某重载车辆悬挂系统压簧断裂失效分析资料重点

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基于ABAQUS某车型钢板弹簧断裂失效分析及解决方案

基于ABAQUS某车型钢板弹簧断裂失效分析及解决方案

,
考虑 黄片间 的 非线性接 触
.
,
建 立 了钢 板弹赞装 配及 加 载状
,
态 的精确 有 限元 模型
通 过分析计 算得到钢 板弹黄接 近 实 际工况 的应力分布 和 弹赞刚 度
,
并 对 比试 验 数据
,
从 板 赞失效 的角度考 虑
提 出 了更 改方 案
,
为结构 改进提 供 参考 接触 分 析
关健词 : 钢板 弹黄; 有 限 元分 析 ;

前 面 提到 由 于 收敛 性 的原
,
因 主 簧 刚 度 与 试 验值 会有 较 大 的差 别
当 副 簧 与主 簧 完全 接触 之 后
试验 与 仿真数 据对 比
载荷 由二 者共 同承 担

板 簧 刚 度 数据对 比 见 表 1
表1
主 簧 刚 度 侧厄皿)
N) 试验 ( 3 3 77
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组 合 刚 度孙 劝 m )
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1
引言
汽 车钢 板 弹簧 是 汽车 的关 键 减振 元 件
,
其 主 要 功 能 是 作 为 悬 架 系统 的 弹 性元 件 起 吸振和
4 ) 最 大应 力 为 9 6 3 M Pa (见 图 1
图1 2
刚刚 接 触 状态 主 簧 的 应力 图

汽车悬架弹簧断裂分析及解决措施

汽车悬架弹簧断裂分析及解决措施

汽车悬架弹簧是汽车悬架中的弹性元件,在车桥 和车架之间作弹性联系,承受和传递垂直载荷,缓冲 并抑制不平路面所引起的冲击,肩负着汽车的安全性 和舒适性。近年来,随着轻量化进程的不断加快,高 强度质量轻的悬架弹簧应用越来越普遍,同时在汽车 召回制度等法律法规的不断健全及整车越来越严格 的安全测试环境下,对弹簧的品质要求越来越高。
摘要:汽车悬架弹簧在汽车道路强化腐蚀试验中断裂。对断裂样品进行扫描电镜分析,裂纹源处存在裂纹和随处 可见的应力腐蚀花样,断口受到酸性物质的严重侵蚀。样品平均硬度 592~613HV10,断口金相组织为回火屈氏 体,表面没有脱碳。样品断裂的原因是试车循环砾石冲击强度过大,破坏弹簧表面涂层产生缺陷,并在持续循环腐 蚀和冲击下,裂纹进一步延伸直至最终断裂。提出解决弹簧腐蚀疲劳措施及出货检验技术规范建议,对涂层固化 条件进行修订,固化时间延长,整改后砾石冲击试验效果较好。 关键词:悬架弹簧;金相组织;硬度;化学成分;能谱分析 中图分类号:TG142.41 文献标识码:A
Fractureanalysisandsolutionofsuspensionspringinautomobile
LuoXiong
(GuangzhouHuadeAutomobileSpringCo.,Ltd.,Guangzhou511365,China)
Abstract:Suspensionspringisbrokenduringautomobileroadcorrosiontest.ThebrokensamplewasSEM analyzed,there iscrackandstresscorrosionstreakincracksource,fractureisseriouslycorrodedbyacid.Theaveragehardnessofsample is592~613HV10,microstructureoffractureistempertroostiteandnodecarburizationonsurface.Thecauseofsample fractureisthecyclicgravelimpactistoostrong,whichdamagethesurfacecoatingandoccurdefects,underthecontinuous cycliccorrosionandimpact,crackfurtherincreasesuntilthespringisbroken.Thesuggestionofspringcorrosionfatigue countermeasureanddeliveryinspectionmeasureisforwardedandmodifycoatingcuringcondition,delaycuringtime.Gravel impacttesteffectisgoodafterimprovement. Keywords:suspensionspring;microstructure;hardness;chemicalcomposition;energyspectrum analysis

