汽车后桥壳开裂的分析与改进
道路桥梁施工中的裂缝原因及其改进措施探析
道路桥梁施工中的裂缝原因及其改进措施探析道路桥梁是人们出行的重要通道，对于城市的发展和交通的畅通起到了重要的作用。
但是，在道路桥梁的施工中，随着时间的推移，往往会出现裂缝等问题，影响了道路桥梁的使用寿命和安全性。
因此，本文将从道路桥梁施工中的裂缝原因及其改进措施进行探析。
一、裂缝的产生原因1、材料问题道路桥梁的施工使用的材料质量不佳，容易出现疏松、空鼓、开裂等问题。
2、施工工艺问题在道路桥梁的施工中，工人在处理混凝土时，可能会导致混凝土的水灰比例不均等，出现质量问题。
这些问题都在未来的使用过程中会逐渐显现出来。
3、环境因素道路桥梁在施工和使用过程中，难免会受到外部因素的影响，如气候、温度等变化。
这些因素容易导致道路桥梁的温度膨胀和收缩，从而导致桥墩的裂缝问题。
二、改进措施1、加强质量管理在道路桥梁的施工过程中，应该加强质量管理，确保所有材料的质量达到标准。
此外，应该对材料的制作和加工过程进行频繁的检测，确保混凝土的水灰比例均匀，避免出现质量问题。
2、选用合适材料道路桥梁的施工中，应该选择适合的材料，用于制造桥墩等重要构件。
这些材料应该有较高的抗压性和抗拉强度，能够承受外部环境的影响。
在道路桥梁的施工中，应该优化混凝土的施工工艺，保证混凝土内的空气被排泄，以避免疏松和空鼓的产生。
此外，在施工中还应该采取有效的加强措施，防止桥梁内部的温度过高，从而导致桥墩的裂缝问题。
4、加强维护在道路桥梁的使用过程中，应该定期进行检查，及时发现已经出现的裂缝，并采取相应的维护措施。
这些维护措施包括修复裂缝、更换疲劳的构件和加固桥体等。
综上所述，道路桥梁施工中裂缝的产生原因比较复杂，在施工中应该加强质量管理，选用合适的材料和改进施工工艺。
并且，在使用过程中要坚持定期检查，加强维护及时解决存在的问题，以保证道路桥梁的安全性和使用寿命。
桥壳后壳盖失效分析
图1㊀后壳盖开裂失效件分析测量故障件板厚为2.7~2.8mm,符合材料拉伸范围要求理论最小允许厚度1.98mm)㊂材料成分见表1,符合标准要P Cr Ni Cuɤ0.035ɤ0.1ɤ0.25ɤ0.0.010.01860.00340.002是焊接时焊渣飞溅到后壳盖表面,会在金属表面产生类似焊接的金相组织,并有一定深度的热影响区,降低后壳盖的强E-mail:576857534@㊂图2㊀球状颗粒附着壳盖表面沿断口试样横截面切取磨制金相试样,经3%硝酸酒精溶液腐蚀㊁清洗㊁干燥后,宏观照片如图3所示,焊缝㊁薄板的位置特征清晰可见㊂置于莱卡DMI5000M 金相显微镜下观察,断口处金相组织为铁素体+珠光体组织,裂纹两侧未见偏析㊁杂质㊁脱碳等现象㊂同时在金相试样上进行洛氏硬度测试,经沃博特洛氏硬度计检测,故障件的洛氏硬度为52HRB ,故障件金相组织和硬度均正常㊂图3㊀裂纹附近金相组织将断口试样经超声波清洗干燥后,置于TESCAN 扫描电子显微镜下观察,起裂区在内侧,为多点起裂,如图4所示㊂图4㊀断口14倍SEM 照片㊀㊀在起裂区未见明显的冶金缺陷,其形貌为准解理+撕裂,如图5所示㊂图5㊀起裂区800倍SEM 照片扩展区形貌为准解理+贝壳纹,如图6所示,为典型的疲劳断口特征㊂图6㊀扩展区1500倍SEM 照片从对故障件的分析结果可以看出,后壳盖属于疲劳断裂,但故障件本身除焊渣飞溅到表面之外,其他方面未见明显的质量缺陷,这就需要从后壳盖的设计及使用环境去判断引起本次失效的原因[2]㊂3 失效原因分析3.1㊀壳盖材料机械性能根据标准GB /T228.1 2010进行材料拉伸试验[3],如图7所示,试样厚度3mm ,宽度30mm ,材料下屈服强度为175MPa ,抗拉强度290MPa ,符合原材料供应商技术协议中定义的要求㊂图7㊀材料拉伸试样3.2㊀CAE 分析根据现在发布的行业标准‘QC /T533 1999㊀汽车驱动桥台架试验方法“中驱动桥桥壳垂直弯曲疲劳试验的加载方法,建立CAE 分析模型(图8),得到桥壳后壳盖开裂区域应力为38MPa (图9),壳盖材料屈服强度为175MPa ㊂整车道路试验是按标准负荷加载的,没有发生超载情况,同时桥壳垂直弯曲疲劳台架试验已通过验证[4],且没有出现后壳盖失效故障㊂因此从CAE 分析及台架试验结果判断,后壳盖不可能在只承受垂向力作用下发生疲劳断裂㊂图8㊀CAE分析图9㊀后壳盖应力图3.3㊀路谱采集及台架对标基于故障件㊁原材料机械性能及常用工况CAE 分析结果均未发现异常,有必要对样件的使用环境进行路谱采集,以便进一步查找失效原因㊂应变片贴在后壳盖失效位置(图10),90ʎ为整车X 方向,0ʎ为Y 方向,45ʎ为Z 方向,在试验场地测试开裂位置处的应力应变㊂实测结果表明90ʎ方向(即整车X向)应力应变最大,最大值达到244MPa ,95%道路工况开裂位置应力值为103MPa (图11)㊂图10㊀开裂位置贴应变片图11㊀道路测试应力值根据路谱采集结果,欲在台架上模拟道路试验受力来复制整车上的故障模式㊂将装配主减速器壳体的桥壳总成样件,按主减速器壳体朝上的状态安装在试验台架上(图12),同时在开裂位置贴应变片以监控台架试验工况后壳盖受力与道路试验基本一致㊂共测试3台样件,均出现桥壳后壳盖开裂,开裂位置与道路试验一致㊂对台架试验开裂件进行检测,金相组织㊁材料成分等均正常㊂图12㊀台架试验装置3.4㊀焊接对材料性能的影响文中提到故障件表面有附着焊接时,飞溅到后壳盖表面的焊渣㊂在供应商现场抽取后壳盖表面附着焊渣的样件进行硬度梯度检测,判断焊缝热影响区范围以及焊渣的影响[5]㊂将样件磨制成金相试样(图13),分别进行硬度检测:(1)焊缝热影响区分析:沿图13箭头1方向进行硬度梯度检测,每隔0.5mm 取一个检测点,硬度曲线如图14所示㊂在焊缝区域任取一个点为测试起点(坐标位置0点),距离起点1mm 位置处为焊缝区域,该区域硬度最大为188HB ㊂从位置1mm 点开始,硬度快速下降㊂距起点位置1~2mm 区域为焊接热影响最大的区域,最低硬度为116HB ;距起点位置2~6mm 区域硬度逐步上升,位置6mm 点硬度152HB ,接近母材硬度(ȡ150HB ),焊缝热影响区域在1~6mm 范围㊂本次故障件开裂区域距离焊缝10mm ,因此焊缝热影响区对本次失效基本关联㊂图13㊀抽检试样图14㊀焊缝热影响区硬度梯度(2)焊渣的影响:沿图13箭头2方向进行硬度梯度检测,每隔0.2mm 取一个检测点,硬度曲线如图15所示㊂在焊渣区域任取1点为测试起点(坐标位置0点),距离起点0.2mm 位置处为焊渣区域,该区域硬度最大321HB ㊂从位置0.2mm 点开始,硬度快速下降㊂距起点位置0.2~0.4mm 区域为焊渣热影响最大的区域,最低硬度为137HB ;距起点位置0.4~0.6mm 区域硬度逐步上升,位置0.6mm 点硬度152HB ,接近母材硬度(ȡ150HB ),焊渣热影响区域在0.2~0.6mm 范围㊂从故障件分析来看裂纹有沿焊渣扩展趋势,焊渣对本次故障可能会有一定的影响,但不是关键影响因素㊂图15㊀焊渣热影响区硬度梯度通过以上分析,导致失效的主要原因是道路试验工况整车X 方向作用力大,后壳盖承载能力不足,需要对壳盖的材料进行重新选型㊂4㊀解决措施及验证根据路谱采集的结果,后壳盖材料选择热轧板SAPH440,屈服强度不小于305MPa ,抗拉强度不小于440MPa ㊂按照图12方式进行台架验证,完成80万次循环后,检查后壳盖是否开裂㊂原状态试样在完成80万次台架循环,后壳盖出现开裂;新材料试样,完成80万次循环,后壳盖未开裂,继续进行台架试验至185次循环,试样无裂纹,试验停止㊂台架试验寿命至少提升1.3倍以上,新状态样件也顺利通过整车道路试验考核㊂5㊀结束语综上所述,后壳盖失效是在整车X 向作用力下,后壳盖强度不足引起的㊂在实际工作中,后壳盖通常与桥壳壳体一起组成总成件,按行业标准‘QC /T533 1999㊀汽车驱动桥台架试验方法“中驱动桥桥壳垂直弯曲疲劳试验进行验证,往往忽略了来自整车X 方向作用力的台架验证㊂本文阐述的后壳盖开裂是典型的失效案例,通过道路试验路谱采集和台架试验对标分析,可建立适用企业设计研发用的台架验证标准,为今后零部件开发提供理论依据,在设计初期就考虑到类似风险并规避,提高开发效率㊂参考文献:[1]刘惟信.汽车车桥设计[M].北京:清华大学出版社,2004.[2]李亚江.焊接冶金学[M].北京:机械工业出版社,2007.[3]刘春廷.材料力学性能[M].北京:化学工业出版社.2009.[4]邓开豪.汽车桥壳焊缝漏油原因分析及改进措施[J].装备制造技术,2008(4):131-132.[5]李晓丽,王俊杰,路强.汽车驱动桥后盖焊缝㊁渗油漏油原因分析及改进措施[J].汽车实用技术,2015(7):110-111,116.。
325M矿用汽车后桥壳体总成失效的潜在因素及修复分析
速器 总成拆 卸 出来 ， 可 以用 相 似 的方 法 把 主 减 速 也 器及 差速 器总成 安 装 回到 汽车 后 桥 壳 中 ， 样 就 大 这
大地 减少 了汽 车主 减速器 及差 速器 总成 的拆 装工 作
中抢 修汽 车 主减 速 器及差 速器 方面 的故 障时 提供 了
汽 车 ２ １ 年 第 ３期 ０１
在 原 设计 中 ， 因主 体 结 构庞 大 ， 构 复杂 ， 结 在设
・
２ ・ Ｏ
矿
用
★ 使 用 与 维修 ★
延续 后桥 壳体 的利 用率 。
３ 后桥 壳体 修复分析建议
后桥 壳 体 的制 造 工 艺 复 杂 ， 格 较 贵 ， 货 期 价 购 长 。如果 按 着科 学规 范 的工 艺 标 准 修 复 后 ， 为 企 可
附图
后桥 壳体 图
３ ２ 两端 Ａ面 上各 ３ － １ ． ｏ－
． ｒ
（ ２牙／ ） 纹 通 孔 １ 时 螺
以上修 复建议 仅 作为后 桥 壳体修 复参 考 。
参 考 文 献
若 有 损坏应 在原 位 置上 改扩 成 Ｍ４ 纹孔 ２ ２螺 Ｘ ３ ３ 在上 述 改扩 之螺 孔 中 ， ． 拧入 预 先作 之螺 纹孔 套
（ ） 代 的整 体结构 焊 接 完成 后 ， 行 构 件 整 体 回火 处 进 理 ， 进行 机加 工 ， 完全 可 以消除 潜在 的结 构变形 再 就
后桥 壳体 总成 ， 是安 装主 减速 器 （ 速器 ）半 轴 差 、 套管 、 制动器 总成 、 边行 星减 速 器 总 成 、 动半 轴 轮 传 等 ， 到支 撑与保 护作 用 的关键 大 型主体 单元 部件 ， 起 它又是 行驶 系 中 的大型组 合件 之一 。 为 了在深层 上 分 析 后桥 壳 体 失 效 的潜 在 因 素 ， 做到修 复后 达 到其装 配标 准 ， 以保证 车辆 正 常运行 ， 仅作 以下分 析 ， 其 修复 中参 考 。 作
汽车后桥板簧的断裂分析
汽车后桥板簧的断裂分析摘要：整车可靠性耐久道路试验中，后桥板簧是重要试验验证对象，是影响整车性能的重要因素之一。
