高文香，高玉周

（大连海事大学 交通运输工程学院，辽宁 大连 116026）

0 引言

弹簧在产生及恢复变形时，利用材料的弹性和自身的结构特点，把机械能或动能转变为形变能（或者把形变能转变为动能或机械能），具有缓冲平衡、减震、机械储能、控制运动、定位等功能，是机械零件的重要基础，广泛应用于机械仪表、电器、交通运输、航空航天等领域[1-3]。工作过程中，弹簧起到缓冲平衡、自动控制、储存能量、安全保险等作用[4-5]。弹簧是承受交变载荷的零件，此类零件的失效模式通常为疲劳断裂，而疲劳断裂对零件的表面状态（如应力集中、脱碳等）尤为敏感[6]。弹簧的疲劳损伤等失效形式，在各种机械及仪表的使用过程中经常发生，有时会造成严重事故，甚至危及到人们的生命安全[7]。螺旋弹簧冷弯成型时，在卷簧过程中由于工艺装备不良或调整操作不当，会使弹簧表面产生缺陷，如自动卷簧机切断弹簧时，刀具有可能插伤邻近弹簧盘条的内表面；喷丸处理不当也会对弹簧钢表面造成损伤[8]。弹簧钢在各种载荷作用下容易发生损伤；因此，提高弹簧钢的性能、了解弹簧钢的失效原因就显得尤为重要[9]。

55CrSi 弹簧安装在柴油机泵下体内部，服役约400 h 后，24 件弹簧中有3 件发生断裂。弹簧预计使用寿命为2000～3000 h。弹簧安装在泵下体内部（柴油机运行时弹簧不会和周围碰撞），泵下体安装在柴油机上时弹簧处于压缩状态，此时弹簧的长度约为69 mm（弹簧自由长度为84.5 mm），柴油机运行时弹簧长度为47～69 mm 内变化，压缩量大约为22 mm（图1）。……