对某装甲车弹簧断裂问题的分析

对某装甲车弹簧断裂问题的分析
采 用 6 S M A, 料 标 准 为 G 5 1- 8 , 度 要 求 为 5i n 材 2 B 28 5 硬
高碳低合金的弹簧钢。
13 弹簧制造流程分析 .
4 4 H C 经对 G 5 1- 8 2~ 9 R 。 B 2 8 5以及 G 12 B 2 2等材料标准的查 阅, 标准 中均无此材料 , 材料 为非 标准材料 , 目前钢 材市 该 且
6 7件 ,0××年 1 月 1 2 1 7日新加工人库 3 0件 ,0××年 2月 2 2 3日新 加工入库 2 。2 5件 0××年 6月 1 5日、 8月 3 t1 1E、0 月1 9日装配车间分别 向物 质部领 取 了 2件 、4件 、 1 共 1 5 件 计6 7件 0 3弹簧 进 行 装配 , 中 2 5 其 0××年 批 产 品 2 8台 , 2 年批产 品 1 0X× 4台。3月 71 在装配过程 中 0 3弹簧出 3, 5
第3 3卷
第 5期
四 川 兵 工 学 报
21 0 2年 5月
【 武器装备理论与技术 】
对 某 装 甲车 弹 簧 断裂 问题 的分 析
李望伟 , 谭佐 富
( 重庆地 区军代 室 , 驻 重庆 405) 0 0 0
摘要 : 针对 弹簧断裂 问题 , 从问题弹簧批次 、 材料选用 、 弹簧制造 工艺过程 3个方面对弹簧断裂 问题进行 了综合分析 ,
承制单位在装配某履带式装 甲车 阀件 时 , 发现 润滑系定
压 阀弹簧 ( 以下简称 0 3弹簧 ) 5 断裂 3件 , 图 1 示。断裂 如 所 位置基本在距离端 面第一 、 圈处 , 口形 态呈 沿钢丝 横截 二 断
面 4 。 向, 2个 阶段断裂 , 口肉眼可见光 亮结 晶状 。宏 5方 分 断 观断 口属于早期脆性断裂形貌 。

弹簧的失效分析与预防~参考!

弹簧的失效分析与预防~参考!

弹簧的失效分析与预防~参考!弹簧是一般机械不可缺少的零件,它在工作过程中起到缓冲平衡、储存能量、自动控制、回位定位、安全保险等作用。

弹簧在使用过程中常因各种原因导致失效而引起机械故障。

为此,有必要讨论引起弹簧失效的原因及预防措施。

导致弹簧失效的主要因素有材料缺陷,加工制造缺陷,热处理不当,表面处理不当,工作环境因素等。

通过对21个弹簧失效案例的汇总分析,弹簧表面缺陷,包括碰撞磕痕、微动磨损、凹坑等造成弹簧失效的比例最大,占50%;另外还有裂纹占有20%;夹杂、疏松13%;脱碳、热处理、表面强化分别占3%左右。

弹簧失效可由一种原因引起,也可由几种原因因素综合作用所致。

因此,对弹簧的失效分析必须先对实例的失效现象进行种种调查分析,弄清楚其失效模式,然后找出其失效的原因因素,从而提出改进措施1、弹簧原材料引起的弹簧失效:(1)由于钢的冶炼方法不同,会使钢中存在不同程度造成弹簧早期疲劳失效的夹杂物,夹杂物过量或尺寸过大,均匀度不好都会影响材料的力学性能,容易早期疲劳失效。

实例:某公司一件型号为SY6480(Ф22mm)的车辆悬架用扭杆弹簧,在新车出库时便发生断裂,分析认为断裂起源于弹簧亚表面存在的一个粗大脆性夹杂物(如图1,图2(图1的放大图))。

