某輕型卡車減振器支架開裂問題原因分析與改進

徐論意，吳江，方亮

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

引言

某輕型卡車在可靠性試驗過程中出現減振器與車架連接的減振器支架開裂問題，斷裂里程為2000Km左右。該問題造成車輛行駛平順性變差，影響乘員乘坐舒適性及貨物運輸安全性，其故障如圖1所示。

圖1 減振器支架開裂圖示

本文從減振器支架的材料、焊接質量、強度等多個方面對減振器支架開裂問題進行分析，最終通過優化整改，徹底解決此問題。

1 原因分析

1.1 支架材料物理性能分析

該支架開裂位置位于減振器銷軸與沖壓件的焊接處，表現為沖壓件母材開裂。沖壓件母材采用 Q235B-4.0，屈服強度不小于235MPa，抗拉強度不小于375Mpa。對沖壓件同批次材料進行拉伸試驗，檢測結果顯示材料合格，見圖2。

圖2 Q235B-4.0拉伸試驗原始記錄

1.2 焊接質量分析

1.2.1 故障件宏觀形貌

將故障件沿鏡像剖開，4個不同位置的宏觀形貌見圖3。由圖可見，構件基本都是從焊接熱影響區開裂。圖示箭頭為斷裂面。

1.2.2 故障件微觀分析

微觀組織見圖 4。由圖可見，沖壓件開裂起源于焊接熱影響區，并擴展至沖壓件母材，使得沖壓件基本裂穿。焊接接頭焊縫部分和熱影響區部分的金相組織未見明顯異常。

圖3 故障件的宏觀形貌

圖4

1.2.3 故障件硬度檢測

焊接接頭各部分的硬度檢測結果見圖 5。由圖可見，焊縫的硬度約為218HBS，沖壓件側的熱影響區硬度約170HBS-189HBS，而沖壓件母材的硬度為141HBS。

圖5 焊接接頭硬度檢測結果

從上述分析來看，可以得出以下結論：

1）環形角接接頭的焊接質量并不是十分良好，但由于裂紋基本都是起源于焊接熱影響區，并擴展至鋼板母材，使得鋼板基本裂穿。因此焊接質量并不是引起開裂的主要原因。

2）交接接頭焊縫和熱影響區部分的金相組織和硬度未見明顯異常，且其硬度均高于鋼板基板的硬度。

1.3 減振器支架強度分析

圖6 減振器速度特性曲線

圖7 減振器支架強度分析云圖

在懸架跳動過程中，減振器壓縮行程及伸張行程交替工作。減振器支架主要受到減振器的拉伸阻尼力和壓縮阻尼力，該阻尼力與減振器活塞工作速度有關。經檢測，該系列減振器最大阻尼力為7000N，如圖6所示。

采用Hypermesh軟件對支架強度進行分析，結果如圖7所示，最大應力為443.9Mpa，遠大于材料的屈服強度，且最大應力點與開裂位置一致。

綜上所述，減振器支架強度不足導致開裂故障。

2 改進優化

為提高減振器支架強度，對減振器支架的材料和結構進行優化。材料由Q235B升級為 510L，屈服極限不小于355 Mpa，抗拉強度不小于510Mpa；同時將減振器支架與車架翼面連接改為腹面連接。

優化后減振器支架最大應力為 307.4Mpa，安全系數由0.52提高到1.15。

表1

3 試驗驗證

針對上述優化后的減振器支架，進行整車162041km試驗驗證（其中強化路折合其他路況里程為 1∶15），減振器支架無開裂問題故障發生，下表為其試驗里程。

表2

4 結束語

本文從減振器支架結構優化、提升材料性能方面進行改進，最終解決減振器支架開裂問題，且路試試驗及市場驗證效果良好。本文所及方法對類似問題的解決具有一定的借鑒作用。

參考文獻

[1] 王鈺棟.HyperMesh&HyperView應用技巧與高級實例[M].機械工業出版社.

[2] 王霄鋒.汽車底盤設計[M].清華大學出版社.