某輕型卡車減振器支架開裂問題原因分析與改進(jìn)

徐論意，吳江，方亮

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

引言

某輕型卡車在可靠性試驗過程中出現(xiàn)減振器與車架連接的減振器支架開裂問題，斷裂里程為2000Km左右。該問題造成車輛行駛平順性變差，影響乘員乘坐舒適性及貨物運輸安全性，其故障如圖1所示。

圖1 減振器支架開裂圖示

本文從減振器支架的材料、焊接質(zhì)量、強(qiáng)度等多個方面對減振器支架開裂問題進(jìn)行分析，最終通過優(yōu)化整改，徹底解決此問題。

1 原因分析

1.1 支架材料物理性能分析

該支架開裂位置位于減振器銷軸與沖壓件的焊接處，表現(xiàn)為沖壓件母材開裂。沖壓件母材采用 Q235B-4.0，屈服強(qiáng)度不小于235MPa，抗拉強(qiáng)度不小于375Mpa。對沖壓件同批次材料進(jìn)行拉伸試驗，檢測結(jié)果顯示材料合格，見圖2。

圖2 Q235B-4.0拉伸試驗原始記錄

1.2 焊接質(zhì)量分析

1.2.1 故障件宏觀形貌

將故障件沿鏡像剖開，4個不同位置的宏觀形貌見圖3。由圖可見，構(gòu)件基本都是從焊接熱影響區(qū)開裂。圖示箭頭為斷裂面。

1.2.2 故障件微觀分析

微觀組織見圖 4。由圖可見，沖壓件開裂起源于焊接熱影響區(qū)，并擴(kuò)展至沖壓件母材，使得沖壓件基本裂穿。焊接接頭焊縫部分和熱影響區(qū)部分的金相組織未見明顯異常。

圖3 故障件的宏觀形貌

圖4

1.2.3 故障件硬度檢測

焊接接頭各部分的硬度檢測結(jié)果見圖 5。由圖可見，焊縫的硬度約為218HBS，沖壓件側(cè)的熱影響區(qū)硬度約170HBS-189HBS，而沖壓件母材的硬度為141HBS。

圖5 焊接接頭硬度檢測結(jié)果

從上述分析來看，可以得出以下結(jié)論：

1）環(huán)形角接接頭的焊接質(zhì)量并不是十分良好，但由于裂紋基本都是起源于焊接熱影響區(qū)，并擴(kuò)展至鋼板母材，使得鋼板基本裂穿。因此焊接質(zhì)量并不是引起開裂的主要原因。

2）交接接頭焊縫和熱影響區(qū)部分的金相組織和硬度未見明顯異常，且其硬度均高于鋼板基板的硬度。

1.3 減振器支架強(qiáng)度分析

圖6 減振器速度特性曲線

圖7 減振器支架強(qiáng)度分析云圖

在懸架跳動過程中，減振器壓縮行程及伸張行程交替工作。減振器支架主要受到減振器的拉伸阻尼力和壓縮阻尼力，該阻尼力與減振器活塞工作速度有關(guān)。經(jīng)檢測，該系列減振器最大阻尼力為7000N，如圖6所示。

采用Hypermesh軟件對支架強(qiáng)度進(jìn)行分析，結(jié)果如圖7所示，最大應(yīng)力為443.9Mpa，遠(yuǎn)大于材料的屈服強(qiáng)度，且最大應(yīng)力點與開裂位置一致。

綜上所述，減振器支架強(qiáng)度不足導(dǎo)致開裂故障。

2 改進(jìn)優(yōu)化

為提高減振器支架強(qiáng)度，對減振器支架的材料和結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。材料由Q235B升級為 510L，屈服極限不小于355 Mpa，抗拉強(qiáng)度不小于510Mpa；同時將減振器支架與車架翼面連接改為腹面連接。

優(yōu)化后減振器支架最大應(yīng)力為 307.4Mpa，安全系數(shù)由0.52提高到1.15。

表1

3 試驗驗證

針對上述優(yōu)化后的減振器支架，進(jìn)行整車162041km試驗驗證（其中強(qiáng)化路折合其他路況里程為 1∶15），減振器支架無開裂問題故障發(fā)生，下表為其試驗里程。

表2

4 結(jié)束語

本文從減振器支架結(jié)構(gòu)優(yōu)化、提升材料性能方面進(jìn)行改進(jìn)，最終解決減振器支架開裂問題，且路試試驗及市場驗證效果良好。本文所及方法對類似問題的解決具有一定的借鑒作用。

參考文獻(xiàn)

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