汽车钢板弹簧断裂分析方法

材料断裂理论与失效分析汽车中的板簧的断裂失效分析专业：材料工程（锻压）类型：应用型姓名：***学号：15S******汽车中的板簧的断裂失效分析引言汽车板簧是汽车悬架系统中最传统的弹性元件，由于其可靠性好、结构简单、制造工艺流程短、成本低而且结构能大大简化等优点，从而得到广泛的应用。

汽车板簧一般是由若干片不等长的合金弹簧钢组合而成一组近似于等强度弹簧梁。

在悬架系统中除了起缓冲作用而外，当它在汽车纵向安置，并且一端与车架作固定铰链连接时，即可担负起传递所有各向的力和力矩，以及决定车轮运动的轨迹，起导向的作用，因此就没有必要设置其它的导向机构，另外汽车板簧是多片叠加而成，当载荷作用下变形时，各片有相对的滑动而产生摩擦，产生一定的阻力，促使车身的振动衰减，但是板簧单位重量储存的能量最低，因些材料的利用率最差。

1. 材质是什么？65Mn/低碳钢哪一类合适？材质一般为硅锰钢。

因为碳素弹簧钢因淬透性低，较少使用于汽车中；锰钢淬透性好，但易产生淬火裂纹，并有回火脆性。

因此，硅锰钢在我国应用在汽车的板簧上较为广泛。

65Mn 钢更为合适，因为：低碳钢为碳含量低于0.25%的碳素钢，因其强度低、硬度低而软，又称软钢。

它包括大部分普通碳素结构钢和一部分优质碳素结构钢，大多不经热处理用于工程结构件，有的经渗碳和其他热处理用于要求耐磨的机械零件。

低碳钢退火组织为铁素体和少量珠光体，其强度和硬度较低，塑性和韧性较好。

因此可以看出，低碳钢不符合板簧材料高强度和高硬度的要求。

65Mn弹簧钢，含有0.90%~1.2%的Mn元素，提高了材料的淬透性，© 12mm 的钢材油中可以淬透，表面脱碳倾向比硅钢小，经热处理后的综合力学性能优于碳钢，但有过热敏感性和回火脆性。

Mn 是弱碳化物形成元素，在钢中主要以固溶的形式存在于基体中。

一部分固溶于铁素体（或奥氏体），另一部分形成含Mn的合金渗碳体（Fe、Mn ）。

Mn还能显著提高钢的淬透性，改善热处理性能，强化基体、降低珠光体的形成温度，细化珠光体的片间距离，从而提高钢的强度和硬度。

BL客车后钢板弹簧疲劳断裂原因的分析与改进措施田洪森(机电系,北京100044)摘要:本文通过对BL客车后钢板弹簧断裂断口形状、设计应力、原材料及理化性能等方面的分析,找出造成钢板弹簧疲劳断裂的原因,提出了改进的措施,使该钢板弹簧的疲劳寿命达到日本五十铃公司标准的要求。

关键词:钢板弹簧;疲劳断裂;原因分析;改进措施1问题的提出BL客车是对日本五十铃公司BE22客车技术引进、吸收、消化后的一种轻型客车,该客车后悬挂弹性元件是一变刚度钢板弹簧,该种钢板弹簧的优点是在客车空载、满载状态下呈非线性状态,即悬挂在客车空载、满载状态下接近等频性,从而可以提高客车的平顺性,乘客乘坐舒适性,本文通过分析BL客车后钢板弹簧在设计、试制、试验过程中出现非正常疲劳断裂原因分析,提出了改进措施,使其达到了日本五十铃公司BE22客车后钢板弹簧疲劳寿命的标准要求。

2 BL客车后钢板弹簧的结构BL客车后钢板弹簧为一多片半椭圆形且由主、副簧组成的变刚度钢板弹簧,总片数为12片,其中主簧9片,副簧3片,主片片厚为10mm,其余片厚为9mm,采用的弹簧钢为60Si2Mn,其中3～9片端部压延,使钢板弹簧接近等应力梁。

3 BL后钢板弹簧疲劳试验情况3.1 试验标准:按五十铃公司提供的BE22客车后钢板弹簧疲劳寿命试验标准执行即: 1)按实车状态夹紧;2)变形中心:Fa=58.5mm,Fmax=137mm(2.5G),Fmin=20mm;3)振动频率:60-120cpm;4)从产品中随机抽取三架钢板弹簧;5)疲劳寿命:疲劳循环次数3≥20万次。

