气门弹簧断裂的影响因素及原因分析

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1、万方数据第2期2010年4月内燃机InternalCombustionEnginesNo．2Apr．2010摘要：某发动机运转初期，突然发生异响，拆解发动机发现气门弹簧和气门断裂。分别对气门、气门弹簧进行材质分析，检测结果正常。通过对气门弹簧外观观察，气门弹簧工作时内外表面、不同螺旋角和压缩变形时的切应力分析，从而得出弹簧表面擦伤导致气门弹簧断裂，气门进气缸内撞击导致异响及气门变形、断裂的结论。关键词：气门弹簧；气门；切应力中图分类号：TK．403文献标识码：A文章编号：1000-6494(2010)02-0037-04TheInfluenceFa

2、ctorofValveSpringRuptureandReasonsAnalysisYANGHui．WUQi-liang(DongfengHondaEngineCo．，Ltd．，Guangzhou510700，China)Abstract：Theenginemadeanunwantednoisewhenitsettowork．Itwasfoundthatthevalvespringandthevalvewerebrokenoff．Respectivelyanalyzingthematerialsofthevalveandthevalvespring

3、，theresultsshowthattheyaccordwiththetechnologystandard．Ontheobservationofmacroscopicappearanceofthespring,analyzingsheafingstressofinsideandoutsideface，helixanglesandcompressiontotheworkingspring，accordinglyeducedthatthescrapeofthespringresultincracking，thevalvedroppingintocyl

4、inderandstrokingmadeanunwantednoise，distortionandrupture．Keywords：valvespring；valve；shearingstressO前言某台发动机正常运转初期，突然发出异响。拆解发动机，发现气门弹簧断裂，气门掉进气缸，气门的杆部和盘部处完全断裂，并且气门杆发生弯曲变形，见图I。图1气门和气门弹簧断裂示意图1气门检验1．1硬度检测采用200g载荷于FEM一700型显微硬度计，对气作者简介：杨辉(1978一)，男，工程师，主要从事发动机材料失效分析工作。收稿日期：2009—10-09门维

5、氏硬度进行测量，表面硬度检测结果在HV624～680之间，技术要求为HV600min，表面硬度合格，心部硬度检测结果在HRC26—29之间，技术要求为HRC25～35，心部硬度合格。1．2化学成分检测采用IRISIntrepid1IXSP型电感耦合等离子原子光谱仪和HORIBAEMIA一320V型碳硫分析仪进行化学成分测量，化学成分符合技术要求。1．3气门断口分析气门是从盘端断裂，见图2，气门杆、盘部断口变形严重，由于撞击，断口已经完全破坏。图2气门断t3宏观形貌万方数据内燃机2010年4月2弹簧检验2．1弹簧宏观形貌对弹簧表面观察，发现有5个明显

6、擦伤痕迹，分别分布在弹簧A，B，C三个不同螺距的区域，A螺距最小，C螺距最大，见图3中的标识圈内，断裂位置在C部，距离端部2．8圈左右的位置。并且这五个擦伤痕迹分别在断裂弹簧的两部分上，基本呈一条直线分布，弹簧断裂位置表面有较长的痕迹，擦伤深度较浅，见图4。弹簧曰部擦伤较严重，而且伤痕较深，见图5。2．2弹簧断口分析断口从弹簧外表面扩展，断口面与弹簧丝轴线呈450角度，扩展方向见图6，裂纹源在弹簧外表面擦伤部位。扩展区断口面平坦，表面颜色较深，氧化严重。从高倍下观察，表面有大量块状的压痕，呈摩擦特征，见图7。在断口的瞬断区颜色发亮，对微观形貌观察，

7、断口表面呈沟壑、台阶状有韧窝，断口微观形貌清晰，见图8。图3气门弹簧的外观形貌图4哪擦伤形貌图5B部擦伤形貌图6断口宏观形貌图7断口裂纹源微观形貌1000x图8瞬断区微观形貌1000×2．3化学成分检测采用IRISIntrepid1IXSP型电感耦合等离子原子光谱仪和HORIBAEMIA一320V型碳硫分析仪进行测量分析，化学成分合格。2．4弹簧金相检验对弹簧取样，研磨抛光，采用4％的硝酸酒精溶液侵蚀，侵蚀后观察微观组织为回火托氏体，有少许白色的碳化物颗粒，组织正常，见图9。图9微观组织500x万方数据第2期杨辉等：气门弹簧断裂的影响因素及原因分析

8、·39·(a)(b)图10弹簧参数标识3受力分析3．1内、外表面的切应力分析在不考虑弹簧螺旋角影响的前提下，主要分析在弹簧