摩托车车架断裂分析
机车车轴断裂失效分析_徐罗平
0 简介
2004 年 4 月初 ,某铁路局机车第六位轮对车轴 发生断裂 。断裂位置在轴身中部 。该机车新造出厂 服役才 6 个月 ,车轴断裂时的总走行里程约 81 000 km 。
车轴材料为 J Z45 号优质碳素钢 ,加工工艺流程 为 :冶炼 →铸 、轧 →锻造 →正火热处理 →超探 (力学 性能检查) →粗加工 →质量检查 →精加工 →外观检 查 →磁粉探伤检查 。技术要求按铁标 TB/ T1027 91“机车车轴技术条件”、国标 GB5068 - 1999“铁路 机车车辆车轴用钢”检验 ,验收 。
断口附近车轴表面和 1/ 2 R 处材料的拉伸试验 焊补区的母材热影响区 、熔合区 、焊缝区的金相组织
和冲击试验 (均沿轴向) 、布氏硬度试验结果均能满 见图 5 。图 1 所示次疲劳源 2 正好处于焊补熔合线
足 TB/ T1027 - 91“机车车辆技术条件”中的有关规 定。
区域 。根据焊缝宽度推测 ,主疲劳源 1 、次疲劳源 3 大致为沿轴向另一侧的焊补熔合线区域 。
试验检测 机车车辆工艺 第 3 期 2005 年 6 月
结果见表 1 ,满足 TB/ T1027 - 91“机车车辆技术条 件”规定 。
表 1 断裂机车轴材料的化学成分
%
w (C)
w (Si)
w (Mn)
w ( P)
w (S)
w (Cr)
1. 4 低倍组织检查 断口附近取横向 、纵向试样 ,按 GB226 - 91“钢
的低 倍 组 织 及 缺 陷 酸 蚀 检 验 法”检 验 , 并 按 GB/
T1979 - 2001“结构钢低倍组织缺陷评级图”评定 。
低倍检验结果满足 GB5068 - 1999“铁路机车车辆车
半挂车车架异常断裂原因与策略研究
故障维修半挂车车架异常断裂原因与策略研究张布廷（安徽华兴车辆有限公司，安徽 阜阳 236000）摘 要：根据对半挂车车架断裂的部分进行有限元分析，对车架的应力应变进行分析，可以发现车架断裂的原因主要是出现的应力值大于车架的最大屈服强度，使车架不能更好的抵抗外力导致断裂。
接下来对车架的结构进行一定的了解，对车架的断裂原因进行分析，最后对车架异常断裂的问题提供解决方法。
关键词：半挂车；车架；异常断裂；原因；策略随着经济的不断发展，半挂车运输货物的比例不断增大，半挂车不仅在西方国家中拥有很大的市场，在国内也占有大部分比例。
半挂车在使用的过程中仍然会出现一些问题，而半挂车车架异常断裂就是最常见的问题，车架断裂影响半挂车的运输质量，也威胁驾驶员和工作人员的安全，因此对车架的断裂的原因是近几年社会关注的焦点，根据车架断裂原因对车架进行改进和修复，保证半挂车输送货物的效率的同时也保证工作人员和驾驶员的安全。
1.半挂车的车架结构下面是市面上常见半挂车车架的正视图和侧视图，可以看到每个车架由两根横梁组成，每个车架的两端是与车厢连接的交界处，连接主要运用螺丝钉和铆钉，两根横梁之间有六个短横梁，在从右向左数的第二个短横梁处有加固长横梁的加强板。
车架的总长度大约有70米，前面的车架宽度大约为9米，后面的宽度大约为8米，为了加强车架的坚固程度横梁制件每个横梁有大约1厘米的宽度。
为了对车架进行建模和元素分析，使用CAD和CATIA软件进行模型建立，通过ANSYS的模拟分析，可以看出车架的力应变规律，通过查阅资料对其进行综合性分析，找出车架断裂的原因。
下图为半挂车车架的正视图和侧视图。
