汽车驱动半轴延迟断裂失效分析

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1、汽车驱动半轴延迟断裂失效分析庄英武(上海汽车集团股份有限公司技术中心，上海201804)【摘要】分析了某汽车驱动半轴断裂性质及原因，对驱动半轴承受的载荷进行理论载荷设计计算校核。通过观察分析和金相组织检查、硬度检测及化学分析，表明导致该汽车驱动半轴断裂的原因是驱动半轴在加工过程中存在过热现象，加工内应力未得到有效消除。最终得到了对于汽车用驱动半轴的材料的工艺推荐。【Abstract】Thenatureandcauseofvehicledriveshaftfractureisanalyzed，andt

2、hetheoreticalloaddesignismadetothedriveshaftload．Then，metallographieexamination，hardnesstestingandchemicalanalysisareprocessed．Theresultshows：therootcauseofdriveshaftfractureisthereistheoverheatinginthecourseofprocessing．Thematerialinternalstressisnote

3、liminatedduringthepro-cessing．Finallywerecommendtheprocessofautomobiledriveshaftmateria1．【关键词】驱动半轴汽车延迟断裂失效分析doi：10．3969／j．issn．1007-4554．2013．09．14某汽车车型驱动半轴发生多起0km断裂事件，驱动半轴总成装配后在静置阶段发生延迟断裂，断裂部位为花键处。驱动半轴材料为55#，其螺主要生产制造工艺过程为：温镦一调质处理一机加工一表面中频淬火一低温回火(180～2

4、00oC，3传动h)。由于驱动半轴在汽车传动结构中的动力传输中起到至关重要的作用，运转中的受力情况非常复杂，承受着弯曲、扭转和压缩等载荷的作用，易产生扭转和弯曲变形甚至产生裂纹或发生断裂。图1半轴装配关系图(注：虚线标识断裂位置)且一旦发生失效，往往会造成严重后果，引起其他重要汽车零部件的毁损，进而引发严重的交通事结合半轴图纸技术要求，半轴强度校核计算故。因此，本文通过对该延迟断裂汽车驱动半轴条件为：的失效分析研究，提出该质量事故的有效整改方驱动半轴的屈服强度最小为500MPa(181kN)。案，以

5、杜绝类似事故发生。驱动半轴安装螺母的装配扭矩为：350～370N·m(实测屈服、抗拉载荷分别为：303kN、3341半轴装配时强度校核kN，屈服、抗拉强度为837MPa、920MPa，屈服点在轴颈)。汽车驱动半轴装配关系见图1。允许的最大预紧力是以螺纹部分的复合应力收稿日期：2013—06—08·52·上海汽车2013．09达到屈服强度的90％计算。对汽车驱动半轴表面和芯部进行检测，其材花键部分的小径为24．6mm，螺纹的有效截料分析结果见表2，硬化层检测结果见图2。国家面积直径为22．6mm，轴颈

6、的直径为21．5mm。根汽车行业标准QC／T294要求半轴的表面淬硬层据此位置相关零件状态，其相应的摩擦系数大于硬度≥HRC52，心部硬度HRC24一HRC30，淬硬层0．08，通常控制在0．12，现取摩擦系数分别为：厚度为轴径的10％～15％。0．06、0．08、0．12进行理论计算，见表1。表2测试结果表1汽车驱动半轴总成装配工艺下轴力计算序号试验项目额定值试验结果化学成分／55#螺纹大径／mm242424GB／T599螺距／mm1．51．51．5C0．52—0．6O．56螺栓最小有效截面积直径

7、do／D／mm22．5922．5922．591SiO．17～0．370．24MnO．5～0．80．7l中径d2(max)／mm23．02623．02623．026P≤0．025O．oo6头下摩擦面外径dka／mm424242S≤0．0200．004头下摩擦面内径dki／mm28．728．728．72表面硬度(HRC)58～6459，59，58．5’头下摩擦面直径dk／ram35．3535．3535．353芯部硬度(HRC)24～3022，23．5，23摩擦系数4有效硬化层深度／mm：表面测量至HV5

8、50外)>2．53．650．12O．O8O．O60．18O．160．145感应淬火区金相组织回火马氏体螺栓强度等级6芯部金相组织珠光体+铁素体最小屈服载荷207．5207．5207．5允许的最大预紧力172．1178．9181．7装配扭矩／(N‘m)、、mln350350350t鸯!＼～370370370j、·预紧力／kN6O．167．276．3要求>2．5mill：要求=3．65into93．3135．9l76深度／mm根据表1汽车驱动半轴总成装配工艺下轴力图2硬化