3.2 试验设备:钢板弹簧疲劳试验机。

3.3 疲劳寿命试验结果如下:4对钢板弹簧疲劳断裂原因分析根据以上试验结果可以看出,疲劳断裂的簧片均在第7片且同在钢板弹簧的大卷耳端,且位置距钢板弹簧中心螺栓距离也差别不大(138、142、150),说明该钢板弹簧在此处存在规律性疲劳断裂源,而非偶然原因造成的,下面根据疲劳断裂试验结果及设计、生产过程对钢板弹簧疲劳断裂的原因进行分析。

汽车后桥板簧的断裂分析摘要：整车可靠性耐久道路试验中，后桥板簧是重要试验验证对象，是影响整车性能的重要因素之一。

本文通过对耐久性道路试验中的后板簧断裂现象，应用设计复核、宏观分析、微观分析、金相分析、硬度检测等技术手段开展分析判断，阐述了后桥板簧表面凹坑缺陷、后悬架无减振器是造成板簧早期断裂的关键及实施优化的设计方案，为后续车型开发提供必要的经验积累。

关键词：汽车后桥板簧断裂前言板簧是汽车悬架系统的弹性元件，具有可靠性好、结构简单、制造工艺流程短、成本低等优点。

车板簧一般是由若干片不等长的簧片组成，簧片按照一定的组合方式使得板簧呈现线性或非线性弹性特征，在悬架系统中起到缓冲作用。

汽车在非平整路面上行驶时，在交互冲击载荷作用下，各片板簧有相对的滑动而产生摩擦，产生一定的阻力，促使车身的振动衰减。

板簧结构在商用车及轻小型车辆上应用广泛，实际应用场景中，在交变应力下板簧可能发生疲劳和断裂，故板簧应具有较高的疲劳强度和耐蚀等性能。

一、后板簧断裂案例某汽车后悬架根据该车型的总质量、底盘布置等特点，采用板簧结构，用于连接车身与后桥，且不装后减振器。

主要由三片不等长的钢板弹簧组成，并用夹箍将三片板簧固定，防止各簧片横向错位，在弹簧回弹将力传递给其他片，减少主板簧片的应力。

后悬架采用板簧结构，开发阶段需在试验场进行道路耐久试验验证，试验场给汽车提供各种类型的路面试验条件，满足零件的耐久试验要求。

在可靠性耐久道路试验中，3台试验车均出现了后钢板弹簧断裂的情况，在第一片到第三片板簧均有发生断裂情况。

二、后板簧断裂原因探讨为确定后桥板簧断裂的根本原因，应用设计复核、金相分析、硬度检查等技术手段开展分析。

1、设计复核应用CAE软件对板簧设计进行复核，对板簧应力分析结果与已量产车型进行横向对比，根据分析结果并结合设计经验，板簧设计满足设计要求。

按汽车行业标准QC/T 29035-1991对板簧进行强度台架测试，测试结果均不低于试验标准（板簧的疲劳寿命不小于8万次）。

材料断裂理论与失效分析汽车中的板簧的断裂失效分析专业：材料工程（锻压）类型：应用型姓名：***学号： 15S******汽车中的板簧的断裂失效分析引言汽车板簧是汽车悬架系统中最传统的弹性元件，由于其可靠性好、结构简单、制造工艺流程短、成本低而且结构能大大简化等优点，从而得到广泛的应用。

汽车板簧一般是由若干片不等长的合金弹簧钢组合而成一组近似于等强度弹簧梁。

在悬架系统中除了起缓冲作用而外，当它在汽车纵向安置，并且一端与车架作固定铰链连接时，即可担负起传递所有各向的力和力矩，以及决定车轮运动的轨迹，起导向的作用，因此就没有必要设置其它的导向机构，另外汽车板簧是多片叠加而成，当载荷作用下变形时，各片有相对的滑动而产生摩擦，产生一定的阻力，促使车身的振动衰减，但是板簧单位重量储存的能量最低，因些材料的利用率最差。

