摘 要:某車輛在行駛過程中,其 HST2425鈦合金懸架總成發生開裂。采用宏觀觀察、掃描電 鏡分析、化學成分分析、力學性能測試和金相檢驗等方法對該懸架總成開裂的原因進行分析。結果 表明:鈦合金懸架總成模鍛成型時,鍛造溫度過低使其產生了不規則的微觀裂紋,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一步擴展引發開裂。

關鍵詞:HST2425鈦合金;懸架總成;鍛造溫度;裂紋 

中圖分類號:TG115.2                                       文獻標志碼:B                                                 文章編號:1001-4012(2022)05-0059-03

車輛懸掛系統是指由車身與輪胎間的彈簧和避 震器組成的整個支持系統,懸掛系統綜和了多種作 用力,決定著車輛的穩定性、舒適性和安全性,是現 代車輛十分關鍵的部件之一。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規格表中,作為衡量 車輛質量的指標之一。 

鈦合金具有屈強比高、比強度高、密度低、彈性 模量低等特點,被應用于多個工業領域。車輛中的 HST2425鈦合金懸架總成起到了機構限位的作用。 某車輛在行駛過程中,其 HST2425 鈦合金懸架總 成發生開裂,調查該懸架總成基體表面發現多處裂 紋。為了找到該懸架總成的開裂原因,筆者對其進 行了一系列理化檢驗,并提出了改進方法,以避免該 類事件再次發生。 

1 理化檢驗

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,發現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 部(見圖3)。

1.2 掃描電鏡分析 

采用掃描電子顯微鏡對懸架總成臂身開裂處進 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則的裂紋。

1.3 化學成分分析 

在開裂懸架總成上取樣進行化學成分分析,結 果見表1。可以看出所用 HST2425鈦合金懸架總成 的 化 學 成 分 符 合 標 準 Q/HST06—2014 《HST2425鈦合金屬棒材》的要求。

1.4 力學性能測試

在開裂懸架總成上取樣進行力學性能試驗[1], 試驗結果如表2所示。可以看出所用 HST2425鈦 合金懸 架 總 成 的 力 學 性 能 符 合 標 準 Q/HST06— 2014 的要求。

1.5 金相檢驗 

在圖1中箭頭所指部位取樣,置于光學顯微鏡 下進行觀察。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,符合標準 Q/HST06—2014 對懸架總成的顯微組織要求。

2 綜合分析

該懸架總成的化學成分、力學性能、顯微組織均 符合標準要求。懸架總成鍛件在模鍛成型時,在保 證不出現過熱的前提下,提高始鍛溫度可加強金屬 的塑性,減小變形抗力,有利于壓力加工的進行;在 保證鍛 造 結 束 前 金 屬 還 具 有 足 夠 的 塑 性。 如 果 鍛 造結束后能獲得較好的再結晶組織,降低終鍛溫度,這樣就擴大了鍛造溫度范圍,能夠有足夠的時間 使金屬變形。但終鍛溫度也不能過低,否則此時金 屬的可塑性差,抗變形力大,并可能出現加工硬化, 在較低溫度下鍛造易產生裂紋[3]。車輛在行駛過程 中,受到車輪內側的拉力作用,這些裂紋就會失穩擴 展發生開裂。基于這種情況,懸架總成在模鍛成型 時應嚴格控制鍛造溫度,確保材料在具有良好塑性 的情況下成型,避免出現鍛造裂紋。

3 結論及建議 

該 HST2425鈦合金懸架總成在模鍛成型時, 鍛造溫度過低導致其產生了不規則的微觀裂紋,在 車輪拉力作用下,懸架總成模鍛件外表面的裂紋進 一步擴展引發開裂。 

懸架總成鍛件在模鍛成型時,應適當縮短鍛造 時間,嚴格控制終鍛溫度在工藝要求的范圍內,避免 終鍛溫度過低導致零件產生裂紋,以保證滿足零件 的質量技術要求。

參考文獻: 

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

[2] 聶毓琴,孟廣偉.材料力學[M].北京:機械工業出版 社,2009. 

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

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