重型汽车中冷器开裂问题研究
【汽车工业论文】重型汽车摆臂开裂原因分析
【汽车工业论文】重型汽车摆臂开裂原因分析摘要：某重型汽车的一桥摆臂在服役期间发生开裂。
通过宏观检查、化学成分分析、微观分析、金相检验等方法，对摆臂的开裂原因进行了分析。
结果表明：该开裂摆臂的开裂模式为疲劳开裂，摆臂在锻造过程中产生了折叠缺陷，折叠缺陷内伴生夹杂及微裂纹，在工作应力下折叠缺陷成为疲劳源，最终导致摆臂开裂。
关键词：摆臂；锻造；折叠缺陷；夹杂；微裂纹；疲劳开裂一桥摆臂是车辆转向系统的重要零件之一，其主要作用是将转向拉杆的力传递至转向节臂上，从而实现车辆的转向。
某重型汽车一桥摆臂在服役期间发生开裂，该开裂一桥摆臂的材料为４０Ｃｒ钢，加工工序为：下料→自由锻→模锻→喷砂→热处理→机加工→表面喷漆。
为查明该一桥摆臂开裂的原因，笔者对其进行了检验和分析，以期避免此类事件的再次发生。
１理化检验１．１宏观检查开裂摆臂的宏观形貌如图１所示，可见开裂发生在折弯处，沿厚度方向两侧均可见开裂。
开裂摆臂的表面孔位有装配痕迹，其余部位未见严重的磕碰、擦伤等外来机械损伤。
将摆臂的裂纹打开后观察裂纹开裂面形貌，图２为开裂断面的宏观形貌。
可见红褐色物质覆盖的较不平坦区域为开裂断面，其余断面则是打开裂纹时切割形成的，开裂断面贯通摆臂的厚度方向，并向内扩展１５～２０ｍｍ。
开裂断面距摆臂表面１～３ｍｍ区域分布有较多小台阶，其余开裂断面则呈典型的纤维状，人字纹指向摆臂表面裂纹。
１．２化学成分分析采用直读光谱分析仪对开裂摆臂的化学成分进行分析，结果见表１。
可见开裂摆臂的化学成分符合ＧＢ／Ｔ３０７７－２０１５《合金结构钢》对４０Ｃｒ钢的成分要求。
１．３微观分析摆臂的开裂断面经抛光后，使用４％（体积分数）的硝酸酒精溶液浸蚀，其宏、微观形貌如图３所示，可见开裂断面上富集小台阶的部位内有一浅色近似扇形的区域。
扇形区域的显微组织形貌如图４所示，可见其显微组织为铁素体＋片状珠光体＋贝氏体，片状珠光体轻微破碎。
开裂摆臂正常区域的显微组织为中等粗细的回火索氏体＋少量贝氏体＋少量铁素体，如图５所示。
重型商用车中冷器失效分析及改进
271 概述商用车柴油发动机通过废气涡轮增压提高发动机充气密度，以增加进气量，在此条件下，增加循环供油量来提高发动机的功率，将废气能量进行回收以提高热效率，降低了发动机油耗率。
采用涡轮增压，尤其是增压比增加以后，会使压气机出口空气温度升高。
中冷器的作用就是降低压气机后压缩空气的温度，从而提升功率和降低油耗。
但随着中冷器进气温度的升高，中冷器的铝材的热应力急剧提高，在热应力和机械应力的叠加下，中冷器出现故障而失效的概率增大。
由此可见，高可靠性的中冷器，是保证发动机具有较高的功率、较好的燃油经济性的基本条件。
本文所述的中冷器为空空中冷器，它是管带式的铝中冷器，散热管内部有紊流条。
2 中冷器失效模式据市场反馈，出现多起中冷器失效的问题，故障集中在匹配500 Ps 以上某款发动机的重型车辆上。
失效件的95%集中分布在西南、西北高海拔工况地区，其车辆运营在多山、重载负荷工况下，失效件的地域分布如表1所示。
其中失效里程在10万公里以内，占比90%以上，属于早期失效。
表1 失效件地域分布统计通过对失效件进行分析，95%以上的故障表现为中冷器进气侧1～6根散热管根部、主板根部出现开裂，如图1所示。
图1 中冷器故障表现从图2中冷器主片和散热管之间裂纹宏观图可以看出，中冷主片内部的裂图2 主板与管子之间裂纹宏观图3 中冷器失效原因分析3.1 高温下铝材机械特性下降3.1.1 中冷器进气温度变化2017年开始，对发动机涡轮增压器进行了更改，造成中冷器进气温度增加。
从现有车型中选取5辆车进行中冷进气温度系统台驾测试。
