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汽车用60Si2Mn钢前稳定杆断裂分析及优化设计

2020-08-21章德发1赖劼修

机械工程材料 2020年8期
关键词:裂纹优化设计

章德发1,赖劼修

(1.江西昌河汽车有限责任公司,景德镇 333001;2.南昌大学科学技术学院,南昌 330029)

0 引 言

前稳定杆是汽车独立悬架系统中的重要辅助弹性元件之一。车辆在急转弯或经过凹坑路面时,过大的横向侧倾会严重威胁行驶安全,前稳定杆可有效防止车辆横向倾翻,提高操纵稳定性及乘客的乘坐舒适性[1]。当左右车轮同时上下跳动时,前稳定杆左、右两端同向,此时不具有防侧倾功能[2];当左右车轮跳动不同步或转弯时,前稳定杆可依靠扭转弯曲变形阻止车身侧倾,稳定整车姿态[3]。

在某国六车型A0级运动型多用途汽车(SUV)开发过程中,为避让排气管,对前稳定杆左、右限位环间形状重新进行了匹配设计。进行台架耐久试验时,该前稳定杆在工作16万周次时发生疲劳断裂。前稳定杆材料为60Si2Mn钢,生产工艺为下料→端头倒角→端头中频加热→端头成型→端头切边冲孔→去毛刺→中频加热→整体热成型→淬火→回火→精整→喷丸→压限位环→无损检测→喷涂[4]。为了提升客户满意度和车辆市场占有率[5],作者对该前稳定杆疲劳断裂的原因进行了一系列理化检验和分析,根据分析结果对前稳定杆进行了优化设计。

1 理化检验及结果

1.1 宏观形貌

前稳定杆断裂位置为衬套接触处左侧附件,对其进行脱漆处理,并采用质量分数1%的NaOH溶液和酒精依次清洗断口。由图1可以看出,断口包括裂纹源区(区域a,d)、裂纹扩展区(区域b,c)及瞬时断裂区(区域e)。裂纹源区位于前稳定杆表层边缘对称部位。……

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