胡 鹏, 江仲佶, 祁学军

(神龙汽车有限公司, 武汉 430056)

质量控制与失效分析

汽油发动机气门弹簧断裂失效分析

胡 鹏, 江仲佶, 祁学军

(神龙汽车有限公司, 武汉 430056)

某汽油发动机气门弹簧在台架试验中发生了早期断裂失效。采用断口观察和分析、化学成分分析、金相检验、硬度测试等方法，对气门弹簧断裂的原因进行了分析。结果表明：气门弹簧断裂的性质为疲劳断裂，气门弹簧断裂的原因为表面存在磨损，导致弹簧的疲劳强度和疲劳寿命下降。

气门弹簧；磨损；疲劳断裂

气门弹簧是发动机配气系统中的一个关键零件，其作用是保证气门座与气门的气密性，吸收气门在开启和关闭过程中传动零件所产生的惯性力。因此，气门弹簧的性能直接影响着发动机的运行安全及效率[1]。

山东某公司生产的发动机气门弹簧材料为OTEVA75超纯净弹簧钢，经过绕簧、热处理、磨簧、喷丸等工艺处理后，装入发动机进行台架试验。试验进行到第468 h时(要求进行500 h耐久试验)，发动机功率下降，重启后怠速抖动，停止试验拆机后发现4缸第2个弹簧断裂，其他零件无异常。故障件实物形貌如图1所示。

该气门弹簧为两端变节距气门弹簧，弹簧两端并头并磨平，经过一圈均匀过渡到等节距。为了确定其断裂原因，笔者对其进行了断口形貌观察和分析、化学成分分析、金相检验和硬度测试。

图1 断裂气门弹簧宏观形貌Fig.1 Macro morphology of the fractured valve spring

1 理化检验

1.1 断口宏观观察

该气门弹簧断裂位置在第2～3个弹簧圈处，将断口放在扫描电镜下进行观察，发现其断裂源处于磨损带处，磨损带上有一些小凹坑，如图2～5所示，且有些凹坑附近可以看见一些细小裂纹(图5箭头所示)，磨损带在弹簧的接触圈处。……