氣門外彈簧斷裂分析

趙志敏 朱 莉

(中車戚墅堰機車有限公司 江蘇 常州 213011)

0 引言

氣門彈簧通常包括內(nèi)、外彈簧，內(nèi)、外彈簧下端支撐在彈簧座上，上端頂在氣門桿上部的彈簧上座的下面，彈簧生產(chǎn)時需經(jīng)磁粉探傷，不能有裂紋存在[1]。某型機車上的氣門外彈簧的材料牌號為50CrVA，其生產(chǎn)過程大致如下：鋼坯經(jīng)軋制、拉拔、退火處理后，成為彈簧鋼棒，再冷卷卷成彈簧狀，然后經(jīng)剪切、粗磨，再進行淬火、回火熱處理及噴丸處理，后經(jīng)過全壓縮檢測參數(shù)合格后進行磁粉探傷。該氣門外彈簧在機車運行中發(fā)生了斷裂失效，下文通過宏觀檢查、金相分析、化學成分分析以及硬度檢測等來分析其斷裂產(chǎn)生的原因，提出并實施多項改進措施防止此類失效再次發(fā)生。

1 理化分析

1.1 宏觀檢查

失效彈簧試樣的局部形貌如圖1所示，由圖可見該彈簧表面存在一條拉痕，此拉痕沿彈簧絲的縱向分布于彈簧表面，拉痕在此段彈簧試樣上總長約有35 mm。圖2所示為彈簧斷口形貌，由圖可見斷面較為光亮，與彈簧絲的縱向大約呈45°夾角，斷裂源位于表面拉痕處，斷面的大部分為裂紋快速擴展而形成的放射狀撕裂棱，由此判斷該斷口為高應力下的低周疲勞斷裂。

圖1 失效彈簧的局部形貌

圖2 失效彈簧的斷口形貌

1.2 非金屬夾雜物檢驗

沿試樣縱向進行磨拋后在顯微鏡下觀察，根據(jù)GB/T 10561—2005《鋼中非金屬夾雜物含量的測定標準評級圖顯微檢驗法》，其非金屬夾雜物評級結(jié)果如表1所示，非金屬夾雜物照片如圖3所示。……