本文通过对耐久性道路试验中的后板簧断裂现象，应用设计复核、宏观分析、微观分析、金相分析、硬度检测等技术手段开展分析判断，阐述了后桥板簧表面凹坑缺陷、后悬架无减振器是造成板簧早期断裂的关键及实施优化的设计方案，为后续车型开发提供必要的经验积累。
关键词：汽车后桥板簧断裂前言板簧是汽车悬架系统的弹性元件，具有可靠性好、结构简单、制造工艺流程短、成本低等优点。
车板簧一般是由若干片不等长的簧片组成，簧片按照一定的组合方式使得板簧呈现线性或非线性弹性特征，在悬架系统中起到缓冲作用。
汽车在非平整路面上行驶时，在交互冲击载荷作用下，各片板簧有相对的滑动而产生摩擦，产生一定的阻力，促使车身的振动衰减。
板簧结构在商用车及轻小型车辆上应用广泛，实际应用场景中，在交变应力下板簧可能发生疲劳和断裂，故板簧应具有较高的疲劳强度和耐蚀等性能。
一、后板簧断裂案例某汽车后悬架根据该车型的总质量、底盘布置等特点，采用板簧结构，用于连接车身与后桥，且不装后减振器。
主要由三片不等长的钢板弹簧组成，并用夹箍将三片板簧固定，防止各簧片横向错位，在弹簧回弹将力传递给其他片，减少主板簧片的应力。
后悬架采用板簧结构，开发阶段需在试验场进行道路耐久试验验证，试验场给汽车提供各种类型的路面试验条件，满足零件的耐久试验要求。
在可靠性耐久道路试验中，3台试验车均出现了后钢板弹簧断裂的情况，在第一片到第三片板簧均有发生断裂情况。
二、后板簧断裂原因探讨为确定后桥板簧断裂的根本原因，应用设计复核、金相分析、硬度检查等技术手段开展分析。
1、设计复核应用CAE软件对板簧设计进行复核，对板簧应力分析结果与已量产车型进行横向对比，根据分析结果并结合设计经验，板簧设计满足设计要求。
按汽车行业标准QC/T 29035-1991对板簧进行强度台架测试，测试结果均不低于试验标准（板簧的疲劳寿命不小于8万次）。
某轻卡桥壳制动气室支架底座焊接处撕裂分析及改进
某轻卡桥壳制动气室支架底座焊接处撕裂分析及改进作者：杨小见张硕猛耿广锐孙磊宁忠翼来源：《汽车科技》2019年第04期摘; 要：某轻卡在道路试验过程中出现后桥桥壳左侧制动气室支架焊接处撕裂拔起的危险情况，本文通过焊接失效分析得到焊接处撕裂原因，预测了撕裂起源位置，并通过有限元分析模拟轻卡后桥桥壳制动气室支架底座焊接处强度载荷工况，并对其气室支架底座结构及焊接方式进行改进设计，降低了各工况下桥壳的最大应力值，使其满足设计要求，规避风险。
关键词：轻卡;桥壳;撕裂;气室支架底座;CAE 分析中图分类号：U466; ; 文献标识码：A; ; 文章编号：1005-2550（2019）04-0082-04Abstract： During the road test of a light truck，the dangerous situation of tearing and pulling out at the welding place of the brake chamber bracket on the left side of the rear axle bridge shell.In this paper， the causes of tearing at welded joints are obtained by welding failure analysis， the origin of tearing is predicted， and the strength load condition of the brake chamber bracket is simulated by finite element analysis.The structure and welding method of the brake chamber bracket are improved and designed to reduce the maximum of the axle bridge shell each working condition stress value， and to meet the design requirements and avoid risks.某轻型载货车在坏路试验中行驶4282km时，后桥桥壳左侧制动气室支架焊接处撕裂拔起，如图1所示。