图1 半挂车车架的正视图和侧视图2.半挂车车架断裂的原因2.1对车架的屈服强度分析半挂车在使用过程中可以承受40吨左右的重量，车架的前面与半挂车的车头相连，后面与半挂车的车轮和尾部相连，重物通过车架上的铁板对车架进行重压，过大的压力向下压导致车架会出现裂纹。
摩托车车架系统疲劳寿命研究
II
重庆大学硕士学位论文
1
绪
论
1
1.1 课题背景及意义
绪
论
目前，我国生产的摩托车绝大部分仍属中低档产品，技术上处于中低水平， 且大部分产品没有自己独立的知识产权。生产规模大而技术水平落后是我国摩托 车工业的现状和特点。 目前的新车型开发大多是“克隆”国外车型或在不改变车体和 发动机等核心技术基础上的外观改形，尤其在新车开发过程中，没有进行充分的 研究分析和试验考核，导致产品开发周期长、开发费用高，性能往往得不到保证。 造成这样的状况一方面是因为缺乏自主开发的技术基础和专门技术人才，另一方 面缺乏相应的检测评价方法和手段及大量试验基础数据的积累。为改变目前这种 状况，开展对摩托车性能的研究尤为必要。 众所周知，摩托车车架在摩托车中起着举足轻重的作用。车架是一个结构和 受力均复杂的组合零件，它将发动机、传动部分、行车部分、操纵部分等有机的 连结在一起，构成一个整体，承受着全车及载荷的重量，接受动力传递装置的扭 矩，通过驱动轮与路面的附着作用，产生对摩托车的牵引力；承受着路面作用于 车轮的各种力及力矩；承受着摩托车在不平路面行驶时产生的冲击和振动载荷等。 车架的主要功能不仅用于固定及支承车辆的发动机、传动系统和悬架系统以及其 它相关元件等，还起着抑制来自前后车轮的各种负荷所引起的扭曲变形以及对骑 乘人员提供良好的操纵稳定性和骑乘舒适性等作用。摩托车操纵的平顺性、驾驶 的安全性、乘坐的舒适性和在各种路面条件下的通过性与车架都有不可分割的关 联。因此，摩托车车架是一个要求严格的大型受力构件，必须有足够的强度和刚 性，而且在重量、造型等方面也有相应的要求。在载荷的作用下，车架必须有足 够的静强度和疲劳强度。静强度是指在承受冲击载荷时，车架抵抗永久变形的能 力。疲劳强度是指摩托车在行驶过程中，承受交变应力时不产生疲劳裂纹和疲劳 断裂的能力。实践证明，目前摩托车车架主要损坏形式是疲劳破坏，一般先在局 部区域(焊接接头处)产生裂纹，然后裂纹扩展导致断裂。疲劳强度不够，使用一段 时间后，容易发生车架断裂、永久变形等严重事故，给人身安全带来严重威胁。 通过对摩托车车架系统结构进行疲劳强度分析及寿命预估， 不但可以对现行摩 托车进行剩余寿命评估，而且能有效地指导新型摩托车的开发，提高了国内摩托 车的设计水平，具有十分重要的理论意义和实用价值。同时，通过对摩托车车架系 统的疲劳强度研究，制定疲劳强度试验标准，最终实现在疲劳试验机上对摩托车 车架系统进行疲劳试验，不仅可以大大缩短产品开发周期、降低开发费用,避免路 试中的安全事故，而且为摩托车开发和定型抽检中对车架系统疲劳耐久性考核试
摩托车车架的有限元分析及结构优化研究的开题报告
摩托车车架的有限元分析及结构优化研究的开题报告
一、选题背景及意义
摩托车是一种重要的交通工具，其车架是整个车辆结构中至关重要的组成部分。
车架的结构设计和优化对于摩托车稳定性、操控性、安全性等方面有着重要的影响。
有限元分析是一种常用的分析方法，能够对复杂的结构进行有效的分析和优化，因此可以用于摩托车车架的有限元分析及结构优化。
本研究旨在通过有限元分析和优化技术，提高摩托车车架的结构强度、刚度、减轻重量，达到优化设计的目的。
二、研究内容和方法
本研究的主要内容包括以下几个方面：
1. 摩托车车架有限元模型的建立
