弹簧断裂分析课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,2015/6/2,#,盘,簧断裂分析,第七组,20123460,陈,鹏飞,20123464,向炬,20123466,徐,德志,20123467,刘,正卿,20123477,朱,家伟,20123468,张,家强,20123469,徐博家,演讲,20123472,李鑫,制作,PPT,20123475,王,俊,盘簧断裂分析第七组20123460 陈鹏飞,1,盘簧使用情境,用作,汽车柴油机,配件，主要受交变拉应力。,盘簧使用情境用作汽车柴油机配件，主要受交变拉应力。,2,盘簧原理说明,弹簧圈相互接触的地方可能存在摩擦。,盘簧原理说明弹簧圈相互接触的地方可能存在摩擦。,3,B48,弹簧信息收集,60Si2Mn,弹簧钢,是应用广泛的硅锰弹簧钢，适于铁道车辆、汽车拖拉机工业上制作承受较大负荷的扁形弹簧或线径在,30mm,以下的螺旋弹簧、也适于制作工作温度在,250,以下非腐蚀介质中的耐热弹簧以及承受交变负荷及在高应力下工作的大型重要卷制弹簧以及汽车减震系统等。,工艺路线：,60Si2Mn,材料的扁钢,退火,(,硬度,HRC22-23),校直,下料,冷饶弹簧,淬火处理,(,盐炉加热温度,880 15min),油冷,回火,(,网带炉,4901h),电泳漆处理,盘,簧成型后进行检测：硬度要求,HRC40-45,，扭距要求,37-41Nm(,牛米,),。,用户,反应，盘簧出厂后使用过程中出现断裂现象。据技术人员介绍，断裂的比例约百分之二，一般是在使用,1-2,年后出现断裂。选两件断裂的弹簧，分析断裂原因。,B48弹簧信息收集60Si2Mn弹簧钢是应用广泛的硅锰弹簧钢,4,试验方法,弹簧编,#,为,1#,与,2#,，对断裂弹簧的整体状况与宏观断口进行观察，根据断口宏观形貌粗略估算弹簧工作状态下的应力值。,从断口附近用线切割方法截取样品，采用金相显微镜观察金相组织；用扫描电镜观察断口并进一步观察微观组织。,猜想,断裂原因,：零件结构不合理、表面状态缺陷、组织不均匀（夹杂、疏松）、,工作应力过大,、装配不合理、使用环境。,试验方法弹簧编#为1#与2#，对断裂弹簧的整体状况与宏观断口,5,一,.,宏观断口与断裂位置观察,#1,形状与断裂位置,2#,断裂形貌与位置,一.宏观断口与断裂位置观察#1形状与断裂位置2#断裂形貌与位,6,2#,断裂形貌,2#断裂形貌,7,发生摩擦的形貌照片,发生摩擦的形貌照片,8,分析结果,1,断裂位置基本一致,断口均为典型的疲劳断口，表明两种都是疲劳断裂,疲劳源位于弹簧盘外侧，且疲劳源处有摩擦痕迹,初步推断：低应力疲劳断裂，材料表面受到摩擦力影响。,分析结果1断裂位置基本一致,9,二、扫描电镜,断口观察结果与,分析,二、扫描电镜断口观察结果与分析,10,1#,试,样扫描断口形貌,1#试样扫描断口形貌,11,2#,试,样裂纹源断口形貌,2#试样裂纹源断口形貌,12,分析结果,2,两样品断口形貌相似（疲劳断裂形貌）,疲劳源处无夹杂物，非原材料内部夹杂引起,断口上均是单个疲劳源，瞬时断裂区面积小，表明工作状态下外力作用不大,2,号试样存在异常组织,分析结果2两样品断口形貌相似（疲劳断裂形貌）,13,三、金相组织观察结果与分析,三、金相组织观察结果与分析,14,金相组织：,1#,样金相表面形貌,（基体）,金相组织：1#样金相表面形貌（基体）,15,金相组织：,1#,试,样金相表面形貌,金相组织：1#试样金相表面形貌,16,金相组织：,2#,样金相表面形貌,（基体）,金相组织：2#样金相表面形貌（基体）,17,金相组织：,2#,样金相表面形貌,金相组织：2#样金相表面形貌,18,金相组织：,2#,样金相表面形貌,异常组织放大像,金相组织：2#样金相表面形貌 异常组织放大像,19,金相组织：,2#,样金相表面形貌,在,2#,样品弹簧片的,外,侧,表面出现明显的,白,带,，在白带的内部,有,微裂纹,状,组织。,测定,该白带处的,显微,硬度,值为,：,HV0.025=500-520,而,在内表面则没有,这,种,组织,。,基体的显微硬度为,HV0.025=400-410,，,在,1#,样品的表面,没有见到,白带组织,，但是外表面处发白。值得,注意的是：两个样品的,内表面（基体）均,没有发现白带。,金相组织：2#样金相表面形貌在2#样品弹簧片的外基体的显微硬,20,分析结果,3,两样品的基本组织均为正常组织,2#,样品的外侧表面有明显的白色组织（类似脱碳组织），且白色组织内部可以看到微裂纹，其硬度值偏高。,推断白色组织为脱碳组织,表明两样品虽都为疲劳断裂，但断裂机理有差别,分析结果3两样品的基本组织均为正常组织,21,2#,样金相表面,异常组织,形貌,2#样金相表面异常组织形貌,22,2#,样金相,异常组织,形貌,2#样金相异常组织形貌,23,分析结果,4,2#,样品疲劳源处的表面存在大量的微裂纹，应该是疲劳断裂原因。,这些白带状组织或类似脱碳组织应该是在使用过程中产生的,分析结果42#样品疲劳源处的表面存在大量的微裂纹，应该是疲劳,24,断裂原因分析,1#,试样：发生疲劳断裂原因是盘簧处的外表面与相邻弹簧片发生摩擦，使原组织发生变化，产生类似脱碳组织，表面强度降低，同时摩擦产生磨痕，成为疲劳源，疲劳裂纹扩展断裂。,2#,试样：发生疲劳断裂原因是盘簧处的外表面与相邻弹簧片内侧发生摩擦，且程度大于,1#,，产热温升导致组织相变产生微裂纹，从而发生裂纹扩展导致断裂（依据：疲劳源处大量微裂纹，磨痕明显）。,断裂原因分析1#试样：发生疲劳断裂原因是盘簧处的外表面与相邻,25,总结,避免摩擦产生：,严格控制盘簧几何尺寸，提高尺寸精度,同时控制回火温度,，,提高盘簧的弹性极限,总结避免摩擦产生：,26,提问,60Si2Mn,钢,碳,C,：,0.56,0.64,硅,Si,：,1.50,2.00,锰,Mn,：,0.60,0.90,退火,(,硬度,HRC22-23),淬火,处理,(,盐炉加热温度,880 15min),油,冷,回火,(,网带炉,4901h,),问：此工艺处理后形成的是什么组织？,提问60Si2Mn钢,27,