某重载车辆悬挂系统压簧断裂失效分析.pptVIP

张景璋 材料加工工程 某重载车辆悬挂系统压簧断裂失效分析 * 目录 1.背景介绍 2.失效分析 3.结论 4.建议 * 1.背景介绍 对某重载车辆悬挂系统断裂压簧进行了宏/微观断口形貌观察、理化检测、工艺分析和服役环境综合分析，找出了该压簧发生断裂的原因。研究发现，由于采用了支撑圈与第一工作圈相接触的设计形式，服役中两圈接触、碰撞导致磨损，从而使簧丝磷化膜和漆层脱落，造成簧丝表面腐蚀并形成腐蚀坑。腐蚀坑引起的应力集中诱发了疲劳裂纹萌生，并在最大主应力作用下沿垂直主应力方向不断扩展，最终导致压簧的正应力断裂。 * 2.失效检验 该压簧自由长度532mm，外径201mm，中径165mm，簧丝直径36mm，工作圈7圈，总圈数9圈，右旋。弹簧材料为60Si2CrVA，化学成分见表1，属于高强度弹簧钢［9］3，抗拉强度1860 MPa，屈服强度1665 MPa，具有优异的综合机械性能，适用制造耐热弹簧及承受冲击性应力和高载荷的重要弹簧。弹簧在制造中进行了喷砂处理、磷化处理和油漆涂装。该压簧两端采用了支撑圈与第一工作圈相接触的设计形式。 2.失效检验 2.1 断口宏观形貌观察与分析 2.失效检验 2.2 断口微观形貌观察与分析 2.3 磷化与喷砂工艺分析 2.3 磷化与喷砂工艺分析 * 2.3 磷化与喷砂工艺分析 * 2.4材料成分检测 * 在断裂压簧上取样做化学成分分析，结果见表1。表明簧丝材料符合国标GB /T1222-2007 要求。 2.5 材料组织观察 * 在断口附近横向取样制作金相试样，用4% 硝酸酒精溶液腐蚀，在光学显微镜下观察表明簧丝材料的组织为回火屈氏体，见图10，组织正常。 2.6表面硬度测量 * 在断口附近横向取样进行簧丝洛氏硬度测量，五 点硬度测量平均值为52. 3HＲC，符合技术要求 ( HRC50. 0 ～ HRC54. 0) 。 2.7 应力分析与裂纹形核和扩展分析 * 3. 结论 * 由于压簧采用了支撑圈与第一工作圈相接触的设计形式，服役中，两圈会紧密并圈。车辆在行驶中因不断颠簸，两圈接触面就会产生相对侧向滑动、接触碰撞，从而导致接触区漆层和磷化膜剥落形成磨损区，使簧丝金属直接裸露于大气环境中。在潮湿环境中，裸露基体表面很快覆盖一层积液，且在接触区不易蒸发，积液中的腐蚀介质会造成簧丝材料的腐蚀，产生局部腐蚀坑，腐蚀坑进而引起应力集中并导致疲劳裂纹萌生，裂纹萌生后，在最大主应力作用下，沿与簧丝轴线成45°的方向上不断缓慢扩展，最终导致断裂。 另外，第一工作圈和支撑圈的接触区域是喷丸强化的盲区，因此，压簧的喷丸强化处理对该区域不起作 用，这也是导致疲劳裂纹在该处形成的原因之一。 4.建议 * (1) 建议对重载压簧，尽量避免采用支撑圈和第一工作圈相接触的设计形式。 (2) 在支撑圈和起始工作圈之间涂润滑油或固体润滑干膜，以减小磨损避免基体腐蚀。 (3) 进行局部表面强化处理，提高弹簧表面耐磨性。 谢谢~ * 模板来自 / 模板来自 / 模板来自 / 模板来自 / 模板来自 / 模板来自 /