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调查
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对汽车转向系统拉杆端故障的调查,对于,汽车,转向,系统,拉杆,故障,调查
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对汽车转向系统拉杆端故障的调查 出自故障工程分析 895 902 页 科威特大学机械工程系 ,邮政信箱 5969,威特 摘要 这项研究是 对运动型多用途车 （ 拉杆端故障分析 转向机构 而 展 开 的 。横拉杆端 由 两部分组成 ：螺纹部分和 啮合部 分。 故障发生在螺纹部分是符合美国钢铁协会的 8620 钢做的 。 该车已经 服务 了 约两年 ， 累计 行驶 了 不到 30000 公里。对一个失效故障 的部分 进行评估 ,以确定故障的原因和评估其完整性。视觉检查 、照片文档、化学分析、硬度测定 和金相检验都进行。在配备 了 扫描电子显微镜 (，对失效故障部分进行了检查，确 定 了部分化学成分 所需的位置。结果表明 ，由于缺材料和热处理不当， 转向横拉杆球铰接头没有通过疲劳裂纹萌生的最 窄 小 螺纹 区域。 关键词：疲劳； 裂纹萌生和扩展；材料性能 1. 引言 拉杆连接中心链接到转向节上与传统的悬架系统的汽车循环球转向齿轮，如图 1 所示。 图 1 对麦弗逊式悬架和 轮转向齿轮汽车，拉杆连接架的端至转向关节，如图 2 所 图 2 示。 拉杆由 上文提到的 内、外端 组成 。 使车轮转向 的是， 传递力的方向的中心环节拉杆 或齿轮齿条转向节 。 外拉杆的一端与调整套，使拉杆长度可调。这种调整是用来设置车辆的 车轮 ，一个关键的调整角度，有时也被称为施法者和外倾角。 车辆的转向和悬挂系统应定期检查， 一个完整的车轮 校准 定位至少一年一次。一个 磨损 拉杆，会导致 车轮摇晃， 转向 飘忽不定 和轮胎 过度磨损 。如果拉杆需要 更换，车轮定位的要求也因为拉杆更换扰乱 车轮 设置。 拉杆 发生故障的原因有很多 ，除 却 噪声和振动略有增加，常 常 没有 征兆就发生 发生故障 了 。一般来说，每种类型的故障叶子特性的线索，并详细检查，往往会 有 足够的信息来 找到故障失效 的原 因。拉杆失效模式一般 包括疲劳，磨损和冲击断裂，断裂应力 【 1】 。拉杆端故障的几种原因已经确定 ， 包括设计不良，不正确的组装，过载， 在关键领域，无意中的局部应力集中或亚表面缺陷，使用不正确的材料或制造 工艺 ， 热处理不当 2。杆系的汽车悬架一般是强大的和可靠的组件。然而，问题的发生是由于制造误差或司机误用 3。 在调查案件涉及的汽车拉杆的外部故障。这是给分析由内政部调查局的 辆被 驾驶 的 这 两年来，已 累计行驶了 不到 30000 公里。司机声称 ， 在他驾驶的车辆，一个突然的 巨响传来，他失 去了对车的控制和 撞到高速 公路中 的路牌 。 虽然 司机 仍有意识的，受了轻伤 ，车辆却被撞坏了 。他相信 某个 东西突然 脱离 汽车机械部件 并 造成 了 事故。 另一方面， 当地的汽车经销商，不同意司机的 说法 ，制造商生产的车辆每年成千上万 。而 他们仍然 如故 ， 行驶运转正常。 全世界没有任何 严重损坏的 报道 。经销商 将 事故归因于粗心驾驶，造成车辆 失 控 ，从而 栏和车辆损坏。为了解决争端， 特此 进行一次彻底的失效分析研究的转向机构各部件来确定故障原因。 2. 实验程序 毁坏的螺纹部分 拉杆要目视检查和 宏观注意，避免表面损伤。损坏 的螺纹部分的拉杆是超声波清 洗显微镜检查，现有的照片文件，化学分析的断裂表面硬度测量和远离它。扫描电子显微镜（ 有 施和光学显微镜进行调查。 图 3 发现 转向部件虽然严重弯曲，在喉区的螺纹部分断裂，除了外拉杆区。除啮合 部分外，拉杆，然 是完整的，除了两个伤痕在其边缘可能发生在螺纹部分断成两截。对失败的拉杆零件的外观图 3a 所示，在螺纹部分的两个碎片汇集到如何转向拉杆端出现故障前。图 3B 显示两个断裂部分分离。图 4 给出了包含部分的外观和一个片段的螺纹部分，无论是面对。很明显，断裂发生在喉部的螺纹部分应力更高的期望，由于减 少了横截面积和应力集中。的螺纹部分进一步进行检查，以确定故障的确切原因。 图 4 3. 结果与讨论 用原子吸收分光光度法化学分析是在 损坏 的螺纹部分的横拉杆末端的几个地点进行了测试 的 结果 平均值在表 1 中给出 。光谱分析表明，螺纹部分的材料是620 钢 ，通常用于主要汽车转向部件。低比例的锰和铬在测试样品表明，硬度将大大减少。另一方面，在测试样品的镍含量很高，会导致较低的韧性，从而损害，需要承受冲击载荷从颠簸的道路造成的机械性能。断裂拉杆表面硬度 表明 ， 拉杆 没有 适当的硬化，由于拉杆，硬度一般，预计 至少 50%应用。 这是明显的从图 4 中存在的断裂表面上的两个不同的区域；一个光滑 ， 而其他相对粗糙。这是一个典型的疲劳断裂，裂纹起源于平滑区边缘和传播对粗糙的地区，这是 金属疲劳过度所致 。另一方面，断裂表面的平滑区为主，在图 4 中看到的。这表明，拉杆花了一些时间来休息的裂纹萌生直至完全断裂的瞬间；即高循环疲劳失效的情况下。这证明了 事故原因是 ，缺乏强度和低电阻的引发裂纹并累积 达到完全分离拉杆螺纹部分材料的冲击载荷。 