在发动机全功率全负荷试验情况下，测试数据表明，在功率点的时候中冷进气温度较高，重型商用车中冷器失效分析及改进□文/陈 承 王 伟 刘景超【摘要】文章对某重型商用车中冷器出现的失效问题进行原因分析，提出了相应的改进方案，并将改进前、后的中冷器方案进行对比，将优化后的方案进行台架试验对比。
经过市场的考验，大幅度提高了中冷器的质量，提升了客户满意度。
重型汽车LNG发动机常见故障及维修技术探究
重型汽车LNG发动机常见故障及维修技术探究摘要：发动机作为汽车的核心部件，对汽车的正常行驶有着不可替代的作用。
汽车的启动是依靠发动机的高速运转来完成的，在这个过程中发动机需要从车辆静止状态转变成正常运行状态。
现代汽车发动机一般都是利用车辆中蓄电池的能量，将电能转化为机械动能，从而实现发动机中齿轮的高速旋转，进而带动汽车的行驶。
在社会飞速发展的背景下，汽车已经不是奢侈品，变成了几乎家家必备的交通工具，对汽车发动机的保养和维修也应该让所有的车辆使用者重视起来，正确的维修保养方式不仅能够提升车辆的使用效能，还能够延长汽车的使用寿命。
关键词：重型汽车；LNG发动机；常见故障；维修技术探究引言在汽车所有配置或配件中，发动机属最关键的一部分，原因是它可以为汽车的行驶提供动力。
一般发动机的种类有很多，因此汽车容易出现的故障类型也很多，一旦汽车出现故障时便可能波及汽车的正常行驶，严重的话还可能危及驾驶员的生命安全。
因此，了解汽车发动机的常见故障类型尤为重要，同时还应该掌握既定的故障排除方法，保证汽车能够安全行驶，并且有效延长汽车的使用寿命。
一、汽车发动机结构发动机是其中当中的重要组成部分，主要通过对汽油的燃烧而产生热能，在相应元件处理后，使得热能转变成机械能，从而推动车辆的运行。
现代汽车领域存在多种类型的发动机，这些发动机性能上虽然存在一定差异，但组织结构大体相同，由7大模块构成，分别为：①启动模块，通过曲轴旋转的方式，控制发动机的运行与停止。
②燃料燃烧模块，通过燃油的燃烧，产生一定的热能，在适当转换后，用于推动车辆的行驶；③曲柄连杆模块，燃烧模块释放出热量后，在曲柄连杆的作用下，使其转变成汽车运行所需要的机械能；④配气模块，用于汽缸的换气，确保气缸内部压力维持在规定范围内；⑤冷却模块，用于调控发动机的温度，使得发动机温度处于正常状态下；⑥点火模块，将发动机启动后，向汽油发动机提供电火花，以使燃油可以燃烧；⑦润滑模块。
商用车散热器主片开裂故障分析
里左右就出现了散热器主片开裂漏水故障。该款 散热器主要由散热器芯体、进、出水室和护板组 成，并且散热器上还附带着中冷器、冷凝器、护 风罩等部件，散热器主片失效位置为散热器芯体 四角与散热器连接的根部，通过对失效位置进行 金相分析，确定主片开裂为疲劳引起。引起疲劳 的主要原因有热应力和机械应力，由热应力引起 的疲劳失效一般会出现散热管和散热带变形，因 此可以初步确定该散热器主片是由于振动引起的 机械应力导致的疲劳失效。
86
汽车科技 / AUTO SCI-TECH 2019年第4期
龚亚奇 毕业于武汉科技大学汽车与
交通工程学院，研究生学历， 目前任职于东风马勒热系统有 限公司发动机冷却科室，任产 品工程师，已发表文章3篇。
引言 散热器是汽车发动机冷却系统的关键零部件，
为了汽车轻量化和减少制造成本，铝散热器越来越多 地被运用到乘用车和商用车中，但是在使用过程中， 散热器主片的失效漏水故障要比铜散热勰严重，其
本文运用结构有限元分析方法，对主片的动 态应力进行研究，分析主片失效的主要原因，并 通过各部件应变能分布，确定了优化改善方案， 最后通过试验验证了改善方案的有效性。
1建立冷却模块有限元模型
