分享电动后桥壳损坏的原因-车友推荐-聚鸿汽车用品

不少人都想知道关于分享电动后桥壳损坏的原因和新能源轿车驱动桥坏了，接下来让小编详细讲解吧！

摘要某公司生产的电动后桥壳在台架试验和道路试验中多次出现故障，故障均发生在包层与壳体之间的环焊缝处。采用目视观察、扫描电镜分析、化学成析、金相检验、焊缝熔深试验、有限元模拟分析等方法对电动后桥壳故障原因进行分析。结果表明，后桥壳包覆层与壳体内径不匹配，装配后衬套台阶与壳体之间存在间隙，导致壳体焊接不充分，形成锐边。锐边处引起应力集中的截面是后桥壳失效的主要原因。建议优化设计方案，将包壳与套管之间的内错边设计改为外错边，取消套管台阶并减小套管开孔，消除截面尖角，防止应力。专注。

关键词电动后桥壳，失效，应力集中，疲劳裂纹，焊接质量

CLC分类号TB31文档识别代码B项目编号1001-4012202301-0075-04

随着电动汽车产业的不断发展，现有汽车零部件企业越来越重视新能源领域，积极发展相关零部件及配套产业。电动汽车驱动后桥壳作为汽车的重要组成部分，必须采用轻量化设计，以满足汽车电动化的要求，同时保证汽车能够承受各种工况下严格的强度测试。电动汽车驱动后桥壳设计的合理性和运行可靠性直接关系到车辆的行驶安全[1]。一家汽车供应商生产的电动后桥壳在经过大约2,300公里的道路测试后失败[见图1a]。在四次实验室台架疲劳试验中，当试验次数达到30万40万次时，后桥壳全部失效，失效位置全部为包壳与壳体之间的周边焊缝[见图1b]。

电动后桥采用三段式空心设计，壳体与包壳采用环焊连接。套管和包壳用套管连接，以防止焊接过程中铁水漏入桥墩。由于包壳和套管的内径不恒定，两者之间存在偏移，因此套管采用阶梯直径设计。衬套的外径大于包层和套管的内径，衬套有一个长度为6mm的开口，压力机安装后，开口长度应小于3mm。笔者对破损的电动后桥壳进行了一系列物理和化学测试，分析了后桥壳破损的原因，并提出了相应的改进建议，以防止此类事故再次发生。

1有限元仿真分析

采用有限元模拟分析方法对包壳和套管环向焊接进行疲劳分析，结果表明，当载荷为满载工况的25倍时，焊缝裂纹位置的疲劳循环次数较多。损坏位置为弹簧座焊缝，如图2所示。因此，一般情况下后桥壳周边焊缝处不会断裂。

表1为按熔深深度对包壳环焊缝和套管环焊缝进行应力分析的结果，可以看出，当焊缝熔深量达到板材90时，焊缝区25次最大应力为208MPa设计标准要求的厚度。满载条件下，焊缝疲劳支撑系数为118，当焊缝熔深达到设计标准要求的板厚100并与套管完全焊接时，25次时焊缝区最大应力为100MPa满载条件下，焊缝疲劳储备系数为118。为246。如果焊缝熔深达到设计要求的90%板厚，理论上可以满足极端工况的要求。如果焊缝存在焊缝缺陷或焊缝熔深不达标，焊缝中会出现较大的应力集中，因此在25倍满载工况下，后桥壳仍存在过早疲劳失效的风险。[2-3]。

2理化试验

21目视观察

后桥壳失效宏观形貌如图3所示，可以看出失效位于包壳与壳体之间的环向焊缝处，靠近包壳侧面。断裂部位外表面有明显损伤或缺陷，断面与覆盖材料接近，内部有数个光滑光亮区域，初步判断为疲劳扩展区域，占约占骨折总数的1/7。断口截面；剩余截面粗糙且呈纤维状，为瞬时失效区，裂纹沿裂纹源向外延伸，最终导致失效。

22扫描电子显微镜SEM分析

超声波清洗后，用SEM观察后桥壳的损伤情况，结果如图4所示。如图4所示，断裂面上存在多个裂纹源，均位于断裂界面内部。裂纹萌生区具有解理形态和少量的小挤压变形，表现出典型的疲劳破坏特征。在一定条件下，呈现晶内断裂特征，疲劳区在解理和韧窝形状之间交替，解理面积大于韧窝面积，最终失效区域为韧窝+撕裂的形式。这表明，当后桥壳失效时，焊缝受到较大的应力，导致低周疲劳失效。

23化学成析

对失效后桥壳壳体和覆层的化学成分进行分析，结果如表2所示。可见，壳体和覆层的化学成分符合GB/T699-2015《优质碳素结构钢》和Q/BQB310-2019《汽车结构用热轧钢板及钢带》的要求。

