汽車懸架彈簧斷裂分析及解決措施
  發(fā)布時間:2018年10月01日 點擊數(shù):

  在轎車懸架彈簧斷裂的失效模式中,常見的失效模式有脆性斷裂失效、疲勞斷裂失效、腐蝕疲勞、應(yīng)力腐蝕疲勞、氫脆等。某車型懸架彈簧按照汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QC/T732乘用車強化腐蝕試驗方法進行整車試驗時,當(dāng)進行到第68次循環(huán)時(要求100次),發(fā)現(xiàn)車輛右后簧產(chǎn)品斷裂,從彈簧斷裂形態(tài)來看,彈簧于端圈1.7圈處斷裂,外表腐蝕嚴(yán)重,尤其在斷裂部位,涂層基本剝離脫落。

  對斷裂樣品進行掃描電鏡分析,裂紋源處表面出現(xiàn)明顯塌陷痕跡,并存在裂紋和隨處可見的應(yīng)力腐蝕花樣,表明樣件疑似受到外界猛烈沖擊凹陷,萌生裂紋源,并在腐蝕環(huán)境下,裂紋逐漸向基體心部擴展,最終瞬間斷裂。對裂紋源附近進行能譜分析,在裂紋源附近檢測到O 含量非常高,而且伴有較多的Cl、Na等工業(yè)鹽類成分的存在,說明斷口受到酸性物質(zhì)的嚴(yán)重侵蝕,印證斷口表面嚴(yán)重銹蝕這一宏觀現(xiàn)象。各化學(xué)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)均在技術(shù)規(guī)范要求范圍內(nèi),材料符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

  在斷裂樣件的橫截面上測量樣件平均硬度592~613 HV10,轉(zhuǎn)化為強度約為1960~2020 MPa,符合高強度懸架彈簧鋼絲技術(shù)規(guī)范1950~2050 MPa的要求。在樣件斷口附近區(qū)域取樣,表面沒有發(fā)現(xiàn)脫碳現(xiàn)象,材料組織為回火屈氏體,符合圖紙的技術(shù)要求。

  根據(jù)某轎車企業(yè)場地試驗技術(shù)規(guī)范,對新車型進行汽車道路強化腐蝕試驗,采用技術(shù)規(guī)范與道路設(shè)定及測試流程(循環(huán)次數(shù)100次)。樣件是在高速、高溫、高濕的不同路況,反復(fù)循環(huán)腐蝕和礫石沖擊的環(huán)境下進行測試的。

  失效樣件斷口宏觀形貌表明,外表腐蝕嚴(yán)重,涂層基本剝離脫落;從電鏡微觀分析,裂紋源表面出現(xiàn)明顯凹陷痕跡,并存在裂紋和腐蝕現(xiàn)象,并伴隨有二次裂紋現(xiàn)象。對裂紋源附近進行能譜分析,在裂紋源附近檢測到O 含量非常高,而且伴有較多的Cl、Na等工業(yè)鹽類成分的存在,說明斷口受到酸性物質(zhì)的嚴(yán)重侵蝕。金相組織、硬度和化學(xué)成分均符合技術(shù)要求,通過SEM分析,在裂紋源處未見明顯冶金等缺陷,表明斷裂與材質(zhì)關(guān)系不大。

  分析汽車道路強化腐蝕試驗條件,樣件是在高速、高溫、高濕的不同路況,反復(fù)循環(huán)腐蝕和礫石沖擊的環(huán)境下進行,符合電鏡微觀分析,樣件受沖擊凹陷和腐蝕花樣現(xiàn)象。綜合分析,樣件斷裂的原因是在汽車道路強化腐蝕試驗過程中,表面涂層受到碎石沖擊破壞,脫落后露出鋼基體,在不斷高速循環(huán)腐蝕沖擊下鋼基體初始萌生微小裂紋,并在持續(xù)的循環(huán)腐蝕沖擊下裂紋加速擴展從而導(dǎo)致樣件失效斷裂。

  影響涂層的沖擊及防腐性能主要因素為粉末涂裝工藝中前處理質(zhì)量(如磷化膜)和固化條件(如溫度+時間)。經(jīng)過人、機、料、法、環(huán)等條件進行確認(rèn)。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)該批次產(chǎn)品固化時間不足,造成涂裝粉固化不良是主要原因,此外汽車整車試驗條件與部件檢驗基準(zhǔn)不相符,造成問題產(chǎn)品流出市場。

  針對上述驗證過程,對粉末涂裝工藝進行多次摸索修訂,特別是對涂層固化條件進行修訂,固化時間延長,使涂裝粉有充分時間進行固化。與汽車企業(yè)協(xié)商,結(jié)合汽車道路強化腐蝕試驗條件,修改試驗大綱及相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),特別是在每批次產(chǎn)品出廠前增加冷凍沖擊試驗要求。

 

來源:金屬制品行業(yè)