汽车悬置螺栓断裂失效分析
汽车前悬架摆臂螺栓松脱失效问题解析
13.91
13.88
13.92
13.85
13.93
5
螺纹长度
48+3
50
50.2
50
50.1
50
50.2
6
螺杆长度
96±1.5
97.02
97
97
96.8
97
97
7
螺纹 T 规 6g
自由通过
通过
通过
通过
通过
通过
通过
8
法兰面角度15~30O源自202020
20
20
20
9
硬度
HRC32~39
36
35
36
34
37
面以及防松胶的方式自锁，但在设计图纸中并 无防松胶的技术要求，因此需要增加防松胶；
2 失效模式回顾
该车型前悬采用的是三叉臂独立悬架，其 中三叉臂一端与轮毂连接，另外两端分别与车 身相连接，如图 1 所示，其中前摆臂是通过一 螺栓与车身安装支架固定，该车在开发过程中， 坏路强化及综合耐久验证过程中，发生前摆臂 螺栓松脱。
3 原因分析
3.1 被联接件即车身配合侧分析 被连接面主要保证打紧扭力后，被连接面不 产生变形，如果产生变形，将会出现连接面贴合 不严密，螺纹连接体整体的刚性减小，造成（预 紧力）轴力过小，如遇到动态载荷的情况下， 即很容易出现扭力松动，从而导致螺栓松脱。
35
10
表面硬度
≤390HV0.3
355
348
351
356
355
350
11
楔负载
≥130000N 131400 132800 131000 132500 132000 131900
某车型后悬置螺栓装配断裂原因分析与解决
总之，螺栓关键指标均符合要求，排除螺栓本身 质量问题而导致断裂。
3 两种悬置支架超声波试验
该连接点悬置支架一轨件表面状态为铸造状态， 二轨件表面为机加工状态，图 4 为两种悬置支架表面 图，从宏观上看前者表面较为粗糙，由于不同表面状 态将导致连接系统摩擦系数的不同，所以应分别进行 测试与分析。选用与失效件同批次的螺栓分别进行超 声波轴力试验，对 140依10 Nm 安装扭矩下螺栓的利 用率进行分析确认。
Analysis and solution of assembly fracture of rear mounting bolt of a certain model Abstract:It briefly introduces the structure and parameters of thread connection point, analyzes the causes of bolt fracture from the aspects of bolt hardness, tensile strength, friction coefficient, decarbonization layer depth and metallographic structure test, and tests the threaded joint with mounting bracket rail parts, which provides a reference for relevant researchers. Keywords:mounting, screwed connection, assembly fracture.
件1
0.132
0.138
件2
0.126
0.144
汽车发动机悬置断裂原因分析
汽车发动机悬置断裂原因分析Failure Analysis of Engine Mount Fracture供稿|张静1，张涛2 / ZHANG Jing1, ZHANG Tao2DOI: 10.3969/j.issn.1000-6826.2019.04.015汽车发动机是汽车最主要的振源之一，对整车乘坐的舒适性和操控稳定性有着很大的影响[1-2]。
现阶段汽车追求高速化和轻量化，对发动机隔振技术要求越来越高。
作为发动机舱中的重要零件之一，发动机悬置起着连接发动机与车身、支撑发动机重量和隔离发动机振动的作用[3]。