2. 车架在不同工况下的有限元分析
3. 车架结构的优化设计
4. 优化设计后的性能测试与对比分析
研究方法主要采用有限元分析软件进行模型建立和分析，并结合优化算法进行车架结构的优化设计。
三、预期成果和意义
本研究的预期成果主要包括以下几个方面：
1. 摩托车车架的有限元模型和分析结果
2. 车架结构的优化设计方案
3. 优化设计后的车架结构重量减轻和强度等性能指标的提升
该研究对于摩托车车架结构的优化设计和改进具有重要意义，能够提供相应的指导和参考，为更好地提高汽车的性能和可靠性提供有力的支持。
钢包车车架开裂原因的分析及改进措施
炉钢 水 再 经 Ｌ Ｆ炉 精炼 。转 炉 钢 经 观察 ，发 现 焊 缝 多 处有 夹 杂 ，
杂物 的存在 和形成 的带状 组织 降
包 车运 行于 转炉 下 ； Ｔ作 时 ，转 焊缝 质量 明显不 合格 。为了不影 低金 属 的韧 性 和强度 ，夹杂物 又
Ｆ ａ ｎ ｅ ｄ ｎ ａ ｓ ｒ ｍｅａ ｄＭ ｎ ｉ ｇＷ ｙ
邢 卫 平 ，都 晓静 ／ Ｉ ＧＷｅ ｐｎ ， Ａ ｉ －ｎ Ｘ Ｎ ｉ ｉｇ Ｈ Ｏ Ｘ ａ ｊ ｇ — ｏｉ
随着 国内钢铁 企业 的大型化 车 、渣 盘车 等炉 下 车辆 。该批 设 类 似 反 馈 ，针 对 这 一 特 殊 情 况
改造 ，冶金设 备也 向大型化 发展 。
重 量 已 发展 到 了 ４ ０ｔ ８ 以上 。钢 包
备投 入 使用 的过 程 中，除 ９ ｔ ０ 钢 秦 冶 重 工 专 门 成 立 了专家 小组 ， 行转 炉 下 的 ９ ｔ ０ 钢包 车 ，在使 用 并提 出解决方案予 以改进 。
秦 冶重 Ｔ有 限公 司 的冶金 车辆 载 包车 外 ，其 他设 备 运行 正 常。运 分 析 ９ 钢 包 车车 架开 裂 的原 因 ０ｔ 车 、铁 水 罐车 、渣 车等 冶金 车辆 过程中 曾出现车架 主梁钢板 开裂 、 是公 司车辆 产 品的 主导 产品 。早 主梁焊 缝 多次 开裂 等现 象 ，这 不
架 ，在 开裂钢 板 附近对板 材取 样 并进行金相分析 ，分析结 果表明 ， 所 有样 块 的显 微组 织 都 有 缺 陷 ， 情 况 大 致 相 同。缺 陷 情 况 ： １ （ ）
试样 抛光后 未腐蚀 前观 察 ，均有 大 量 的 非 金 属 夹 杂 物 存 在 。【 ） ２
摩托车车架系统疲劳强度分析及寿命预估
前言
摩托车车架主要损坏形式是疲劳破坏 ,一般先 在局部区域产生裂纹 ,然后裂纹扩展导致断裂 ,给人 身安全带来严重威胁 。疲劳强度及寿命预估是评价 摩托车可靠性的重要因素之一 ,疲劳试验是评价车 架疲劳强度的主要方法 ,通过对摩托车车架系统结 构进行疲劳强度分析及寿命预估 ,不但可以对现行 摩托车剩余寿命进行评估 ,还能有效地指导新型摩 托车的开发设计 ,具有十分重要的理论意义和实用 价值 。
3 新世纪优秀人才支持计划 (NCET - 05 - 0766)资助 。 原稿收到日期为 2006年 10月 23日 ,修改稿收到日期为 2006年 12月 22日 。
2007 (Vol. 29) No. 10
朱才朝 ,等 :摩托车车架系统疲劳强度分析及寿命预估
· 901 ·
1 疲劳试验机的研制
对摩托车车架强度的考核主要通过整车的道路 试验完成 ,因路试试验的条件 、环境等因素使其与疲 劳试验机相比开发周期延长 ,试验成本高且安全性 差 。因此开发针对我国摩托车实际情况的疲劳试验 机 ,制定相关试验规范和试验标准 ,以代替产品开发 初期的路试试验 ,具有十分重要的实际意义和经济 效益 。
