彈簧斷裂失效分析

1、Cmaa201八11100472 有放扌揃：2017?5H2IHt fiaawaftttfgfii (2014)(#)? 字 047 號 有效 Jh 2017T5A21H t Si £l 宵術(shù)fi|g?X測試報告報告編號：紹質(zhì)測2015-013測試對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)督檢測院1、本報告無本單位“測試專用章”無效。2、復(fù) 制本報告 未 重新 加蓋本單位“測 試專用章”無效。3、本 報 告無測 試人 員 、簽發(fā)人員簽 字無效。4、本 報告涂改 無 效。5、對 測 試報告 有 異議 ，應(yīng)于收到本報告起十 五日內(nèi) 向 我 院申 請復(fù)驗。通訊資料地 址 ：紹

2、興 市 袍江 新 區(qū)世 紀(jì) 東 街 17 號 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)督檢測院測試報告一. 情況說明 諸暨市裕榮彈簧有限公司（以下簡稱裕榮）生產(chǎn)的彈簧，在使用 8 年后的一次檢修過程中發(fā)現(xiàn)斷裂。為分析該彈簧斷裂的原因，裕榮委托我院對該彈簧進(jìn)行失效分析，分析其斷裂原因測試過程（一）、失效分析對象描述及作業(yè)時問:1、失效分析對象：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)時問：2

3、015年2月25日？ 2016年3月15日（二）、測試依據(jù)GB/T 1222-2007彈簧鋼，GB/T 224-2009鋼的脫碳層深度測定法，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、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：通過對金相試樣顯微分析判斷斷口處與母材處金相組織;4、彈簧尺寸測量：使用游標(biāo)卡尺對彈簧絲直徑，彈簧內(nèi)徑，外徑和節(jié)徑測量三、測試結(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彈簧鋼對牌號 60Si2 MnA彈簧鋼材料的要求，說明材料性能未發(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裕榮提供的失效彈簧工件斷口進(jìn)行測試分析得到斷口的掃描電鏡照片如圖 3所示。掃描電鏡測試結(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關(guān)，與非金屬夾雜無關(guān)。另外，在斷口邊緣發(fā)現(xiàn)氧化物，這是因為斷口處存在銹蝕而造成的。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試斷口附近脫碳層深度。用金相法測得 脫碳層深度為0.12mm用顯微維氏硬度法測得脫碳層深度也為0.12mm彈簧硬度47.5HRC均滿足彈簧設(shè)計要求圖7:失效件脫碳情況（四）彈簧尺

6、寸測量使用游標(biāo)卡尺對彈簧絲直徑，彈簧內(nèi)徑，外徑和節(jié)徑測量。通過測量發(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)計要求。因未該失效工 件為彈簧殘缺件，無法對該彈簧的垂直度進(jìn)行測量，但是該彈簧左右（以斷口處線徑間距為左，對立側(cè)為右）的線徑間距出現(xiàn)明顯偏差（左：2.38mm，右：2.56mm ），說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彈簧鋼對牌號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)計的要求。 通過斷口宏觀觀察和掃描電鏡斷 口觀測確認(rèn)該彈簧失效為偏心旋轉(zhuǎn) 彎曲載荷下的疲勞斷裂。通過尺寸測量發(fā)現(xiàn)同一失效彈簧線徑問距不一致，綜上所述：該彈簧