从隔振角度来说，期望发动机悬置越软越好，以便将振动过滤到最小；从支撑角度和发动机舱有限空间考虑，则希望发动机悬置不至于太软，最好能使发动机固定不动，因此悬置既要满足一定的刚性又要有一定的韧性[4]。
目前发动机悬置主要有橡胶悬置和液压悬置两大类，其外壳和芯部材质一般为铸造铝合金[5-6]，中间连接处为橡胶或阻尼液。
其中液压悬置主要由弓形壳体、支承橡胶总成、悬臂、底座、流道、阻流盘、外膜盖和阻尼液等组装而成。
弓形壳体和悬臂一般选用铸造性能较好的铝硅系合金[7]，采用低压铸造成型的方式生产[8]。
某汽车发动机液压悬置在进行装配拧紧时发生断裂，断裂位置位于悬臂处，裂纹靠近其中的一个螺栓通孔。
该悬置的设计材料为铝硅系铸造铝合金，牌号为AlSi12Cu，悬臂抗拉强度要求大于240 MPa，屈服强度大于140 MPa。
为确定该悬置的断裂原因，对断裂零件及其断口进行了化学成分分析、力学性能分析、金相组织分析、断口宏观分析、断口微观分析和孔隙率分析。
实验断口的宏观形貌悬置的外观及断裂位置如图1所示，断裂位置作者单位：1. 吉林建筑大学城建学院，吉林长春 130011；2. 一汽大众汽车有限公司，吉林长春 130011汽车装配Metal World位于最右侧安装孔的附近，断口贴近右侧螺纹安装孔，裂纹已近裂透整个悬臂。
悬置螺栓断裂失效分析
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Based on the analysis of fracture, chemical composition, mechanical properties, tightening performance and other aspects of comprehensive verification, this paper analyzes the cause of the suspension bolt fracture of a certain automobile. The results show that the bolt is overload fracture caused by the change of friction coefficient.Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：suspension bolt; overload fracture; friction coefficient; axial force摘要：本文从断口分析、化学成分、机械性能、拧紧性能等方面开展综合验证，分析了某汽车悬置螺栓断裂原因。
结果表明，该螺栓为摩擦系数变化引起的过载断裂。
关键词：悬置螺栓；过载断裂；摩擦系数；轴向力中图分类号：TG142.1 文献标识码：A 文章编号：1004-7204(2020)03-0180-04悬置螺栓断裂失效分析Fracture Failure Analysis for Suspension Bolt庞院，王福平，马秋，郭秋彦，袁成逸（浙江吉利汽车研究院有限公司，宁波 315336）PANG Yuan, WANG Fu-ping, Ma Qiu, GUO Qiu-yan , YUAN Cheng-yi (Zhejiang Geely Automobile Research Institute, Ningbo 315336)引言汽车悬置螺栓的作用是将动力总成与车体连接在一起，是整车装配中非常重要的紧固件。
某电动汽车悬置支架安装螺栓断裂的分析与解决
12310.16638/ki.1671-7988.2021.012.038某电动汽车悬置支架安装螺栓断裂的分析与解决宋子华，曹玲玲，刘爱石（宁波吉利汽车研究开发有限公司，浙江 宁波 315336）摘 要：通过对断裂螺栓断口分析、金相组织分析，确认断裂直接原因，并进一步对螺纹连接系统的结构特性展开分析，发现悬置支架与电机接触面摩擦副变化，通过试验对比了接触面更改前后的摩擦系数差异。