摩托车车架系统承载全车和载荷的质量 ,以及 摩托车在不平路面行驶时产生的冲击和振动载荷 , 其疲劳破坏形式属机械疲劳破坏 。同时摩托车车架 系统受到冲击和振动载荷都是随机的 ,在其结构内
产生的交变应力也是随机的 ,没有固定的应力幅度 和频率 ,因而属于机械随机疲劳 。在设计摩托车车 架系统时 ,出于安全考虑 ,一般其设计名义应力都远 小于材料的屈服极限 ,其使用寿命也要求较长 ,因此 摩托车车架系统的疲劳属于高周疲劳 [ 1 - 2 ] 。但在实 际过程中很难模拟随机路面的激励 ,摩托车车架疲 劳试验机是在摩托车车架水平方向和垂直方向 ,施 加对称或非对称循环激励载荷来模拟摩托车通过凸 凹路面时给车架的冲击激励 [ 3 ] 。根据疲劳累计损 伤原理 、国内外摩托车行驶的自身特点以及摩托车 车架系统的疲劳类型 ———机械高周疲劳 ,建立了基 于车架结构 、材料疲劳属性和变幅载荷谱下摩托车 车架及悬挂系统可靠性疲劳寿命预测模型 。对某摩 托车车架系统疲劳强度和疲劳寿命进行了预估 ,并 在车架疲劳试验机上进行试验验证 ,为车架疲劳强 度分析及寿命预估提供了理论依据 。
摩托车车架可靠性分析
摩托车车架可靠性分析摘要：对摩托车车架进行可靠性分析对保障驾驶者的生命安全，提高企业的声誉有着重要的作用。
本文分别通过Steinberg三区间法和MSC.Fatigue有限元分析软件分析计算摩托车车架的疲劳寿命，得到摩托车车架的可靠性分析结果。
关键词：摩托车车架；三区间法；有限元1.基于Steinberg三区间法车架的疲劳分析摩托车车架在摩托车长期的行驶中每时每刻都会受到疲劳破坏作用，最开始是在某个局部小范围内出现裂纹，然后由于摩托车长期的使用，车架的裂纹会逐步的扩散，直至钢管的断裂，情况严重时会给驾驶员的生命造成伤害，因此对摩托车车架的疲劳分析和对其进行寿命预测是分析摩托车车架可靠性的重要因素。
1.1.疲劳分析的相关概念疲劳是设备部件在其最大临界状态以内重复性的受到可以容许的力的作用而出现小范围内断裂的现象。
作用力的大小、变化幅度、受力点的位置变化以及受力的次数都是影响设备部件疲劳的主要因素。
通常在设备部件疲劳设计的相关问题研究中需要测定各种材料的P-S-N曲线和对应的疲劳极限。
1.2.摩托车车架疲劳失效理论设备部件在载荷的作用下会有一次失效、寿命失效和累计损伤失效这三种失效形式。
本文研究摩托车车架的疲劳失效主要考虑车架的累计损伤失效。
由于车架的受力是随机的过程，因此进行疲劳损害计算比较困难，为了简化过程，本文采用Steinberg的三区间法计算车架的疲劳损害，即车架在68%情况下，受力值区间为；在95.4%的情况下，受力值区间为；99.73%的情况下，受力值区间为。
因此就可以结合miner方法进行疲劳累计计算。
Miner是基于受力幅度的大小是固定值的情况下，假设材料在某个固定受力幅度i的情况下材料的寿命为Pi，在随机受力情况下，材料进行了pi次受力实验（pi，1，所以摩托车车架受到疲劳损害，并且已经被破坏了结构。
该方法虽然简单易行，但是只能机械判断在一定作用力下车架是否已经因为疲劳而被损坏，而不能具体算出车架的使用寿命。
摩托车发动机连杆断裂原因分析
摩托车发动机连杆断裂原因分析陈明，谭莹，曹标，周崎，刘健斌(广州出入境检验检疫局化矿金属材料检测技术中心，广东广州510623)要：对断裂的摩托车发动机连杆进行宏观、金相及断口分析。
结果表明连杆与输出轴之间曾发生强烈磨擦，连杆局部区域应力集中及温度过高，降低了该区域的疲劳强度。