预防措施:弹簧材料必须有优良的冶金质量,如严格控制化学成分、高纯净度,较低夹杂物含量,同时还要求材料成分和组织的均匀性和稳定性。

为了降低钢中有害气体和杂质元素,提高钢的纯净度,应采用真空冶炼及电渣重熔等精炼技术。

(2)轧制过程可能引起的缺陷:残余缩管及中心裂纹;折叠缺陷(如图3);线状缺陷、划痕;表面锈蚀坑;过烧、桔皮状表面、麻坑;这些都可能导致弹簧失效。

所以钢厂应尽量避免和消除轧制过程中产生的缺陷,弹簧厂应加强对弹簧原材料质量检查,尽量采用表面质量好的材料。

冷成形螺旋弹簧在卷簧时由于卷簧过程中工艺装备不良或调整操作不当会产生弹簧的表面缺陷。

如自动卷簧机上切断弹簧时切刀就有可能插伤邻近弹簧圈钢丝的内表面。

汽车悬架系统弹簧钢60Si2MnA的断裂失效分析

汽车悬架系统弹簧钢60Si2MnA的断裂失效分析

汽车悬架系统弹簧钢60Si2MnA的断裂失效分析韩晓威;杨晓彩;李爽;戚翠芬【摘要】用箱式电阻炉研究了不同加热温度和保温时间对弹簧钢60Si2MnA脱碳层深度的影响.结果表明:随着加热温度和保温时间的增加,脱碳层深度增加,加热温度1 000℃时,脱碳层最大,而随保温时间的增加脱碳层增加速率变缓.调质处理后试样的疲劳试验结果表明,复合夹杂物和脱碳层的存在导致了试样断裂失效.【期刊名称】《山东冶金》【年(卷),期】2018(040)003【总页数】3页(P45-47)【关键词】弹簧钢60Si2MnA;断裂失效分析;脱碳层;夹杂物;加热温度【作者】韩晓威;杨晓彩;李爽;戚翠芬【作者单位】中钢石家庄工程设计研究院有限公司冶金分院,河北石家庄050021;河北工业职业技术学院材料工程系,河北石家庄050000;河北工业职业技术学院材料工程系,河北石家庄050000;河北工业职业技术学院材料工程系,河北石家庄050000【正文语种】中文【中图分类】TG142.11 前言中国作为汽车第一消费大国,不断刷新全球的汽车产销记录。

如此庞大的汽车需求市场,将显著带动汽车零部件行业的高速发展。

弹簧是车辆悬架系统的重要组合部件,直接决定了车辆在行驶过程中乘客的舒适性和安全可靠性。

而在行驶过程中,弹簧钢会反复受到冲击的弯曲应力、扭转等交变应力,服役条件相当恶劣,这就要求其具有优良的综合性能。

弹簧钢在承受各种载荷时容易发生破坏,提高弹簧钢的性能、了解弹簧钢的失效原因显得尤为重要。

本研究对车辆用弹簧钢60Si2MnA在使用过程的失效方式进行分析,以期为生产高性能弹簧用钢提供一定的理论依据[1-3]。

2 试验材料和方法试验材料为某厂生产的热轧弹簧线材60Si2MnA钢,其主要化学成分如表1所示。

试验分析加热温度和加热时间对铁素体脱碳行为的影响,从而达到控制60Si2MnA的脱碳层厚度和改善其疲劳性能的目的[4]。

表1 试验用60Si2MnA钢化学成分 %C S P 0.58 Si 1.7 Mn 0.76 Cr0.150.010.011 Ni 0.10试验过程以空气为介质,用箱式炉加热,加热温度选择800~1 100℃范围(以50℃为间隔),保温60 min;试验在850、950 ℃下分别保温20、30、60、90 min,试样在不同温度下保温不同时间后空冷,然后测定脱碳层厚度,试验钢加热工艺见表2。

基于汽车钢板弹簧断裂失效研究

基于汽车钢板弹簧断裂失效研究

基于汽车钢板弹簧断裂失效研究摘要:汽车是我们日常生活中常见的一个交通工具,为人们出行提供了很多便捷,而钢板弹簧是汽车悬架系统中的重要零件,倘若其出现问题,会对驾驶人员带来一定的影响。

其中致使汽车钢板弹簧断裂失效的原因,也来自方方面面,本文则主要针对弹簧断裂失效的主要形式进行了分析,同时也提出一些可行的改进方法,希望以此来确保钢板弹簧处于有效状态,这不仅可以保障车辆的安全性和可靠性,也可以极大的降低安全事故的发生概率。

关键词:汽车;钢板弹簧;断裂失效;研究前言:社会经济的发展促进了我国汽车行业的发展,而汽车也成为人们生活中不可缺少的一部分。

通常情况下,车辆在正常行驶时,会受到自身震动或者是外部因素的影响,而致使钢板弹簧出现一些问题,其中当应力超过钢板弹簧自身承受能力时,就会出现断裂而失效,这难以保障驾驶人员的生命安全。