由于散热器在实车安装中，上面还附带着中冷 器、冷凝器、护风罩、膨胀水箱和支架等部件，为 了更好地模拟实车工况，本文将冷却模块总成作为 研究对象，其中散热器主要由芯体、进水室、出水 室和挡板组成，中冷器主要由芯体、进气室、出气 室组成。水室和膨胀水箱为尼龙材料，护板和支架 的材料为钢材，其余部件全部为铝合金材料。首先
有限元模型中运用RBE2单元代替螺栓连接，运用 IQUAD接触代替卡扣连接，运用节点耦合带代替钎 焊。冷却模块有限元模型，如图1-2所示，共 3890208个单元，5481271个节点。
重型商用车驾驶室地板开裂失效分析
重型商用车驾驶室地板开裂失效分析
张广会 赵春雨 于浩 一汽解放商用车开发院 吉林省长春市 130011
摘 要：针对匹配平地板驾驶室某重型卡车投放市场后，驾驶室地板出现多起开裂问题，为此作者进行了深入的失 效分析和原因探究，应用疲劳损伤原理，进行实车载荷测试，最后找到了驾驶室地板开裂的原因，并制定 了改进措施，为商用车驾驶室开发提供了宝贵经验。
裂纹位置
图 2 驾驶室地板受力分析
纵梁断裂位置
142 AUTO TIME
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时代汽车
实车测试：根据测试结果，举升缸推杆 最大推力 35870N，最大拉力 5563N，幅值范 围 41433N。这个载荷对驾驶地板属于非常可 观的额外载荷，势必会对驾驶室地板的开裂 造成影响。
台架试验：同时，对原车举升缸进行了 台 架 阻 尼 力 试 验， 在 液 压 举 升 缸 拉 压 0 ～ 0.5m/s 速度、±20mm 行程内，产生了超过 15000N 阻尼力，也进一步复现了“丧动”状态， 确实存在阻尼力过大的问题。
5 改进措施及效果验证
针对液压举升缸“丧动”过程阻尼力过 大的问题进行设计改进。
6 关于商用车驾驶室液压举升缸设计 的思考
图 3 改进前载荷测量
200
SG0_in1 Ch 1:SG001:
பைடு நூலகம்
100
0
“μm/m”
-100
-200
-300
-400
-500 650 700 750 800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200
DF_4型机车柴油机中冷器收敛弯管裂漏的改进
DF_4型机车柴油机中冷器收敛弯管裂漏的改进
郑勇明
【期刊名称】《铁道机车车辆工人》
【年(卷),期】2008(0)4
【摘要】针对DF4型机车柴油机中冷器收敛弯管裂漏的惯性质量问题,结合厂修实际,从材料设计、工作环境、安装工艺和焊修工艺等方面查找原因,并制定了改进措施。
【总页数】4页(P17-20)
【关键词】机车柴油机;中冷器;收敛弯管;裂漏;改进措施
【作者】郑勇明
【作者单位】柳州机车车辆厂柴油机车间
【正文语种】中文
【中图分类】U262.3
【相关文献】
1.DF4D型机车中冷器出气道裂漏原因分析及改进措施 [J], 宋滨;王福祥;石长青
2.东风7D型机车12V240ZJ型柴油机新型胀接式中冷器的研制 [J], 孔丽君;生力夫
3.东风4B型机车柴油机气缸盖早期裂漏的原因分析及改进措施 [J], 冯济英;杜军
4.DF4型机车柴油机中冷器收敛弯管裂漏的改进 [J], 郑勇明
5.DF_4型内燃机车中冷器结构的改进 [J], 周雍
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中冷器主片、气室炸裂原因分析及改进措施关于KKC17
关于主片、气室发裂问题分析及改进措施最近两个月以来，用户在使用K K C17.96I产品时，主片和气室发裂的问题频频发生，前前后后退回近30台左右，给我们造成了非常大的损失和负面影响。