1.材质是什么？65Mn/低碳钢哪一类合适？材质一般为硅锰钢。

因为碳素弹簧钢因淬透性低，较少使用于汽车中；锰钢淬透性好，但易产生淬火裂纹，并有回火脆性。

因此，硅锰钢在我国应用在汽车的板簧上较为广泛。

65Mn钢更为合适，因为：低碳钢为碳含量低于0.25%的碳素钢，因其强度低、硬度低而软，又称软钢。

它包括大部分普通碳素结构钢和一部分优质碳素结构钢，大多不经热处理用于工程结构件，有的经渗碳和其他热处理用于要求耐磨的机械零件。

低碳钢退火组织为铁素体和少量珠光体，其强度和硬度较低，塑性和韧性较好。

因此可以看出，低碳钢不符合板簧材料高强度和高硬度的要求。

65Mn弹簧钢，含有0.90%~1.2%的Mn元素，提高了材料的淬透性，φ12mm 的钢材油中可以淬透，表面脱碳倾向比硅钢小，经热处理后的综合力学性能优于碳钢，但有过热敏感性和回火脆性。

Mn是弱碳化物形成元素，在钢中主要以固溶的形式存在于基体中。

一部分固溶于铁素体（或奥氏体），另一部分形成含Mn的合金渗碳体（Fe、Mn）。

Mn还能显著提高钢的淬透性，改善热处理性能，强化基体、降低珠光体的形成温度，细化珠光体的片间距离，从而提高钢的强度和硬度。

重型汽车钢板弹簧断裂失效形式及应用现状钢板弹簧（Leaf Spring）是广泛用于汽车悬架结构的具有一定弹性的元件，由宽度相等长度不相同的复合金属弹簧片组合而成，该元件各个部位的强度是相等的，可以起到很强的减缓压力的作用，但是钢板弹簧由于长期受到大力压迫导致其在达到一定的承受值后会发生断裂，本文重点分析了钢板弹簧断裂的形式，并提出相关的技术改进方案供相关生产商参考。

标签：钢板弹簧；断裂失效形式；应用现状车辆在正常行驶时，会受到自身振动和外部一定强度的挤压力作用，此时钢板弹簧会压缩从而吸收车辆的动能，将动能转化为弹簧的弹性势能，由此车辆的动能逐渐被转化，避免了巨大的冲击作用，起到很好的缓冲效果，使车辆运行更平稳，操作更流畅，安全性更好。

当钢板弹簧承受的压力过大会发生断裂失效，下面重点分析钢板弹簧断裂的几种形式。

1 钢板弹簧断裂失效的形式1.1 中心孔失效中心孔是钢板弹簧最脆弱的部位，因为钢板弹簧受到力作用时，其所承受的力会共同作用于中心孔，使其发生断裂失效。

其断裂时会产生很多裂纹，其位于孔板的结合处，跨越整板。

经过专业人员研究发现，该种失效是由于螺栓松动，弹簧承受的作用力被汇集到中心孔，中心孔承受力的表面积小，故而力的强度就大，当强度超过一定的值，孔就断裂，导致裂纹，随后弹簧便失效。

1.2 卷耳失效车辆在行驶过程中会不可避免受到各种摩擦力以及外力碰撞作用，此外，司机在驾驶过程中也会出现挂挡力度过大等不规范的操作，如果卷耳和衬套之间过于紧密，会导致发热，变硬等现象，这会使钢板膨胀变大，导致一定的变型，使得弹簧卷上方失效。