在同样的预紧力下，该螺纹连接系统抵抗外载荷能力降低，导致松动断裂。
关键词：螺纹连接；断口分析；金相组织；摩擦系数中图分类号：U464.133+.2 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2021)12-123-03An Electric Car Mount Bracket Installation Bolt Fracture Analysis and ResolutionSONG Zihua, CAO Lingling, LIU Aishi( Ningbo Geely Automobile Research and Development Co., Ltd., Zhejiang Ningbo 315336 )Abstract: Based on the fracture of the bolt fracture analysis, microstructure analysis, confirm the direct reason for, and further to the analysis on the structure of the threaded connection system characteristics, found that mount bracket and motor matching surface friction pair changes, through experiment contrast connection vice friction coefficient difference before and after the change. Under the same pre-tightening force, resistance to external load capacity is reduced, the threaded connection system loose lead to fracture.Keywords: Threaded connection; Fracture analysis of metallographic; Organization; Friction coefficient CLC NO.: U464.133+.2 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2021)12-123-03引言电动汽车驱动电机为整车动力源，悬置作为动力总成与车身底盘弹性连接的重要组成部分，不仅具有承载动力总成重力的功能，还具有隔离驱动电机在工作时产生的振动和高频噪声向车体的传递，悬置螺纹接头质量的可靠性严重影响整车质量。
汽车螺栓分析
强度螺栓断裂失效分析姓名：侯建宇专业班级：材控08-2学号：200801021053摘要：针对装配现场发生的几起高强度螺栓断裂失效事故，采用金相分析、化学成分分析和力学性能测试等方法进行检测。
分析结果认为螺栓失效的原因有:(1) 螺纹成形时产生裂纹，螺栓因之而脆断；(2) 杆部与头部交接处表面脱碳、使局部强度降低而断裂；(3) 装配时扭矩过大，螺栓明显缩颈而断裂；(4) 原材料中心存在裂纹。
关键词：螺栓；裂纹；扭转；脱碳高强度螺栓是发动机紧固件中最重要的零件之一，如连杆螺栓、缸盖螺栓、主轴承盖螺栓，要求强度等级为10.9 级，有的甚至达12.9 级。
但在实际使用中，高强度螺栓( 简称螺栓) 断裂失效也时有发生。
笔者就发生在装配过程中的四起高强度螺栓断裂失效逐一进行分析。
1 195 连杆螺栓断裂失效分析195 连杆螺栓装配时断裂于螺纹处。
从断口上看，断口平直，无缩颈，几乎没有裂纹萌生区，全部为最后瞬断区。
零件供应商进行了失效分析，认为装配时连杆螺纹内夹入异物，阻碍了螺纹的拧紧，导致装配扭矩过大而断裂。
