加入协会
CAW认证
   
「技术分析」铝合金车轮轮辐失效分析
来源: | 作者:chinacaw | 发布时间: 2020-03-12 | 6095 次浏览 | 分享到:

表2 铝合金材料基体组织硬度值（HBW5/250）

3 分析与讨论



综上，该车轮使用材质可能为A356.0 铝合金，该产品的化学成分、硬度及金相组织符合Al-Si-Mg 合金材质的要求。通过分析比较轮辐断口的宏观形貌、金相组织、微观形貌以及2 个同材质拉伸断裂样条的微观形貌，虽然轮辐表面有一定的磨损，但不足以造成断裂，但是样品中都存在一定的铸造缺陷，具有原始铸造疏松类的缺陷特征。文献[14]表明轮辐和轮辋的连接部位以及轮缘部位是低压铸造过程中较容易出现热节的部位，容易出现缩孔缩松缺陷。文献[15]也说明了铸造缺陷会在很大程度上降低轮毂试样的冲击性能，缺陷对冲击性能的影响已经远远超过了显微组织对冲击性能的影响。因此，铝制轮辐的材质缺陷对于失效有一定的影响，它会降低轮辐的耐冲击性。
此外，轮辐的化学成分结果基本符合A356.0 的牌号要求，只是Mg 元素稍微偏低。硬度分析结果也符合A356.0 的要求。
结合轮辐的耐久里程和轮辐断口的微观形貌，初步判断轮辐的失效方式为疲劳断裂，裂纹起始于外弧侧表面缺陷区。缺陷区破坏基体的连续性，缺陷边界形成严重局部应力集中，同时起裂区表面存在异常的表面凸起，进一步恶化了局部应力状况。在工作交变应力作用下，缺陷位置萌生裂纹并产生疲劳扩展，最终导致断裂。

4 结论



该轮辐断裂失效形式为疲劳断裂失效。造成该轮辐过早失效的原因有2 个：1）材质存在铸造缺陷，降低了材料的冲击韧性；2）轮辐外弧表面缺陷区域存在严重应力集中，造成表面的异常突起，形成了局部应力集中的裂纹源，随着车轮的持续行驶，疲劳裂纹不断扩大，在与铸造缺陷的共同影响下，导致疲劳断裂。
结合研究，文章给出2 点建议：1）铝制车轮在制造过程中应提高工艺水平，尽量减少铸造缺陷，提高其冲击性能；2）在轮辐配合轮辋的安装过程中精密定位，尽可能消除轮辐的集中受力，提高轮辐的安全可靠性。