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瀏覽••☁·:- 釋出日期••☁·:2021-12-10 13:09:30【

夏 彪,王 磊

(南京依維柯汽車有限公司,南京 211806)

摘要:某汽車在可靠性道路試驗中,前橋橫置板簧發生了斷裂.透過宏觀分析│☁↟、微觀分析│☁↟、化學成分分析│☁↟、硬度測試│☁↟、金相檢驗等方法,對板簧的斷裂原因進行了分析.結果表明:板簧表面存在由噴丸工藝不當引起的微小摺疊缺陷,摺疊部位存應力集中,為疲勞裂紋萌生創造了條件,在可靠性道路試驗時,板簧處於反覆交變彎曲載荷作用下,裂紋不斷擴充套件,最終導致板簧發生了疲勞斷裂.

關鍵詞:板簧;噴丸工藝;摺疊缺陷;裂紋;疲勞斷裂

中圖分類號:TG157 文獻標誌碼:B 文章編號:1001G4012(2019)07G0512G03

目前歐系商用車的前橋正在向具有橫置板簧的結構形式發展,此結構形式前橋與傳統前橋相比質量減輕3%~7%,承載能力提升6%,具有制動效能優良及便於維修等優點.橫置板簧前橋由橫置板簧│☁↟、雙叉臂式擺臂總成│☁↟、轉向機構及輪轂等零部件構成,其中橫置板簧主要作用是儲存能量和減輕震動,是該系統中的重要零件,其作為彈性元件受力最為複雜多變且工作環境惡劣,因此對板簧質量的要求較高.某汽車在可靠性道路試驗中,完成試驗里程的81.9%時,前橋橫置板簧發生斷裂失效.該板簧採用50CrVA 鋼加工製造而成,主要生產工藝為:下料→矯直→軋製→打彎→淬火→回火→噴丸→電泳等[1].現場勘查道路試驗條件,載荷│☁↟、道路狀況等均滿足試驗要求.將前橋拆解後,檢驗擺臂│☁↟、彈性墊塊等與板簧連線的零部件,均滿足圖紙或技術檔案要求.為找出該橫置板簧斷裂的原因,筆者對其進行了檢驗和分析.

1 理化檢驗

1.1 宏觀分析

板簧斷裂處位於一端頭部,如圖1所示.宏觀觀察可見,板簧斷口較為平整,為灰白色,呈現典型疲勞斷口形貌,如圖2所示.疲勞源位於板簧受拉表面中間部位,該處存在淡黃色的鏽蝕特徵,這與裂源處開裂較早相關.疲勞裂紋擴充套件區處貝紋線清晰可見,瞬斷區具有明顯放射花樣[2].裂紋源區與疲勞擴充套件區在斷口面佔比較小,表明材料在瞬斷時承受較大的衝擊載荷,與滿載的試驗條件相符.


1.3 化學成分分析

用固定式全譜直讀光譜儀分析板簧的化學成分,結 果 見 表 1,可 見 各 元 素 含 量 均 符 合 GB/T1222-2016«彈簧鋼»對50CrVA 鋼成分的要求.


1.4 硬度測試

經測試板簧中心部位硬度為47HRC,符合技術要求(45~50HRC).技術要求中,為檢測脫碳層的影響,保證表面具有合適效能,採用硬度法測量距表面2mm 處的硬度,要求其大於距表面5mm 處硬度的80%,實測距表面2mm 處硬度為471HV0.2,距表面5mm 處硬度為486HV0.2,可見表面脫碳情況亦符合技術要求╃▩╃。

1.5 金相檢驗

從斷裂源處取樣,磨 制✘│✘☁、拋 光✘│✘☁、浸 蝕 後 在 金 相顯微鏡下觀察,如圖4所 示.疲 勞 源 及 其 附 近 表面 均 出 現 金 屬 的 變 形 和 各 種 形 態 的 折 疊 紋 和 凹坑,如圖4a)所示,微裂紋沿凹坑底部或摺疊紋尾端向中 心 垂 直 擴 展,由 此 可 見 裂 紋 源 自 折 疊 尾部.板 簧 表 面 有 部 分 脫 碳,脫 碳 層 深 度 約為0.25 mm.

板簧經850 ℃淬火+460 ℃回火熱處理後,其顯微組織為回火屈氏體+少量鐵素體,中心部位組織由於成分的不均勻,呈現出沿軋製方向分佈的條帶狀組織形貌,如圖4b)所示,該組織為淬火+中溫回火後正常組織.

部分回火屈氏體保留板條馬氏體位向,測量板條束長度約20μm,未見晶粒異常長大現象,表明實際熱處理工藝符合規範.