1.1断口分析由于断口表现出极大的脆性，如果是基于扭紧力矩过大而断裂，断口应表现出良好的塑性，因为拧紧时螺栓主要受扭转应力，而扭转试验的应力状态的柔性系数较大( 大于拉伸试验) ，材料易于塑性变形，而失效的螺栓并未表现出塑性。
另外，断裂源也不在齿根部，而是有所偏离。
1.2化学成分和显微组织分析螺栓材料牌号为40Cr钢，强度等级10.9级，硬度要求32〜38HRC金相组织要求1〜3级(JB/T8837-2000)。
经检验，螺栓化学成分(质量分数)符合GB/T3077-1988之规定，见表1。
显微组织为细的回火索氏体，按JB/T8837-2000评定为1级，其硬度值为34HRC和35HRC硬度和显微组织均符合技术条件规定。
经磁粉探伤未发现磁痕。
将螺栓从杆部与头部交接处纵向剖开，经金相制样、观察，结果在大部分螺纹的根部均有裂纹，即在断口附近和远离断口的螺纹处均存在裂纹，裂纹位置偏离“真正的”齿根部，裂纹的两侧无贫碳和脱碳，说明裂纹的形成与调质处理无关，见图 1 和图2。
车辆悬挂设备紧固件失效原因分析及解决措施
车辆悬挂设备紧固件失效原因分析及解决措施作者：丁宝英刘和平来源：《西部论丛》2020年第01期摘要：城轨车辆运行时，由于轮轨间产生的冲击、振动及温度变化，会造成车下悬挂设备螺纹连接紧固件的裂纹、断裂、松动或脱落，严重威胁到车辆的行车安全。
因此车下悬挂设备安装的可靠性对城轨车辆的安全运行至关重要。
本文就现场案例分析了车下悬挂设备紧固件失效的原因，并提出纠正预防措施。
关键词：车辆;悬挂设备;紧固件;纠正预防措施一、引言螺母的自锁是通过螺母和螺栓之间的摩擦力实现的，在动载荷中这种自锁的可靠性就会降低，需采取一些防松措施，保证螺母锁紧的可靠性。
其中双螺母结构是一种简单实用的防松措施。
双螺母防松的原理：使螺栓在旋合段内受拉而螺母受压，构成螺纹联接副纵向压紧，起到防松作用。
由于结构简单、便于装卸，普遍用于低速重载的城轨车辆项目。
目前国内常规的双螺母防松工艺是：先用规定紧固扭矩的80%扭矩值，拧紧第一螺母（即靠近紧固接触面的螺母），再用100%的扭矩值拧紧第二螺母。
如果第一螺母与第二螺母安装扭矩值相差过大，会造成第二螺母安装过程中第一螺母发生移位导致螺栓滑丝而失效。
二、问题描述某项目第3列TMC2车车下设备安装过程中发现4个M20设备吊挂螺栓在第2螺母紧固施加扭力过程中（第一螺母扭力336N·m、第二螺母扭力480N·m）发生滑丝现象，如图1所示。
图1 蓄电池箱安装失效螺栓4个失效螺栓（M20×80）集中发生在蓄电池箱（3个螺栓）和滤波电抗器（1个螺栓）。
M20×80螺栓批次号为T16.1，材质均为SCM435;M20螺母批次号为KB0004，材质为35K 钢。
三、原因分析（一）紧固件化学成分及性能M20×80螺栓、M20螺母为标准件，材料分别执行JISG4053、JISG3507，性能均执行GB/T3098，按此标准进行入库复验，见表1。
表1： M20×80螺栓入库情况序号物料名称数量入库日期复验报告编号1 螺栓M20×80（达克罗） 208 2017.10.01 17L0928172 96 2017.11.30 与2017年10月01日入库的螺栓为同一批次，按17L092817执行。
汽车发动机右悬置支架及螺栓断裂失效分析
汽车发动机右悬置支架及螺栓断裂失效分析【摘要】汽车发动机右悬置支架及螺栓在试验场进行综合耐久试验时发生断裂失效。
通过对断口形貌、化学成分、金相组织、强度等宏观检测，对支撑、螺栓的破坏形式进行了研究，并对其破坏机理进行了数值仿真。
研究发现，在不同工况下，悬挂式托架接触表面产生了较大的滑动，从而使联杆螺栓产生了疲劳破坏，最终导致悬置支架的断裂。
关键词：铝合金；悬置支架；断裂失效；数值模拟0.引言悬置支架是汽车动力总成悬挂的关键元件，其主要作用是对引擎进行弹性支撑，并将其与引擎组件之间的震动隔绝开来。
所以，悬置支架系统直接关系到车辆行驶的安全性、稳定性和舒适性。
为了达到节约能源和环境的目的，人们对汽车的轻质要求日益提高。
铸造铝合金具有比强度高，成形工艺性能好，耐腐蚀性能好，可重复使用。
