儲氣筒卡箍失效分析及改進(jìn)

摘 要：通過對儲氣筒卡箍化學(xué)成分檢驗、金相分析及掃描電鏡斷口分析，結(jié)果表明：由于儲氣筒卡箍與支架連接處產(chǎn)生應(yīng)力集中，產(chǎn)生裂紋，最終導(dǎo)致疲勞斷裂。通過分析，采用增加橡膠墊予以改進(jìn)。

關(guān)鍵詞：重型汽車；儲氣筒卡箍；疲勞斷裂

1 概述

售后市場反饋，用戶行駛過程中儲氣筒卡箍發(fā)生斷裂，導(dǎo)致儲氣筒脫落，部分用戶自行采用鐵絲綁定。斷裂卡箍形貌如圖1所示，卡箍斷裂位置一致。通過對裝配位置分析，卡箍沿儲氣筒周向?qū)⑵涔潭ㄓ谕屑苌?，卡箍斷裂發(fā)生在托架上側(cè)、與托架棱邊線接觸處同位置，如圖2所示。

2 理化檢驗

2.1 宏觀斷口分析

斷裂處附近局部形貌見圖3，肉眼觀察，失效卡箍鋼帶其表面漆膜較為完整，弧形內(nèi)側(cè)均有不同程度的磨損，未見明顯的折彎、扭曲等異常變形；斷裂零件斷口較為平齊，大致與其長度方向垂直斷口，附近無宏觀塑性變形，斷口平齊，斷面上隱約可見疲勞輝線，斷面有輕微腐蝕產(chǎn)物。

2.2 微觀斷口分析

在掃描電鏡下觀察：斷口起裂區(qū)可見明顯疲勞條帶，見圖4。

2.3 硬度檢查

失效零件硬度平均為147HV10。

2.4 拉力試驗

拉力試驗結(jié)果見表1。

2.5 化學(xué)成分

失效卡箍化學(xué)成分如表2所示，零件材質(zhì)與標(biāo)準(zhǔn)要求20#鋼相符。

2.6 金相組織

在零件斷裂部位附近進(jìn)行顯微組織檢查。斷裂卡箍斷口附近基體組織為鐵素體+鏈狀滲碳體，見圖5。

從儲氣筒卡箍的斷口分析表明，失效件為典型的微動疲勞斷裂，疲勞源產(chǎn)生于儲氣筒卡箍與托架線接觸區(qū)。托架為沖壓件，儲氣筒支架焊接板棱邊為直角，其棱邊刃口較為鋒利，與卡箍剛性接觸，導(dǎo)致整車運行時儲氣筒卡箍沿著寬度方向受到橫向剪切力，與儲氣筒接觸區(qū)形成明顯的應(yīng)力集中，產(chǎn)生疲勞裂紋，隨著車輛行駛過程中的顛簸，受到疊加的沖擊力，最終失穩(wěn)斷裂。

3 改進(jìn)措施

失效分析表明：儲氣筒卡箍裂紋源的產(chǎn)生主要由于儲氣筒卡箍與支架連接處產(chǎn)生應(yīng)力集中；故在此處增加橡膠墊，一方面解決了橫向剪切現(xiàn)象，另一方面可以對行駛的瞬時沖擊力有適當(dāng)?shù)木彌_。同時，將卡箍擰緊螺栓也做了加長螺紋，填補增加墊片后的間隙。

4 結(jié)束語

（1）儲氣筒卡箍的材料、組織特征符合技術(shù)要求。

（2）卡箍的斷裂是由于在裝配過程中，受到儲氣筒支架棱邊的剪切產(chǎn)生裂紋，在隨后的服役過程中發(fā)生疲勞斷裂。

（3）通過加裝橡膠墊片，防止支架棱邊對卡箍的剪切力，并起到緩沖作用，從根本上杜絕斷裂隱患。