微型汽车后桥半轴力学分析及断裂分析
轴的头部商径很大，另一端花键处到 轴承安装处直径相对很小，如果采用整体 锻造在头部镦出巾１２４直径是很困难的成
本也较高。所以采用摩擦对焊的工艺对截 面选在弯曲力矩很小的地方。另外在图ｌ所 示的区域进行中频表面淬火，表面硬度 ＨＲＣ５０一６０心部硬度ＨＲＣ２５—３２，这样可以 提高疲劳强度。半轴材料采用４５号钢。
万方数据
科技创业家ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＣＡＬ Ｐ１０ＮＥＥＲｓ
１ ４９
有纵向力和侧向力作用，所以半轴只受垂 向弯矩：
垂向力Ｆ，，最大，纵向力Ｆ。，＝Ｏ，侧向力 Ｆ，，＝０：此时垂直力最大值Ｆ，：为：
Ｆ：２Ｌ＝Ｆ：２Ｒ＝Ｋ（Ｇ ２／２一ｇ。）＝８０７ｌ（Ｎ） 其中Ｋ为动载系数Ｋ＝１．８，
而魄ｒ＝足ב２￡×６＝２８２．４９（Ｎ’ｍ）
该半轴按照工艺规范生产并检验合格 后装车。在试车过程中发生断裂，对断裂件 的原材料成分进行了光谱分析，其结果符 合有关技术标准，为弄清楚该半轴早期断 裂的原因，本文对其硬度、显微组织、宏观 及微观端【Ｊ进行了研究。 ３．１试验方法
首先ｌ记录并分析断口宏观形貌，然后 用酒精等将端口表面清洗干净．用扫描电 子显微镜做断ｕ微观形貌分析，用光学显 微镜对半轴表层和心部显微组织进行研 究，｜一ｌ时测定了其硬度。
４结论 ４５＃汽车后桥半轴中存在较多的铁素
体是造成半轴疲劳断裂的原因。应该在生 产中找出造成调质淬火工艺温度不正确的 原因，并予以改正，使后桥半轴的调质组织 和硬度符合技术要求。
（ａ）纵向 （ａ）Ｌห้องสมุดไป่ตู้ｎｇｔｈｗｉｓｅ ｓｅｃｔｉｏｎ
（ｂ）纵向 （ｂ）Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｓｅｃｔｉｏｎ
某驱动桥半轴套管断裂分析和优化设计
某驱动桥半轴套管断裂分析和优化设计发表时间：2018-10-29T10:11:01.057Z 来源：《知识-力量》2018年11月上作者：张瑞华穆玉峰[导读] 后桥是汽车的关键零部件，起着承受载荷和扭矩的作用，一旦出现断裂，将严重影响乘客的生命安全，故对其失效模式分析尤为重要。
本文对一款新型后桥在道路试验过程中发生半轴套管断裂的失效模式进行分析，通（精诚工科汽车系统有限公司，河北保定 071000）摘要：后桥是汽车的关键零部件，起着承受载荷和扭矩的作用，一旦出现断裂，将严重影响乘客的生命安全，故对其失效模式分析尤为重要。
本文对一款新型后桥在道路试验过程中发生半轴套管断裂的失效模式进行分析，通过材质检测及理论计算，对失效因素进行排查。
最终找到失效原因，并提出改进措施，避免再次失效，对提高汽车的安全性意义重大。
关键词：驱动桥；半轴套管；断裂引言驱动桥壳起着支撑汽车载荷的作用，同时还要承受制动载荷、静载荷所引起的较大弯矩和扭矩。
一旦桥壳出现断裂，将会影响整车安全，故对桥壳断裂失效模式分析意义重大。
现某公司有一款新设计后桥在搭配汽车进行道路试验可靠性试验过程中，行驶至强化路的石坏路时，左后驱动桥半轴套管发生断裂，需立刻分析原因并制定整改措施，避免再次失效断裂。