当车辆行驶过长时间时，卷耳上已有的些许裂纹会进一步加速断裂，加速弹簧失效的过程。

1.3 腐蚀疲劳钢板弹簧持续受力，而且很多零件露天之后会遭到空气腐蚀，生锈变型，致使弹簧在裂纹处承受力大幅度降低，裂纹便会不断加深，当达到极限时，弹簧便会断裂。

失效的切面看起来像是一系列同心的半圆形，在腐蚀和摩擦的作用下，裂纹外侧变暗。

汽车用钢板弹簧失效分析摘要：钢板弹簧是汽车悬架的重要组成部分，钢板弹簧在汽车行驶中承受交变应力载荷，其产品质量直接关系到车辆行驶的平顺性及操控稳定性。

汽车钢板弹簧是汽车悬架应用最为广泛的一种弹性元件,具有可靠性好、结构简单、制作工艺流程短等优点。

关键词：汽车用；钢板弹簧；失效分析引言汽车钢板弹簧由若干片曲率半径不同、长度不同、宽度相同的弹性钢片叠加而成,在整体上近似等强度的弹性梁,具有减震和导向作用。

钢板弹簧的中部通过U型螺栓（又称骑马螺栓）固定在车桥上，其作用是通过悬挂的方式连接车架和车桥。

钢板弹簧裸露在车架与车桥之间，承受车轮对车架的冲击、弯曲和振动载荷，通过吸收车辆动能，将动能转化为弹性势能，从而起到缓冲作用，保证车辆的平稳性和安全性。

1理化检验1.1断口宏观分析断裂位置距离钢板弹簧中心35mm处，从图中可以看到钢板弹簧表面布满喷丸留下的凹坑。

钢板弹簧的断口形貌，从图中可以看出，断口与钢板弹簧长度方向垂直，无明显塑性变形，为宏观脆性开裂，断口表面较粗糙，在B区域可以观察到明显的撕裂棱，根据撕裂棱的方向可知A区域为裂纹源区，钢板弹簧断裂起源于表面，其余区域（C区）为最终断裂区。

1.2断口微观分析用扫描电镜观察钢板弹簧断口中的裂纹源区和扩展区的微观形貌，从图中可以看出该区域为解理断裂，属于微观脆性断裂，在裂纹源区可以观察到二次裂纹。

可以观察到疲劳辉纹，说明扩展区是在力的循环作用下形成的。

将钢板弹簧放到UniMT-12000A/D荧光磁粉探伤机中进行复合磁化，轴向电流为3500A，纵向电流为2000A，磁化2次，磁化时间为1s。

钢板弹簧表面磁粉探伤形貌，从图中可以看到钢板弹簧表面存在多条磁痕，钢板弹簧断口的裂纹源区域A和B处有明显的裂纹存在，说明钢板弹簧在台架试验前表面已有裂纹存在，需要进一步分析裂纹产生的原因。

1.3裂纹微观形貌分析用OLYMPUSGX53光学显微镜对裂纹形貌和裂纹处的显微组织进行检测。

某重型汽车后钢板弹簧断裂失效分析摘要：本文对某重型汽车后钢板弹簧断裂失效进行了分析，通过常见的疲劳断裂和静态断裂两种方式进行实验研究，同时借助有限元分析技术，对弹簧设计参数和工况条件进行模拟计算，并对实验结果进行验证。

