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金属断口分析技术在汽车检测的应用

2019-10-03 15:55 来源:汽车设计论文 人参与在线咨询

摘要:金属断口分析技术是主要是通过对金属断裂面的研究为金属构件失效分析提供依据。本文将从金属断口分析的内涵入手,结合实例探究该技术在汽车检测中的应用,希望可以为金属断口分析技术的推广应用提供一定的帮助。

关键词:金属断口;汽车检测;理论;步骤

断口是指试样或是构件在断裂后形成的断面,通过断口分析可以掌握其断裂过程中内外部因素的作用效果,为断裂机理的分析提供依据。目前,断口分析已经成为金属构件失效分析过程中应用的一项关键性技术。在现代汽车检测领域,许多金属构件的破损分析都可以使用到断口分析技术,因此探究该技术的实践应用具有积极意义。

1金属断口分析理论概述

1.1金属断口分析的概念

金属断口分析是一项研究金属断裂面的学科,断口是指金属断裂后形成的一堆相互匹配的断裂表面及其外观形貌。通常情况下,断口多出现在金属组织最薄弱的部位。金属断口的形态分析可以用于多方面问题的研究,如金属断裂原因、方式、机制、性质等,进而研究材料冶金因素和环境因素对断裂过程的影响。除此之外,断口分析还能够为断裂力学研究提供资料支持。金属断面记录了材料在荷载和环境作用下断裂前的不可逆变形以及裂纹萌生、扩展直至断裂的整个过程中,通过对端口特征的分析,可以帮助人们了解金属构件失效的主要原因,可见断口分析在断裂失效分析中占据着重要的地位。基于此,断裂失效分析可以为断裂的预防控制提供支撑。断裂失效分析可以从裂纹、断口宏观、微观特征其切入,分析断裂过程与材料性能,外部受力以及环境条件等因素之间的关系,反映出断裂失效的规律。断口分析实现了金属物理方法和断裂力学方法的有效衔接。

1.2断裂的分类

断裂分类方法有多种,在这里主要介绍其最常见的两种,一是按照断裂性质进行分类,二是按照断面相对位移形式进行分类。其中基于断裂性质可以将断裂分为塑性断裂、脆性断裂以及塑性-脆性混合型断裂三种。基于断面相对位移形式可以将断裂分为张开型断裂、前后滑移型断裂以及剪切型断裂三种。金属断口不同于裂纹,前者是金属构件在外部作用下分离为两个互不相连的部分,断裂处暴露出自然表面。而裂纹只则是金属材料某些薄弱部位出现局部破裂而形成的一种不稳定缺陷。裂纹在金属构件中十分常见,引发原因也是多种多样,如工艺不合格、使用不规范等。

1.3金属断口分析的一般步骤

金属断口分析包含四个步骤,分别是断口样品制备保存、断口宏观观察、断口显微观察以及最后的分析判断。首先,在断口样品制备保存环节,应从断裂的构件上选择最具代表性的断口样品,适当缩小检查断口的尺寸范围,在取样时要做到谨慎操作,避免对断口造成损伤,且要保障断口的干燥性。断口取样一般采用切割的方法,如火焰切割、砂轮片切割等,切口位置应与断口保持一定的距离,避免断口的形貌以及微观结构遭到破坏。取样完成后,应立即放置到干燥器内进行清洗除尘,不同断口采用的清洗方法和不同,如带有油污的断口,应使用汽油清除油腻,之后浸泡在有机液中。其次,进行断口宏观观察分析,可使用肉眼、放大镜或是金相显微镜,主要需要贯彻断口的形貌、断口和零件形状的关系、断口和变形方向的关系、断口和受力状态的关系,主要依据包括断口颜色、花纹、边缘情况、粗糙程度等,可用于判断断口的性质。再次,断口微观分析,主要是根据微观形貌特征判断断裂的类型,从裂纹源处查明断裂的原因。主要分析方法为光镜分析法,将断口直接放置到显微镜下进行观察。最后,通过分析确定金属构件的失效类型以及失效原因。

2金属断口分析技术在汽车检测中实际应用研究

2.1汽车油箱拉带断裂现场勘查情况

本次出现油箱拉带断裂的是一辆载货汽车,其油箱位于车辆右侧中前部的车架位置,很并未设置托架以及防护网。油箱的直径和长度分别为700mm和890mm,在现场勘查是发现,油箱的盖子、延伸管以及传感器均已经掉落,并且在油箱的油口处发现了凹陷痕迹。油箱的拉带呈现弧状,其厚度和宽度分别为1.35mm、和75mm,未发现变形情况,拉带上部挂环的后耳出现断裂。基于油箱拉带痕迹分析可知其安装位置和油箱两端距离为100mm和150mm。根据该载货汽车长提供的断裂油箱拉带技术要求可知,油箱拉带的材质牌号为St12,来带厚度应为1.5mm。

2.2油箱拉带的检验和观察

根据油箱拉带技术材料对其厚度和力学性能进行了分析,同时还对其进行了金相分析以及宏观断口形貌观察分析。在贯彻分析过程中,工作人员将油箱拉带的断口分别制作了A、B两个式样,分别进行金相分析和宏观断口形貌观察分析。其中金相分析主要是利用金相显微镜对断口内部组织和缺陷进行研究,在试样处理环节,要预先进行磨制、抛光、腐蚀等一系列处理程序,之后在光学显微镜下进行观察,根据观察结果,其金相组织为铁素体+球状珠光,正常球化退火组织。在宏观断口形貌观察分析中,则采用体式镜对试样进行20倍和50倍放大,根据观察结果来看,裂纹扩展条纹、条纹收敛端位于钢带边缘。

2.3结果分析

从以上检验观察结果可知,油箱拉带的力学性能符合技术规范的要求,但厚度未达到技术标准,这是导致拉带强度降低的主要原因。结合拉带断口的宏观形貌来看,其断裂起始于钢带的边缘,之后随着裂纹的逐渐拓展最终导致钢带断裂。由此推断,载货汽车在行驶的过程中,油箱拉带在未锁紧的情况下,受力集中于拉带吊耳处,而该部位边缘较为粗糙且存在微裂纹,加之拉带的厚度小于标准规范,强度不足,使得裂纹拓展发生断裂。

3结语

综上所述,本文通过金属断口分析技术对载货汽车油箱拉带断裂的原因进行了分析,结合分析结果来年,导致拉带断裂的主要原因为拉带厚度未达到技术要求,同时吊耳处边缘部位存在微裂纹。

参考文献

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作者:孙超 单位:枣庄职业学院 枣庄技师学院

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