气门弹簧断裂原因 轿车气门弹簧疲劳断裂分析

汽车在高速公路上行驶，难免会出现各种问题，很多问题是可以预防的，很多新手司机也不是很熟悉。了解汽车故障的一些原因，知道原因，才能让我们更好的预防。下面是边肖为车友整理的一些汽车气门弹簧疲劳断裂分析。

由φ2.9 mm油淬回火弹簧钢丝制成的发动机气门弹簧在汽车行驶过程中断裂。弹簧由SAE9254V超纯弹簧钢制成，钢丝按照GB/T 18983-2003中的VDCrSi标准生产，其抗拉强度为1 880。该工艺包括冷卷簧、—420 ℃×30分钟去应力退火、研磨两端支撑环、表面喷丸强化处理、在—220 ℃×25分钟低温退火、强力压制、检验和包装。

对断裂弹簧的化学成分进行分析，结果如表1所示。根据表1，弹簧的化学成分符合GB/T18983-2003中VDCrSi标准的要求。

表1断裂弹簧的化学成分w/%

C

硅

锰

P

S

铬

铜

标准代码

0.50~0.60

1.20~1.60

0.50~0.90

≤0.025

≤0.025

0.50~0.80

≤0.12

测量值

0.55

1.42

0.67

0.009

0.008

0.68

0.06

在弹簧断口附近取样，并制作横向金相试样进行观察。金相组织为回火屈氏体。从表面脱碳层检测可以看出，表面无脱碳，符合气门弹簧的技术要求。在金样品被腐蚀之前，用1 kgf显微硬度计测量硬度，在离表面半半径处的硬度为562 HV。根据硬度与抗拉强度的换算表，其抗拉强度相当于1 960 MPa，符合GB/T18983—2003中VDCrSi标准钢丝的抗拉强度范围1 880~2 030 MPa。

弹簧断口扫描电镜分析显示，弹簧正向宏观断口如图1所示，断口源面如图2所示。

从图1到图2可以看出，弹簧断裂在弹簧的亚表层，断裂源处没有发现非金属夹杂物。断口对应的弹簧表面有一个长轴为0.82 mm，短轴为0.43 mm的近似椭圆形凹坑。弹簧断口附近的凹坑中不仅没有喷丸痕迹，而且有明显的划痕，表明该凹坑不是由弹簧材料油调质后的弹簧钢丝表面的凹坑缺陷遗传而来，而是弹簧制成后划痕产生的。断裂源处的弹簧表面有一层表层覆盖物，起源于凹坑的一侧，因此可以断定覆盖物是转移到这里的凹坑位置的金属物质，即在外力的作用下，凹坑内的金属物质从一侧被抬起，翻转覆盖在金属表面。可以推断，一个偶然因素导致弹簧表面被外力刮擦形成一个长轴为0.82 mm、短轴为0.43 mm的近似椭圆形凹坑，冲击刮擦凹坑底部时产生应力集中。气门弹簧在服役过程中承受交变应力[4-6]，最大拉应力位于弹簧的亚表层，而凹坑底部的应力集中与最大拉应力相互叠加，导致气门弹簧服役早期在剪应力的作用下在凹坑下形成疲劳断裂起裂源，并迅速扩展，导致早期疲劳断裂。

弹簧的材质和显微硬度正常，弹簧材料的金相组织为回火屈氏体，属于正常组织。表层未发现脱碳层。气门的早期疲劳断裂是由于外力对弹簧的冲击造成的。

结果表明，弹簧的断裂性质属于早期疲劳断裂，弹簧表面被外力刮擦形成一个长轴为0.82 mm、短轴为0.43 mm的近似椭圆形凹坑，应力集中发生在冲击刮擦凹坑底部，从而形成疲劳断裂的起源，在剪切应力作用下迅速扩展，导致早期疲劳断裂。

以上就是小编给车友们整理的一些关于汽车气门弹簧疲劳i断裂的分析，希望车友们能够多多了解，保护好自己的爱车，安全驾驶。