24金相检验

从垂直于焊缝的后桥壳断裂处采集样品，打磨抛光，用4体积分数的乙醇硝酸溶液蚀刻，在光学显微镜下观察，结果如图5所示。从图5中可以看出，的裂纹大部分源于未完全焊接的堆焊断面和焊缝区形成的锐边，并沿焊缝熔合线向内延伸，导致套管基体产生二次裂纹，基体组织为均匀的铁素体+珠光体，呈带状分布，焊接组织为柱状晶组织，热影响区为珠光体+铁素体+粒状贝氏体混合组织，部分焊接区魏氏组织达到4级和魏氏组织从结构上看，热影响区魏氏组织达到3级，不符合技术要求的焊缝魏氏组织不高于3级，热影响区魏氏组织达到3级。受影响区域不高于2级[4]。

25焊缝熔深试验

有限元模拟分析结果表明，焊缝熔深对包壳和套管周边焊缝的疲劳支撑系数有直接影响。产品技术要求焊缝熔深率达到90%，板厚大于27mm，焊缝宽度12-15mm，焊缝偏移小于1mm。

表3为桥壳断裂后焊缝熔深试验结果，焊缝宽度合格率为9375，焊缝偏移合格率为8125，壳体侧面合格率为。焊缝熔深率为9063。然而，堆焊侧的焊缝熔透率仅为5625。焊缝偏移认证率低的主要原因是部分壳体与包壳的装配间隙大于技术要求，导致部分环向焊缝出现焊缝偏移。包壳侧焊缝熔深率低的原因是机壳与包壳之间的轴向间隙较大，衬套开口过大，这是为了防止铁水和焊渣进入后桥壳。选择了全焊接。焊接导致包层横截面的某些区域未焊接并形成锋利的边缘。

3综合分析

从上述分析结果可以看出，套管和包壳的化学成分符合相关标准的要求。有限元模拟分析表明，容易发生疲劳失效的危险部位是弹簧片焊缝，裂纹焊缝不易断裂，但该区域的焊缝熔深对焊缝影响较大。后桥壳能够承受的应力大小。这些零件在极端工作条件下仍然面临过早疲劳失效的风险。

断裂分析和焊缝熔深试验结果表明，后桥壳的断裂与包壳与壳体环缝焊接质量直接相关，疲劳裂纹发生在环缝形成的尖角处。焊接。受衬套结构、装配间隙、焊接工艺等因素影响，包壳与壳体之间产生轴向间隙，衬套开口过大，阻碍铁水和焊渣进入后桥。壳体采用满焊，这种方法无法将熔池截面完全焊接，熔池截面与熔池形成锐角，应力集中在该锐角处，最终导致熔池失效。后桥壳坏了。此外，焊缝质量控制不稳定、焊缝热影响区魏氏组织过多、焊缝熔深合格率低、一致性差等题也是导致后桥壳失效的原因[5]。

在未完全焊接的复层截面锐边处形成较大的应力集中，在锐边处形成疲劳裂纹并沿焊缝熔合线向内延伸，主裂纹诱发二次裂纹，进入包层横截面的内部。移动焊接的发展[6]。随着裂纹的不断扩展，焊缝区所能承受的应力不断减小。如果承载极限小于应力，后桥壳将在该区域失效。

4结论与建议

41结论

后桥壳覆层与壳体之间的环焊缝出现应力集中，焊缝质量控制不稳定，焊缝热影响区魏氏组织超标，焊缝熔深合格率低，一致性差不良，最终导致后桥壳损坏。

42条建议

1改变包层与套管之间的错边结构，将两者之间的内错边设计改为外错边，并取消套管台阶。将焊缝熔深提高到设计标准要求的100板厚，并确保套管不被焊接。

2压接后，确保套管开口长度小于2mm。将套管与包层之间的装配间隙从2-3mm调整为15-25mm。将套管开口朝向上壳体，并使套管开口与接口法兰表面上的纵向焊缝之间的角度为45。

3、优化焊接工艺，焊接电流从200-205A调整为210-230A，焊接速度从20秒/转调整为22秒/转，起弧点从下壳侧调整到上壳侧；用垂直焊缝固定在后盖上，角度为30。

第章

[1]徐明启，王雪双，李一航等商用车车轴疲劳失效原因分析[J]汽车技术与材料，202012:29-31

[2]宋奇峰，刘科军，乔小兵，均匀冲压焊接桥壳疲劳寿命影响因素分析[J]汽车技术与材料，20122:31-33

[3]李亮，宋健，文凌波，等.商用车传动轴壳疲劳寿命有限元模拟与实验分析[J]机械强度，2008，303:503-507