Page 64 - 理化检验-物理分册2019年第五期

DOI : １０．１１９７３ / lh jy Ｇwl２０１９０５０１２

某空调压缩机弹簧断裂失效分析

李子阳 ,朱伟恒 ２
１
( １． 广东美芝精密制造有限公司 研发中心,佛山 ５２８３３３ ; ２． 华南理工大学 材料科学与工程学院,广州 ５１０６４１ )
摘 要: 某空调压缩机弹簧在系统耐久试验期间发生断裂, 采用断口分析、 金相检验、 化学成分
分析、 硬度测试等方法对弹簧的断裂原因进行了分析, 并对弹簧的疲劳强度进行了校核, 对弹簧进
行了喷丸工艺改善研究.结果表明: 该弹簧实际工作时最大切应力高于材料的许用切应力, 在循环

载荷作用下安全系数不足, 最终发生了疲劳断裂; 喷丸工艺可以提高弹簧的可靠性, 采用 ０．２mm
ϕ
钢球喷丸处理后的弹簧表面形貌最优且疲劳寿命最高.
关键词: 压缩机;弹簧;失效;疲劳断裂;喷丸

中图分类号: TG１４２．１ 文献标志码: B 文章编号: １００１Ｇ４０１２ ( ２０１９ ) ０５Ｇ０３３３Ｇ０５
FailureAnal y sisonFractureofanAirConditionin gCom p ressorS p rin g

LIZi y an g ZHU Weihen g ２
,
１
( １．ResearchandDevelo p mentCenter , Guan g don g MeizhiPrecisionManufacturin gCo． , Ltd． , Foshan５２８３３３ , China ;
２．SchoolofMaterialScienceandEn g ineer , SouthChinaUniversit yofTechnolo gy , Guan g zhou５１０６４１ , China )

Abstract : Theairconditioncom p ressors p rin g sbrokedurin g thedurabilit y testofthes y stem．Fractureanal y sis ,
metallo g ra p hicexamination , chemicalcom p ositionanal y sisandhardnesstestwereusedtoanal y zethefracturecausesofthe
s p rin g s．Thefati g uestren g thofthes p rin g swascheckedandtheim p rovementoftheshot p eenin gp rocesswasalsostudied．
Theresultsshowthatthemaximumshearstressofthes p rin g sin p racticewashi g herthantheallowableshearstressofthe
material．Thesafet y factorofthes p rin g swasinsufficientunderc y clicloadin g , andfati g uefracturefinall yoccurred．The
reliabilit y ofs p rin g scouldbeim p rovedb y shot p eenin gp rocess．Thes p rin g streatedb y shot p eenin gwith ϕ ０．２mmsteel
ballshadthebestsurfacemor p holo gy andthehi g hestfati g uelife．
Ke y words : com p ressor ; s p rin g ; failure ; fati g uefracture ; shot p eenin g

弹簧广泛应用于仪器仪表、 机电设备、 交通能源 运行, 运行时间约为３０００h , 对其进行分解发现弹
等领域, 常用的机械设备中普遍用到弹簧, 有时一个 簧断裂, 如图 １ 所示.为找出弹簧断裂的原因, 笔
弹簧的失效会造成整个机构的功能失效, 因此提高 者对其进 行 了 检 验 与 分 析, 并 探 讨 了 喷 丸 工 艺 对
弹簧的可靠性越来越引起相关行业人员的重视 [ １Ｇ３ ] . 弹簧可靠 性 提 升 的 效 果, 为 后 续 弹 簧 的 改 进 提 供
空调压缩机上使用的是圆柱型压缩弹簧, 在空调运 参考.
转中承受每分钟数千次的往复载荷, 这需要综合考
虑弹簧的材料、 制造工艺以及弹簧设计参数, 以确保
弹簧可以达到无限次的使用寿命.
弹簧在 工 作 中 承 受 交 变 载 荷, 疲 劳 破 坏 是 弹
簧的主要 失 效 模 式, 疲 劳 寿 命 也 是 评 价 弹 簧 质 量
的关键指标 [ ４ ] .某批次压缩机在系统耐久试验期
间发生故障, 其中 ５５ 台试验机中先后有 ５ 台无法

收稿日期: ２０１９Ｇ０１Ｇ０３
图 １ 断裂弹簧的宏观形貌
作者简介: 李子阳( １９８９－ ), 男, 工程师, 主要从事空调压缩机零
Fi g 敭１ Macromor p holo gy ofthefractureds p rin g
部件材料研究, lizi y an g ３６５＠１６３．com
３ ３ ３