氣門彈簧斷裂原因 轎車氣門彈簧疲勞斷裂分析

汽車在高速公路上行駛，難免會出現各種問題，很多問題是可以預防的，很多新手司機也不是很熟悉。了解汽車故障的一些原因，知道原因，才能讓我們更好的預防。下面是邊肖為車友整理的一些汽車氣門彈簧疲勞斷裂分析。

由φ2.9 mm油淬回火彈簧鋼絲制成的發動機氣門彈簧在汽車行駛過程中斷裂。彈簧由SAE9254V超純彈簧鋼制成，鋼絲按照GB/T 18983-2003中的VDCrSi標準生產，其抗拉強度為1 880。該工藝包括冷卷簧、—420 ℃×30分鐘去應力退火、研磨兩端支撐環、表面噴丸強化處理、在—220 ℃×25分鐘低溫退火、強力壓制、檢驗和包裝。

對斷裂彈簧的化學成分進行分析，結果如表1所示。根據表1，彈簧的化學成分符合GB/T18983-2003中VDCrSi標準的要求。

表1斷裂彈簧的化學成分w/%

C

硅

錳

P

S

鉻

銅

標準代碼

0.50~0.60

1.20~1.60

0.50~0.90

≤0.025

≤0.025

0.50~0.80

≤0.12

測量值

0.55

1.42

0.67

0.009

0.008

0.68

0.06

在彈簧斷口附近取樣，并制作橫向金相試樣進行觀察。金相組織為回火屈氏體。從表面脫碳層檢測可以看出，表面無脫碳，符合氣門彈簧的技術要求。在金樣品被腐蝕之前，用1 kgf顯微硬度計測量硬度，在離表面半半徑處的硬度為562 HV。根據硬度與抗拉強度的換算表，其抗拉強度相當于1 960 MPa，符合GB/T18983—2003中VDCrSi標準鋼絲的抗拉強度范圍1 880~2 030 MPa。

彈簧斷口掃描電鏡分析顯示，彈簧正向宏觀斷口如圖1所示，斷口源面如圖2所示。

從圖1到圖2可以看出，彈簧斷裂在彈簧的亞表層，斷裂源處沒有發現非金屬夾雜物。斷口對應的彈簧表面有一個長軸為0.82 mm，短軸為0.43 mm的近似橢圓形凹坑。彈簧斷口附近的凹坑中不僅沒有噴丸痕跡，而且有明顯的劃痕，表明該凹坑不是由彈簧材料油調質后的彈簧鋼絲表面的凹坑缺陷遺傳而來，而是彈簧制成后劃痕產生的。斷裂源處的彈簧表面有一層表層覆蓋物，起源于凹坑的一側，因此可以斷定覆蓋物是轉移到這里的凹坑位置的金屬物質，即在外力的作用下，凹坑內的金屬物質從一側被抬起，翻轉覆蓋在金屬表面。可以推斷，一個偶然因素導致彈簧表面被外力刮擦形成一個長軸為0.82 mm、短軸為0.43 mm的近似橢圓形凹坑，沖擊刮擦凹坑底部時產生應力集中。氣門彈簧在服役過程中承受交變應力[4-6]，最大拉應力位于彈簧的亞表層，而凹坑底部的應力集中與最大拉應力相互疊加，導致氣門彈簧服役早期在剪應力的作用下在凹坑下形成疲勞斷裂起裂源，并迅速擴展，導致早期疲勞斷裂。

彈簧的材質和顯微硬度正常，彈簧材料的金相組織為回火屈氏體，屬于正常組織。表層未發現脫碳層。氣門的早期疲勞斷裂是由于外力對彈簧的沖擊造成的。

結果表明，彈簧的斷裂性質屬于早期疲勞斷裂，彈簧表面被外力刮擦形成一個長軸為0.82 mm、短軸為0.43 mm的近似橢圓形凹坑，應力集中發生在沖擊刮擦凹坑底部，從而形成疲勞斷裂的起源，在剪切應力作用下迅速擴展，導致早期疲勞斷裂。

以上就是小編給車友們整理的一些關于汽車氣門彈簧疲勞i斷裂的分析，希望車友們能夠多多了解，保護好自己的愛車，安全駕駛。