Page 42 - 理化检验-物理分册2022年第五期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202205007

车用六角头螺栓断裂原因

师利芳 ,刘正虎 1 , 2 ,周 林 1
1

( 1. 上海汽车集团股份有限公司 商用车技术中心,上海 200438 ;

2. 上海理工大学 机械工程学院,上海 200093 )
摘 要: 某车型装配牵引鞍座与瓦楞连接用螺栓在安装扭紧后的静置调试过程中发生断裂, 通
过断口分析、 化学成分分析、 氢含量分析、 力学性能测试、 金相检验等方法, 对螺栓的断裂原因进行
了分析。结果表明, 螺栓断裂模式为氢致脆性断裂。建议螺栓在制造过程中及时除氢。
关键词: 螺栓;应力;氢脆;失效分析

中图分类号: TG115.2 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2022 ) 05-0026-04

Fracturecausesofhexa g onheadboltforvehicle

,
1 , 2
1
SHILifan g LIUZhen g hu , ZHOULin 1
( 1.VehicleTechnicalCenter , SAIC MotorCommercial , Shan g hai200438 , China ;

2.SchoolofMechanicalEn g ineerin g , Universit yofShan g haiforScienceandTechnolo gy , Shan g hai200093 , China )

Abstract : Akindofboltforconnectin gtractionsaddleandcorru g ationofavehiclemodelfractureddurin g

staticcommissionin gafterinstallationandti g htenin g .Thefracturecausesoftheboltwereanal y zedb y meansof

fractureanal y sis , chemicalcom p ositionanal y sis , residualh y dro g endetectionanal y sis , mechanical p ro p ert y testin g

andmetallo g ra p hicexamination.Theresultsshowthatthefracturemodeoftheboltwash y dro g eninducedbrittle

fracture.Itwasrecommendedtoremoveh y dro g enintimedurin g theboltmanufacturin g .

Ke y words : bolt ; stress ; h y dro g enembrittlement ; failureanal y sis
随着汽车行业的飞速发展, 对汽车耐腐蚀性能 发现多个螺栓断裂。为了分析断裂原因, 对该批次螺
的要求越来越高, 车用紧固件的防腐要求也随之提 栓进行了一系列理化检验及分析, 并提出了建议。
高。提高车用紧固件耐腐蚀性能的方法主要是表面
处理, 常见的表面处理方式有热镀锌、 电镀锌、 镀锌 1 理化检验
镍、 达克罗等。其中热镀锌工艺具有操作简单、 费用 1.1 宏观观察
低等优点, 是目前车用紧固件提升耐腐蚀性能的普 取两个断裂螺栓, 分别编号为 1 , 2 ; 取 3 个
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遍处理工艺。然而, 该表面处理工艺操作不当, 会容 同批次未使用的完好螺栓, 分别编号为 3 , 4 , 5 。
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易使原材料暴露在富氢环境中, 氢原子向基体中渗 试样的宏观形貌如图 1 所示。 1 , 2 试样断裂位置
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透, 会导致氢脆断裂失效。 见图 1a ), 两者均断裂于螺栓根部的倒角处, 其断口
某公司装配牵引鞍座与瓦楞连接用的螺栓型号 宏观形貌分别如图 1b ), 1c ) 所示, 可见断口高低不
为 Q151B1645TF3 , 该螺栓由 35CrMo钢加工而成, 平, 呈杯锥状, 断面除新的锈蚀外, 其余部位均为新

性能等级要求为 10.9 级, 螺纹规格为 M16 mm× 鲜断口, 断面颜色为暗灰色, 整个断面比较粗糙, 断
1.5mm×45mm , 表面处理工艺为热镀锌。 口中心区域起伏较小, 周围基本上是由放射棱组成

近期, 在螺栓安装扭紧后, 零件静止调试过程中, 的放射区, 局部区域放射棱略呈弧形, 起伏较大, 面
积也较大, 最外围为剪切唇。
1.2 断口分析
收稿日期: 2021-07-15
1 试样断口微观形貌如图 2 所示。由图 2a ) 可
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作者简介: 师利芳( 1989- ), 女, 工程师, 主要从事汽车金属零件
以 看出断口表面多点起始裂纹。 从图 2a ) 中选择A
失效分析工作, snow y _ shi.com
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