弹簧疲劳断裂或失效的原因分析

一、分解弹簧永久变形及其影响因素

弹簧的永久变形是弹簧失效的主要原因之一,弹簧的永久变形，会使弹簧的变形或负荷超出公差范围，而影响机器设备的正常工作。　　

检查弹簧永久变形的方法:

1、快速高温强压处理检查弹簧永久变形。是把弹簧压缩到一定高度或全部并紧，然后放在开水中或温箱保持10～60分钟，再拿出来卸载，检查其自由高度和给定工作高度下的工作载荷。　　

2、长时间的室温强压处理检查弹簧永久变形：是在室温下，将弹簧压缩或压并若干天，然后卸载，检查其自由高度和给定工作高度下的工作载荷。　　

二、弹簧断裂及其影响因素

弹簧的断裂破坏也是弹簧的主要失效形式之一，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。

1、弹簧的疲劳断裂：弹簧的疲劳断裂属于设计错误，材料缺陷，制造不当及工作环境恶劣等因素。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。

受力状态对疲劳寿命的影响

（a）恒定载荷状态下工作的弹簧比恒定位移条件下工作的弹簧，其疲劳寿命短得多。　　

（b）受单向载荷的弹簧比受双向载荷的弹簧的疲劳寿命要长得多。　　

（c）载荷振幅较大的弹簧比载荷振幅较少的弹簧的疲劳寿命要短得多。　　

2、腐蚀疲劳和摩擦疲劳

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。

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叫摩擦疲劳。

3、弹簧过载断裂

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，这种断裂称为过载断裂。

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

三、后处理的缺陷原因及防止措施

缺陷一：脱碳  

对弹簧性能影响：疲劳寿命低

缺陷产生原因：

1、空气炉加热淬火未保护气

2、盐浴脱氧不彻底  

防止措施：

1、空气炉加热淬火应通保护气或滴有机溶液保护：盐浴炉加热时，盐浴应脱氧，杂质BAO质量分数小于0.2％。

2、加强对原材料表面质量检查  

缺陷二：淬火后硬度不足

对弹簧性能影响：产生残余变形，降低使用寿命缺陷

产生原因：

1、非马氏体组织多

2、心部出现铁素体

3、淬火加热温度低

4、淬火介质冷却能力差

防止措施：

1、选用淬透性好的钢材

2、提高淬火介质的冷却能力

3、弹簧进入淬火介质的温度应在AR3以上

4、适当提高淬火加热温度

5、加强淬火后作金相组织检验

缺陷三：过热

对弹簧性能影响：晶粒粗大，脆性增加

缺陷产生原因：

1、淬火加热温度过高

2、热成形温度过高

防止措施：

1、按工艺试验的正确温度加热淬火

2、适当降低热成形温度

3、加强对仪表的校对保证测温准确

缺陷四：开裂

对弹簧性能影响：脆性增加，严重降低使用寿命

缺陷产生原因：

1、加热温度高或淬火介质冷却能力过大

2、表面脱碳

3、回火不及时

防止措施：

1、淬火加热温度严控

2、用等温淬火或马氏体分级淬火

3、在淬火介质中冷到250～300oC取出空冷

4、淬火后立即回火。

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