着轿车结构的迅速发展,设计者迫切要求弹簧承受的扭转疲劳载荷水平与日俱增,由此导致喷丸强化的弹簧除正断型的疲劳断裂外,时而出现纵向或横向切断型的疲劳断裂,由此引发疲劳断裂抗力发生显著下降,以往很少出现这种难以理解的现象。目前从事喷丸强化工艺技术的弹簧制造行业很少有文献关注这类问题。文中通过逻辑思维对弹簧的受力分析得出的诠释发现:在切断模式下,喷丸引入的残余应力与外施交变切应力之间不存在交互作用,表明"应力强化机制"在改善切断型疲劳断裂抗力中的强化作用已经基本消失。根据作者提出的喷丸强化工艺原理,喷丸同步引入弹簧表层的是由残余应力与循环弹塑性变形改性的组织结构组成的一对"孪生",通过分析作者发现,"孪生"中改性的显微组织结构形成的"组织结构强化机制"取代"应力强化机制"起到了改善切断型疲劳断裂抗力的作用。研究结果还表明,优化的喷丸强化工艺必须同时具备"组织结构强化机制"和"应力强化机制",才能够起到改善正断型和切断型疲劳断裂抗力的作用。     

50CrVA钢弹簧断裂分析

由50CrVA钢绕制的弹簧在服役后发生断裂,采用断口宏观及微观观察,金相组织分析,能谱分析,显微硬度试验等方法对断裂原因进行了综合分析。结果表明,断裂弹簧属氢致脆性断裂,在加工过程中电镀时的电接触损伤是发生氢致脆断的主要原因,同时退铜工艺过程中酸洗过度也是导致氢致脆断的因素。提出改进措施为在电镀过程中,确保电极固定后与簧丝不局部接触,在表面处理工艺中尽可能减少弹簧吸氢环节,同时保证除氢的时间受控。该故障的原因分析及纠正措施可为提高产品质量,加强特种工艺控制,防止类似问题再次发生提供借鉴。     

进气门外弹簧断裂原因分析

本文对某活塞发动机承受压缩交变载荷的进气门外弹簧断裂的性质及原因进行了综合分析。通过对弹簧进行断口分析、痕迹分析、金相分析、受力分析以及模拟试验等,确认了该弹簧的失效性质为起源于弹簧外表面的早期疲劳断裂。造成该弹簧早期疲劳断裂的原因为：弹簧在镀镉前电解工序过程中,弹簧外表面与阴极板电极接触放电造成电接触损伤,在弹簧表面形成了电接触损伤凹坑,导致弹簧的疲劳寿命大幅度降低,在工作载荷作用下,从电接触损伤凹坑位置萌生疲劳裂纹并发生早期疲劳断裂。     

形变孪晶对50CrV4汽车弹簧钢疲劳性能的影响

利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜等手段对汽车用50CrV4弹簧钢早期疲劳断裂进行了分析。通过对比不同疲劳寿命弹簧钢试样的显微组织结构，探讨了形变孪晶对50CrV4弹簧钢疲劳性能的影响，并分析了50CrV4弹簧钢疲劳断裂的规律。