汽車座椅是將成員與車身聯(lián)系在一起的重要內(nèi)飾部件，它直接影響到整車的舒適性和安全性。在發(fā)生碰撞時(shí)，座椅作為安全部件在被動(dòng)保護(hù)中起決定性作用的組成部分，它可以在事故發(fā)生時(shí)最大限度的減輕對(duì)駕駛員和乘員造成的傷害。
某款乘用車在對(duì)座椅進(jìn)行沖擊試驗(yàn)時(shí)，其中一個(gè)連接銷發(fā)生斷裂。本文通過各種試驗(yàn)方法對(duì)斷裂連接銷進(jìn)行綜合分析，以確定其斷裂失效原因。
1.理化檢驗(yàn)及結(jié)果
（1）斷裂特征觀察
斷裂連接銷宏觀形貌見圖1、圖2，斷面與連接軸向垂直、起伏不平，斷口凹陷部分灰暗、無金屬光澤，邊緣部分在沖擊試驗(yàn)時(shí)受到破壞，軸向可見明顯塑性變形。
（2）化學(xué)成分分析
對(duì)斷裂連接銷取樣，采用直讀光譜儀對(duì)其進(jìn)行化學(xué)成分分析，結(jié)果見附表。
從上表檢測(cè)結(jié)果可以看出，斷裂連接銷化學(xué)成分符合要求。
（3）金相組織觀察
將斷裂連接銷徑向切開，經(jīng)過鑲嵌、磨拋、腐蝕后，用金相顯微鏡對(duì)其進(jìn)行組織觀察，斷裂連接銷表面和芯部為均勻的回火索氏體組織，見圖3、圖4。
（4）斷口SEM觀察
采用掃描電鏡對(duì)斷裂連接銷斷面進(jìn)行觀察，其形貌見圖5、圖6。
試樣邊緣未被破壞位置斷口形貌見圖5，表面較為光滑且有裂紋的時(shí)沖擊試驗(yàn)造成開裂的表面處理金屬層，該層一下是典型的拉伸韌窩斷口；靠近芯部斷口形貌見圖6，同樣是拉伸韌窩斷口，屬于正常斷裂形式，未見明顯的夾雜物或空洞等材料缺陷的裂紋源。
2.故障再現(xiàn)驗(yàn)證
從圖1中可以看到，斷裂連接銷斷口在沖擊試驗(yàn)時(shí)大部分遭到破壞，未找到裂紋起始位置及產(chǎn)生原因，重新取連接銷裝配與沖擊試驗(yàn)相同工況進(jìn)行故障再現(xiàn)試驗(yàn)。再現(xiàn)試驗(yàn)后連接銷宏觀形貌見圖7，該連接銷發(fā)生較大的彎曲，單位斷裂。
對(duì)再現(xiàn)試驗(yàn)連接銷凹槽處進(jìn)行草廟電鏡觀察時(shí)，發(fā)現(xiàn)有沿外緣面的裂紋，將其放大觀察，為典型的韌窩斷口，與斷裂連接斷口形貌一致，見圖8、圖9。將零件沿軸線切割，對(duì)凹槽處剖面觀察，圖紙要求凹槽處倒角R0.2mm，此處機(jī)械加工明顯不規(guī)范，見圖10。
3.分析與討論
從故障再現(xiàn)中彎曲連接銷的檢測(cè)可以看出，雖然此連接沒有發(fā)生斷裂，但是在凹槽外緣圓周方向已產(chǎn)生了裂紋，從圖9中觀察到萌生的裂紋形貌與斷裂連接銷的斷口形貌一致，均為韌窩斷口。
在對(duì)凹槽軸向剖面觀察中看到尖銳的倒角，接卸加工不當(dāng)導(dǎo)致此處應(yīng)力集中，裂紋由此倒角處萌生、并開始擴(kuò)展直至斷裂。文獻(xiàn)中研究了缺口腿肚對(duì)沖擊某低合金鋼沖擊的影響，缺口越尖銳，參與塑性變形的材料體積越小，得到的沖擊功越低。
綜合以上分析，斷裂和變形的連接銷失效原因是一致的，未局部發(fā)生明顯塑性變形的延性斷裂。延性斷裂通常反映未過載斷裂，即零件所承受的真實(shí)力超過了危險(xiǎn)截面處的強(qiáng)度所造成的斷裂。連接銷凹槽位置由于機(jī)械加工不當(dāng)產(chǎn)生應(yīng)力集中，在外力作用下裂紋便在凹槽邊緣位置萌生、擴(kuò)展并最總斷裂，即設(shè)計(jì)強(qiáng)度不夠和局部應(yīng)力集中導(dǎo)致連接銷斷裂。
4.結(jié)語
（1）斷裂連接銷斷口是典型的韌窩斷口，設(shè)計(jì)強(qiáng)度不夠和局部應(yīng)力集中是造成斷裂的主要原因；
（2）新品試驗(yàn)零件的失效分析，應(yīng)首先從設(shè)計(jì)角度入手，零件合理的尺寸及形狀設(shè)計(jì)、合適的選材及熱處理方式、必要的力學(xué)性能試驗(yàn)分析可以有效遏制零件失效。
來源：《金屬加工（熱加工）》雜志
| |
|
? 請(qǐng)關(guān)注 微信公眾號(hào): steeltuber. 轉(zhuǎn)載請(qǐng)保留鏈接: http://www.bviltd.cn/Steel-Knowledge/Fracture-analysis-of-connecting-pin-of-automobile-seat.html
|