Page 73 - 理化检验-物理分册2021年第四期
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聂 轮: 气门弹簧早期断裂原因
行分析可知, 弹簧的显微组织正常, 硬度测试结果表 该弹簧表面由于存在折叠缺陷而造成应力集
明弹簧的硬度符合图纸要求。 中, 加上该弹簧为高强度弹簧钢丝, 对应力集中敏感
在断裂源区存在明显的裂纹, 根据断口附近钢 性较强, 在交变载荷作用下, 折叠裂纹尖端的延伸部
丝表面观察到的裂纹形貌判断该裂纹为折叠裂纹。 分成为疲劳裂纹源并不断扩展, 从而造成弹簧早期
在 断 口 附 近 取 金 相 试 样 分 析, 裂 纹 深 度 约 为 疲劳断裂 [ 2 ] 。
0.3mm 。从裂纹微观形貌来看, 裂纹开裂部位由表
及里, 裂纹与表面约成 45° , 裂纹开口处及两侧存在 3 结论及建议
氧化脱碳现象, 证实为原材料表面折叠裂纹 [ 1 ] 。钢 该气门弹簧发生早期疲劳断裂的原因是材料表
材在钢厂热轧成盘条后供钢丝加工厂进行冷拔、 淬 面存在折叠裂纹缺陷, 而该折叠缺陷是在原材料轧
火回火热处理制成油淬火钢丝。裂纹开口处的氧化 制过程中产生的。在变载荷作用下, 折叠裂纹尖端
脱碳说明裂纹在钢丝淬火加热前就存在了。因钢丝 的延伸部分成为疲劳裂纹源并不断扩展, 从而造成
淬火加热时间较短, 故氧化脱碳较轻微。裂纹应在 弹簧早期断裂失效。
钢材轧制过程中产生, 而与钢丝拉拔厂的后续加工
参考文献:
过程无关。钢丝厂生产线中无涡流探伤设备未能检
出有裂纹缺陷的钢丝, 造成不良产品的流出。 [ 1 ] 史霞, 刘志莹, 王道勇 . 发动机气门弹簧断裂原因分析
追溯分析引起材料表面折叠裂纹的原因, 供应 [ J ] . 理化检验( 物理分册), 2016 , 52 ( 3 ): 197-201.
商分析确认是由于导辊卡死和异常磨损, 进口导卫 [ 2 ] 曾鹤龄, 相华 . 发动机气门弹簧断裂问题 分 析[ J ] . 装
扶持不住, 轧件发生扭转, 在孔型中发生单边过充满 备制造技术, 2010 ( 11 ): 137-138.
导致的折叠缺陷。
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由于试样 1 和试样 2 中的铜元素含量差异较 晶裂纹等两方面原因有关。
大, 因此判断原损伤位置在补焊前即存在了铜污染, 建议焊接前清理干净污染金属, 防止沿晶裂纹
在管体内表面缺陷未清理或者清理不彻底的情况下 的产生; 并改进焊接工艺, 防止出现缩孔、 裂纹等焊
进行了管体补焊。基于该结论对管道制造安装过程 接缺陷, 保证焊接质量。
中可能造成铜污染的环节进行了调查取证, 核实了
参考文献:
之前的推测。
[ 1 ] 何微微 . 压力管 道 无 损 检 测 技 术 的 发 展 现 状 及 应 用
3 结论及建议
[ J ] . 建筑工程技术与设计, 2017 , 27 ( 3 ): 309-311.
该 L485M 钢管道无 损 检 测 缺 陷 为 裂 纹, 该 位 [ 2 ] 罗立辉, 李丽锋, 李超, 等 . 某高频直缝电阻焊 管 的 泄
置处进行过管体补焊, 裂纹为焊接过程中产生, 服役 漏原因[ J ] . 机械工程材料, 2019 , 43 ( 2 ): 86-90.
[ 3 ] 王建 . 焊缝结 晶 裂 纹 的 危 害 及 控 制 措 施 [ J ] . 质 量 探
过程中并未发生扩展。原损伤位置在补焊前即存在
索, 2011 ( 9 ): 20-22.
铜污染, 裂纹主要与焊缝金属凝固过程中液体金属
[ 4 ] 赵芳 . 热力管 道 焊 接 裂 纹 产 生 原 因 分 析 及 修 复 工 艺
不能及时充填收缩位置以及低熔点金属铜引起的结
[ J ] . 河北建筑工程学院学报, 2018 , 36 ( 2 ): 106-108.
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