汽车悬架弹簧断裂分析及解决措施
  发布时间:2018年10月01日 点击数:

  在轿车悬架弹簧断裂的失效模式中,常见的失效模式有脆性断裂失效、疲劳断裂失效、腐蚀疲劳、应力腐蚀疲劳、氢脆等。某车型悬架弹簧按照汽车行业标准QC/T732乘用车强化腐蚀试验方法进行整车试验时,当进行到第68次循环时(要求100次),发现车辆右后簧产品断裂,从弹簧断裂形态来看,弹簧于端圈1.7圈处断裂,外表腐蚀严重,尤其在断裂部位,涂层基本剥离脱落。

  对断裂样品进行扫描电镜分析,裂纹源处表面出现明显塌陷痕迹,并存在裂纹和随处可见的应力腐蚀花样,表明样件疑似受到外界猛烈冲击凹陷,萌生裂纹源,并在腐蚀环境下,裂纹逐渐向基体心部扩展,最终瞬间断裂。对裂纹源附近进行能谱分析,在裂纹源附近检测到O 含量非常高,而且伴有较多的Cl、Na等工业盐类成分的存在,说明断口受到酸性物质的严重侵蚀,印证断口表面严重锈蚀这一宏观现象。各化学成分质量分数均在技术规范要求范围内,材料符合标准要求。

  在断裂样件的横截面上测量样件平均硬度592~613 HV10,转化为强度约为1960~2020 MPa,符合高强度悬架弹簧钢丝技术规范1950~2050 MPa的要求。在样件断口附近区域取样,表面没有发现脱碳现象,材料组织为回火屈氏体,符合图纸的技术要求。

  根据某轿车企业场地试验技术规范,对新车型进行汽车道路强化腐蚀试验,采用技术规范与道路设定及测试流程(循环次数100次)。样件是在高速、高温、高湿的不同路况,反复循环腐蚀和砾石冲击的环境下进行测试的。

  失效样件断口宏观形貌表明,外表腐蚀严重,涂层基本剥离脱落;从电镜微观分析,裂纹源表面出现明显凹陷痕迹,并存在裂纹和腐蚀现象,并伴随有二次裂纹现象。对裂纹源附近进行能谱分析,在裂纹源附近检测到O 含量非常高,而且伴有较多的Cl、Na等工业盐类成分的存在,说明断口受到酸性物质的严重侵蚀。金相组织、硬度和化学成分均符合技术要求,通过SEM分析,在裂纹源处未见明显冶金等缺陷,表明断裂与材质关系不大。

  分析汽车道路强化腐蚀试验条件,样件是在高速、高温、高湿的不同路况,反复循环腐蚀和砾石冲击的环境下进行,符合电镜微观分析,样件受冲击凹陷和腐蚀花样现象。综合分析,样件断裂的原因是在汽车道路强化腐蚀试验过程中,表面涂层受到碎石冲击破坏,脱落后露出钢基体,在不断高速循环腐蚀冲击下钢基体初始萌生微小裂纹,并在持续的循环腐蚀冲击下裂纹加速扩展从而导致样件失效断裂。

  影响涂层的冲击及防腐性能主要因素为粉末涂装工艺中前处理质量(如磷化膜)和固化条件(如温度+时间)。经过人、机、料、法、环等条件进行确认。经过分析发现该批次产品固化时间不足,造成涂装粉固化不良是主要原因,此外汽车整车试验条件与部件检验基准不相符,造成问题产品流出市场。

  针对上述验证过程,对粉末涂装工艺进行多次摸索修订,特别是对涂层固化条件进行修订,固化时间延长,使涂装粉有充分时间进行固化。与汽车企业协商,结合汽车道路强化腐蚀试验条件,修改试验大纲及相关技术标准,特别是在每批次产品出厂前增加冷冻冲击试验要求。

 

来源:金属制品行业

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