汽车摆臂断裂失效分析

2013-03-05刘海峰唐刚

汽车零部件 2013年4期

关键词：断口力学性能石墨

刘海峰，唐刚

(深圳比亚迪汽车有限公司，广东深圳 518118)

0 引言

某轿车在试验中突然前悬左下臂总成断裂、悬挂位移，造成车辆不能正常行驶。车辆行驶里程为19870 km。断裂前悬左下臂为铸铁件，其表面不同部位印铸有不同的标记字样，技术要求铸件材料为QT450-10。

为了查找该摆臂断裂原因，对其进行试验分析。

1 试验过程

1.1 宏观断口分析

经检查，发现断裂发生在摆臂最薄弱区，该处明显比摆臂其他部位壁薄，断裂位置见图1，断裂源区附近有明显磕碰痕迹(见图2)。

悬左下臂宏观形貌断口(见图3)两侧均有污染物，断口平齐呈脆性断裂，断面灰黑色。由此初步可以判断该摆臂球化不良，甚至未进行球化处理。

1.2 金相检验

分别在摆臂不同部位取金相试样进行检查，金相试样取样部位见图4。依据GB/T 9441-2009《球墨铸铁金相检验》对各部位进行金相检测，结果如表1所示。

表1 金相检测结果

1.3 力学性能检测

在摆臂本体上取拉伸试样，进行力学性能试验，在截取拉伸试样过程中发现摆臂铸件内部存在不同大小的疏松孔洞。力学性能检测结果如表2所示。

表2 力学性能检测结果

2 试验验证

为了验证石墨球化级别是否对摆臂的力学性能及耐久性有影响，分别对不同批次的摆臂进行了疲劳耐久试验、静载荷试验、金相试验，结果见表3。

表3 不同批次验证结果

3 分析讨论

(1)断口平齐呈脆性断裂，断面灰黑色。

(2)在制作拉伸试样过程中发现该零件存在明显的疏松孔洞。

(3)力学性能结果表明:该零件抗拉强度和伸长率不符合标准要求，硬度结果符合标准要求。

(4)金相分析结果表明:摆臂球化不良，球化率低，主要以片状石墨和蠕状石墨为主，另有极少量球状石墨，片状石墨的存在导致零件基体连续性差，这种组织未达到技术指标规定要求，使球墨铸铁的力学性能急剧下降。致使该摆臂在受力较大的情况下发生断裂。

(5)通过对摆臂进行静载荷、疲劳耐久试验以及金相试验，发现当石墨球化级别为2级时摆臂承受的静载荷和疲劳耐久性远远大于球化级别为6级的摆臂。

4 缺陷分析及预防措施

球化不良主要与铁液的碳当量、球化、孕育等工艺有关。生产中防止球化不良应采取的措施:(1)球化剂的加入量要足够;(2)在球化处理时，应尽量防止镁的烧损，提高球化剂吸收率;(3)严格控制原铁水含硫量，应选用低硫生铁;(4)铁水温度应控制在工艺要求范围内，铁水温度过高会产生球化剂烧损过多，温度过低合金易“结死”，均会产生球化不良。