某车型下摆臂轴套断裂失效分析

李卫钊等

摘要：采用成分分析、断口分析、金相分析等手段，对某轿车车型下摆臂轴套路试过程中的断裂原因进行分析。结果表明，轴套外管表面存在细微裂纹，且轴套内套与橡胶粘結面积不满足产品要求，造成试验过程中产生疲劳断裂。

关键词：轴套 裂纹 疲劳断裂

某轿车右舵试验车在做耐久试验时，车速30km/h，比利时路况，当车行驶到5000km里程时，底盘有异响声，行驶至6800km时，下摆臂轴套外管发生断裂，导致车辆托底。

1 背景资料调查

下摆臂与轴套外管通过焊接连接，轴套由粘结在内套上的橡胶组成，镶在外管内，通过螺栓轴紧固在下摆臂上。外管由35#无缝钢管制造，由供应商提供，其质量应满足GB/T8162-87及GB/T699-1999标准，轴套质量应满足图纸设计规定要求，其中内套与橡胶粘结面积不

小于95%，压脱力>10kN，产品和技术要求由分公司提供。

2 检验过程及结果

2.2 断口分析

2.2.1 宏观断口分析

从宏观断口（见图1）可看出，断口边缘有部分挤压痕迹，属拆卸时造成，断口一侧凹凸不平，尺寸略有减薄，颜色暗黑，是裂纹起始区域；图2显示断口侧面受到很大挤压而发生塑性变形；从内套表面来看，也存在与外管内表面形状一样的挤压痕迹，同时在其另一侧可看到未与橡胶粘接的光亮金属表面，整体目视粗略估计粘接面积为85%左右，粘接力也较小。

2.3 金相分析

取断裂试块的裂纹源区横截面制成金相试样在显微镜下观察，源区附近可见微细裂纹（图5），深度0.35毫米左右，试样经3%硝酸酒精侵蚀后可看出，裂纹及断口附近无脱碳及组织变形，基体组织为珠光体+铁素体，晶粒度8级。

2.4 分析与讨论

从轴套质量分析看，内套与橡胶粘接面积达不到标准要求，而且未粘接部分刚好位于裂纹扩展附近。

下摆臂在做右舵试验时，轴套外管各部位受力状态是不一样的，钢管焊接部位及其对面部分受力较大，由于轴套内的橡胶与内套粘接面积不够，特别是在受力较大部位或附近粘接不好，极易导致下摆臂在运动过程中，轴套内的橡胶经过反复挤压和摩擦而脱落松动，脱落的橡胶在管内聚集，造成原本受力大的部位，应力更趋加大，钢管内表面的挤压和内套表面的挤压就是由于橡胶脱落造成，随着应力的增大，钢管表面产生微细裂纹，当应力继续增大时裂纹扩展，钢管发生断裂。由于钢管用35#钢制造，具有一定韧性，所以断口呈现撕裂的特性。

2.5 结论及建议

2.5.1 下摆臂轴套外管断裂属于疲劳断裂。

2.5.2 引起轴套外管断裂的主要原因是，钢管表面存在微细裂纹及轴套不合格造成。

2.5.3 建议如下：

①进厂无缝钢管要做探伤检验。

②提高轴套的加工质量并严格检验。