模具壓簧低壽命斷裂失效分析

【摘要】某廠外購(gòu)的兩種壓簧經(jīng)與模具裝套成套后，在壽命期內(nèi)使用突然出現(xiàn)批量斷裂。通過(guò)綜合失效分析，得出各方認(rèn)可之結(jié)論，最后得到了供應(yīng)商的相應(yīng)賠償。

【關(guān)鍵飼】壓簧；斷裂；失效

失效簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是產(chǎn)品喪失規(guī)定的功能。產(chǎn)品可以定義為企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)所創(chuàng)造的、符合原定生產(chǎn)目的和用途之直接生產(chǎn)成果；功能定義為標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)、合同等規(guī)定的產(chǎn)品特性、運(yùn)用性、安全性等的要求。失效分析的內(nèi)涵就是判斷失效產(chǎn)品的失效模式，查找產(chǎn)品失效機(jī)理和原因，提出糾正預(yù)防再失效對(duì)策的技術(shù)管理活動(dòng)。此失效案件發(fā)生后，有必要結(jié)合材料、力學(xué)、金相、熱處理等多門專業(yè)知識(shí)，對(duì)此進(jìn)行失效分析。因此，我們對(duì)使用過(guò)程進(jìn)行了調(diào)查，然后對(duì)壓縮力/位移測(cè)試、化學(xué)成份驗(yàn)證、斷口及失效模式分析、金相組織分析、硬度測(cè)試等相關(guān)實(shí)驗(yàn)，得出正確結(jié)論，并配合某廠主管，進(jìn)行了成功索賠。

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

某廠外購(gòu)的DB50*50、DH30*45兩種彈簧，與模具裝配成套后發(fā)生往其它沖壓廠使用，在低于規(guī)定沖壓壽命期（30萬(wàn)次內(nèi)）斷裂，且打壞了模板，造成停線，使公司蒙受損失。為盡快準(zhǔn)確分析出真實(shí)失效原因，判明各方責(zé)任，金屬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析，為正常生產(chǎn)和防止供應(yīng)商彈簧質(zhì)量問(wèn)題，提供證據(jù)和技術(shù)支持。

二、分析步驟

1.使用是否不當(dāng)調(diào)查分析。2.壓簧壓縮力和位移關(guān)系鑒定：用INSTRON-5582拉力機(jī)測(cè)試分析。3.斷口及失效模式分析：在OLYMPUS立體顯微鏡下觀察斷口，判斷失效模式。4.化學(xué)成份鑒定：因試樣面積小，打扁試樣，使用SPARK-AES火花發(fā)射光譜分析儀測(cè)試。5.硬度檢查：使用MVK-H11維氏硬計(jì)進(jìn)行硬度檢查及脫碳與否分析。6.金相織織分析：試樣經(jīng)4%硝酸酒精浸蝕，用OLYMPUS金相顯微鏡觀察金相組織并進(jìn)行組織偏析與否鑒定。

三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

1.使用是否不當(dāng)調(diào)查分析

兩種壓簧均是日本某著名公司的模具用壓簧，標(biāo)定壽命為30萬(wàn)次。DB50*50屬于極重載荷壓簧，沖壓使用時(shí)，30件中斷裂12件；DH30*45屬于重載荷壓簧，沖壓使用時(shí)65件中斷裂19件.兩種壓簧尺寸測(cè)試符合規(guī)定，壓縮量等對(duì)比如表1。

6.金相組織分析

兩批壓簧均有正常組織區(qū)和中心部分異常區(qū)，異常組織DB50*50壓簧見(jiàn)圖3，DH30*45壓簧見(jiàn)圖4，可以看出兩批斷裂的壓簧都有程度不同的鐵素體偏析。

分析：鋼錠凝固時(shí)內(nèi)部如產(chǎn)生樹(shù)枝狀結(jié)晶，富Si區(qū)強(qiáng)烈排斥C原子，產(chǎn)生鐵素體偏析.變形加工時(shí)，鐵素體延伸成條帶狀，它們構(gòu)成低強(qiáng)度區(qū)，在低應(yīng)力高循環(huán)使用大，此弱勢(shì)區(qū)易微裂，形成裂紋源，最終疲勞斷裂。

四、結(jié)論

通過(guò)以上測(cè)試結(jié)果觀察及分析，最終得出如下結(jié)論得到各方承認(rèn)：

1.兩批壓簧的尺寸、壓縮力學(xué)性能、化學(xué)成份等，均符合產(chǎn)品規(guī)定：2.使用正確適當(dāng)，無(wú)根本不良影響因素；3.斷裂失效模式為低應(yīng)力高循環(huán)之疲勞斷裂；4.造成DB50*50彈簧7.2萬(wàn)次使用斷裂的原因，是材料表面脫碳和內(nèi)部組織鐵素體偏析；5.造成DH30*45彈簧12萬(wàn)次使用斷裂的原因，是材料內(nèi)部組織鐵素體偏析。

作者簡(jiǎn)介

劉紅華（1974—），男，湖南桃江人，湖南涉外經(jīng)濟(jì)學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院教師，講師，高級(jí)技師，主要從事機(jī)械專業(yè)教學(xué)工作。

課題項(xiàng)目

受湖南省車輛工程重點(diǎn)建設(shè)學(xué)科資助，項(xiàng)目編號(hào)：湘教通（2012）594號(hào)