基于汽车钢板弹簧断裂失效研究

基于汽车钢板弹簧断裂失效研究

摘要：汽车是我们日常生活中常见的一个交通工具，为人们出行提供了很多

便捷，而钢板弹簧是汽车悬架系统中的重要零件，倘若其出现问题，会对驾驶人

员带来一定的影响。其中致使汽车钢板弹簧断裂失效的原因，也来自方方面面，

本文则主要针对弹簧断裂失效的主要形式进行了分析，同时也提出一些可行的改

进方法，希望以此来确保钢板弹簧处于有效状态，这不仅可以保障车辆的安全性

和可靠性，也可以极大的降低安全事故的发生概率。

关键词：汽车；钢板弹簧；断裂失效；研究

前言：

社会经济的发展促进了我国汽车行业的发展，而汽车也成为人们生活中不可

缺少的一部分。通常情况下，车辆在正常行驶时，会受到自身震动或者是外部因

素的影响，而致使钢板弹簧出现一些问题，其中当应力超过钢板弹簧自身承受能

力时，就会出现断裂而失效，这难以保障驾驶人员的生命安全。因为作者多年从

事钢板弹簧的质量检测及失效分析，所以根据自身工作经验提出几点改进方法，

希望以此来尽量避免钢板弹簧断裂失效问题的出现，切实保障驾驶人员的生命安全。

1.

汽车钢板弹簧断裂失效主要形式

1.

中心孔失效

现阶段，汽车钢板弹簧断裂失效的形式很多，具体从以下进行分析。第一，

中心孔失效，中心孔本身就是钢板弹簧最为脆弱的部分，一旦其失效，就会导致

车辆过程中出现诸多问题，严重者还会引发安全事故[1]。致使中心孔失效的原因，可能是由于螺栓松动，造成弹簧承受的作用力被汇聚到中心孔，也可能是由于其

他原因，比如：当中心孔的承受力的表面积变小时，也会致使其产生裂纹，此时

的钢板弹簧会失去作用，这会影响到汽车的正常行驶，针对此类问题我们要采取

措施进行处理。

1.

板簧卷耳失效

板簧卷耳失效，也是汽车钢板弹簧断裂失效的一个主要形式，他对驾驶人员

所带来的影响也比较大。汽车在行驶过程中难免会遇到各种摩擦力或者是外力的

碰撞作用，导致板簧卷耳处于失效的状态，致使此类问题出现的原因，我们从以

下分析：第一点，可能是由于驾驶人员在驾驶过程中因操作不规范，例如急停或

快速换挡引起汽车非正常窜动，长期之后会致使板簧卷耳处于失效状态，很难保

障车辆运行的平顺性。第二点，也可能是由于卷耳与衬套之间过于紧密配合，在

相互摩擦时会导致其发热，这样也会因此而导致钢板变形，从而出现裂纹，长此

以往，出现宏观断裂[2]。

1.

腐蚀疲劳失效

钢板弹簧在车辆行驶时往往因遭到空气的腐蚀，而出现生锈等现象，甚至出

现点蚀或微小凹坑而造成应力集中，若不能及时保养，就会致使腐蚀情况越来越

严重，从而致使钢板弹簧承受能力大幅度下降，应力集中处产生腐蚀疲劳失效，

间接性也会致使驾驶人员在驾驶车辆过程中出现问题。此外，由于腐蚀问题的存在，也会致使已经出现的钢板弹簧裂纹不断加深，当达到一定极限时会出现断裂，从而难以确保汽车的安全行驶。

1.

微振疲劳失效

微振疲劳失效也是汽车钢板弹簧断裂失效的形式。微振疲劳失效，通常发生

在钢板弹簧片或者板簧与压板之间，两者的接触面在车辆行驶状况中产生微振摩擦，互相挤压，同时会逐渐产生磨碎颗粒或粉末，时间较长之后两者表面会逐渐

受到损伤，慢慢产生了疲劳失效，从而降低了钢板弹簧的使用寿命。因此，微振

疲劳失效也是板簧失效的比较常见的情况之一，所以我们也要将其作为重点解决

对象。

1.