通过对退回样品的统计分析，主片、气室发裂全部集中在进出气室，主片发裂发生在拐角处，且大部分主片拐角处有明显的磨痕。
从产品标识中查到，出问题的产品分别集中在4月、7月和12月，其中以12月份的居多。
针对以上诸多问题，建议从以下几个方面进行改进：一、对主片进行改进通过对现有主片的仔细观察不难发现，主片内侧的翻边处有明显的折痕，而外侧也有与模具挤压而留下的挤压痕，这些缺陷使得主片的质量大打折扣。
当这些存在隐患的主片经过钎焊炉的高温后，使折弯处芯材内部的结构强度进一步减小，钎焊后主片又要进行人工打磨，使主片强度再次降低，诸多因素集中在一起，再加上车在行驶过程中的震动，主片发裂就再所难免。
所以要想从根本上解决这一问题就必须顺藤摸瓜，对症下药。
①要求主片供应商对模具进行修改：增大内模折弯处的R角，降低折弯处的折痕；将内外模的间隙调大，外模R角加大，以降低外侧的挤压痕；并在冲裁过程中要勤加冲剪油，将冲裁过程中的缺陷降到最低。
②对钎焊工艺进行更改：我通过一个多月的实践发现，只要钎焊出来的主片足够干净，主片不进行打磨，对氩弧焊的好焊与否是不会产生影响的，相反比打磨后的主片要美观，而且主片钎焊后的表面本身是一个很好的保护层，能起到防止氧化的作用。
但我们的主片为什么要进行打磨呢？归根结底是翻面时主片处多余的钎剂没刷干净，再加上主片和网带直接接触，使得接触的地方产生了结晶，这些结晶物里面还掺杂有网带上的灰尘及其它杂质，这就会影响到氩弧焊的焊接。
所以只要使主片不与网带直接接触，且翻面时将管板上多余的钎剂刷干净，钎焊出来后的主片是可以不进行打磨的，我用25mm的方钢代替现有的瓷砖焊了5组芯组，效果十分明显。
二、对气室的结构形式进行改进从退回的产品中，有的进出气室已经裂开，有的并没有裂开，气室裂纹都发生在拐角处，主片的裂纹都是到气室中间的隔筋处就没有了。
基于HyperWorks的某重卡车架开裂分析及改进
10.16638/ki.1671-7988.2017.13.038基于HyperWorks的某重卡车架开裂分析及改进洪章仁，邵刚，殷寒寒（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽合肥230601）摘要：车架是重卡各总成的安装基体，它将发动机、车身和其他总成件连成一个有机的整体。
文章针对某重卡车架开裂开裂问题，模拟车架使用工况进行静强度分析。
以某一个重卡车架做为研究对象，采用UG三维建模软件进行建模，运用Altair HyperWorks12.0有限元分析软件进行试验模拟，分析车架开裂原因，运用同样方法对改进方案进行有限元分析，确认整改方案并实施。
关键词：车架总成；UG；Altair HyperWorks12.0；有限元分析中图分类号：U472.4 文献标识码：A 文章编号：1671-7988 (2017)13-111-03Analysis And Improvement of AHeavy Truck Frame Based on HyperWorksHong Zhangren, Shao Gang, Yin Hanhan( Anhui Jianghuai Automobile group Co. Ltd., Anhui Hefei 230601 )Abstract: Frame is the mounting base of each assembly of heavy truck. It connects the engine, body and other parts into an organic whole. In this paper, the static strength