图 5 金相制备和在扫描电镜下观察了断口试样（ 明显的疲劳裂纹观察断口表面的光滑区域， 表明应力在这个地区最高。图 5 显示的断裂表面裂纹的扩展。海滩的标志可以清楚地观察到，这是疲劳破坏 4的一个典型特征。 裂纹的起源被包围的海滩的标志。同时，在疲劳区断裂面有一个波纹海滩标记模式表明疲劳在圆周上一点再生长在断裂区发起的光滑的外观。一个小的地区有粗锯齿，看看喉咙的最后部分脱离。无腐蚀介质对断裂面。 裂纹扩展见图 6 是脆性断裂，在最后阶段观察到。 图 7 显示的断裂表面晶粒尺寸结合浅酒窝的变化是明显的粗糙区显微摄影。 图 中 表明， 光线周围的颗粒 ， 沿晶开裂 ，通常是与脆性断裂的观察。一个特写镜头显示这样的颗粒的晶间和穿晶在一些位置如图 8 所示的开裂。 定量化学分析用 行附加扫描电镜断口上验证任何其他相关的组件的存在。没有观察到存在的任何有害的杂质元素 。 样品的金相视图从螺纹部分与 2%硝酸浸蚀液抛光和腐蚀后的解决方案是图9 所示。如图所示 ,显微组织由珠光体 (指纹外观 )和铁素体 (出现黑暗 )。这是典型的未硬化的低碳钢。没有观察到异常组织。 从上面观察 ,可以确定 ,失效是由于高应力集中在咽喉区，主要是由于化学成分 ,有助于降低材料强度不足和缺乏韧性。循环荷载下产生驾驶 常规和崎岖不平的道路 ,疲劳裂纹在这些应力集中点启动 ,即喉咙 ,导致断裂部分的局部应力超过了材料强度时即时。应该提到 ,时常 ,增加噪音和振动由于裂纹扩展被忽视 ,直到故障意外发生。为了进一步提高耐久性的转向横拉杆球铰接头站应用的负载 ,建议增加螺纹部分的横截面积的喉咙并扩大圆角半径。 4. 结论 在一个损坏了拉杆的 行这项研究。谱 分析和硬度测量显示，失败的部分是 620 钢。的组成和硬度不符合特定的标准 口形貌表明，疲劳是横拉杆端失效的主要原因。在杆的螺纹部分的断口，裂纹萌生区和海滩标记可以清楚地识别 版。据观察，疲劳裂纹起源于喉咙周围的破坏区和传播从那里。失效分析结果表明，该拉杆断裂的主要原因可能是材料的 效率。裂纹萌生和扩展的一起 裂裂隙区内形成支持这一假设，因此，在对 机事故发生作为结果的不相容的机械部分索赔协议，在这种情况下，拉杆端部。 5. 致谢 作者承认科威特大学管理研究批准号 06。他们还感谢科学学院开展这项研究提供的设施。作者还要感谢先生 S 先生伊克巴尔， M. 士和 们协助的过程中各个阶段的研究和数据收集。 参考文献 1 谢尔登 汽车转向部件 中 不寻常的故障 C. 故障预防与可靠性会议 . 美国密歇根州迪尔伯恩 7 31,1983 2 基姆 锻造工艺研究 处理技术 J25 126:471 6. 2002 3 桑德斯 海德 机操作拉杆两 端的连接 . 马赫督促工程 2 1054 4 疲劳与断裂 . 册 . 金属公园（ 属 卷 19 A s be at a A to +965 498 7997; +965 484 4 (2007) 895 - 211 2006 to on 1. On of to 2. A an an as in or to to an of be is to a s a as of a of a in is of a an in is 620 in 0,000 An of to of of a at by a at of 006 of a of an 969, 3060, 0 006; 9 0063 007et (2007) 8959021. If is a is in a in no of In of to of of 1. of or in of or 2. in do to or 3of of an It by of a of a 0,000 he a he of of He a of on s on 2. et (2007) 895902 897of to in a of in to To it a of of to of at of of at of of is 3a, of to 3b 4 of of It is of is to be to of to of of to of of at an in 3. of a) b) et (2007) 8959023. at of of of 620is of 4. on in of be of in in is to of to of in is in of is 4 on is is is a at of On is as 4. to of a of of 620 620 C S P 5. et (2007) 895902 899of UV a of to in of of a to in a at of of at of of at 5 on is a of 46. in of of by at a at A a of No on in at as 6. 7 of of of is in 7. of of to et (2007) 8959028. et (2007) 895902 901is A of at as EM on to of No of of a % is 9. As of is of No 9. of a% it be by to to in of UV on at of at It be as so to go I
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