汽车转向节断裂失效分析及预防.pdf

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1、铸造工程生产技术FoundryEngineering汽车转向节断裂失效分析及预防樊坚兴，陈启略(上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西柳州545007)摘要：通过对断裂转向节的外观、断口、硬度、金相组织和化学成分等检测与分析，确定了转向节断裂性质及产生原因。转向节金相组织中碳化物含量超标和硬度过高是导致其脆性断裂的直接原因。通过改进添加孕育剂的方式，有效防止漏加孕育剂，取得了良好的效果。关键词：转向节；脆性断裂；碳化物；硬度；孕育剂中图分类号：TG250.6文献标识码：A文章编号：1673-3320（2016）03-0023-0

2、4AnalysisonFractureFailureofAutomobileSteeringKnucklesandPreventionFANJianxing,CHENQilue(SAIC-GM-WulingAutomobileCo.,Ltd.,Liuzhou,545007,Guangxi,China)Abstract:Thistreatisedefinesthenatureandcausesoffractureofsteeringknucklesbydetectingandanalyzingtheappearance,fra

3、cture,hardness,metallographicstructureandchemicalcontentoffracturedsteeringknuckles.Theexcessivelyhighcarbidecontentinthemetallographicstructureandexcessivelyhighhardnessofsteeringknucklesarethedirectcausesofbrittlefracture.Addinginoculantandpreventingtheomissionof

4、inoculantcanhelptoachieveagoodeffect.Keywords:steeringknuckle;brittlefracture;carbide;hardness;inoculant汽车转向节是汽车转向桥上的主要零件之断裂基本沿安装孔直径方向，断裂件见图1。转一，能够使汽车稳定行驶并灵敏传递行驶方向，向节材料为QT450-10，铸造成型，金相组织要转向节的功用是承受汽车前部载荷，支撑并带动求为铁素体含量＞70%，球化率＞80%，硬度前轮绕主销转动而使汽车转向。一车辆在转运过159～235HBW。程中

5、发现右前悬挂转向节的横拉杆安装孔断裂，汽车转向节铸造工艺流程如下：1试验过程与结果1.1宏观检查1）检查转向节外观，未发现有明显撞击痕迹。2）检查转向节断口，断口表面有轻微锈迹。转向节断口宏观形貌见图2。从图2可以看出，断口处无砂眼、缩松和气孔等铸造缺陷，断面组织不甚图1断裂的转向节收稿日期：2016-01-29作者简介：樊坚兴（1981年-），男，工程师，主要从事汽车零部件理化检测、失效分析及铸件质量监控等方面的工作。2016年第3期23铸造工程FoundryEngineering细密，呈枝晶条状分布，目视断面发现有反光的

6、小检查零件锥孔内壁，发现内壁有多处微裂刻面。可见由锥孔内壁向外推进的放射性扩展条纹，微裂纹照片如图6所示。分析认为，由于装配纹，内壁为断裂的起源点。转向节断裂前没有塑性时锥孔与锥形螺栓属过盈配合，随着螺栓不断上变形，断口具有脆性断口特征[1]。紧，螺栓对锥孔内壁的挤压力增大，锥孔内壁出现裂纹。图2转向节断口宏观形貌1.2断口微观检查采用超声波清洗设备将断口清洗干净，放置图6锥孔内壁的微裂纹在HITACHIS-3400N型扫描电子显微镜中观察。经观察，裂纹起始于零件锥孔内壁，裂纹从内壁1.3硬度检测将断裂样块制作成硬度试样，检

7、测三个点，向外扩展，与宏观发现一致，断口低倍形貌如图3试样检测后如图7所示，硬度检测数据如表1所所示。断口整个断面微观形貌为解理断裂特征，为脆性断裂[2]，如图4所示。断面靠表面处，可观示。从表1检测数据可以看出，转向节硬度超出标准要求范围，硬度偏高。察到较多的碳化物，如图5所示。图7硬度试样图3断口低倍形貌表1硬度检测结果实测值平均值标准要求硬度（HBW280.9297.6296.0159～2355/750）309.61.4化学成分检测对转向节进行化学成分检测，检测数据见表2。从表2的检测数据可以看出，转向节化学成分图4断

8、口微观形貌（SEM）符合技术要求。表2化学成分检测数据（质量分数，%）元素CSiMnPSMg实测值3.622.240.450.050.020.05技术要3.50～2.00～0.03～≤0.06≤0.07≤0.02求值3.903.000.06图5碳化物微观形貌（SEM）242016年第3期铸