关于拉杆接头锻件裂纹的分析与整改

文／王夕锋，房田振，高桂堂·诸城市义和车桥有限公司

汽车转向拉杆是汽车上的重要零件，其强度和可靠性是汽车能否安全行驶的重要指标之一。汽车转向拉杆球接头总成是汽车转向拉杆的重要组成部分，而拉杆接头是其连接和支撑的主体部件，故其是重要的保安件之一，不得有折叠、裂纹等缺陷，保证其内在质量尤为重要。而我们在生产过程中发现接头锻件出现裂纹，本文就其发生的前因后果及整改措施做如下介绍。

拉杆接头产品介绍

⑴产品三维模型如图1 所示，冷锻件二维图纸如图2 所示。

⑵使用的材料为GB/T 699-2015 优质碳素结构钢45#，圆钢φ40mm。

⑶该锻件的总体加工工艺流程为：棒料剪下料、300kW 中频加热炉加热、300 吨电动螺旋压力机锻造、100 吨冲床切边，然后转网带正火线进行正火，再进行抛丸、探伤，最后进行机加工。

产品问题描述

20 多年来我们稳定生产了几千万件合格的拉杆接头产品，该产品热处理要求是正火处理，在某班次生产过程中却发现302 件产品出现裂纹，故对本批产品立即进行隔离封存，具体裂纹照片如图3 所示。

产品问题原因分析

锻件产生裂纹，不外乎两种，一种是锻造裂纹，另一种是热处理裂纹。

图1 产品三维模型

图2 冷锻件二维图纸

图3 产品出现裂纹

锻造裂纹也就是锻造完成后产生的裂纹，这里面可能有两种产生的原因，一种是钢材本身的质量问题导致的，如常见的非金属夹杂物、砂眼、划痕、裂纹、缩孔、皮下气泡、发纹、白点和夹层等，在钢材的表面或者内部存在，经过锻打反应在锻件上。第二种情况就是锻造过程产生的，譬如锻打温度过高、过低，加热过程中产生过烧或者过热组织，包括锻打工艺问题(即预锻和终锻型腔不匹配)、操作不当(把坯料预锻时打的太薄)，金属流线出现紊流，模具出现龟裂，也会造成锻件产生裂纹。

热处理裂纹主要是淬火裂纹，也就是淬火后内应力超过了材料的抗拉强度而导致开裂，出现此现象，有这几种可能。⑴工件结构不合理、壁厚差别太大。⑵淬火温度太高、淬火液里冷却时间太长。⑶钢种选用的淬火介质性质或者浓度不合适，淬火冷速太快。⑷淬火液搅拌太剧烈等，这都增大了淬火内应力，进而可能产生淬火裂纹。再就是淬火后放置在空气中时间太长，回火不够及时，导致回火前或者在回火过程中开裂，当然这些都要从失效件中进行金相检查、分析判断。

该拉杆接头因为是正火状态，对整个生产工艺流程进行了检查，没有发现任何异常，所以没有经过淬火过程，故可以排除热处理导致的裂纹，后续重点从锻造方面以人机料法环的方法进行分析，具体如表1所示。

通过分析可以看出，原材料缺陷是产生裂纹的主因，因此我们对裂纹处进行了检测，发现存在脱碳现象，同时裂纹无明显的方向性，在接头的杆部及头部都有，据此就要查原材料，我们对库存材料进行了外观检查，发现部分材料表面存在类似划伤的现象，有很多条划痕，故对此材料按照GB/T 15711-2018 钢材塔形发纹酸浸检测方法进行了塔形发纹试验，试验结果一块合格无发纹，另一件在阶梯一有多条发纹，最长29mm，阶梯三有多条细小发纹，故不合格，见图4。

表1 产品缺陷问题分析

因我们的工件是锻件，故按照标准从该材料上取样进行顶锻试验，从看到表面有多条划痕的材料上取样进行顶锻，发现顶锻后试样上有裂缝(见顶锻后照片)，从表面没有划痕的材料上取样再次进行顶锻试验，试样没有任何缺陷，故判断该批材料不合格并进行封存，出现此次质量问题的原因在原材料上。

图4 材料缺陷

整改和预防措施

⑴按照钢材的国家标准严格控制钢材的低倍组织要求，不得有目视所见的缩孔、夹杂、裂纹、白点和气泡等缺陷，一般疏松、中心疏松、锭型疏松均符合各等级要求，确保钢厂提供材料的一致性，减小发纹产生的数量及尺寸，有质量要求很高的工件建议与钢厂签订独立的协议材料，由钢厂确保原材料的质量，这是最关键的也是最重要的。对于一般用户如检测能力薄弱的，则加强对原材料进货检验的检查要求，要求每批材料都要进行外观检查，且材料表面不得有目视可见的裂纹、折叠、结疤及夹杂，并进行随机顶锻试验，将这作为一个进货管控的要求。

⑵作为保安件，严格执行锻件100%的探伤要求，确保合格出厂，这是必要的预防手段。

结束语

通过此次锻件产生的裂纹问题，充分认识到质量问题永远存在，防不胜防，一刻都不能放松，即便生产了几千万件没有问题，也不代表以后没有问题，标准只会越来越高、控制会越来越严，而在工艺执行方面必须真正做到位，不能蛮不在乎、随意变动。当问题发生了，只有仔细检查和分析，找出发生问题的根源，这样就可以做到有效预防和管控。