【汽车座椅失效分析】座椅减震内框断裂原因分析

引言

汽车座椅通常刚性地固定在车身上，因此不平路面和发动机的振动可以通过车身直接传递到座椅并作用于乘客身体上，从而影响乘客的乘坐舒适性。为提高乘员舒适性、减少乘员因共振而产生的伤害，各汽车厂家为此开发出了减震座椅。此次失效品为断裂的汽车座椅减震内框，断裂位置集中，为内框靠近焊接处一侧，需分析断裂原因。

测试分析

1 外观检查

该失效件在靠近焊接处断裂，断面无明显塑性变形，上下侧断裂面均可见一明显分界线，为典型的双向载荷作用下疲劳断裂特征。中侧断面可见单向的裂纹扩展，从断口的裂纹发散形貌看，裂纹优先起源于结构件中侧区域A的外边缘，为点起源；断口主起源区宏观可见疲劳条带，条带间距较宽，结构件在该扩展阶段受到较大的循环载荷作用。

图1 减震内框断裂件断口低倍图

2 断口分析

图2为断口未清洗SEM形貌。裂纹首先起源于结构件区域A，沿断裂件中侧单向扩展，扩展至区域C后裂纹开始沿厚度方向双向疲劳扩展。裂纹起源区表面形貌局部被磨损破坏，如图2-A所示。中侧裂纹扩展区可见疲劳辉纹，疲劳扩展方向呈单向延伸，如图2-B～C所示。

图2 试样2断口典型SEM形貌

3 金相分析

图3为试样1的2#和试样2的1#焊接截面微观图。1#焊接截面靠近焊核区的组织为非均匀铁素体，部分铁素体晶粒粗大；焊合区为铁素体魏氏组织，铁素体针较长，组织粗大；远离焊合区为铁素体+珠光体组织。2#焊接截面断口靠近焊合区，其断裂面组织为铁素体，晶粒较细；远离焊合区组织为铁素体，且该位置厚度方向晶粒不均匀，心部铁素体晶粒较边缘铁素体大。

图3 焊接截面微观图

4 成分分析

试样1的化学成分符合EN 10130-2006中DC01（ST12）牌号标准成分要求；试样2的化学成分符合GB/T 700-2006中Q235钢牌号标准成分要求。

表1 减震内框基体与焊接件成分结果

5 硬度测试

表2～3为基体硬度以及焊接区横截面硬度结果。由表可知，焊合区硬度高于母材及热影响区，热影响区硬度值均高于母体。

图4 试样1与试样2焊接示意图

表2 试样1横截面硬度测试结果

表3 试样2横截面硬度测试结果

6 拉伸测试

由拉伸测试结果可知，带焊接位置的试样1的断裂位置均在母材断裂，非焊接位置以及靠近焊接位置的热影响区强度高于母材。

结论

（1）减震内框断裂模式为疲劳断裂；

（2）断裂位置存在较高的结构应力集中是断裂失效的主要原因。

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