analysis of a heavy truck frame cracking and cracking problem is carried out by simulating the service conditions of the frame. A heavy truck frame as the research object, modeling using UG 3D modeling software, the simulation test using Altair finite element analysis software HyperWorks12.0 analysis frame cracking using the same method, the finite element analysis of the improved scheme, confirm the rectification scheme and implementation.Keywords: Frame assembly; UG; AltairHyperWorks12.0; Finite Element AnalysisCLC NO.: U472.4 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)13-111-03引言车架是整车的基体，商用车绝大多数总成件（如发动机、传动系统、悬架、转向、驾驶室、货箱和有关操纵机构）都固定在车架上。
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重型汽车中冷器开裂问题研究
摘要：分析了重型车辆中冷器频繁开裂和高故障率的问题，并提出了解决办法。
本文提出了有针对性的优化方案，方法是在拆卸后对故障部件进行采样，分
析中冷器开裂的原因，利用CFD仿真，并通过台架对比试验证明该方案的有效性。
关键词：中冷器；开裂；除水
前言
废气涡轮增压技术可以增加发动机功率和扭矩。
但是，由于废气的导热性和
增压器的压缩功率，压缩机出口处压缩空气温度上升，直接影响发动机的充气效率，导致发动机功率和经济性下降。
中冷器的作用是降低增压器压缩空气温度，
可以提高空气密度，增加发动机功率输出。
从中可以看出，中冷器是保证发动机
可靠高效运行的重要组成部分。
中冷器散热器管泄漏时，发动机增压空气输入不足，严重影响发动机的输出和功率输出。
1故障描述
据市场反馈，进入冬季后，西北地区中冷器多次破裂，造成用户车辆使用问题。
要解决此问题，请对故障后返回的部件执行以下分析。
调研，视觉控制。
检
查故障部件，发现中冷器的故障模式是中冷器底部1-4根散热器管的延长，伴随
裂纹和漏风，中冷器的其他外观没有明显损坏。
第二，拆卸控制。
中间冷藏室和
散热器管被切断，检查后，内翼和散热器管牢固地固定在未延伸散热器管内，内
翼牢固地固定在延伸管内，但所有内翼均断裂。
检查中冷器的空气室内部，并在
空气室表面发现水位痕迹。
水位不同于空气室底部，最高水位接近第四散热器管。
2原因分析
调研，积水结冰。
通过对故障部件的分析，可以根据散热器内部机翼断裂和
空气室痕迹的检查判断中冷器散热器软管的故障过程:水积聚在中冷器，低温环
境下冷却，体积膨胀反复冻结后散热器管内的翼逐渐断裂，在过压压力作用下散
热器管开裂失效。
在困难的条件下，冰的膨胀也可能直接导致散热器管破裂。
第二，缺陷重现。
为了验证上述判断，在实验室环境中再现了故障模式。
切断中冷器，用水充入室内，直至底部两行散热器软管的深度，然后放入低温箱内冷冻，放入培养箱内解冻。
因此，在第三个周期，中冷器底部的冷却液管严重膨胀，在第五个周期，冷却液管破裂。