因为作者多年从事钢板弹簧的质量检测及失效分析,所以根据自身工作经验提出几点改进方法,希望以此来尽量避免钢板弹簧断裂失效问题的出现,切实保障驾驶人员的生命安全。

1.汽车钢板弹簧断裂失效主要形式1.中心孔失效现阶段,汽车钢板弹簧断裂失效的形式很多,具体从以下进行分析。

第一,中心孔失效,中心孔本身就是钢板弹簧最为脆弱的部分,一旦其失效,就会导致车辆过程中出现诸多问题,严重者还会引发安全事故[1]。

致使中心孔失效的原因,可能是由于螺栓松动,造成弹簧承受的作用力被汇聚到中心孔,也可能是由于其他原因,比如:当中心孔的承受力的表面积变小时,也会致使其产生裂纹,此时的钢板弹簧会失去作用,这会影响到汽车的正常行驶,针对此类问题我们要采取措施进行处理。

1.板簧卷耳失效板簧卷耳失效,也是汽车钢板弹簧断裂失效的一个主要形式,他对驾驶人员所带来的影响也比较大。

汽车在行驶过程中难免会遇到各种摩擦力或者是外力的碰撞作用,导致板簧卷耳处于失效的状态,致使此类问题出现的原因,我们从以下分析:第一点,可能是由于驾驶人员在驾驶过程中因操作不规范,例如急停或快速换挡引起汽车非正常窜动,长期之后会致使板簧卷耳处于失效状态,很难保障车辆运行的平顺性。

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。

汽车用钢板弹簧失效分析

汽车用钢板弹簧失效分析摘要:钢板弹簧是汽车悬架的重要组成部分,钢板弹簧在汽车行驶中承受交变应力载荷,其产品质量直接关系到车辆行驶的平顺性及操控稳定性。

汽车钢板弹簧是汽车悬架应用最为广泛的一种弹性元件,具有可靠性好、结构简单、制作工艺流程短等优点。

关键词:汽车用;钢板弹簧;失效分析引言汽车钢板弹簧由若干片曲率半径不同、长度不同、宽度相同的弹性钢片叠加而成,在整体上近似等强度的弹性梁,具有减震和导向作用。

钢板弹簧的中部通过U型螺栓(又称骑马螺栓)固定在车桥上,其作用是通过悬挂的方式连接车架和车桥。

钢板弹簧裸露在车架与车桥之间,承受车轮对车架的冲击、弯曲和振动载荷,通过吸收车辆动能,将动能转化为弹性势能,从而起到缓冲作用,保证车辆的平稳性和安全性。

1理化检验1.1断口宏观分析断裂位置距离钢板弹簧中心35mm处,从图中可以看到钢板弹簧表面布满喷丸留下的凹坑。

钢板弹簧的断口形貌,从图中可以看出,断口与钢板弹簧长度方向垂直,无明显塑性变形,为宏观脆性开裂,断口表面较粗糙,在B区域可以观察到明显的撕裂棱,根据撕裂棱的方向可知A区域为裂纹源区,钢板弹簧断裂起源于表面,其余区域(C区)为最终断裂区。

1.2断口微观分析用扫描电镜观察钢板弹簧断口中的裂纹源区和扩展区的微观形貌,从图中可以看出该区域为解理断裂,属于微观脆性断裂,在裂纹源区可以观察到二次裂纹。

可以观察到疲劳辉纹,说明扩展区是在力的循环作用下形成的。

将钢板弹簧放到UniMT-12000A/D荧光磁粉探伤机中进行复合磁化,轴向电流为3500A,纵向电流为2000A,磁化2次,磁化时间为1s。

钢板弹簧表面磁粉探伤形貌,从图中可以看到钢板弹簧表面存在多条磁痕,钢板弹簧断口的裂纹源区域A和B处有明显的裂纹存在,说明钢板弹簧在台架试验前表面已有裂纹存在,需要进一步分析裂纹产生的原因。