1、基本情况某厂生产的两根不同批号的汽车半轴套管在使用过程中发生断裂，断裂情况类似，均发生于中的R2.5mm过渡圆角处。
对其中一件半轴套管进行了断裂分析。
图纸要求半轴套管采用45Mn2钢管生产，产品硬度要求为220~270HBW。
2、加工工艺分析将该桥的未断裂边拆解后，需对轮毂内轴承颈R角进行测量为4mm，设计要求为4～4.4mm，故该内轴承颈R角是符合设计要求，但在R 角根部与轴承颈之间存在一台阶，此台阶在设计中是不存在的，此处R角仅有1mm，将会引起应力集中，容易产生裂纹。
针对台阶产生的问题进行一番调查后，发现是由于轴承颈需要经过粗车-精车-磨削三个步骤，在实际操作中，磨削轴承颈时并未磨轮毂内轴承颈R角，导致产生台阶。
客车车身骨架局部开裂问题分析与改进
客车车身骨架局部开裂问题分析与改进摘要：随着计算机科学技术的不断发展，国内外众多学者在客车坚固化方面做出了深入的研究。
利用灵敏度分析和遗传算法相结合的方法对客车车身进行优化设计，使客车质量得到了加固，完成了对客车车身的坚固化设计。
关键词：客车车身；骨架局部；开裂问题引言我国地区道路情况复杂多样，客车行驶在盘山公路或崎岖的道路上，车身骨架会受到反复弯扭复杂工况作用，若结构设计不合理，容易导致客车骨架局部开裂，造成行驶过程中的巨大安全隐患。
对于局部开裂早期的解决方法多数是凭借工程经验进行加强改进，随着计算机技术的高速发展，CAE有限元法在解决骨架局部开裂问题分析与改进中得到了较好的应用，同时可在设计方案阶段，充分优化与验证结构设计，为提高客车可靠性和安全性上提供了有效的方法。
1蒙皮开裂问题分析出现蒙皮开裂问题的试制车是一款纯电动客车，底盘车架由高强度钢焊接而成，车身前后围、左右侧围和顶围材料均为铝合金，连接以铆接为主、焊接为辅。
该试制车在进行汽车道路可靠性试验中，进度完成约40%时中门顶部出现蒙皮开裂问题。
根据路试工程师的描述，在进行可靠性试验过程中，整车中部抖动较明显，初步分析认为蒙皮开裂是由车身刚度不足造成的。
1.1有限元模型建立建立有限元模型时，用Hypermesh进行前处理。
为方便建模，忽略蒙皮和内外饰件等非主要承载结构，只保留客车骨架等主要承载结构。
车架和车身等主要承载结构全部采用壳单元模拟，焊接用刚性杆单元ＲBE2模拟焊缝，铆接则在接头与接触型材之间分布适当数量的ＲBE2单元来近似模拟铆钉连接，车架和车身之间通过牛腿连接。
在进行刚度分析时，对整车不加其他载荷，包括空调、电池、玻璃、地板及地板革、仪表台、控制器、座椅和驾驶员、乘客等质量，但进行强度分析时，则需按实际情况加载。
1.2进行弯曲刚度分析时不考虑重力，分别约束左后轮空气弹簧安装座处X，Y和Z方向与右后轮空气弹簧安装座处X，Z方向的平动自由度和左前轮空气弹簧安装座处Y，Z方向与右前轮空气弹簧安装座处Z方向的平动自由度。
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科技与企业 221
科技
汽车后桥壳开裂的分析与改进
【摘要】针对某汽车在丘陵地带矿区路上行驶过程中出现故后桥壳
一侧弹簧座附近、近似垂直于轴向短焊缝末端开裂现象，通过桥壳断口形
貌进行了宏微观观察，对桥壳基体进行了组织检查，确定了桥壳的开裂性
质，分析了开裂的可能原因并提出改进方向。
【关键词】后桥壳；分析；开裂性质；改进
随着汽车底盘技术日新月异的发展，汽车用高强度金属板材的应用
与研究已经逐步引起了汽车制造厂商的重视，关于汽车桥壳强度的分
析，有必要得到更深层次研究和开发。
1.概述
某汽车在丘陵地带矿区路上行驶过程中出现故障，停车分解检查，
