第42卷第5期 Vol. 42No. 5
假压技木
FORGING & STAMPING TECHNOLOGY
某型号前轴疲劳试验及结果分析
王梁，陈国强，郑明玉“，秦学枫，陈文琳，陈力
2017年5月 May 2017
（1.合肥工业大学材料科学与工程学院，安徽合肥230009；2.安徽省合肥汽车锻件有限公司，安徽微合肥230031）
摘要：为测试前轴的疲劳寿命，采用台架试验装置对某型号汽车前轴进行了试验，仅运行19.9万次就发生断裂。通过对断口的观察分析、断口部位的金相分析、硬度检测等方式，确定了前轴的失效模式，并对其断裂失效原因进行了分析。研究结果表明：汽车前轴的断裂性质为疲劳断裂，裂纹源起源于锻件飞边表面，该处存在较明显的沟槽：锻件表面的加工沟槽形成的附加应力集中是造成前轴疫劳断裂的主要原因；加工沟槽可能由于切边模的磨损而产生，因此切边模刃口需及时修整。
关键词：前轴；疲劳断裂；失效分析；应力集中；疫劳断裂 DOI: 10. 13330/j. issn. 1000-3940. 2017. 05. 022
中图分类号：TG115.5
文款标识码：A
文章编号：1000-3940（2017）05-0119-05
Fatiguetestandresultanalysisonavehiclefrontaxle
Wang Liang', Chen Guoqiang, Zheng Mingyu’, Qin Xuefeng’, Chen Wenlin', Chen Li(1. School of Materials Secience and Engineering, Hefei University of Technology , Hefei 230009, China
2. Hefei Automobile Forging Co. , Lid. , Hefei 230031 , China)
Abstract : For measuring the fatigue life, a vehicle front axle was tested by platform experimental derice and cracked by running 199 thou-sand times. Then, the failure mode of the axle was determined by fracture surface examination, metallographic analysis and hardness test, and the causes of failure and fracture were analyzed. The results show that the fracture mode of the axle is fatigue fracture, and the cracks originate from the forging flash surface with obvious groove. The additive structural stress concentration formed by the machining groove is the main causes resulting in the fatigue fracture of the front axle. However, processing groove may be: produced by the wear of the cutting die, so the cutting die blade should be repaired timely.
Key words : front axle; fatigue fracture; failure analysis; stress concentration; fatigue fracture
前轴是重型卡车的主要构造之一。成品被称作前轴总成，是利用转向节的摆转，实现汽车转向，位于汽车前部。行驶中，前轴所处的工况复杂，承受交变载荷，尤其是制动时，前轴将承受汽车绝大多数的负荷，易出现疲劳裂纹甚至断裂现象，一且前轴发生断裂失效，将会导致严重的安全事故(-3)。在某次台架试验中，前轴发生断裂失效，若该断裂情况发生在车辆行驶中，将会造成车辆的损毁及人员的伤害，因此，查清失效原因、避免断裂的发生以及提高前轴寿命的工艺至关重要(4-5]。
本文通过对断口的宏观与微观观察、金相组织
收稿日期：20161214；修订日期：20170226 基金项目：教育部科学技术研究重大项目（311025）作者简介：王梁（1991－），男，硕士研究生 E-mail: 18949883060@ 189. cn
通讯作者：陈文琳（1963－），女，博士，教投 E-mail: wlchen8761@126. com
万方数据
分析、硬度测试以及有限元结构应力分析等，对重卡前轴的断裂模式及断裂原因进行了分析，提出了避免疲劳断裂的技术措施[6-3]。
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前轴锻件工艺及要求
如图1所示，前轴是一种长轴类零件，左右对
称，但整体形状较复杂，截面变化明显，特别是前轴弹簧板、工字梁部位具有窄而深的截面，是一种锻造难度系数较高的零件。前轴的材料为40Cr，属于中碳低合金结构钢，具有较高的强度和韧性以及良好的率透性，率火变形小，要求调制后的组织为回火索氏体，其抗拉强度大于980MPa，需有良好的综合力学性能
前轴锻造工艺为：原材料二下料→中频加热→ 3道次辑锻制坏→弯曲-终锻→切边→热校正→调质抛丸→冷校正探伤—成品