总结了弹簧失效的可能原因，提出了改进方案，为后续类似产品的研发和生产提供了有力的参考依据。

关键词：重型汽车，后钢板弹簧，疲劳断裂，静态断裂，有限元分析正文：一、引言钢板弹簧作为重型汽车的重要组成部分之一，对其使用寿命和安全性具有重要意义。

然而，在实际使用中，弹簧的疲劳断裂和静态断裂现象时常发生，不仅给车辆的正常行驶带来不良影响，还可能导致严重事故的发生。

因此，对钢板弹簧的失效机理及预防措施进行深入探究，具有重要的理论和实践意义。

二、实验方法本文选取某重型汽车后钢板弹簧作为研究对象，采用疲劳断裂和静态断裂两种方式进行实验研究。

具体步骤如下：首先，选取标准试件并对试件表面进行处理，以保证试件表面光滑无缺陷。

接着，通过万能试验机对试件进行疲劳载荷测试，记录试件被破坏前的循环次数。

最后，在静载荷下对试件进行断裂实验，测量试件断裂强度和断裂模式。

三、有限元分析为了更好的模拟实际工况下弹簧的变形和应力分布情况，借助有限元分析技术，对弹簧的设计参数和工况条件进行模拟计算。

具体步骤如下：首先，根据实际弹簧的构造和材料参数，建立三维有限元模型。

接着，在预先设定的载荷情况下进行计算，得到弹簧的位移、应力和应变等参数。

最后，将有限元计算结果与实验结果进行对比和验证，并进行优化设计。

四、结论与展望通过疲劳断裂和静态断裂两种实验研究方式以及有限元分析技术，对某重型汽车后钢板弹簧的断裂失效进行了深入分析。

研究结果表明，弹簧断裂的原因可能是由于材料性能不佳或设计和制造不合理等多种因素导致。

因此，建议在材料选择、工艺优化和设计方面进行改进，并加强对弹簧的质量管控，以提高弹簧的使用寿命和安全性。

相信未来针对类似产品的研发和生产，本文的研究成果将为其提供有力的参考依据。

图1 板簧总成结构及整⻋四⽴柱台架试验针对试验过程中的板簧开裂问题进⾏分析，如图2所⽰。

结合试验数据及仿真⼿段，对板簧总成进⾏结构优图2 板簧⽚开裂图图 襄阳试⻋场和试验⻋后板簧副簧应变粘贴位置⽰意图2.2 板簧耐久⽬标换算对于轻卡整⻋耐久性⽬标要求为整⻋需要满⾜2万km耐久试验。

试验分不同的装载⼯况，对各装载⼯况采集到的板簧应变进⾏伪损伤分析，⽐利时路⾯对板簧产⽣图 整⻋四⽴柱台架迭代过程当试验进⾏到1 357 km时左后悬架副板簧出现疲劳开裂，更换新的板簧总成后继续进⾏台架试验，右后悬架副板簧在1 495 km时也出现开裂，且位置相同，副板簧开裂如图2所⽰。

根据随机振动理论可知，后悬架左右两侧板簧总成受到的路⾯激励载荷相同，综上可知后悬架副板簧的疲劳中值寿命为1 426 km，按照损伤等效原则，板簧在整⻋超载⼯况⽐利时路⾯需满⾜2 053 km耐久试验图 后悬架板簧总成有限元模型. 等幅载荷与变幅载荷当量关系后悬架板簧总成在⽐利时路⾯⼯况受到的载荷为变幅载荷，路⾯载荷对板簧的作⽤⽅向主要为Z向，对板簧总成施加Z向等幅正弦变化的载荷，测量副板簧同⼀位置的应变信号，如图6所⽰。

根据疲劳损伤等效原则，板簧图 副板簧等幅加载与变幅加载应变. 板簧总成等幅加载仿真寿命根据后悬架副簧的受⼒特征可知，当副簧与限位⽀· 63 ·. All Rights Reserved.优化⽅案的副簧疲劳寿命满⾜耐久⽬标要求。

优化后的板簧总成搭载在整⻋上进⾏整⻋四⽴柱台架试副板簧在整⻋四⽴柱台架上模拟超载⼯况⽐利时路⾯2 053 km 未出现副簧断裂现象，满⾜耐久⽬标要求。

5 结语图 板簧总成施加 ~ N 脉冲循环载荷将板簧总成应⼒结果导⼊疲劳软件中，疲劳加载类Constant Amplitude ，Max factor 选择1，Min factor 板簧材料为60Si2Mn ，采⽤材料库⾥⾃带的SN 通过修正S N 曲线斜率，使板簧总成的疲劳循环次数为万次，图8为板簧仿真计算的疲劳危险点及疲劳失效图 板簧疲劳危险点及疲劳失效循环次数由于副簧在整⻋四⽴柱台架试验中的开裂⾥程为1 426 km ，要达到2 053 km 的耐久⽬标要求，优化⽅案的副簧疲劳寿命⾄少需要提⾼到原副簧疲劳寿命的1.439倍以上，即优化⽅案的板簧疲劳仿真寿命需从2.778万次提⾼到图 副簧优化⽅案疲劳仿真分析结果. All Rights Reserved.。

载货汽车钢板弹簧断裂分析张喆长春一汽集团汽车材料研究所，长春市 130011摘要：对工作中遇到的导致钢板弹簧断裂的多种原因进行了总结，探索了提高钢板弹簧疲劳寿命切实可行的有效方法。

关键词：钢板弹簧；失效分析钢板弹簧是载货汽车悬架的重要组成部件，作为车轮运动轨迹的导向机构，使用底盘受力情况较好，是直接影响着汽车行驶的平顺性和操纵的稳定性。

在汽车行驶过程中，钢板弹簧承受交变应力的作用，疲劳断裂是常见的失效形式。

我厂设计生产的J6、J5P 、L501等系列车型的前后悬架上都使用了钢板弹簧，其疲劳寿命对整车质量有着重要的影响。

作者承担了技术中心的钢板弹簧断裂分析工作，本文对工作中遇到的导致钢板弹簧断裂的多种原因进行了总结，探索了提高钢板弹簧疲劳寿命切实可行的有效方法。

1．钢板弹簧材料标准和断裂分析依据我厂载货汽车使用的钢板弹簧材料主要有50CrMnVA 、50CrVA 、60Si2MnA 、55SiMnVB 等，具有高强度和高可靠性，其性能和工艺性能见表1。

