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汽车发动机支架断裂原因分析

来源:本站 浏览:957 发布日期:2020-12-18 07:35:43
        发动机支架是发动机上的重要零部件,它的主要作用为固定发动机并降低发动机向车架传递振动。汽车发动机支架为发动机与整车的连接件,同时作为发动机的安全件,在汽车行驶过程中承受较大的正应力和切应力,容易发生断裂。
 
        某汽车公司发动机支架所采用的材料为ADC12压铸铝合金,该支架在安装后行驶约100 km时沿整个横截面发生断裂。为了确定该支架的断裂原因,对该支架进行了断口宏观观察分析、材料化学成分分析、金相显微组织分析、硬度测试、EDS 能谱测试分析及扫描电镜分析测试。在理化试验的基础上,结合微观断口形貌和断裂机理对支架的断裂原因进行分析,并根据断裂原因提出相关改善措施。
 
1 试验方法和结果
 
1.1 试验对象
 
        试验对象为某汽车公司行车过程发生断裂的汽车发动机支架,该支架材料为ADC12压铸铝合金。
 
1.2 宏观断口观察
 
        断裂支架的外观整体形貌见图1;采用光学显微镜对该铝合金支架进行断口宏观观察,发现其断口表面呈暗灰色,断口包含了纤维区、放射区和剪切唇区三个区域,断裂支架断口宏观形貌见图2;采用3D数码光学显微镜对断口表面进行观察,断口表面各区域均可见大量铸造孔洞,且分布随机,断口表面孔洞见图3。
 
1.3 成分测试
 
        采用火花直读光谱仪对断裂支架的材料成分进行测试,并将测试结果与标准JIS H5302-2006中ADC12的成分要求进行对比,结果见表1。由表1可以看出,与标准中的要求相比,该断裂失效的支架材料中Cu的含量偏低,Si和Fe的含量偏高。断裂支架材料的化学成分不符合JIS H5302-2006中ADC12的成分要求。
 
1.4 断口显微观察
 
        在支架断口表面附近区域及远离断口区域切取金相试样,经0.5%氢氟酸水溶液腐蚀后观察金相组织,如图4所示。从图中可见白色的α固溶体呈枝晶状和块状分布,其基体为α+Si共晶体,共晶硅呈段条状分布,此外在共晶体中存在部分黑色点状物质,与标准ADC12的金相显微组织无明显差异。
 
        所切取的金相样品经研磨抛光后表面可观察到明显的孔洞,有的裂纹起源于孔洞处,且裂纹贯穿孔洞。将金相样品经过腐蚀后发现,表面可见的孔洞在内部是连通的,可看作为一个孔洞,如图5和图6所示。由图6可知,该支架材料内部的孔洞的*大尺寸为 431.3 μm,
且多数孔洞的尺寸大于200 μm。
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汽车发动机支架断裂原因分析

2020-12-18 07:35:43 

        发动机支架是发动机上的重要零部件,它的主要作用为固定发动机并降低发动机向车架传递振动。汽车发动机支架为发动机与整车的连接件,同时作为发动机的安全件,在汽车行驶过程中承受较大的正应力和切应力,容易发生断裂。
 
        某汽车公司发动机支架所采用的材料为ADC12压铸铝合金,该支架在安装后行驶约100 km时沿整个横截面发生断裂。为了确定该支架的断裂原因,对该支架进行了断口宏观观察分析、材料化学成分分析、金相显微组织分析、硬度测试、EDS 能谱测试分析及扫描电镜分析测试。在理化试验的基础上,结合微观断口形貌和断裂机理对支架的断裂原因进行分析,并根据断裂原因提出相关改善措施。
 
1 试验方法和结果
 
1.1 试验对象
 
        试验对象为某汽车公司行车过程发生断裂的汽车发动机支架,该支架材料为ADC12压铸铝合金。
 
1.2 宏观断口观察
 
        断裂支架的外观整体形貌见图1;采用光学显微镜对该铝合金支架进行断口宏观观察,发现其断口表面呈暗灰色,断口包含了纤维区、放射区和剪切唇区三个区域,断裂支架断口宏观形貌见图2;采用3D数码光学显微镜对断口表面进行观察,断口表面各区域均可见大量铸造孔洞,且分布随机,断口表面孔洞见图3。
 
1.3 成分测试
 
        采用火花直读光谱仪对断裂支架的材料成分进行测试,并将测试结果与标准JIS H5302-2006中ADC12的成分要求进行对比,结果见表1。由表1可以看出,与标准中的要求相比,该断裂失效的支架材料中Cu的含量偏低,Si和Fe的含量偏高。断裂支架材料的化学成分不符合JIS H5302-2006中ADC12的成分要求。
 
1.4 断口显微观察
 
        在支架断口表面附近区域及远离断口区域切取金相试样,经0.5%氢氟酸水溶液腐蚀后观察金相组织,如图4所示。从图中可见白色的α固溶体呈枝晶状和块状分布,其基体为α+Si共晶体,共晶硅呈段条状分布,此外在共晶体中存在部分黑色点状物质,与标准ADC12的金相显微组织无明显差异。
 
        所切取的金相样品经研磨抛光后表面可观察到明显的孔洞,有的裂纹起源于孔洞处,且裂纹贯穿孔洞。将金相样品经过腐蚀后发现,表面可见的孔洞在内部是连通的,可看作为一个孔洞,如图5和图6所示。由图6可知,该支架材料内部的孔洞的*大尺寸为 431.3 μm,
且多数孔洞的尺寸大于200 μm。