自力式調(diào)節(jié)閥彈簧斷裂原因分析
時(shí)間：2018/3/7 9:40:49 點(diǎn)擊次數(shù)：8541
自力式調(diào)節(jié)閥的工作特點(diǎn)，該閥實(shí)際上是減壓閥，正常工作時(shí)，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(rùn)滑油系統(tǒng)壓力出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，彈簧壓縮量自動(dòng)調(diào)整保證閥后壓力相對(duì)穩(wěn)定，因此該閥的彈簧處于壓縮疲勞工況下運(yùn)行。
根據(jù)彈簧的斷裂形貌分析以及在工作過程中存在潤(rùn)滑油壓力波動(dòng)的客觀事實(shí)，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(yīng)增加，閥后壓力降低。而經(jīng)過進(jìn)一步頂進(jìn)旋緊螺栓后，剩余彈簧保持了對(duì)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(yùn)行。
該自力式減壓閥自投用至第一次斷裂時(shí)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(qiáng)度，導(dǎo)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(kuò)展直至發(fā)生突然脆斷幾個(gè)過程組成。大量的實(shí)驗(yàn)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(kuò)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(diǎn)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(qiáng)度降低，縮短了疲勞壽命。
