【汽車座椅失效分析】座椅減震內框斷裂原因分析

引言

汽車座椅通常剛性地固定在車身上，因此不平路面和發(fā)動機的振動可以通過車身直接傳遞到座椅并作用于乘客身體上，從而影響乘客的乘坐舒適性。為提高乘員舒適性、減少乘員因共振而產生的傷害，各汽車廠家為此開發(fā)出了減震座椅。此次失效品為斷裂的汽車座椅減震內框，斷裂位置集中，為內框靠近焊接處一側，需分析斷裂原因。

測試分析

1 外觀檢查

該失效件在靠近焊接處斷裂，斷面無明顯塑性變形，上下側斷裂面均可見一明顯分界線，為典型的雙向載荷作用下疲勞斷裂特征。中側斷面可見單向的裂紋擴展，從斷口的裂紋發(fā)散形貌看，裂紋優(yōu)先起源于結構件中側區(qū)域A的外邊緣，為點起源；斷口主起源區(qū)宏觀可見疲勞條帶，條帶間距較寬，結構件在該擴展階段受到較大的循環(huán)載荷作用。

圖1 減震內框斷裂件斷口低倍圖

2 斷口分析

圖2為斷口未清洗SEM形貌。裂紋首先起源于結構件區(qū)域A，沿斷裂件中側單向擴展，擴展至區(qū)域C后裂紋開始沿厚度方向雙向疲勞擴展。裂紋起源區(qū)表面形貌局部被磨損破壞，如圖2-A所示。中側裂紋擴展區(qū)可見疲勞輝紋，疲勞擴展方向呈單向延伸，如圖2-B～C所示。

圖2 試樣2斷口典型SEM形貌

3 金相分析

圖3為試樣1的2#和試樣2的1#焊接截面微觀圖。1#焊接截面靠近焊核區(qū)的組織為非均勻鐵素體，部分鐵素體晶粒粗大；焊合區(qū)為鐵素體魏氏組織，鐵素體針較長，組織粗大；遠離焊合區(qū)為鐵素體+珠光體組織。2#焊接截面斷口靠近焊合區(qū)，其斷裂面組織為鐵素體，晶粒較細；遠離焊合區(qū)組織為鐵素體，且該位置厚度方向晶粒不均勻，心部鐵素體晶粒較邊緣鐵素體大。

圖3 焊接截面微觀圖

4 成分分析

試樣1的化學成分符合EN 10130-2006中DC01（ST12）牌號標準成分要求；試樣2的化學成分符合GB/T 700-2006中Q235鋼牌號標準成分要求。

表1 減震內框基體與焊接件成分結果

5 硬度測試

表2～3為基體硬度以及焊接區(qū)橫截面硬度結果。由表可知，焊合區(qū)硬度高于母材及熱影響區(qū)，熱影響區(qū)硬度值均高于母體。

圖4 試樣1與試樣2焊接示意圖

表2 試樣1橫截面硬度測試結果

表3 試樣2橫截面硬度測試結果

6 拉伸測試

由拉伸測試結果可知，帶焊接位置的試樣1的斷裂位置均在母材斷裂，非焊接位置以及靠近焊接位置的熱影響區(qū)強度高于母材。

結論

（1）減震內框斷裂模式為疲勞斷裂；

（2）斷裂位置存在較高的結構應力集中是斷裂失效的主要原因。

*** 以上內容均為原創(chuàng)，如需轉載，請注明出處 ***