发现后桥壳一侧弹簧座附近、近似垂直于轴向短焊缝末端开裂。
截止
至发现后桥壳开裂时，汽车累计行驶路程为27662km。
故障发现前司机
没有发现行车异常情况。
该桥壳为冲焊结构，首先经弯曲对接，然后用
CO
2
气体保护焊焊接成型。
桥壳材料为A510L钢。
2.试验过程与结果
2.1外观检查
板桥外观及开裂位置均在桥壳的背面，位于弹簧座附近，与车辆的
前进方向相反，沿桥壳周向分布；开裂区域未见异常损伤。
2.2断口宏观观察
断口的整体形貌显示断口表面较为平整，有少量的塑性变形。
断口
上可观察到较为明显的疲劳源区和疲劳弧线，裂纹扩展方向为沿桥壳
周向，瞬断区出现了严重的磨损。
源区起源于焊缝区外表面一侧。
为进
一步对断口进行观察，将断口放于体视显微镜下进行观察。
桥壳断口的
宏观形貌分别见图1。
由图1可以看出，桥壳的源区起源于焊缝外表面
一侧，为点源特征。
源区被少量油污覆盖，但仍能观察到明显的疲劳弧
线，弧线大小间距不等。
疲劳扩展区所占面积较小，而在整个断口上瞬
断区所占面积较大，瞬断区大部分区域都因磨损而呈现光亮。
2.3断口微观观察
将断口经超声波清洗后放入扫描电镜下观察。
桥壳断口低倍形貌
见图2a，源区的局部放大图见图2b。
从图中可以观察到明显的疲劳弧
线。
源区旁边是焊缝区，该区域存在较为严重的磨损，应为桥壳开裂后
形成，见图2c。
疲劳弧线附近的高倍形貌见图2d，该区域为疲劳条带扩
展前期，从图中可以看到少量短小的疲劳条带。
可见，瞬断区也主要以
韧窝和准解理特征为主，并伴有磨损特征。
2.4金相组织观察
分别沿平行和垂直于断口的方向即沿桥壳的横向和纵向，制取桥
壳基体的金相试样，进行组织形貌观察。
由桥壳基体横向和纵向基体的
金相组织可见主要为铁素体和颗粒状物，均存在带状颗粒物偏析。
3.分析
以上试验表明，桥壳开裂断口表面可见明显的疲劳弧线、疲劳条带
特征，可见发生了疲劳开裂。
断口观察表明，桥壳开裂断口呈疲劳开裂
特征，间距大小不等的疲劳弧线形貌则表明开裂过程中经历了受力大
小不等的多个阶段。
桥壳断口裂纹源均位于桥壳表面，为点源特征。
裂
何清 柴龙 刘朋朋
保定长城汽车桥业有限公司 河北保定 071000
纹源附近均未见气孔、夹杂和加工缺陷等特征。
金相组织分析表明，桥
壳基体组织中含有带状颗粒物偏析，但偏析程度较弱，对桥壳疲劳性能
影响较小。
桥壳开裂应该是由于承受较大应力较大引起。
后桥壳的功能
是支承汽车重量，工作过程中的受力特征非常复杂，除了受弯矩的作用
还有扭矩的作用，并承受由车轮传来的路面冲击载荷作用。
桥壳的疲劳
寿命不仅随冲击载荷的应力幅和应力循环次数增大而减小，同时与所
承受的应力平均值的大小密切相关。
综上所述，桥壳工作过程受到较大
应力作用，在易于萌生裂纹、工作应力较大的焊缝区域萌生裂纹。
裂纹
萌生后在疲劳载荷的作用下逐渐扩展，最终导致桥壳开裂。
4.结论及建议
1.桥壳的开裂性质为疲劳开裂，在焊缝区域萌生裂纹，因此为提升
焊缝区质量将CO
2
气体保护焊改为混合气体保护焊（Ar、CO
2
），并对焊
接参数进行调整，从而保证焊缝质量；
2.桥壳疲劳开裂主要由工作过程中受到较大应力作用引起，为增
加桥壳的承载能力可以考虑增加桥壳轴管直径或增加垫板长度。
参考文献
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通出版社,2001.
[5]焊接工程师手册/陈祝年编著.- 2版.-北京:机械工业出版
社,2009.10.
a b
图1 桥壳断口宏观形貌
图2 桥壳断口微观形貌DOI:10.13751/ki.kjyqy.2015.14.210。