Page 54 - 理化检验-物理分册2023年第三期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202303014

汽车发动机气门弹簧断裂原因

何胜豪 , 叶 枫 , 黄琼梅 , 孙 峰 , 李立国 , 卢洪英 1 , 2

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( 1. 义乌吉利动力总成有限公司, 义乌 322000 ; 2. 宁波吉利罗佑发动机零部件有限公司, 宁波 315000 )

摘 要: 某汽车在累计行驶600km 后其发动机气门弹簧发生断裂。采用宏观观察、 化学成分分
析、 金相检验、 硬度测试、 断口分析和 CT 检测等方法对该气门弹簧的断裂原因进行了分析。结果表
明: 气门弹簧的断裂性质为疲劳断裂, 喷丸过程导致弹簧内部产生凹坑缺陷, 凹坑处的应力集中程度
较大, 在受循环往复作用力的条件下, 弹簧表面形成微裂纹, 并不断扩展, 最终导致弹簧发生断裂。

关键词: 汽车发动机; 气门弹簧; 疲劳断裂; 凹坑; 喷丸工艺

中图分类号: TB31 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2023 ) 03-0042-03

Causeofvalves p rin g fractureinautomobileen g ine

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HEShen g hao , YEFen g HUANGQ ion g mei , SUNFen g LILi g uo , LUHon gy in g 1 , 2
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,
,
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( 1.YiwuGeel yPowertrainCo. , Ltd. , Yiwu322000 , China ;

2.Nin g boGeel yLuo y ouEn g inePartsCo. , Ltd. , Nin g bo315000 , China )

Abstract : Thevalves p rin g inanautomobileen g inebrokeafterrunnin g for600km.Thefracturereasonsof

thevalves p rin gwereanal y zedb ymeansofmacrosco p icobservation , chemicalcom p ositionanal y sis , metallo g ra p hic

examination , hardnesstest , fractureanal y sisandCTdetection.Theresultsshowthatthefracture p ro p ert y ofthe

valves p rin gwasfati g uefracture.Theshotp eenin gp rocessledtothep itdefectinthes p rin g , andthestress

concentrationinthep itwaslar g e.Undertheconditionofc y clicforce , thesurfaceofthes p rin gformedcracks ,

whichcontinuetoex p and , andfinall y causedthes p rin g tofracture.

Ke y words : automobileen g ine ; valves p rin g ; fati g uefracture ; p it ; shot p eenin gp rocess
气门弹簧作为控制气门与气门座紧密结合的关 或过短等 [ 6-7 ] 。
键性发动机内部零部件, 对于整车在行驶过程中的 某汽车在累计行驶 600km 后发动机出现异

安全至关重要。气门弹簧利用自身弹簧的张力来抵 常响动, 对发动机拆解后发现第二缸的第一个进
消气门关闭时的阻力, 使气门和气门座能达到一个 气门的 气 门 弹 簧 发 生 断 裂, 该 气 门 弹 簧 材 料 为
紧密贴合的状态。气门弹簧出现断裂等问题时, 弹 VDSiCr钢, 硬度为 560~620HV , 工艺制备流程

簧自身张力瞬间失效, 导致气门失去支撑并掉入燃 为: 卷簧 → 回 火 → 磨 簧 → 探 伤 → 喷 丸 → 立 定 处
烧室, 将造成严重安全事故 [ 1 ] 。 理→回火→ 清 洗 涂 油 → 包 装。笔 者 采 用 宏 观 观
气门弹簧断裂的主要原因有材料选择不当、 工 察、 化学成分分析、 金相检验、 硬度测试、 断口分析
艺设计问题、 相关件问题等 [ 2-5 ] 。材料选择不当包括 和计算机断层扫描( CT ) 检测等方法, 研究了该气
材料本身存在缺陷( 内部空穴、 位错、 夹杂等), 工艺 门弹簧的断裂原因, 并提出了改进建议, 以避免该
设计问题主要包括材料在加工过程中产生的外部磨 类问题再次发生。
损、 应力残留以及产生共振等问题, 相关件问题主要
包括设置的锁夹槽位置过高或过低、 凸轮升程过长 1 理化检验
1.1 宏观观察
对断裂气门弹簧进行宏观观察, 结果如图1所
收稿日期: 2022-07-14
作者简介: 何胜豪( 1996- ), 男, 工程师, 主要从事物理领域理化 示, 可见该气门弹簧的直径为3.1mm , 断裂发生于
弹簧小头第3 , 4圈交界处, 断口与弹簧的轴线夹角
检测及失效分析工作, 1778928594@ qq .com
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