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        儲氣筒卡箍失效分析及改進

        2016-12-31 00:00:00徐萍白培謙
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2016年19期

        摘 要:通過對儲氣筒卡箍化學(xué)成分檢驗、金相分析及掃描電鏡斷口分析,結(jié)果表明:由于儲氣筒卡箍與支架連接處產(chǎn)生應(yīng)力集中,產(chǎn)生裂紋,最終導(dǎo)致疲勞斷裂。通過分析,采用增加橡膠墊予以改進。

        關(guān)鍵詞:重型汽車;儲氣筒卡箍;疲勞斷裂

        1 概述

        售后市場反饋,用戶行駛過程中儲氣筒卡箍發(fā)生斷裂,導(dǎo)致儲氣筒脫落,部分用戶自行采用鐵絲綁定。斷裂卡箍形貌如圖1所示,卡箍斷裂位置一致。通過對裝配位置分析,卡箍沿儲氣筒周向?qū)⑵涔潭ㄓ谕屑苌?,卡箍斷裂發(fā)生在托架上側(cè)、與托架棱邊線接觸處同位置,如圖2所示。

        2 理化檢驗

        2.1 宏觀斷口分析

        斷裂處附近局部形貌見圖3,肉眼觀察,失效卡箍鋼帶其表面漆膜較為完整,弧形內(nèi)側(cè)均有不同程度的磨損,未見明顯的折彎、扭曲等異常變形;斷裂零件斷口較為平齊,大致與其長度方向垂直斷口,附近無宏觀塑性變形,斷口平齊,斷面上隱約可見疲勞輝線,斷面有輕微腐蝕產(chǎn)物。

        2.2 微觀斷口分析

        在掃描電鏡下觀察:斷口起裂區(qū)可見明顯疲勞條帶,見圖4。

        2.3 硬度檢查

        失效零件硬度平均為147HV10。

        2.4 拉力試驗

        拉力試驗結(jié)果見表1。

        2.5 化學(xué)成分

        失效卡箍化學(xué)成分如表2所示,零件材質(zhì)與標準要求20#鋼相符。

        2.6 金相組織

        在零件斷裂部位附近進行顯微組織檢查。斷裂卡箍斷口附近基體組織為鐵素體+鏈狀滲碳體,見圖5。

        從儲氣筒卡箍的斷口分析表明,失效件為典型的微動疲勞斷裂,疲勞源產(chǎn)生于儲氣筒卡箍與托架線接觸區(qū)。托架為沖壓件,儲氣筒支架焊接板棱邊為直角,其棱邊刃口較為鋒利,與卡箍剛性接觸,導(dǎo)致整車運行時儲氣筒卡箍沿著寬度方向受到橫向剪切力,與儲氣筒接觸區(qū)形成明顯的應(yīng)力集中,產(chǎn)生疲勞裂紋,隨著車輛行駛過程中的顛簸,受到疊加的沖擊力,最終失穩(wěn)斷裂。

        3 改進措施

        失效分析表明:儲氣筒卡箍裂紋源的產(chǎn)生主要由于儲氣筒卡箍與支架連接處產(chǎn)生應(yīng)力集中;故在此處增加橡膠墊,一方面解決了橫向剪切現(xiàn)象,另一方面可以對行駛的瞬時沖擊力有適當?shù)木彌_。同時,將卡箍擰緊螺栓也做了加長螺紋,填補增加墊片后的間隙。

        4 結(jié)束語

        (1)儲氣筒卡箍的材料、組織特征符合技術(shù)要求。

        (2)卡箍的斷裂是由于在裝配過程中,受到儲氣筒支架棱邊的剪切產(chǎn)生裂紋,在隨后的服役過程中發(fā)生疲勞斷裂。

        (3)通過加裝橡膠墊片,防止支架棱邊對卡箍的剪切力,并起到緩沖作用,從根本上杜絕斷裂隱患。

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