模具压簧低寿命断裂失效分析

【摘要】某厂外购的两种压簧经与模具装套成套后，在寿命期内使用突然出现批量断裂。通过综合失效分析，得出各方认可之结论，最后得到了供应商的相应赔偿。

【关键饲】压簧；断裂；失效

失效简单来说就是产品丧失规定的功能。产品可以定义为企业进行生产活动所创造的、符合原定生产目的和用途之直接生产成果；功能定义为标准、法规、合同等规定的产品特性、运用性、安全性等的要求。失效分析的内涵就是判断失效产品的失效模式，查找产品失效机理和原因，提出纠正预防再失效对策的技术管理活动。此失效案件发生后，有必要结合材料、力学、金相、热处理等多门专业知识，对此进行失效分析。因此，我们对使用过程进行了调查，然后对压缩力/位移测试、化学成份验证、断口及失效模式分析、金相组织分析、硬度测试等相关实验，得出正确结论，并配合某厂主管，进行了成功索赔。

一、实验目的

某厂外购的DB50*50、DH30*45两种弹簧，与模具装配成套后发生往其它冲压厂使用，在低于规定冲压寿命期（30万次内）断裂，且打坏了模板，造成停线，使公司蒙受损失。为尽快准确分析出真实失效原因，判明各方责任，金属实验室进行了实验分析，为正常生产和防止供应商弹簧质量问题，提供证据和技术支持。

二、分析步骤

1.使用是否不当调查分析。2.压簧压缩力和位移关系鉴定：用INSTRON-5582拉力机测试分析。3.断口及失效模式分析：在OLYMPUS立体显微镜下观察断口，判断失效模式。4.化学成份鉴定：因试样面积小，打扁试样，使用SPARK-AES火花发射光谱分析仪测试。5.硬度检查：使用MVK-H11维氏硬计进行硬度检查及脱碳与否分析。6.金相织织分析：试样经4%硝酸酒精浸蚀，用OLYMPUS金相显微镜观察金相组织并进行组织偏析与否鉴定。

三、实验结果及分析

1.使用是否不当调查分析

两种压簧均是日本某著名公司的模具用压簧，标定寿命为30万次。DB50*50属于极重载荷压簧，冲压使用时，30件中断裂12件；DH30*45属于重载荷压簧，冲压使用时65件中断裂19件.两种压簧尺寸测试符合规定，压缩量等对比如表1。

6.金相组织分析

两批压簧均有正常组织区和中心部分异常区，异常组织DB50*50压簧见图3，DH30*45压簧见图4，可以看出两批断裂的压簧都有程度不同的铁素体偏析。

分析：钢锭凝固时内部如产生树枝状结晶，富Si区强烈排斥C原子，产生铁素体偏析.变形加工时，铁素体延伸成条带状，它们构成低强度区，在低应力高循环使用大，此弱势区易微裂，形成裂纹源，最终疲劳断裂。

四、结论

通过以上测试结果观察及分析，最终得出如下结论得到各方承认：

1.两批压簧的尺寸、压缩力学性能、化学成份等，均符合产品规定：2.使用正确适当，无根本不良影响因素；3.断裂失效模式为低应力高循环之疲劳断裂；4.造成DB50*50弹簧7.2万次使用断裂的原因，是材料表面脱碳和内部组织铁素体偏析；5.造成DH30*45弹簧12万次使用断裂的原因，是材料内部组织铁素体偏析。

作者简介

刘红华（1974―），男，湖南桃江人，湖南涉外经济学院机械工程学院教师，讲师，高级技师，主要从事机械专业教学工作。

课题项目

受湖南省车辆工程重点建设学科资助，项目编号：湘教通（2012）594号