1.3裂纹微观形貌分析用OLYMPUSGX53光学显微镜对裂纹形貌和裂纹处的显微组织进行检测。

汽车零件失效分析—疲劳断裂分析思路及要点


引言
➢ “失效学系统论”是研究系统的模式、结构、性质和规律的理论, 它具有系统性、最优化、模型化等基本原则。
➢ “失效学的方法论”是认识世界和改造世界的方法理论,它具有 普适性、科学性、有效性等性质;
➢ 鉴于疲劳断裂失效在汽车零部件数量和种类上多发性、失效形式 和影响因素的多样性,有必要系统地分析、归纳和总结分析的思 路和要点,建立和优化分析模式,提高分析和解决问题工作的准 确性和有效性。
3.3.3同轴度不合-力学要素
某轿车自动变速器驱动板接续发生了3件疲劳开裂的问题,间隔里程在 23000~25000公里之间; 该问题应该是发动机曲轴和变速器输入轴的轴中心线的同轴度不良。
变速器
发动机
3.3.4齿轮间隙-力学要素
曲轴第一曲柄弯曲疲劳断裂时有发生,原因是发动机相关齿轮啮合间隙过小,曲 轴断头承受弯曲疲劳载荷; 应关注相关齿轮轮齿的齿面啮合情况。
“材料疲劳强度”总体上属于“显性要素”,靠检验予以确认; “零件的疲劳应力”大多属于“隐性要素”,需要分析评价; “零件的疲劳寿命”属于“半显性要素”,需要充分地评估。
疲劳分析三要素的关系
关注金属材料的疲劳特性,强度(应力)数轴的变化是数学级 数,寿命数轴变化是几何级数。
需要关注疲劳曲线的“斜率”。对于汽车常用的、疲劳强度较 高的结构钢来讲,“寿命阶比”系数大约在1.25~1.40之间。
疲劳断裂的寿命特性
某国产发动机曲轴因“烧瓦”而引起曲柄弯曲疲劳断裂,大量反馈 的车辆行驶里程大致在1~2万公里左右,但后来收集到的最典型的数 据告知,从其更换润滑油到曲轴断裂的行驶里程仅为500公里,其寿 命折损率应为0.1%。 这种寿命数据表达了当时的润滑油市场的情况和换油的频次和几率 问题。 确认零部件的“疲劳寿命”时,要注意 到一种较常见的情况,即机械系统运行 过程中,某些“技术状态”会出现连续 性变化或阶段性的突然变化,导致“应 力要素”异常波动而引起零部件的疲劳 开裂,这种情况下真实的疲劳寿命要低 于、或远低于实际记录的寿命,

汽车悬架弹簧钢分析报告

汽车悬架弹簧钢分析报告1前言悬架弹簧是汽车重要部件,它在周期性弯曲扭转等交变应力下工作,经常承受拉、压、扭、冲击、疲劳、腐蚀等多种作用,所以应具有高的弹性极限。

同时为防止疲劳与断裂,悬架弹簧还应有高的疲劳强度与足够的塑性、韧性。

随着能源日趋紧张,为了减轻汽车重量,对悬架弹簧钢提出了新的要求,减轻其重量的最有效办法是提高弹簧设计应力。

经计算,弹簧重量与设计应力平方成反比,而抗疲劳与抗弹减性能是直接影响弹簧设计应力的主要因素。

汽车轻量化,促使汽车悬架弹簧高应力化非金属夹杂物则是悬架弹簧损坏失效的主要原因,如何降低弹簧钢中非金属夹杂物数量,改善夹杂物形态与分布,冶炼高纯弹簧钢已成为当前弹簧钢生产的一个关键问题。

1 11汽车用悬架弹簧的质量要求1. 1车用悬架弹簧的种类和特点悬架弹簧在汽车行驶过程中,承受高频往复压缩运动,起着缓冲和减震作用,其质量好坏,对车辆平稳性、安全性起着至关重要的作用。

轿车、客车对悬架弹簧性能要求较高,需要达到减小噪音、提高舒适度和平稳性等要求;重型及超重型载货车需要高强度悬架弹簧。

悬架弹簧的技术发展趋势总体上向轻量化、高应力、高可靠度发展,悬架弹簧设计应力要求大于1100MPa,高的可达1200MPa。

汽车行业使用的悬架弹簧分为钢板弹簧和螺旋悬架弹簧两大类。

轿车用螺旋悬架弹簧,钢丝直径9~16mm,常用4个悬架弹簧,每辆车平均需要弹簧钢线材15 kg,钢种为60Si2MnA,55SiCr(SUP12) , 50CrV A等。

一些微型汽车和面包车的悬架弹簧、摩托车减震弹簧等也使用螺旋悬架弹簧。

悬架弹簧对弹簧钢丝的化学成分、夹杂物数量和形态分布、表面质量、脱碳层、显微组织及力学性能等要求较高。

悬架弹簧要求表面脱碳层小于直径的0.5%、表面要磨光、尺寸公差要求比较严格、应无缺陷交货。

采用通常热加工方式难以达到用户要求,因此,轿车悬架用弹簧逐渐由热成形改为冷成形,经拉拔、热处理后制成卷簧。

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