【汽車座椅失效分析】座椅減震內框斷裂原因分析

引言

汽車座椅通常剛性地固定在車身上，因此不平路面和發動機的振動可以通過車身直接傳遞到座椅并作用于乘客身體上，從而影響乘客的乘坐舒適性。為提高乘員舒適性、減少乘員因共振而產生的傷害，各汽車廠家為此開發出了減震座椅。此次失效品為斷裂的汽車座椅減震內框，斷裂位置集中，為內框靠近焊接處一側，需分析斷裂原因。

測試分析

1 外觀檢查

該失效件在靠近焊接處斷裂，斷面無明顯塑性變形，上下側斷裂面均可見一明顯分界線，為典型的雙向載荷作用下疲勞斷裂特征。中側斷面可見單向的裂紋擴展，從斷口的裂紋發散形貌看，裂紋優先起源于結構件中側區域A的外邊緣，為點起源；斷口主起源區宏觀可見疲勞條帶，條帶間距較寬，結構件在該擴展階段受到較大的循環載荷作用。

圖1 減震內框斷裂件斷口低倍圖

2 斷口分析

圖2為斷口未清洗SEM形貌。裂紋首先起源于結構件區域A，沿斷裂件中側單向擴展，擴展至區域C后裂紋開始沿厚度方向雙向疲勞擴展。裂紋起源區表面形貌局部被磨損破壞，如圖2-A所示。中側裂紋擴展區可見疲勞輝紋，疲勞擴展方向呈單向延伸，如圖2-B～C所示。

圖2 試樣2斷口典型SEM形貌

3 金相分析

圖3為試樣1的2#和試樣2的1#焊接截面微觀圖。1#焊接截面靠近焊核區的組織為非均勻鐵素體，部分鐵素體晶粒粗大；焊合區為鐵素體魏氏組織，鐵素體針較長，組織粗大；遠離焊合區為鐵素體+珠光體組織。2#焊接截面斷口靠近焊合區，其斷裂面組織為鐵素體，晶粒較細；遠離焊合區組織為鐵素體，且該位置厚度方向晶粒不均勻，心部鐵素體晶粒較邊緣鐵素體大。

圖3 焊接截面微觀圖

4 成分分析

試樣1的化學成分符合EN 10130-2006中DC01（ST12）牌號標準成分要求；試樣2的化學成分符合GB/T 700-2006中Q235鋼牌號標準成分要求。

表1 減震內框基體與焊接件成分結果

5 硬度測試

表2～3為基體硬度以及焊接區橫截面硬度結果。由表可知，焊合區硬度高于母材及熱影響區，熱影響區硬度值均高于母體。

圖4 試樣1與試樣2焊接示意圖

表2 試樣1橫截面硬度測試結果

表3 試樣2橫截面硬度測試結果

6 拉伸測試

由拉伸測試結果可知，帶焊接位置的試樣1的斷裂位置均在母材斷裂，非焊接位置以及靠近焊接位置的熱影響區強度高于母材。

結論

（1）減震內框斷裂模式為疲勞斷裂；

（2）斷裂位置存在較高的結構應力集中是斷裂失效的主要原因。

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