失效断裂分析，塑料蠕变试验

失效断裂分析，塑料蠕变试验

工作条件对弹簧失效的影响:　

　　1.加载条件对弹簧失效的影响　

　　在一般机械中有许多弹簧受冲击的影响，如注射泵的柱塞弹簧。这种弹簧在第二圈和第三圈时经常断裂，因为第二圈和第三圈受到冲击载荷，无法足够快地传递到其他圈。前几轮受到的冲击大，变形也比各自的回合严重更多。　　

　　设计时应考虑动态效应，尽量避免弹簧一端与弹簧固有频率的共振。有时共振现象是不可避免的，应力幅值会增加5%以上。必须采取相应的措施，如使用较高的固有频率，以防止它与较低的谐波共振。设计合理的凸轮轮廓，以减少工作阶段的螺距。减小弹簧末端的螺距，改变冲击的固有频率;在弹簧中间加上摩擦强制阻尼。　　

　　严格说来,当春天的作品,不可能采取行动的负载几何中心线,并将形成一个偏心载荷,这始终是抵消距离e。这个偏心载荷将产生额外的压力,这将显著减少弹簧的安全压力,导致过早失效。弹簧在刚开始工作时过载也很危险。初始过载损伤的累积会降低弹簧的疲劳极限，导致早期疲劳断裂。　

　　2. 环境因素对弹簧失效的影响　　

　　在腐蚀环境中，交变载荷会引起腐蚀疲劳。由于腐蚀环境会加速疲劳的萌生和扩展，会显著降低弹簧的疲劳寿命。例如，在淡水腐蚀下，弹簧钢试样在大气中的耐久极限仅为10%~ 25%。　　

　　实例:对某电厂汽轮机主气门控制座弹簧断裂失效进行了分析。结果表明，该弹簧材料的化学成分和组织符合国家标准。其早期疲劳断裂的主要原因是弹簧表面的腐蚀坑;在使用前弹簧的放置过程中会形成腐蚀坑，这改善了环境，缩短了弹簧的放置时间。时间可以避免产生腐蚀坑。

　　在弹簧类零件中，如螺旋压缩弹簧的两端环、张力弹簧的钩、扭杆的固定端、叶片与叶片之间的微动磨损。某公司离合器减震弹簧在疲劳试验中断裂。经过分析，弹簧受到外力的碰撞和摩擦，使得弹簧过渡环接触区位置发生偏移，不仅在一个平面上产生微振动磨损，还产生不同的微振动。磨损面的重叠导致磨损面的交点处应力集中，导致断裂。　　

　　预防措施:可采用耐腐蚀材料或在弹簧表面形成保护层的表面处理方法解决。　　

　　3、微动磨损和碰撞痕、坑　

　　预防措施:除了消除振动和提高结构设计、离子注入等各种表面处理,化学热处理、喷丸加工,轧制和其他表面硬化过程是用来改善表面的耐磨性和疲劳性能,可提高其耐磨损能力。通过润滑降低表面(包括固体、半固体和液体)的摩擦系数，也可以减缓微动损伤的过程。　　

　　由于弹簧表面的划痕、凹坑等原因导致弹簧失效的事例很多，占零件失效的很大比例。例如，某公司的离合器从动盘弹簧由于弹簧表面的严重擦伤而过早疲劳断裂。这种表面缺陷可能发生在弹簧的制造过程中，也可能在使用过程中发生碰撞。上面已经描述了制造过程。在使用过程中，用户应该检查使用环境，以避免弹簧受到影响。　　

　　4. 工作温度的影响　　

　　由于不同的材料具有不同的耐热性能，当温度升高时，金属会随着热量的增加而膨胀，相应的尺寸变化会改变弹簧的各种性能。弹簧的弹性模量E和剪切模量G也会减小，在恒载的情况下，弹簧的变形量也会增大。在应力、温度和时间的共同作用下，变形和松弛将是弹簧失效的重要形式。　　

　　例如:压缩机气门弹簧由琴丝制成，如果长时间在160℃以上运行，由于应力松弛和高度降低，几乎所有气门弹簧都被压缩在阀座孔内，气门弹簧的工作性能丧失。和失败。　　

　　低温是高温条件的反义词。低温会增加材料的弹性模量、硬度和强度，但会降低材料的塑性和韧性。特别是当温度低于材料的冷脆转变温度时，材料的脆性会非常严重，如在-40℃时，弹簧在冲击载荷作用下往往会断裂成几段。