弹簧的故障模式有:断裂、变形、松驰、磨损,其中最主要的是断裂和变形(松驰)。
而弹簧断裂形式可分为:疲劳断裂,环境破坏(氢脆或应力腐蚀断裂)及过载断裂。
弹簧疲劳断裂的因素可以归为设计错误、材料缺陷、制造不当及工作环境恶劣等因素。
一. 断裂原因分析:
1疲劳裂纹:弹簧的承受应力有弯曲应力、扭转应力、拉压应力和复合应力等。而疲劳裂纹,往往起源于弹簧的高应力区,如拉伸弹簧的钩环、压缩弹簧的内表面、压缩弹簧(两端面加工的压缩弹簧)的两端面。
2疲劳断裂:弹簧在循环载荷作用下的断裂。
3应力腐蚀断裂:在拉应力和腐蚀介质共同作用下引起弹簧断裂现象。
4腐蚀疲劳:在腐蚀条件下,弹簧材料的疲劳强度显著降低,弹簧的疲劳寿命也大大缩短,而弹簧在循环载荷和腐蚀介质共同作用下发生的断裂。
5摩擦疲劳:由于摩擦磨损产生细微的裂纹而导致破坏的现象
6过载断裂:弹簧的外加载荷超过弹簧危险截面所有承受的极限应力时,弹簧将发生断裂。过载断裂的形式:(a)强裂弯曲引起的断裂; (b)冲击载荷引起的断裂; (c)偏心载荷引起的断裂。
7脆性断裂:弹簧断裂中大部属于脆性断裂。只有当工作温度高时,才有可能出现塑性断裂。在工程上把疲劳断裂、应力腐蚀断裂及氢脆断裂等称为脆性断裂
8 氢脆、镉脆、黑脆:由于弹簧材料中有杂质含量过高引起的脆断。
二. 断裂原因汇总:
1、芯轴太小或弹簧横放使用,弹簧与芯轴磨损而断裂;
2、当芯轴太小/装配面不平/两端定位面平行度不良时,都会造成弹簧被压缩扭曲,局部产生高压力而断裂;
3、芯轴太短且端部未倒角,会导致弹簧与芯轴摩擦磨损而断裂;
4、弹簧圈与圈之间夹杂异物使用,使实际有效圈数减少,从而产生高应力使其断裂;
5、弹簧串联使用使其弯曲,并大于过芯轴或沉头孔长度,或者因为弹簧本身的微小差异而导致荷重较弱者承受较大压缩量而断裂;
6、大于该弹簧的压缩量使用进而产生大的应力使弹簧断裂;
7、弹簧材质不均匀,或杂质含量大导致应力集中断裂;
8、弹簧过烧、锈蚀、硬度高、过度延压都会降低其抗拉压强度而产生断裂。
9、弹簧圈与圈之间夹杂异物使用,使实际有效圈数减少,从而产生高应力使其断裂;
10、弹簧串联使用使其弯曲,并大于过芯轴或沉头孔长度,或者因为弹簧本身的微小差异而导致荷重较弱者承受较大压缩量而断裂;
11、大于该弹簧的压缩量使用进而产生大的应力使弹簧断裂;
12、弹簧材质不均匀,或杂质含量大导致应力集中断裂;
13、弹簧过烧、锈蚀、硬度高、过度延压都会降低其抗拉压强度而产生断裂。

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