同时该区域组织中存在的较粗大的碳化物了基体组织的连续性，加速了裂纹的形成和扩展。
词：连杆；疲劳断裂；失效分析东某摩托车厂一辆摩托车在运行了2000km后发生机械故障，经拆机检查，发现发动机曲轴连杆断裂。
厂家送来断裂连杆要求进行断裂原因分析。
据悉该连为20CrMnTi，表面经过渗碳处理。
连杆工作原理见图1，连杆的往返运动带动两传动曲轴转动。
图1 曲轴连杆工作示意图宏观检查失效连杆件有两个断口，杆身未发现明显变形(图2)，在连杆断裂端的轴承弧面可见许多与断口平行的裂纹[图3(a)]；断裂端一侧面存在强烈磨擦痕迹[图3(深度达0.5mm；轴承弧面靠近磨擦侧面一端可见蓝灰色的高温氧化痕迹[图3(c)]，连杆另一端未发现裂纹。
断口1(图2左边的断口)较为光滑平整，断口损，中部可见疲劳弧线[图3(d)]；断口2(图2右边的断口)未见疲劳弧线。
图2 曲轴连杆全貌(a)连杆断裂端的轴承弧面裂纹；(b)连杆的一个侧面受到磨损；(c)曲轴轴承弧面靠近磨擦侧面一端蓝灰色的高温氧化痕迹；(d)断口1全貌图3 磨损及断裂处的宏观形貌扫描电镜分析断口1在扫描电镜下显示疲劳弧线[图4(a)]；根据弧线的走向可以找到疲劳源，疲劳源在[图4(d)]右下方拐角处，局部放大，源区的细微组织大部分已磨看到放射棱特征[图4(b)]；在疲劳扩展区可见疲劳条纹及二次裂纹[图4(c)]；断口2未见疲劳条纹，只有韧窝，可见断口1是最先开始断裂的断口，而断次断口。
(a)断面区间的疲劳弧线；(b)疲劳源形貌；(c)疲劳扩展区的二次裂纹及疲劳条纹；(d)白色块状碳化物图4 断口的SEM照片常规检验取样对曲轴连杆相应部位按GB/T230.1-2004进行硬度测试，按GB/T9450-2005检测渗碳层厚度，按JB/6141.3-1992检验渗碳层碳化物和马氏体及残余奥，结果见表1。
半挂车车架开裂问题分析及优化设计
半挂车车架开裂问题分析及优化设计半挂车车架开裂问题分析及优化设计随着人们对物流运输需求的不断增加，半挂车作为物流运输车辆已经成为了不可或缺的一部分。
然而，半挂车的车架在使用过程中易出现开裂、断裂等问题，严重影响了半挂车的使用寿命和安全性。
因此，对于半挂车车架开裂问题的分析和优化设计具有重要的实际意义和研究价值。
一、半挂车车架开裂问题原因分析1.材料原因在半挂车车架制作过程中，使用的材料质量不良或材料的适用性不符合设计要求，容易导致车架开裂问题的出现。
2.焊接工艺问题车架的焊接工艺是生产过程中重要的环节，如果焊接技术不到位或者焊接质量不高，容易导致车架开裂、脆化等问题。
3.使用情况长时间高速行驶，道路的高低不平、过载超载等使用情况，会对车架造成很大的冲击和压力，使车架的累加应力值超过所能承受的压力，从而导致车架的开裂、断裂等问题。
二、半挂车车架的优化设计1.材料优化在生产半挂车车架时，应选择高质量、优良的材料，并严格检验检测，确保材质的符合设计要求，这样可以有效降低车架出现开裂问题的风险。
2.焊接工艺优化采用优秀的焊接技术和焊接材料，以及先进的焊接设备，可以有效提高焊接质量，降低车架开裂问题的出现率。
3.结构设计优化在车架的结构设计过程中，应考虑到实际使用情况，采用科学合理的结构设计，并在设计过程中进行有限元分析和模拟试验，最终确定最优的结构设计方案。
4.车身附加件的优化半挂车车身的结构不同于普通汽车，车身附加件设计不合理、连接方式与其他部分不协调等问题都会导致车架的开裂，因此，在车身附加件的选择、设计与安装上需严格按照规范操作。
