自力式調(diào)節(jié)閥彈簧斷裂原因分析
時間：2018/3/7 9:40:49 點擊次數(shù)：8702
自力式調(diào)節(jié)閥的工作特點，該閥實際上是減壓閥，正常工作時，閥前壓力為980kPa，閥后壓力為240kPa，壓力調(diào)節(jié)靠彈簧壓縮力頂開閥片，閥前潤滑油系統(tǒng)壓力出現(xiàn)波動時，彈簧壓縮量自動調(diào)整保證閥后壓力相對穩(wěn)定，因此該閥的彈簧處于壓縮疲勞工況下運行。
根據(jù)彈簧的斷裂形貌分析以及在工作過程中存在潤滑油壓力波動的客觀事實，可知該彈簧的斷裂屬于疲勞斷裂。微觀形貌分析和彈簧的受力分析表明，彈簧內(nèi)表面處是5次發(fā)生斷裂的疲勞裂紋源，每次彈簧斷裂后，閥片在閥前壓力的作用下開度減小，造成閥的節(jié)流效應增加，閥后壓力降低。而經(jīng)過進一步頂進旋緊螺栓后，剩余彈簧保持了對閥片的頂開力，以同樣的方法處理維持了該閥自第一次斷裂后的運行。
該自力式減壓閥自投用至第一次斷裂時間為4年左右，屬于早期疲勞斷裂。主要原因是彈簧的熱處理狀態(tài)存在不足，微觀組織中存在鐵素體和表面脫碳現(xiàn)象的存在降低了彈簧的疲勞強度，導致了彈簧發(fā)生過早疲勞斷裂。
自力式調(diào)節(jié)閥的彈簧的疲勞破壞過程往往是由裂紋的成核、形成、擴展直至發(fā)生突然脆斷幾個過程組成。大量的實驗證明，在循環(huán)載荷的作用下螺旋彈簧其破壞斷口形狀是沿螺旋彈簧內(nèi)徑表面與彈簧軸線呈45°方向由內(nèi)向外斷裂，裂紋源多數(shù)起源于彈簧內(nèi)徑表面處，斷裂截面呈45°并有放射狀花樣從裂紋源向外擴展，斷口呈脆斷無明顯塑性變形。這種斷裂特征與彈簧的受力特點及材料種類具有密切關(guān)系。
自力式調(diào)節(jié)閥彈簧斷裂屬于早期疲勞斷裂，斷成6段并非一次發(fā)生而是分5次斷裂的；彈簧存在熱處理缺陷，淬火溫度不足或冷卻較慢產(chǎn)生了鐵素體組織，再加上彈簧表面脫碳現(xiàn)象的存在致使其疲勞強度降低，縮短了疲勞壽命。
