摘 要:某車輛在行駛過程中,其 HST2425鈦合金懸架總成發(fā)生開裂。采用宏觀觀察、掃描電 鏡分析、化學(xué)成分分析、力學(xué)性能測試和金相檢驗(yàn)等方法對(duì)該懸架總成開裂的原因進(jìn)行分析。結(jié)果 表明:鈦合金懸架總成模鍛成型時(shí),鍛造溫度過低使其產(chǎn)生了不規(guī)則的微觀裂紋,在車輪拉力作用 下,鈦合金懸架總成模鍛件外表面的裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展引發(fā)開裂。

關(guān)鍵詞:HST2425鈦合金;懸架總成;鍛造溫度;裂紋 

中圖分類號(hào):TG115.2                                       文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B                                                 文章編號(hào):1001-4012(2022)05-0059-03

車輛懸掛系統(tǒng)是指由車身與輪胎間的彈簧和避 震器組成的整個(gè)支持系統(tǒng),懸掛系統(tǒng)綜和了多種作 用力,決定著車輛的穩(wěn)定性、舒適性和安全性,是現(xiàn) 代車輛十分關(guān)鍵的部件之一。懸架總成作為車身與 車輪之間連接的傳力部件,是保證車輛行駛安全和 乘坐感覺舒適的重要部件。因此,懸架總成往往被 列為重要部件編入車輛的技術(shù)規(guī)格表中,作為衡量 車輛質(zhì)量的指標(biāo)之一。 

鈦合金具有屈強(qiáng)比高、比強(qiáng)度高、密度低、彈性 模量低等特點(diǎn),被應(yīng)用于多個(gè)工業(yè)領(lǐng)域。車輛中的 HST2425鈦合金懸架總成起到了機(jī)構(gòu)限位的作用。 某車輛在行駛過程中,其 HST2425 鈦合金懸架總 成發(fā)生開裂,調(diào)查該懸架總成基體表面發(fā)現(xiàn)多處裂 紋。為了找到該懸架總成的開裂原因,筆者對(duì)其進(jìn) 行了一系列理化檢驗(yàn),并提出了改進(jìn)方法,以避免該 類事件再次發(fā)生。 

1 理化檢驗(yàn)

1.1 宏觀觀察

圖1,2分別為懸架總成及其裂紋的宏觀形貌, 可以看出該懸架總成臂身開裂處正面、背面各有一 凹槽,裂紋橫貫凹槽。觀察裂紋斷面,發(fā)現(xiàn)斷口周圍存在放射狀條紋,放射狀條紋匯聚于凹槽基體的內(nèi) 部(見圖3)。

1.2 掃描電鏡分析 

采用掃描電子顯微鏡對(duì)懸架總成臂身開裂處進(jìn) 行觀察,臂身開裂處裂紋微觀形貌如圖4所示,可以 看出臂身外表面存在多處不規(guī)則的裂紋。

1.3 化學(xué)成分分析 

在開裂懸架總成上取樣進(jìn)行化學(xué)成分分析,結(jié) 果見表1?？梢钥闯鏊?HST2425鈦合金懸架總成 的 化 學(xué) 成 分 符 合 標(biāo) 準(zhǔn) Q/HST06—2014 《HST2425鈦合金屬棒材》的要求。

1.4 力學(xué)性能測試

在開裂懸架總成上取樣進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)[1], 試驗(yàn)結(jié)果如表2所示?？梢钥闯鏊?HST2425鈦 合金懸 架 總 成 的 力 學(xué) 性 能 符 合 標(biāo) 準(zhǔn) Q/HST06— 2014 的要求。

1.5 金相檢驗(yàn) 

在圖1中箭頭所指部位取樣,置于光學(xué)顯微鏡 下進(jìn)行觀察。圖5為該懸架總成斷口處顯微組織形 貌,可以看出試樣的顯微組織為α相+β相[2],顯微 組織均勻、無異常變化,符合標(biāo)準(zhǔn) Q/HST06—2014 對(duì)懸架總成的顯微組織要求。

2 綜合分析

該懸架總成的化學(xué)成分、力學(xué)性能、顯微組織均 符合標(biāo)準(zhǔn)要求。懸架總成鍛件在模鍛成型時(shí),在保 證不出現(xiàn)過熱的前提下,提高始鍛溫度可加強(qiáng)金屬 的塑性,減小變形抗力,有利于壓力加工的進(jìn)行;在 保證鍛 造 結(jié) 束 前 金 屬 還 具 有 足 夠 的 塑 性。 如 果 鍛 造結(jié)束后能獲得較好的再結(jié)晶組織,降低終鍛溫度,這樣就擴(kuò)大了鍛造溫度范圍,能夠有足夠的時(shí)間 使金屬變形。但終鍛溫度也不能過低,否則此時(shí)金 屬的可塑性差,抗變形力大,并可能出現(xiàn)加工硬化, 在較低溫度下鍛造易產(chǎn)生裂紋[3]。車輛在行駛過程 中,受到車輪內(nèi)側(cè)的拉力作用,這些裂紋就會(huì)失穩(wěn)擴(kuò) 展發(fā)生開裂?；谶@種情況,懸架總成在模鍛成型 時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制鍛造溫度,確保材料在具有良好塑性 的情況下成型,避免出現(xiàn)鍛造裂紋。

3 結(jié)論及建議 

該 HST2425鈦合金懸架總成在模鍛成型時(shí), 鍛造溫度過低導(dǎo)致其產(chǎn)生了不規(guī)則的微觀裂紋,在 車輪拉力作用下,懸架總成模鍛件外表面的裂紋進(jìn) 一步擴(kuò)展引發(fā)開裂。 

懸架總成鍛件在模鍛成型時(shí),應(yīng)適當(dāng)縮短鍛造 時(shí)間,嚴(yán)格控制終鍛溫度在工藝要求的范圍內(nèi),避免 終鍛溫度過低導(dǎo)致零件產(chǎn)生裂紋,以保證滿足零件 的質(zhì)量技術(shù)要求。

參考文獻(xiàn): 

[1] 史美堂.金屬材料及熱處理[M].上海:上海科學(xué)技術(shù) 出版社,1980:21-31. 

[2] 聶毓琴,孟廣偉.材料力學(xué)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版 社,2009. 

[3] 王東升.金屬 工 藝 學(xué) [M].杭 州:浙 江 大 學(xué) 出 版 社, 1987.

<文章來源>材料與測試網(wǎng) > 期刊論文 > 理化檢驗(yàn)－物理分冊(cè) > 58卷 > 5期 (pp:59-61)>