三、总结：半挂车车架开裂问题的解决方法并非一朝一夕、过程繁琐。
综合针对材料、工艺、设计问题展开分析，正确选用材料、采取正确的生产工艺和结构设计，才能最大限度地确保半挂车车架的使用寿命和安全性。
通过这些优化设计的措施，可以有效地降低半挂车车架的开裂、断裂问题发生率，保证半挂车在物流运输中的平稳运行和安全运载。
摩托车主轴断裂失效分析
摩托车主轴断裂失效分析陈渝【摘要】Fracture reasons of motorcycle spindle bars which fractured frequently when straightening after carburizing and quenching heat treatment were analyzed by means of chemical compositions analysis,metallographic examination,hardness test and macro and micro fracture analysis.The results show that a large amount of plastic deformation produced at the spindle bar surface region after extrusion forming which had reached the critical deformation amount.At the same time,normalizing treatment never had been processed to the spindle blank after cold forging according to the technical requirements,which resulted in the original microstructure before heat treatment didn＇t meet the requirements.So recrystallization happened at the spindle bar surface region during the carburizing process and resulted in formation of very coarse equiaxed grain region,which formed extremely coarse tempered lath martensite with high brittleness and hardness after quenching and low temperature tempering.So brittle fracture happened to the motorcycle spindles under the action of high external force of straightening.%摩托车主轴在渗碳淬火热处理后校直时发生断裂,采用化学成分分析、金相检验、硬度测试及断口宏、微观分析等方法对断裂主轴进行了分析。
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筹羹薏翟黧萋焉薹暑鬈掌ｉ；！！ｉ品冀￡有所改善＇但
４改进措施
ａ．应注意车架的选材，批量购买或生产前对材 料性能及金相组织进行必要的检验，避免使用性能 不合格的钢材；
