(1)轿车气门弹簧断裂
①事故描述:气门弹簧是汽车发动机的重要零部件,它不仅控制发动机气门的开闭,还是极为重要的安全部件,故各汽车厂商对发动机气门弹簧的质量都极为重视,内燃机气门弹簧技术条件JB/T 10591-2007要求其台架疲劳试验2300万次不断裂。某型号轿车在出厂后行驶199km时出现发动机异响、怠速抖动现象,经检查后发现一只气门弹簧断裂。河南弹簧厂家
②原因分析:通过观察可知,断裂源处对应的弹簧表面有一条长轴长为0.82mm、短轴长为0.43mm的近似椭圆的凹坑。由下图可以发现:
弹簧断痕表面的凹坑中不但没有喷丸迹象,而且存在明显的刮擦痕迹,说明该凹坑并非油淬火回火弹簧钢丝表面存在的凹坑缺陷遗传至此,而是在弹簧制好剐蹭产生的。同时图中也告诉我们断裂源处弹簧表面有一层覆盖物,河南弹簧厂家该覆盖物起源于凹坑一侧,由此可断定该覆盖物为凹坑位置的金属材料转移至此。由此可以推断,偶然因素使弹簧受外力冲击刮蹭,形成了上述的凹坑,并在冲击刮擦凹坑底部时产生集中应力。气门弹簧在服役期间承受交变应力,最大拉应力位于弹簧次表层,而凹坑底部的应力集中和最大拉应力相互叠加作用,造成气门弹簧服役早起在剪切力的作用下,凹坑下面形成疲劳断裂源,并迅速扩展,河南弹簧厂家从而引起早起疲劳断裂。
由于该断裂的原因是使用不当,所以我们以人为该断裂直接从裂纹扩展阶段开始。教材中解释过,疲劳裂纹的起始阶段占整个疲劳断裂过程的百分之九十的时间,所以气门弹簧的疲劳寿命只剩下了百分之十左右了。这也不难解释气门弹簧在使用了很短一段时间就会断裂了。此时影响裂纹扩展的主要因素是应力强度因子K:
由公式我们可以因为β是无纲量,所以K的值由a来决定。河南弹簧厂家随着裂纹的逐渐扩展K值不断增大。当K=Kmax时弹簧就会发生断裂。
③预防措施:通过对弹簧的化学成分分析,其化学成分符合国家标准要求。
但是在后期加工处理工艺上存在漏洞,缺少喷丸这一工艺环节。教材中告诉我们喷丸可以有效去除残余应力从而缓解疲劳损伤,延长弹簧的使用寿命。因为,如果生产厂家能在加工过程中,增加喷丸这一工艺环节则可以有效延长气门弹簧的使用寿命。但是在这个案例中,由于刮擦导致的弹簧表面出现的凹痕则是导致疲劳断裂的主要原因,所以喷丸工艺只能适当的缓解这一问题。要从根本解决案例中的疲劳断裂问题,可以通过无损检测的手段来提前挑出有缺陷的零部件,从而提高产品的安全性,减小经济损失。其中目视法则是最经济的无损检测方法,若想在此基础上提高检测的准确性,磁粉检测和超声波检测也可以被采纳河南弹簧厂家。
④维护维修:此类问题属于人为无意识导致的裂纹损伤,所以发动机不出现异常很难发现其中的裂纹,而当发动机真的发生故障时,一般弹簧已经断裂而无法修复,所以没有一个有效的办法在弹簧没有断裂前进行修复。河南弹簧厂家