一 П’ять основних причин несправності пружини
матеріальний дефект
Неметалічні включення (такі як сульфіди та оксиди) у пружинній сталі можуть утворювати точки концентрації напруги. Наприклад, торсіонна пружина певного автомобіля зазнала раннього втомного руйнування через грубі та крихкі вкраплення в сталі, і цей принцип також стосується пружин побутових приладів. Якщо чистота матеріалу недостатня, мікротріщини виникнуть і поширюватимуться від включень під дією повторних навантажень.
Дефекти виробничого процесу
Центральні тріщини, дефекти згортання під час прокатки або дефекти поверхневої апельсинової шкірки під час гарячого формування можуть значно зменшити термін служби втоми. Пружина певного компресора кондиціонера має скорочений термін служби втоми через появу окалини на поверхні, спричинену високою температурою гарячого формування. Крім того, подряпини на внутрішній поверхні металевих проводів ріжучими інструментами під час холодного згинання також можуть утворювати джерела тріщин.
Неконтрольована термічна обробка
Гасіння тріщин є типовим видом руйнування пружини. Пружина 60Si2MnA з певного заводу зазнала міжкристалічного руйнування після загартування у воді через надмірну температуру в печі та грубі зерна аустеніту. Неналежна термічна обробка також може призвести до структурних аномалій, таких як грубий загартований мартенсит і сегрегація карбіду, що підвищує крихкість пружини.
Неправильна обробка поверхні
Неконтрольовані параметри процесу дробеструйної обробки можуть призвести до несприятливих наслідків. Певна імпортована пружина розвинула мікротріщини на поверхні через надмірну інтенсивність дробеструйної обробки, що зрештою призвело до руйнування. Явище водневої крихкості під час гальванічного покриття не менш небезпечне, оскільки певна торсійна пружина зламалася через проникнення водню після кадміювання.
Ерозія робочого середовища
Корозійне середовище може прискорити поширення втомної тріщини. Пружина головного клапана парової турбіни на певній електростанції утворила корозійні ямки у вологому середовищі, що призвело до значного зниження довговічності. Середовища з високою температурою можуть призвести до деформації повзучості, як-от пружина трансформатора високої-напруги в мікрохвильовій печі поступово втрачає свою еластичність через тривалу-експлуатацію-температури.
2, Типові несправності, викликані несправністю пружин побутових приладів
1. Газовий водонагрівач: несправність клапана водогазу
Несправність: головний пальник не вимикається, запалювання утруднене
Механізм відмови:
Вийшла з ладу пружина скидання в з’єднувальному клапані перепаду тиску води та газу, через що плунжер клапана не може повернутися у вихідне положення. Наприклад, після того, як пружина слабшає або ламається, коли клапан холодної води закритий, пробка клапана залишається відкритою, а газ продовжує подаватись, що призводить до несправності двигуна.
Зміщення або деформація пружини призводить до збільшення опору передачі. Поверхня мідного верхнього стрижня окислюється, утворюючи опір тертю. Якщо опір перевищує тиск пружини, пробка клапана не може бути закрита.
Корпус ремонту:
У газових водонагрівачів певної марки виникла несправність, оскільки двигун не вимикався, і під час розбирання було виявлено, що зламана пружина з’єднувального клапана водогазу. Після заміни пружини обладнання прийшло в норму. В іншому випадку окислення верхньої поверхні штока призвело до збільшення опору тертя, яке було вирішено шліфуванням наждачним папером і нанесенням мастила.
2. Рисоварка: несправність реле тиску
Несправність: рис не зварений або підгорів
Механізм відмови:
Пружина в реле тиску відповідає за управління включенням/вимиканням контактів. Якщо втомна пружина деформується і контактний тиск недостатній, це призведе до:
Контактний опір збільшується, викликаючи сильний нагрів і навіть зварювання;
Поріг тиску зсувається, і якщо тиск всередині каструлі не досягає заданого значення, живлення буде відключено, що призведе до недоварення рису;
Контакти неможливо роз’єднати, а постійне нагрівання викликає опіки.
Корпус ремонту:
У певної рисоварки виникла несправність «недоварений рис», і під час перевірки було виявлено, що еластичність пружини реле тиску ослабла. Після регулювання тиску пружини несправність була усунена. Якщо пружина зламається, її потрібно замінити на пружину тієї ж специфікації.
3. Компресор кондиціонера: зламана пружина амортизатора
Явище несправності: ненормальний шум компресора та посилена вібрація
Механізм відмови:
Циліндрична пружина стиснення в нижній частині компресора несе зворотно-поступальні навантаження, і після втомного руйнування це викликає:
Зіткнення між компресором і корпусом викликає металевий звук тертя;
Вібрація передається на трубопровід, викликаючи шум потоку холодоагенту;
Тривала вібрація призводить до розтріскування зварних швів трубопроводу та витоку холодоагенту.
Корпус ремонту:
Після 5 років експлуатації якийсь кондиціонер видавав аномальний шум, а при розбиранні виявилося, що зламана пружина амортизатора компресора. Після заміни пружини ненормальний шум зник, і обладнання запрацювало безперешкодно.
4. Мікрохвильова піч: несправність пружини замка дверцят
Несправність: двері неможливо заблокувати, і є витік радіації
Механізм відмови:
Торсійна пружина в механізмі дверного замка відповідає за силу закривання. Якщо пружина виходить з ладу:
Дверцята не можна закрити повністю, що збільшує ризик витоку мікрохвиль;
Блокувальний вимикач не спрацював, що призвело до пошкодження магнетрона через примусовий запуск обладнання.
Корпус ремонту:
У такоїсь мікрохвильовій печі розхитані дверцята, а при огляді виявилося, що зламана пружина замка дверцят. Після заміни пружини дверний замок був нормальний, виявлення радіації відповідало стандарту.
3. Стратегії запобігання та обслуговування пружини
Оптимізація дизайну
Щоб зменшити вміст включень, вибирайте пружинну сталь високої{0}}чистості, як-от 50CrVA та 60Si2MnA;
Прийняття технології вакуумної плавки та електричного переплавлення шлаку для покращення однорідності матеріалу;
Оптимізувати геометричні параметри пружини, наприклад збільшити ефективну кількість витків і збільшити кроковий діаметр для зменшення амплітуди напруги.
Виробничий контроль
Суворо виявляйте дефекти поверхні під час прокатки, щоб уникнути складок і подряпин;
Контролюйте температуру нагріву під час гарячого формування, щоб запобігти перегріву або переохолодженню;
Використання гарту в маслі замість гарту у воді, щоб зменшити ризик утворення тріщин після гарту.
Покращення термічної обробки
Регулярно аналізуйте склад опалювального газу, щоб уникнути коливань температури печі;
Своєчасний відпуск після гарту для усунення залишкових напруг;
Використовуйте градуйований процес гартування або ізотермічний процес гартування для великих пружин.
зміцнення поверхні
Виберіть параметри процесу дробеструйної обробки на основі характеристик матеріалу, наприклад використання сталевого дробу 0,2 мм для усунення смуг малювання;
Виконайте дегідрування перед гальванічним покриттям, щоб запобігти водневій крихкості;
Нанесіть покриття Dacromet або обробіть азотуванням пружини, які використовуються в корозійних середовищах.
Використання та обслуговування
Уникайте перевантаження пружини та регулярно перевіряйте робоче навантаження;
Підтримуйте сухе робоче середовище для запобігання корозії;
Для-високочастотного обладнання (наприклад, компресорів кондиціонера) замінюйте пружину амортизатора кожні 3-5 років.