拆下散热器管并检查后发现内翼破损，缺省模式与销售后故障零件相同。
第三，微观观察。
沿水平方向进行的取样显示，曲线处的早期裂缝延伸到材料内部。
高频镜下可见主裂纹较大，扩展时有分枝，裂纹尾较小，裂纹形状符合应力腐蚀裂纹特征。
矩阵由一个α相位实体组成，该实体位于其上分布的非混合点上。
使用扫描电子显微镜观察到破裂。
放大系数较高时，可以看到泥浆带和疲劳带在堵塞物上有网格裂纹，并且可以看到更多的二次裂纹分布在整个谷物上。
断裂的特点是应力和疲劳腐蚀。
3解决措施
3.1中冷器室结构优化。
CFD分析表明，中冷器的进气流量按上、中、下顺序通过散热器管，中冷器底部散热器管的进气流量较小，流速较慢。
发动机负荷低时，空气室底部的水不能被气流冲走，存在风险。
从而优化了中冷器进气室的结构，增加了中冷器进气室的宽度，同时在中冷器进气室设计了隔板，使中冷器进气室并且方向气流优先通过中冷器的空气室底部，同时提高气流速度。
优化的中冷器CFD模拟分析表明，中冷器进气流量按底部、顶部和中间顺序穿过散热器管，中冷器底部散热器管内气流速度大大提高。
3.2中冷器除水设计。
当汽车低速行驶很长时间时，中冷器内的冷凝水不易通过气流输送，因为中冷器内气体流量低，从而形成了中冷器底部的水。
为了解决这一问题，在中冷器排气侧的空气室底部设计了排气孔，并在排气孔中间设计了排气孔。
排气孔直径是根据发动机支座性能测试确定的。
同时在风道内安装不锈钢滤清器，确保异物不会吸入。
3.3分析和讨论。
分析表明，中冷器在腐蚀和应力疲劳混合环境条件下容易出现延迟故障，解决办法是消除应力或腐蚀环境和疲劳因素，其中腐蚀和疲劳的原因与车辆的使用和熔炼原理有关因此，在冷成型过程中适当增加r角度以减少内部应力。
目前，制造商将r角度提高到R2.5，模具r角度的磨损率也降低了。
3.4维护中冷器。
外部清洁或侧冷却器前的中冷器冷却翼通常由叶片或污泥
堵塞，从而防止中冷器冷却。
因此，必须定期进行外部清洁。
注意不要使用高压
水枪防止散热器变形。
长期使用内部清洗后，污物通常附着在中冷器的内部管道上，这不仅减少了气流管道，而且降低了热交换能力。
因此，中冷器必须在内部
定期清洗和维护。
如果在中冷器内发现严重污物，应仔细检查空气滤清器与进气
管之间是否有泄漏。
注意:内部清洁后，中冷器必须干燥后才能连接管道。
4试验验证
原平面的中冷器和优化平面分别在发动机平台上进行测试，中冷器连接到发
动机平台。
在标准实验室环境中，发动机在国际公认的WHC运行条件下运行。
经
过三个周期的测试，发动机停止了首先使用集水杯从中冷器底部的排放阀收集冷
凝水，然后将排放阀放回原位。
同时切断中冷器排气口处的橡胶管，然后启动发
动机，将转速调整到最大转速，观察中冷器喷嘴的水量。
试验结果表明，初始计
划和优化计划中制冷机底部放空阀收集的水在初始计划中约为100ml，中冷器有
较多的水，自输出后以径向方式排出。
在优化方案中，中冷器水很少，从出口排
出水。
根据支撑试验结果，优化后中冷器蓄积水量显着减少，证明上述优化方案
是可行的。
结束语
本文分析了中冷器底部冷却液管开裂失败的原因，再现了故障。
在此基础上，通过实验提出并验证了优化措施，得出了如下结论:①中冷器底部的水和容积延
长是中冷器破裂的主要原因；②经改进的中冷器可通过改变空气流通方向，提高
中冷器底部冷却管内的空气流通速度，从而去除中冷器内积聚的水，效果显著；
③实验结果表明，优化的中冷器脱水效果良好，有效解决了中冷器散热器软管因
积冰而开裂的问题，提高了客户满意度。
参考文献：
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