车辆悬架螺旋弹簧断裂失效行为研究

张强宏，陈科仲，付扬帆，王长朋，陈大军，梅华生，刘正涛，代野，丛大龙

（1.西南技术工程研究所，重庆 400039；2.陆军装备部驻重庆地区军事代表局驻重庆地区第六军事代表室，重庆400052）

螺旋弹簧是车辆独立悬架的重要组成部分，是使车架与车桥弹性联系，并承受和传递垂直载荷，缓和及抑制车辆行驶冲击的关重件，其对车辆的行驶安全性、平稳性、舒适性起着重要作用。为强化螺旋弹簧表层，提高其疲劳寿命，进行喷丸处理是其后处理工艺中的标准工序之一[1-2]。因为螺旋弹簧需在反复高频、高扭矩、强冲击等恶劣工况下使用，长期服役过程中存在着较大的失效风险[3-6]。车辆悬架螺旋弹簧在弯曲变形台架中断裂，为判定其失效原因，文中通过分析其化学成分、硬度、金相组织、断口形貌等，研究失效螺旋弹簧的材质、力学性能、断裂形式等，进而分析其失效行为，并提出改进措施。

1 试验

1.1 试件

试件为大型车辆悬架螺旋弹簧，材质为中温回火55CrMn钢，试件表面喷丸处理后，喷涂黑色环氧树脂基耐蚀涂料，涂层厚度为15~30 μm。试件经85 000次的弯曲变形台架试验，发生断裂。

1.2 试验过程

参照 GB/T 20123—2006《钢铁总碳硫含量的测定高频感应炉燃烧后红外吸收法（常规方法）》[7]，采用HCS-140型高频红外碳硫分析仪，分析试件裂纹源临近区域的C、S元素含量。参照GB/T 20125—2006《低合金钢多元素含量的测定电感耦合等离子体原子发射光谱法》[8]，采用ARCOS型电感耦合等离子体发射光谱分析仪，分析试件裂纹源临近区域的Si、Mn、P、Cr、Ni、Cu元素含量。参照 GB/T 223.82—2018《钢铁氢含量的测定惰气脉冲熔融-热导或红外法》[9]，采用LECO-RHEN 602定氢仪，分析试件裂纹源临近区域表层及试件基体心部的H元素含量。……