汽车离合器壳体的开裂失效分析

பைடு நூலகம்

1）所用材料强度低，气孔多，合金含铁量高， 出现较多的针状Al-Si-Fe化合物使韧性大大降低。 2）壳体两侧面的内表面无明显的过渡园角， 导致应力集中。 3） 安装结构不甚合理，导致壳体承受弯矩过 大，振动厉害易于开裂。 4）壳体受弯矩作用，同时受到强烈振动，迭 加了扭矩，在壳体应力集中处产生微裂纹， 裂纹扩展，导致开裂、破断。
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东风EQ140型汽车在使用中，离合器壳 易于产生破裂，严重者每行驶300－ 500km就出现裂纹，有的连续更换多个离 合器壳体，问题还未解决。不但增加了 修理费用和停车时间，也影响了车辆的 经济效益。同时可能会给使用者带来巨 大的安全隐患。

离合器壳体由铝合金铸造而成。一个壳体 破断为两部分，一个壳体一侧的裂纹长 220mm，另一侧有一条15mm长的裂纹。裂 纹的起始位置均在壳体侧面下方的交界处。 壳体侧面的内表面呈135°和90°夹角，无 明显的过渡园角。裂纹扩展方向与该处所 受拉应力的方向垂直。
1）材料方面: Ⅰ更换材料，采用强度较高的ZL107、ZL109 Ⅱ降低含铁量，进行良好的变质处理。 2）壳体结构方面: 将壳体侧面内表面尖角相交改为园角过渡。 3）改进发动机－离合器－变速器安装方式， 以减轻壳体所承受的弯矩及振动。


断裂面有放射状撕裂棱。断面上有许多 闪光的小点，同时发现有园形、椭园形 的空洞。最大的一个椭园形孔洞尺寸为 0.6mm×1.2mm。这些空洞的内表面呈熔 融金属凝固态，为铸造缺陷气孔。
观察裂纹形态及 扩展方向。裂纹 端部位于壳体两 侧面内表面相交 处, 裂纹上及其附 近有大大小小的 气孔, 裂纹垂直于 壳体边缘扩展
经扫描电镜， 沿晶界或相界扩展的微细 裂纹。平整的晶体平面。观察到晶界和 晶内的裂纹。该壳体材料的断裂机制为 一种包含沿晶(或相界)断裂和穿晶断裂两 种形式的混合断裂。在裂纹快速扩展区 断裂形貌呈山脊状撕裂棱。 对壳体材料和组织中的条状物进行成分 分析。合金的成分接近于铸造铝合金 ZL102(ZL102成分: 90~87%Al, 10~13%Si)。 含有Fe, 生成有害相细针状的Al-Si-Fe化合 物，降低了该合金的韧性。条状物的Si含 量很高，确定其为Si晶体。