收藕日期：２∞ｌ一０４—０６ 作者简介：唐卫国（１９６７），男。湖北省潜江市人，汉族．１９８８年毕业于杭州中国计量学院，现为华中科技大学（原华中工学院）在职研究生，在 海南新大洲摩托车研究所从事金属材料物理分析及失效分析工作。
一 万３６方一数据
汽车工艺与材料
唐卫国：摩托车车架断裂分析
不降低或略降低强度的条件下，提高材料的塑性和 韧性。但这种黑色珠光体组织则不同于正常的正火 珠光体组织。低碳钢的正常正火组织所形成的珠光 体晶粒是完整的，其边缘清晰，而且珠光体的片层结 构也是清楚的，即碳化物与铁素体的相间片状结构
图１车架绪构殛断裂部位
２理化检验
２．１宏观检查 由于存在３处断口，为弄清造成断裂的本质原
因，首先必须判断出断裂的先后次序。从连接车架 前横管与前立管的铸钢管件断口Ａ的宏观形貌可 以看出，断口上明显存在大块夹杂及疏松缺陷，致使 强度严重降低。断口一部分严重锈蚀，另一部分磨 光，说明Ａ处是首先断裂的。左侧管断口ｃ区域存 在一定塑性变形，断裂位置远离焊缝，属过载一次断 裂。车架右侧管断口Ｂ无明显塑性变形，断裂源是 焊缝边缘，即焊接热影响区。由此可以推断，右侧管 先于左侧管断裂，即右侧管断裂后，左侧管承担全部 载荷造成过载而断裂。
３７
唐卫国：摩托车车架断裂分析
（。）两箭头所指为裂纹，即主断裂源
２０。
囝６右侧管断口形貌（主断裂源）
＇ｏ。
（ａ）两箭头所指为｝｛Ａｚ，郎次断裂源
（ｂ）
图７右侧管新口形貌（次断裂源）
ｓ结论
ａ．前弯管与前叉连接的铸钢件断裂原因是由 于大块夹杂、疏松造成强度不足而一次断裂；
ｂ．左侧管断裂的原因是由于焊接缺陷，即焊接 裂纹为断裂源。由于焊接裂纹的存在，导致裂纹临 近的热影响区成为次断裂源，属于典型疲劳断裂；
２．３拉伸试验 常温下拉伸试验的结果见表２（标准值取自
ＧＢ７００一８８）。由此可见，材料的抗拉强度远高于标 准值，而延伸率远低于标准值。
表２右侧管拉伸试验结果
２．４金相检验 连接前弯管与前立管的铸钢管件断口附近的金
相组织为铁素体加珠光体，为正常组织，但夹杂疏松 严重，这是导致其断裂的根本原因，见图２。图中的 大块阴影为疏松及夹杂。在右侧管断口附近取样， 金相组织如图３、４所示．基体组织如图５所示。在断 口附近的热影响区内有黑色珠光体出现（见图３）。 我们知道，此类钢材通常均采用正火处理工艺以细 化晶粒并使组织均匀，使综合力学性能得到改善，在
汽车＾艺与材料
ＡＵＴＯＭＯＢⅡ．Ｅ ＴＥＣＨＮＯＬｏＧＹ＆ｍＴＥＲＩＡＬ
文章编号：１００３—８８１７（２００１）０６—００３６—０３
摩托车车架断裂分析
唐卫国
（华中科技大学，湖北武汉４３００７４）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
摘要：采用金相检验、扫描电镜等分析手段，对摩托车车架的断裂进行了分析。结果表明，造成断裂的主要原因是焊接热 影响区存在焊接裂纹，在应力作用下裂纹逐渐扩展导致疲劳断裂，并对材料的基体、热影响区的金相组织进行了讨论。
ｂ．对焊接车架的关键焊缝部位进行探伤； ｃ．提高焊接质量，严格按焊接工艺参数进行焊 接，避免焊接裂纹的产生。
万一方３８数—据
Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ Ｆｒａｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｍｏｔｏｒｃｙｃｌｅ Ｆｒａｍｅ
ＴＡＮＧ Ｗｅｉ—ｇｕｏ
