彈簧斷裂失效分析

1、Cmaa201八11100472 有放扌揃：2017?5H2IHt fiaawaftttfgfii (2014)(#)? 字 047 號(hào) 有效 Jh 2017T5A21H t Si £l 宵術(shù)fi|g?X測(cè)試報(bào)告報(bào)告編號(hào)：紹質(zhì)測(cè)2015-013測(cè)試對(duì)象彈簧委托單位諸暨市裕榮彈簧有限公司紹興市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢測(cè)院1、本報(bào)告無(wú)本單位“測(cè)試專用章”無(wú)效。2、復(fù) 制本報(bào)告 未 重新 加蓋本單位“測(cè) 試專用章”無(wú)效。3、本 報(bào) 告無(wú)測(cè) 試人 員 、簽發(fā)人員簽 字無(wú)效。4、本 報(bào)告涂改 無(wú) 效。5、對(duì) 測(cè) 試報(bào)告 有 異議 ，應(yīng)于收到本報(bào)告起十 五日內(nèi) 向 我 院申 請(qǐng)復(fù)驗(yàn)。通訊資料地 址 ：紹

2、興 市 袍江 新 區(qū)世 紀(jì) 東 街 17 號(hào) 郵 政 編碼 ： 312071電話 ： 8傳真 ： 0投訴電話： 2網(wǎng)址：紹興市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢測(cè)院測(cè)試報(bào)告一. 情況說(shuō)明 諸暨市裕榮彈簧有限公司（以下簡(jiǎn)稱裕榮）生產(chǎn)的彈簧，在使用 8 年后的一次檢修過(guò)程中發(fā)現(xiàn)斷裂。為分析該彈簧斷裂的原因，裕榮委托我院對(duì)該彈簧進(jìn)行失效分析，分析其斷裂原因測(cè)試過(guò)程（一）、失效分析對(duì)象描述及作業(yè)時(shí)問(wèn):1、失效分析對(duì)象：此次失效分析樣品如圖1、2所示，圖1為裕榮提供的失效彈簧件,圖2為裕榮提 供的失效彈簧件的斷裂失效斷面。H n 13 14 15 16 17 18 19-八圖1.失效彈簧件圖2.斷裂失效斷面2、作業(yè)時(shí)問(wèn)：2

3、015年2月25日？ 2016年3月15日（二）、測(cè)試依據(jù)GB/T 1222-2007彈簧鋼，GB/T 224-2009鋼的脫碳層深度測(cè)定法，GB/T 1239.2-2009卷圓柱螺旋彈簧技術(shù)條件第2部分：壓縮彈簧等。（三）、測(cè)試方法：1、 化學(xué)成分分析：按照標(biāo)準(zhǔn) GB/T 1222-2007彈簧鋼的進(jìn)行檢驗(yàn)、判定;2、斷口掃描電鏡分析：使用掃描電鏡觀察斷口形貌，判斷斷裂種類；3、金相分析：通過(guò)對(duì)金相試樣顯微分析判斷斷口處與母材處金相組織;4、彈簧尺寸測(cè)量：使用游標(biāo)卡尺對(duì)彈簧絲直徑，彈簧內(nèi)徑，外徑和節(jié)徑測(cè)量三、測(cè)試結(jié)果（一）、化學(xué)成分分析裕榮公司提供彈簧失效工件的化學(xué)成分分析結(jié)果列于表1。從表

4、1可知，斷口附近材料的化學(xué)成分符合GB/T 1222-2007彈簧鋼對(duì)牌號(hào) 60Si2 MnA彈簧鋼材料的要求，說(shuō)明材料性能未發(fā)生弱化。表1材料的化學(xué)成分丿元糸硅Si錳Mn碳C鎘Cr磷P硫S標(biāo)準(zhǔn)要求1.60 ? 2.000.70 ? 1.000.56 ? 0.64< 0.35< 0.025< 0.025失效彈簧1.770.710.560.160.0060.0041判定符合（二）、斷口掃描電鏡分析使用掃描電子顯微鏡對(duì)裕榮提供的失效彈簧工件斷口進(jìn)行測(cè)試分析得到斷口的掃描電鏡照片如圖 3所示。掃描電鏡測(cè)試結(jié)果表明，斷口存在明顯周期疲勞條紋。結(jié)合斷口宏觀照片圖2,可判斷該斷口為彈簧的

5、周期性疲勞斷口圖3.斷口掃描電鏡照片（二）、金相分析使用相同拋光和腐蝕參數(shù)，在斷口邊緣和非斷口處取樣，制成金相試樣后拍攝金相照片如圖5-6所示（圖5為斷口邊緣，圖6為非斷口）v金相顯微分析結(jié)果顯示，斷口處的金相組織與非斷口處的金相組織一致且未發(fā)現(xiàn)夾雜物。故該斷裂與彈簧組織無(wú)關(guān)，與非金屬夾雜無(wú)關(guān)。另外，在斷口邊緣發(fā)現(xiàn)氧化物，這是因?yàn)閿嗫谔幋嬖阡P蝕而造成的。圖5.失效件焊縫截面圖6未失效件焊縫截面用金相法和顯微維氏硬度法測(cè)試斷口附近脫碳層深度。用金相法測(cè)得 脫碳層深度為0.12mm用顯微維氏硬度法測(cè)得脫碳層深度也為0.12mm彈簧硬度47.5HRC均滿足彈簧設(shè)計(jì)要求圖7:失效件脫碳情況（四）彈簧尺

6、寸測(cè)量使用游標(biāo)卡尺對(duì)彈簧絲直徑，彈簧內(nèi)徑，外徑和節(jié)徑測(cè)量。通過(guò)測(cè)量發(fā)現(xiàn)彈簧絲直徑為9.51mm ,內(nèi)徑為26.34mm 外徑為45.24mm ,符合彈簧 設(shè)計(jì)要求。因未該失效工 件為彈簧殘缺件，無(wú)法對(duì)該彈簧的垂直度進(jìn)行測(cè)量，但是該彈簧左右（以斷口處線徑間距為左，對(duì)立側(cè)為右）的線徑間距出現(xiàn)明顯偏差（左：2.38mm，右：2.56mm ），說(shuō)明該失效彈簧件的垂直度 存在偏差。四結(jié)論彈簧的材質(zhì)化學(xué)成分符合 GB/T 1222-2007彈簧鋼對(duì)牌號(hào)60Si2MnA彈簧鋼 材料的要求。彈簧斷口和非斷口金相組織未發(fā)現(xiàn)異常，未發(fā)現(xiàn)非金屬夾雜且彈簧表面脫碳滿足設(shè)計(jì)的要求。 通過(guò)斷口宏觀觀察和掃描電鏡斷 口觀測(cè)確認(rèn)該彈簧失效為偏心旋轉(zhuǎn) 彎曲載荷下的疲勞斷裂。通過(guò)尺寸測(cè)量發(fā)現(xiàn)同一失效彈簧線徑問(wèn)距不一致，綜上所述：該彈簧