应力腐蚀断裂

应力腐蚀断裂，它主要是应力和腐蚀力叠加作用所产生的一个效果，而致使

该问题产生的原因也是叠加的结果：一，当钢板弹簧承受的强应力时间较长；二，由于环境中酸性过大，钢板弹簧受到了腐蚀；三，钢板弹簧材质或热处理缺陷造

成的过硬过脆；四，车辆过载行驶，会加速这一断裂过程。

1.

过热或者过烧

钢板弹簧在热处理的过程中，如果加热温度太高，不但奥氏体晶粒剧烈长大，而且在晶界上会出现熔融的液态金属和易熔共晶氧化物。过烧会使晶间联结遭到

破坏，大大降低钢板弹簧的强度，一旦汽车在行驶中，钢板弹簧受到外界力量的

碰撞，就会很容易发生断裂。此类问题迫切需要我们重视并采取正确方法去处理。

1.

淬火裂纹

目前，汽车钢板弹簧断裂失效的形式有很多种，除了上述形式之外，淬火裂

纹同样是常见的一种类型，这种情况一般是因为淬火工艺不佳或者是材料质量问

题所导致的。例如材料内部有缺陷，或淬火升温时间过长、温度过高，或淬火冷

却过快，都容易造成淬火裂纹。此外，淬火裂纹通常是显微裂纹，很难察觉，所

以车辆在日常行驶过程中，钢板弹簧在其它应力作用下，显微裂纹很容易会发展

成宏观裂纹。

1.

汽车钢板弹簧的性能要求

钢板弹簧是在周期性的弯曲、扭转等交变应力下工作,经受拉、压、扭、冲挤、疲劳、腐蚀等多种作用,有时还要承受极高的短时冲击载荷,因此要求弹簧钢

具有很高的抗拉强度、屈服强度、塑性、韧性、硬度及弹性极限、疲劳强度。目

前钢板弹簧生产多采用淬火+中温回火得到均匀细密的回火屈氏体组织来满足钢

板弹簧的使用性能要求。疲劳失效和弹性减退是钢板弹簧最主要的两种破坏形式,所以为了延长弹簧的使用寿命,在提高弹簧的设计应力时,应保证弹簧钢具有优良

的抗疲劳性能和抗弹性减退能力。钢板弹簧同时要求要有良好的理化性能,主要

包括耐热性、耐低温性、抗氧化性和抗腐蚀性能等。同时，钢板弹簧在承受各种

载荷时,表面的应力最大,很容易发生各种破坏,所以弹簧钢的表面质量对于生产

的钢板弹簧质量影响很大，另外脱碳会使钢板弹簧的抗疲劳性能及抗弹减性能降低,因此,也要保证弹簧钢具备良好的抗脱碳性能。

1.

基于汽车钢板弹簧断裂失效改进方法

1.

强化簧片表面等

为了解决以往汽车钢板弹簧断裂失效问题，我们还需要采取有效的改进方法

去解决问题。首先，强化簧片表面，可以显著提升板簧的抗应力，例如减少表面

脱碳层深度等。我们对板簧表面进行抛光工艺，也可以有效的去除簧片表面的脱

碳层以及其他缺陷，不过此工艺会耗费较长的时间以及增加成本，所以通常情况下，此方法对高级轿车的钢板弹簧应用较多。其次，我们也可以通过增加主片长度，来降低外界应力对钢板弹簧所带来的影响，也可以通过其他途径来提高钢板

弹簧抗冲击能力，比如增加钢板弹簧总成的自由弧高等。

1.

改进热处理工艺

针对汽车钢板弹簧断裂失效的问题，我们还可以通过改进热处理工艺，来实

现延长钢板弹簧使用寿命的目的。例如在生产钢板弹簧簧片时，可以采用形变热

处理或者是高温快速回火等热处理方法，来提高钢板弹簧的综合机械性能。第一，