（Ｈｕａｚｈｏ肥ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏ帮ＵｎｉｖｅｒｓｉＩｙ，ｗｕｈａｎ Ｈｕｂｅｉ ４３００７４，ｃｈｉｎａ）
因此没有必要对其作太多的分析，故以下分析的重 点放在右侧管的断口Ｂ上。对右侧管断口附近的基
体进行化验，其化学成分符合ＧＢ７００一８８中对
Ｑ２３５Ａ钢的要求，结果见表１。
表ｌ右侧管化学成分测定结果（＂％）
元素
ｃ
Ｍｎ
Ｓｉ
ｓ
Ｐ
实测值
ｏ １８
ｏ．５４
ｏ．１５
０．０４
ｏ．０３７
标准值ｏ．１４—０．２２ Ｏ ３０～ｏ ６５≤０ ３０≤ｏ．０５≤ｏ．０４５
关键词：车架一摩托车；失效分析
中圈分类号：Ｕ４８３．０５
文献标识码：ｃ
ｌ情况简介
ｘＤｚｌｏｏＴ一５摩托车在台架上试验１３７ ｈ，发现 车架有３处断裂。连接车架前横管与前立管的铸钢 管件断裂，车架两侧钢管断裂，断裂位置如图ｌ所 示。
２＿芸喜！；ｉ羹美果可知，连接前横管与前立管
的铸钢管件的断裂是由于明显的宏观缺陷造成的，
责任编辑 辛民
汽牟 艺与材斟
摩托车车架断裂分析
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)：
唐卫国， TANG Wei-guo 华中科技大学,湖北,武汉,430074
汽车工艺与材料 AUTOMOBILE TECHNOLOGY & MATERIAL 2001(6)
本文链接：/Periodical_qcgyycl200106012.aspx
用扫描电镜对右侧管断口进行观察，可见断裂 源是焊缝边缘的裂纹，见图６ａ，两箭头所指为裂纹， 即主裂纹。图７ａ为热影响区，两箭头所指为ＨＡｚ， 即次断裂源。
图６ｂ、图７ｂ分别为图６ａ与图７ａ的局部放大 图，均可清楚地观察到疲劳条纹，因此其断裂性质属 典型的疲劳断裂。对左侧管也进行了电镜观察，未 发现任何疲劳特征，属一次断裂断口。
清晰可见，它是一种稳定的金相组织。而此断口附近 热影响区内所形成的非正常珠光体不具有以上两个 特征，恰恰相反，其珠光体晶粒边界不明显，晶界边 缘模糊不清，珠光体晶粒内的片层结构在光学显微 镜下也难以看出。
图２铸钢管件金相组织
图３右侧管断口附近金相组织
１００×
图４右侧管卧ｚ金相组织
图５为未受热影响的基体组织，主要为铁素体， 晶问有极薄的碳化物析出，几乎见不到珠光体，这 是具有应变时效现象低碳钢的金相组织的特征。此 种现象产生的过程如下：在热处理过程中，加热到 ＾。。以下，随后快速冷却，得到含碳量ｏ．０２％左右的 过饱和固溶体，在常温下放置一段时间后，碳在局 部地区富集乃至析出极薄的碳化物，使钢的强度、 硬度增加，塑性韧性下降。具有这种特征的低碳钢 在焊接过程中，当热影响区的温度达到７５０～８００ ℃时，碳以上述不同于正常正火处理的珠光体形态 析出，当温度达到９００℃时，其珠光体形态趋于正 常态。基体为正常组织的低碳钢，在焊接热影响区 则不会出现上述异常现象。
具有应变时效的低碳钢在焊接热影响区内出现 这种非正常珠光体组织，材料强度与其具有应变时
２０ 万０１年 方第数６期 据
图５右侧管基体金相组织
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效的组织相比，将会降低，而韧性得以改善。但对其 它性能的影响有待于进一步探讨。
根据上述分析对左侧管的断裂形态就很容易理 解了，由于应变时效钢的韧性很差，强度反常的高， 因而当右侧管断裂后，造成左侧管过载而断裂，其断 口平齐，且塑性变形较正常的过载断裂要小得多。 ２．４断口分析