在我国的汽车工业中，以铸造铝合金取代普通球铁作为悬挂支撑材料已经得到了越来越多的重视。
本文对汽车发动机右悬置支架及螺栓断裂失效进行了分析。
1.分析的内容1.1分析样本分析样本为完整的汽车发动机右悬置支架、螺栓和故障的右悬置支架、螺栓。
所有完整的汽车发动机右悬置支架、螺栓都是崭新的，没有被用过。
1.2项目的解析进行了断裂分析，化学成分分析，硬度测试，金相分析，SEM及能谱分析。
对完整的配件进行了化学成分分析、硬度测试、拉伸试验和金相分析。
1.2.1对断裂进行了宏观分析。
断裂的连接被分为两个部分：连接件的断开部分仍在连接件的深层孔洞内，而其余的部分则裸露在外面。
拧下螺栓后，拔掉断裂的螺栓，发现螺栓内部有拉伤的迹象。
结果表明：在同一型号下，螺栓的破裂部位是在螺杆的一端，而在螺杆上没有发生明显的塑性形变。
因二次破坏，造成了大量的多次撞击，导致杆身发生了较大的变形。
尽管裂纹在某种程度上表现出了疲劳特征，但是其断裂的边缘却是十分显著的。
这样，裸露的螺旋段不存在破裂的解析数值。
1.2.2化学成份的测定样品为螺栓，其化学成份与设计者的技术指标相符。
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汽车悬置螺栓断裂失效分析
发表时间：2018-05-23T17:22:09.973Z 来源：《基层建设》2018年第6期作者：姚瑶
[导读] 摘要：本文分析了发动机安装支架和发动机支架的疲劳断裂问题。
江淮汽车集团股份有限公司乘用车制造公司安徽合肥 230601
摘要：本文分析了发动机安装支架和发动机支架的疲劳断裂问题。
对螺栓的宏观、扫描电镜、化学成分和金相分析进行了分析，并对同一批次螺栓进行了力学性能试验。
在各种物理化学试验的基础上，结合显微断裂和断裂机理，分析了螺栓的断裂原因。
关键词：汽车；悬置螺栓；失效分析
1前言
在开发多车发动机支架的过程中，将车辆用于发动机锻造钢悬架。
在常规车辆的道路试验中，连接螺栓和螺栓断裂。
本文从螺栓、螺柱断裂类型、螺栓连接强度计算和结构设计等方面分析了连接失效分析，并提出了改进建议。
2分析的内容
2.1分析样本
分析样品是一个完整的螺栓失效螺栓和失效螺栓。
完整的螺栓是全新未使用的。
2.2分析内容
进行了断裂分析、化学成分分析、硬度测试、金相分析、扫描电镜和能谱测试。
对完整的螺栓进行了化学成分分析、硬度测试、拉伸试验和金相分析。
2.2.1宏观断口分析。
断裂的连杆被分成两部分：螺纹部分的断裂部分留在连杆的深孔中，螺栓的另一部分暴露在外。
打开螺丝孔后，将断头取出，螺孔内螺纹有外拉的痕迹。
通过与相同模型的完全螺栓比较，发现螺栓的断裂位置位于螺纹的第一齿位置，螺纹部分没有明显的塑性变形。
由于暴露螺钉的二次损伤，存在明显的多重冲击痕迹，杆体严重变形。
虽然断裂具有一定的疲劳特性，但断裂边缘明显受到破坏。
因此，暴露的螺杆部分没有断裂分析值。
2.2.2化学成分分析
样品采用螺栓，化学成分符合设计人员的技术要求。
2.2.3光学金相分析。
对失败螺栓基体的金相组织进行分析，组织相对均匀。
在螺栓表面附近的组织形态学中未发现明显的脱碳。
金相检查未发现异常。
2.2.4硬度分析。
结果表明，断裂螺栓的硬度与设计要求一致。
2.2.5SEM分析
采用扫描电子显微镜观察螺栓孔内的断裂情况，发现裂纹源位于断裂边缘。
源区域面积较小，瞬时区域面积约为1/2。
通过安装位置对准，线的螺纹有向外拉的位置。
源区域的部分增大，疲劳阶段从断裂边缘开始，有许多与裂纹扩展方向垂直的小的疲劳条纹。
在源区没有明显的夹杂物和不均匀的冶金缺陷。
随着裂纹扩展，疲劳条纹变得越来越长。
在裂缝快速膨胀区，有一个明显的酒窝形状。
扫描电镜（sem）在螺纹上观察，发现裂纹与断裂源部分平行。
横截面的外表面有许多微裂纹。
螺纹表面没有明显的加工缺陷。
螺杆断裂为多个断口源，断裂源集中在截面的同一侧，锚杆和瞬态断裂带占整个断裂的比例（近1/2），这是典型的大应力低周疲劳断裂特征。
