汽車(chē)擺臂斷裂失效分析

劉海峰，唐剛

(深圳比亞迪汽車(chē)有限公司，廣東 深圳 518118)

0 引言

某轎車(chē)在試驗(yàn)中突然前懸左下臂總成斷裂、懸掛位移，造成車(chē)輛不能正常行駛。車(chē)輛行駛里程為19870 km。斷裂前懸左下臂為鑄鐵件，其表面不同部位印鑄有不同的標(biāo)記字樣，技術(shù)要求鑄件材料為QT450-10。

為了查找該擺臂斷裂原因，對(duì)其進(jìn)行試驗(yàn)分析。

1 試驗(yàn)過(guò)程

1.1 宏觀斷口分析

經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)斷裂發(fā)生在擺臂最薄弱區(qū)，該處明顯比擺臂其他部位壁薄，斷裂位置見(jiàn)圖1，斷裂源區(qū)附近有明顯磕碰痕跡(見(jiàn)圖2)。

懸左下臂宏觀形貌斷口(見(jiàn)圖3)兩側(cè)均有污染物，斷口平齊呈脆性斷裂，斷面灰黑色。由此初步可以判斷該擺臂球化不良，甚至未進(jìn)行球化處理。

1.2 金相檢驗(yàn)

分別在擺臂不同部位取金相試樣進(jìn)行檢查，金相試樣取樣部位見(jiàn)圖4。依據(jù)GB/T 9441-2009《球墨鑄鐵金相檢驗(yàn)》對(duì)各部位進(jìn)行金相檢測(cè)，結(jié)果如表1所示。

表1 金相檢測(cè)結(jié)果

1.3 力學(xué)性能檢測(cè)

在擺臂本體上取拉伸試樣，進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)，在截取拉伸試樣過(guò)程中發(fā)現(xiàn)擺臂鑄件內(nèi)部存在不同大小的疏松孔洞。力學(xué)性能檢測(cè)結(jié)果如表2所示。

表2 力學(xué)性能檢測(cè)結(jié)果

2 試驗(yàn)驗(yàn)證

為了驗(yàn)證石墨球化級(jí)別是否對(duì)擺臂的力學(xué)性能及耐久性有影響，分別對(duì)不同批次的擺臂進(jìn)行了疲勞耐久試驗(yàn)、靜載荷試驗(yàn)、金相試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 不同批次驗(yàn)證結(jié)果

3 分析討論

(1)斷口平齊呈脆性斷裂，斷面灰黑色。

(2)在制作拉伸試樣過(guò)程中發(fā)現(xiàn)該零件存在明顯的疏松孔洞。

(3)力學(xué)性能結(jié)果表明:該零件抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，硬度結(jié)果符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

(4)金相分析結(jié)果表明:擺臂球化不良，球化率低，主要以片狀石墨和蠕狀石墨為主，另有極少量球狀石墨，片狀石墨的存在導(dǎo)致零件基體連續(xù)性差，這種組織未達(dá)到技術(shù)指標(biāo)規(guī)定要求，使球墨鑄鐵的力學(xué)性能急劇下降。致使該擺臂在受力較大的情況下發(fā)生斷裂。

(5)通過(guò)對(duì)擺臂進(jìn)行靜載荷、疲勞耐久試驗(yàn)以及金相試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)石墨球化級(jí)別為2級(jí)時(shí)擺臂承受的靜載荷和疲勞耐久性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于球化級(jí)別為6級(jí)的擺臂。

4 缺陷分析及預(yù)防措施

球化不良主要與鐵液的碳當(dāng)量、球化、孕育等工藝有關(guān)。生產(chǎn)中防止球化不良應(yīng)采取的措施:(1)球化劑的加入量要足夠;(2)在球化處理時(shí)，應(yīng)盡量防止鎂的燒損，提高球化劑吸收率;(3)嚴(yán)格控制原鐵水含硫量，應(yīng)選用低硫生鐵;(4)鐵水溫度應(yīng)控制在工藝要求范圍內(nèi)，鐵水溫度過(guò)高會(huì)產(chǎn)生球化劑燒損過(guò)多，溫度過(guò)低合金易“結(jié)死”，均會(huì)產(chǎn)生球化不良。

5 結(jié)論

通過(guò)以上綜合分析，認(rèn)為前懸左下臂總成斷裂的主要原因是石墨球化不良，使該零件力學(xué)性能急劇下降所造成。

【1】楊學(xué)桐．金相檢驗(yàn)［M］．上海:上?？茖W(xué)普及出版社，2003．

【2】劉北興．金屬學(xué)與熱處理原理［M］．哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2007．

【3】孫智，江利，應(yīng)鵬展．失效分析基礎(chǔ)與應(yīng)用［M］．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2005．