表1 普通弹簧钢力学性能热处理制度力学性能 伸长率 δ% 钢材牌号淬火温度 （℃）回火温度 （℃）屈服点 бS ( MPa) 抗拉强度бb ( MPa) δ5δ10收缩率ψ%50CrV A 850 油 500 1150 1300 10 40 55SiMnVB 860 油 460 1250 1400 5 30 60Si2MnA 870 油 440140016005 20作者工作过程中接触到了许多种类的断裂情况，其中既有在台架试验过程发生断裂，也有在道路试验过程中以及用户使用过程中发生断裂。

目前，我们主要采用化学分析、断口分析以及金相检验等方法对断裂的钢板弹簧进行失效分析。

分析检验主要按照下列标准进行： GB/T 19844-2005《钢板弹簧》、GB/T 1222-1984《弹簧钢》、JB/T 3782-1984《钢板弹簧金相检验标准》以及一些我厂的内部标准。

斯太尔991车钢板弹簧失效分析摘 要：文章针对斯太尔991车发生的进口板簧断裂事故，在分析失效件的基础上，采取有关材料失效分析技术，得出该板簧的早期失效原因，为有效控制产品质量提供了依据。

叙 词：汽车；钢板弹簧；失效分析1 概述重汽公司技术中心质检所在总后试车场进行斯太尔991车3万km道路试验中，汽车在行驶至17491km时，车上装用的进口板簧左前板簧第一片断裂，行驶至19696km时后板簧第一片、第二片断裂。

为查明失效原因，特对断裂件进行了分析。

2 断口宏观观察前簧断在离骑马螺栓中心孔350mm处，在板簧受拉面有两个裂纹源，裂纹源产生在直径约3mm的小坑内；断口具有典型早期疲劳失效特征:具有贝壳纹特征的疲劳裂纹扩展区占整个断面的10%左右，瞬断区占90%左右，如图1所示。

后簧第二片断在包耳开卷处，断口为早期疲劳失效特征，断口附近有多处疲劳裂纹源(如图2所示)，且在断口附近有多条与断口同向深度在0.2mm左右的裂纹。

图1 前簧宏观断口(箭头指裂纹源) 图2 后簧第二片宏观断口(箭头指裂纹源)3 化学成分化学成分检测结果见表1，符合DIN17222中58CrV4的成分要求。

4 硬度检查前后簧布氏硬度测量结果为：前簧HB417，后簧HB411。

5 金相检查(1)前簧在断裂处附近取样，基体为回火屈氏体组织，表面脱碳层深度为0.21mm。

显微硬度检查脱碳层如表2。

在裂纹源小坑处取样，表层为白亮层，白亮层厚度约为0.2mm；对试样进一步腐蚀，经观察得知白亮层为马氏体组织，如图3所示；白亮层显微硬度HV0.2=743，心部基体显微硬度HV0.2=396。

图3 白亮层组织 400×(2)后簧在裂纹附近取样，心部为回火屈氏体组织，表面脱碳层为0.28mm。

显微硬度检验脱碳层，结果见表3。

6 电镜观察及能谱分析利用SEM535、EDAX进行断口及微区成分分析，得知前簧裂纹源有两处存在许多附着物，裂纹源形貌如图4所示；用能谱仪进行定量分析，确定附着物的主要成份为锌元素，裂纹源小坑内有金属熔化流动结晶现象，附近存在很多小裂纹。

汽车钢板弹簧断裂失效分析钢板弹簧,又称叶片弹簧,是汽车悬架的重要组成部件,主要用于载重汽车及大客车的前后悬架上。

汽车行驶的平顺及操纵稳定性均受到钢板弹簧的影响。

钢板弹簧在汽车行驶时受交变应力的作用,疲劳断裂是常见的失效形式。

断裂钢板弹簧材料为60CrMnA,经850～870°C加热淬火,440～460°C回火,喷水冷却,表面喷丸处理(采用?0.8～1.2mm铸钢丸,以4m/s速度喷射)。