通过对螺纹的观察，发现加工缺陷引起的应力集中，除了疲劳裂纹外，没有发现。
因此，扫描电子显微镜（sem）的结果表明，连杆的断裂是在高单向弯曲循环加载作用下形成的。
3基于VDI2230方法的连接计算分析。
机械设计手册主要是指国家标准的螺栓连接计算方法。
与VDI2230的计算方法相比，计算方法略粗糙，前考虑不全面。
本文采用VD12230方法计算悬吊支架的连接，从表面处理、摩擦系数、结构尺寸、预紧力矩等方面分析了螺栓的连接强度。
通过道路光谱采集，获得了悬吊支架的载荷和横向载荷，并得到了悬架的横向载荷。
通过实验得到了连接结构的摩擦系数。
表一：摩擦系数
（1）使用VDI2230方法（MDESIGN分析软件）的帮助下，螺栓疲劳应力幅值是80mpa，电泳锻钢悬置支架的抗滑安全系数引擎联接螺栓底部SG=1.5，小于VDI2230SG1.8或更高的设计要求、安全系数；锻钢支架山经过电泳处理（相对结表面之间的摩擦系数是0.18），，通过嵌入预应力损失预紧的损失（VDI2230嵌入式）。
因为螺栓利用率是72.3%，可以满足连接的安全系数增加扭矩。
然而，螺栓的应力幅值很小，当扭矩接近屈服时，螺栓的应力幅值仍然高达71MPa。
（2）如果连接支撑面不进行电泳（螺栓的摩擦系数为0.23），则螺栓连接防滑的安全系数为SG=1.92，满足连接安全系数的要求；螺栓应力幅值为62MPa，不满足螺栓疲劳应力的要求。
（3）采用电导支架，然后螺栓扭矩增加，使螺栓计算利用率达到95%，螺栓疲劳应力幅值仍高达56mpa，仍然不能解决螺栓疲劳应力幅值过大的问题。
结果表明，单纯增加预应力不能解决锚杆的疲劳破坏，表明锚杆应力幅值过大，导致螺栓疲劳断裂。
（4）通过增加基础凸集的3毫米直径，增加的面积的利用率95%结表面和螺栓，螺栓应力幅值明显降低，增加了底座直径的螺栓疲劳失效后问题解决了道路试验。
指出零件结构的尺寸设计对螺栓连接的疲劳性能有重要影响，是提高螺栓连接在允许结构下的疲劳性能的一种方法。
（5）当然，在这种连接结构中，在弯矩作用下，3个紧固点分布，在弯矩作用下容易发生接触面积，在螺栓应力打开后会急剧增加，最终导致疲劳失效。
如果你考虑在三角形分布中变化的扣分，可以有效地减少弯曲力，在三个螺栓上的载荷分布可以更均匀，防止单个螺栓发生早期疲劳断裂失效。
然而，在发动机室空间中，很难进行有足够空间的三角形连接布置。
4结果
失效螺栓的化学成分、显微组织和硬度均符合相关技术条件，未发现明显的加工缺陷。
通过SEM断口观察，该螺栓的断裂具有低周弯曲疲劳断裂的特点。
分析表明，锚杆首先受高循环的弯曲荷载作用，产生早期疲劳条纹，并在较大的应力下断裂。
由于发动机在螺栓断裂后没有停止运行，在不稳定状态下的强应力导致连杆的弯曲变形和断裂。
失效螺栓在高应力下弯曲疲劳断裂，不存在加工缺陷。
通过螺栓和连杆盖，连接杆体形式的安装，以及断裂分析的螺栓疲劳裂纹扩展方向，弯曲应力方向应在连杆螺栓所承受的范围内，以及从内到外的两个固定的平面方向螺栓。
5结束语
失效螺栓断裂类型为发动机安装疲劳断裂，结合两个接头螺纹部分的断裂位置，通过金相检验和硬度测试合格，在扫描电镜（sem）螺栓下观察到微裂纹无异常，螺栓的疲劳断裂是正常的。
螺栓连接的疲劳失效不是由螺栓的质量问题引起的，但设计是不合理的。
电泳涂料在安装支架表面上的表面处理以及由于材料的嵌入而造成的表面粗糙度对连接预张力有很大的损失。
采用相同的拧紧力矩，不同接头的摩擦系数对连接的安全系数有直接影响，应在设计开始时进行评估。
紧固点布置和零件尺寸优化设计的合理结构，施加足够的夹紧力，螺栓应力幅值控制可以在设计范围内，可降低螺栓疲劳失效的概率。
通过扭矩角度或角度法的装配方法，在屈服点范围内装配螺栓，能有效降低螺栓疲劳应力幅值，提高螺栓的疲劳寿命，从而为客户提供高质量的产品。
参考文献：
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