汽车天窗弹簧卡子弹片断裂失效分析_张鑫明VIP免费

第40卷第2期2015年2月HEATTＲEATMENTOFMETALSVol.40No.2February2015汽车天窗弹簧卡子弹片断裂失效分析张鑫明1，冯继军1，卢柳林1，仵阳2，郭文芳1，刘胜1，赵佳奇1(1．东风商用车有限公司技术中心工艺研究所，湖北武汉430056;2．东风商用车有限公司技术中心车身部，湖北武汉430056)摘要:某汽车天窗弹簧卡子在开闭耐久试验过程中弹片出现断裂，通过对弹片断口微观观察、化学成分分析、显微组织及硬度检测并结合其工作状况及生产工艺综合分析，确定了弹片断裂的模式及产生的原因。结果表明，弹片断裂为表面脱碳或侧表面冲裁质量差导致的低周疲劳断裂。对弹片的冲裁和预先热处理工艺进行了改进，取得了良好的效果。关键词:弹簧卡子;弹片;疲劳断裂;脱碳中图分类号:TG142．41文献标志码:A文章编号:0254-6051(2015)02-0204-05LeafspringfractureanalysisofskylightspringclipforautomobileZhangXinming1，FengJijun1，LuLiulin1，WuYang2，GuoWenfang1，LiuSheng1，ZhaoJiaqi1(1．MaterialsandTechnologyＲesearchInstitute，TechnicalCenterofDongfengCommercialVehicleCo．，Ltd．，WuhanHubei430056，China;2．AutomobileBodyDepartment，TechnicalCenterofDongfengCommercialVehicleCo．，Ltd．，WuhanHubei430056，China;)Abstract:Leafspringsinskylightspringclipsforautomobilefracturedduringopenandcloseendurancetest．Thefracturemodeandcauseswereinvestigatedbymeansofmicroscopicobservation，chemicalcompositionanalysis，microstructureandhardnesstest，andtheworkingconditionandmanufactureprocesswerealsoconsidered．Theresultsshowthatthefractureofleafspringislowcyclefatiguefracturewhichduestosurfacedecarburizationandpoorblankingqualityofsidesurface．Someimprovementsforblankingandpre-heattreatmentwereputforward，andachievedgoodresults．Keywords:springclip;leafspring;fatiguefracture;decarburization收稿日期:2014-07-08作者简介:张鑫明(1986—)，男，助理工程师，硕士，主要从事汽车金属材料金相与失效分析工作，发表论文1篇，联系电话:027-84305198，E-mail:yf-zhangxm@dfcv．com．cndoi:10．13251/j．issn．0254-6051．2015．02．04660Si2Mn是我国普遍应用的合金弹簧钢，通过淬火、回火处理后具有较高的抗拉强度、弹性极限及疲劳强度，可承受冲击、振动或交变应力等复杂工况，广泛用于铁道车辆上的螺旋弹簧、汽车上的板簧等零件［1］。疲劳强度是评价弹簧钢使用性能的一项重要指标，弹簧钢中的夹杂物、表面损伤、热处理过程中的表面脱碳以及热处理后得到的不良组织均会一定程度上降低零件的疲劳强度［2-3］。在实际生产中，含硅弹簧钢热处理后表面出现脱碳的情况比较常见，这是由于硅会增加奥氏体中碳的活度，弹簧钢中的高硅含量加剧了热处理过程中钢的表面脱碳倾向，而且随着热处理温度的提高和处理时间的延长，脱碳会变得更加严重［4-6］。因此，需在原材料、加工过程和最终热处理过程对60Si2Mn弹簧钢质量严格控制，才能保证其良好的使用性能。本文对汽车天窗上使用的弹簧卡子弹片在开闭耐久试验过程中的断裂失效进行了分析，从原材料和生产过程寻找原因，并提出了合理的改进措施，使改进后的天窗弹簧卡子通过了耐久试验测试。1检测设备及方法天窗弹簧卡子弹片断口微观形貌采用日立SU-70扫描电镜进行观察。弹片镶样、磨抛后，经4%硝酸酒精溶液浸蚀后，在蔡司Observer．Z1m金相显微镜下观察组织，显微硬度采用THVS-800MA维氏硬度计测量。2弹片断裂原因分析2．1样品情况弹片材料为60Si2Mn钢，厚度为0．7mm，要求热处理后硬度为40～44HＲC，天窗弹簧卡子经历1．5万次开闭耐久试验未断即为合格。天窗弹簧卡子生产工艺为:钣金→冲压成型→淬火(在带式淬火线上淬火，820℃×10min，油冷)→回火(380℃×30min)→表面防锈处理→包塑。耐久试验天窗弹簧卡子分别经历约1．0万次(1号样)、1．5万次(2号样)和2．15万次(3号样)后弹片断裂，断裂位置均在弹片包塑与未包塑过渡区，如图1所示，弹片断口形貌在宏观上不能分辨，需在扫描电镜下进行微观分...