对成品进行疲劳试验,3万次后断裂,而设计寿命要求达6万次。

2试验方法及结果2.1宏观分析从断裂钢板弹簧的宏观形貌可知,断口具有疲劳断裂的特征,疲劳源位于受拉应力的一侧,裂源处有多条台阶条纹由表及里扩展。

这种台阶条纹反映了疲劳源处存在应力集中。

2.2扫描电镜断口分析用XL-30扫描电镜观察断口,低倍下可观察到裂纹源形成于弹簧表面的凹坑处,断口上有多个疲劳源,裂源处有多条放射状台阶条纹。

在断口裂纹扩展区可观察到疲劳辉纹。

2.3化学分析在失效钢板弹簧上取样进行化学成分分析,结果符合标准。

2.4硬度检验由断口分析可知,钢板弹簧属疲劳断裂。

从疲劳区和瞬断区的面积看,疲劳区面积大于50%,说明钢板弹簧在工作应力作用下裂纹扩展较深,名义应力并不高,但在裂源处却有多条台阶条纹。

在疲劳断口上出现多条台阶条纹则表明有应力集中存在。

当表面存在缺口、凹坑、尖角等缺陷时就可能产生应力集中而形成台阶条纹,且出现多个源疲劳。

对弹簧表面观察的结果表明,弹簧表面存在较多喷丸形成的凹坑,有些凹坑呈尖角状。

断口分析和金相剖面分析结果均表明疲劳裂纹起始于凹坑底部,并检测到多处疲劳源和裂纹。

金属疲劳裂纹的形成主要是由于在交变载荷应力作用下(通常为拉应力),在金属表面产生不均匀的滑移,因此裂纹常产生在构件的表面,所以构件的表面状态对疲劳强度影响很大。

表面质量包括表面残余应力和表面粗糙度。

表面损伤如刀痕、凹坑、缺口等,这些缺陷处易产生应力集中,使疲劳强度下降。

载货汽车钢板弹簧断裂分析张喆长春一汽集团汽车材料研究所，长春市 130011摘要：对工作中遇到的导致钢板弹簧断裂的多种原因进行了总结，探索了提高钢板弹簧疲劳寿命切实可行的有效方法。

关键词：钢板弹簧；失效分析钢板弹簧是载货汽车悬架的重要组成部件，作为车轮运动轨迹的导向机构，使用底盘受力情况较好，是直接影响着汽车行驶的平顺性和操纵的稳定性。

在汽车行驶过程中，钢板弹簧承受交变应力的作用，疲劳断裂是常见的失效形式。

我厂设计生产的J6、J5P 、L501等系列车型的前后悬架上都使用了钢板弹簧，其疲劳寿命对整车质量有着重要的影响。

作者承担了技术中心的钢板弹簧断裂分析工作，本文对工作中遇到的导致钢板弹簧断裂的多种原因进行了总结，探索了提高钢板弹簧疲劳寿命切实可行的有效方法。

1．钢板弹簧材料标准和断裂分析依据我厂载货汽车使用的钢板弹簧材料主要有50CrMnVA 、50CrVA 、60Si2MnA 、55SiMnVB 等，具有高强度和高可靠性，其性能和工艺性能见表1。

表1 普通弹簧钢力学性能热处理制度力学性能 伸长率 δ% 钢材牌号淬火温度 （℃）回火温度 （℃）屈服点 бS ( MPa) 抗拉强度бb ( MPa) δ5δ10收缩率ψ%50CrV A 850 油 500 1150 1300 10 40 55SiMnVB 860 油 460 1250 1400 5 30 60Si2MnA 870 油 440140016005 20作者工作过程中接触到了许多种类的断裂情况，其中既有在台架试验过程发生断裂，也有在道路试验过程中以及用户使用过程中发生断裂。

目前，我们主要采用化学分析、断口分析以及金相检验等方法对断裂的钢板弹簧进行失效分析。

分析检验主要按照下列标准进行： GB/T 19844-2005《钢板弹簧》、GB/T 1222-1984《弹簧钢》、JB/T 3782-1984《钢板弹簧金相检验标准》以及一些我厂的内部标准。