1, Materjali defektid: mikroskoopilistest defektidest põhjustatud varajane rike
Vedrumaterjalide metallurgiline kvaliteet mõjutab otseselt nende kasutusiga. Mikroskoopilised defektid, nagu kandmised, ribade eraldamine ja terase jääkkokkutõmbumine, võivad saada väsimuspragude alguspunktideks. Näiteks teatud partiis kliimaseadme kompressori vedrud levisid materjali aluspinnal olevate jämedate rabedate lisandite tõttu vahelduva pinge all piki sisendite servi praod, mille tulemuseks oli vedrude enneaegne purunemine 3000-tunnise vastupidavuse katse ajal. Tööstusandmed näitavad, et materjalidefektid moodustavad 50% vedruvigadest ja kui lisandite suurus ületab 0,05 mm, väheneb väsimuse eluiga rohkem kui 60%.
Ennetavad meetmed:
Puhast terast, mis on toodetud selliste protsessidega nagu vaakumsulatus ja elektriline räbu ümbersulatamine, kasutatakse ISO-standardi B tasemest madalamate lisandite sisalduse kontrollimiseks.
Tuvastage toormaterjalide sisemised defektid ultrahelitesti abil, et veenduda, et puuduvad lineaarsed defektid, mis on pikemad kui 1 mm.
Optimeerige valtsimisprotsessi, kõrvaldage jääkahanevad torud ja keskpraod ning reguleerige dekarburiseerimiskihi sügavust pinnal 0,1 mm või väiksemaks.
2, tootmisprotsessi defektid: töötlemiskahjustuste kumulatiivne mõju
Protsessi defektid tootmisprotsessis on veel üks peamine vedru rikke põhjus. Lõikeriistadel tekkinud kriimustused külmpainutamisel, tera jämestumine kuumtöötlemisel ja ebaõige haavlimisprotsessid võivad vedrude eluiga oluliselt vähendada.
Juhtum 1: kuumtöötluspraod
Pärast kuumvaltsimist 900–950 kraadi juures olid 60Si2MnA vedrul ahju temperatuuri reguleerimise kõrvalekalde tõttu jämedad austeniiditerad. Vees karastamise ajal jõudis pinna ja südamiku temperatuuride erinevus 200 kraadini, põhjustades konstruktsiooni pingetest tingitud radiaalseid pragusid. Pärast täiustamist võeti kasutusele õlikarastusprotsess koos karastamisega 470–490 kraadi juures, et vähendada pragude esinemissagedust 12%-lt 0,3%-le.
Juhtum 2: haavli ebapiisav tugevdamine
Teatud pesumasina amortisaatori vedrule ei tehtud haavpuhastust ning pinnale joonistustriibud muutusid väsimusallikaks, mis purunes pärast 50 000 tsüklit. Pärast 0,2 mm terasest haavli kasutamist moodustus pinnale 0,1 mm paksune survejääkpingekiht ja väsimuse kestus pikendati 200 000 tsüklini.
Peamised kontrollpunktid:
Kuumtöötlemine: karastustemperatuuri hälve ± 5 kraadi või vähem, isolatsiooni karastamise aeg 30 minutit või suurem.
Haaveldusprotsess: osakeste läbimõõt 0,1–0,3 mm, katvus 200% või suurem, pinna karedus Ra Väiksem või võrdne 1,6 μm.
Vormimisprotsess: kontrollige, et külma painderaadius oleks suurem kui 3-kordne traadi läbimõõt või sellega võrdne, et vältida pinna voltimist.
3, keskkonna erosioon: korrosiooni ja kõrge temperatuuri kahekordne mõju
Kodumasinate vedrud puutuvad sageli kokku niiske,{0}}kõrge temperatuuri või söövitava keskkonnaga, kusjuures peamisteks rikkeviisideks on pingekorrosioon ja roomav lõdvestumine.
3. juhtum: magevee korrosiooniväsimus
Teatud elektrijaama auruturbiini vedru töötab mageveekeskkonnas, pinnase korrosioonisüvendi sügavus on 0,05 mm ja korrosiooniväsimuspiir on vaid 15% atmosfääri omast. Pärast süsinikterase asendamist 316L roostevaba terasega suurenes korrosioonikindlus 5 korda.
Juhtum 4: kõrge temperatuuri libisemine
Teatud mikrolaineahju{0}}kõrgepingekondensaatori vedru töötas 150-kraadises keskkonnas ja 3 aasta pärast vähenes kontaktrõhk stressi leevendamise tõttu 40%. Pärast Inconel X-750 sulamile üleminekut kontrollitakse roomedeformatsiooni 2% piires 10 aasta jooksul.
Kaitseplaan:
Pinnatöötlus: Dacromet kate (soola pihustuskindlus 1000h), elektroforeetiline kate (kile paksus 15-20 μm).
Materjali uuendamine: 17-7PH roostevaba terast kasutatakse söövitavates keskkondades ja Nimonic 90 sulamit kasutatakse kõrge temperatuuriga keskkondades.
Konstruktsioonikujundus: suurendage vedrude vahekaugust, et parandada soojuse hajumise tingimusi.
4, disainiviga: stressikontsentratsiooni saatuslikud tagajärjed
Vedru ebamõistlikud konstruktsiooniparameetrid võivad põhjustada liigset kohalikku pinget. Külmkapi ukse hingevedru oli väikese kaldega, mille tulemuseks oli pinge kontsentratsiooni tegur 2,8, kui seda mõjutati kolmandale mähisele. See purunes pärast 50 000 avamis- ja sulgemistsüklit. Optimeerige helikõrguse jaotust lõplike elementide analüüsi abil, et vähendada maksimaalset pinget alla lubatud väärtuse.
Disaini kriteeriumid:
Väsimustugevuse kontrollimine: lõpmatu kasutuseaga projekteerimisel on maksimaalne nihkepinge väiksem kui 0,33 σ b või sellega võrdne (kus σ b on tõmbetugevus).
Dünaamilise efekti kompenseerimine: löögikoormuse tingimustes on ohutustegur suurem kui 1,5 või sellega võrdne.
Tasakaalustamata koormuse juhtimine: radiaalne ekstsentrilisus 0,1-kordne või väiksem traadi läbimõõdust, et vältida täiendavat paindepinget.
5, Ebaõige kasutamine ja hooldus: inimtegurite kumulatiivne mõju
Ülekoormus, määrimisrikked ja muud käitumised kasutaja kasutamise ajal võivad vedru purunemist kiirendada. Teatud massaažitooli vedru läbis 3 kuu jooksul plastse deformatsiooni kasutaja pikaajalise -ülekoormuse tõttu (arvutatud koormus 150 kg, tegelik kasutus 200 kg). Koormusandurite ja ülekoormuskaitseseadmete lisamisega on selliste probleemide esinemissagedus vähenenud 90%.
Hooldussoovitus:
Kontrollige regulaarselt vedru vaba kõrguse kõikumist ja vahetage see välja, kui see ületab 5% projekteeritud väärtusest.
Vältige pikaajalist{0}}hoiustamist niiskes keskkonnas, et vältida vesinikust põhjustatud hilinenud murde.
Määrige vedru kontaktpinda ja vähendage hõõrdetegur alla 0,1.