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沃尔沃召回事件,螺栓断裂失效问题的探讨(附图)

中国机械工业联合会机经网  发布时间:2018-01-25 14:20:22  来源:金蜘蛛紧固件网


沃尔沃召回事件,螺栓断裂失效问题的探讨。

  沃尔沃召回事件:

  自2017年5月20日起,召回以下车辆,共计6326辆:

  (一)大庆沃尔沃汽车制造有限公司召回2016年11月17日至2017年2月28日期间生产的部分国产2017款S90长轴距汽车,共计3483辆;

  (二)沃尔沃汽车销售(上海)有限公司召回2016年11月21日至2017年3月1日期间生产的部分进口2017款S90、V90 Cross Country、XC90汽车,共计2843辆。

  本次召回范围内的车辆由于供应商问题,部分安全气帘固定螺栓在表面处理过程中产生偏差,可能导致螺栓易断裂。如果车辆使用了一个或多个有缺陷的螺栓,螺栓断裂后可能导致行驶中产生异响。如果车辆发生碰撞,安全气帘对车上乘员的保护可能低于预期,存在安全隐患。

  沃尔沃作为一个豪华汽车厂,及时召回一个因螺栓引起的小问题,体现了负责的态度。

  这里仅根据上面描述,作一些分析:

  召回6326辆车,是一个批量问题;

  国产和进口几乎同时召回,说明问题螺栓由一个供应商提供,而且可能是欧洲的供应商。

  提出是安全气帘固定螺栓供应商的问题,那么很可能是沃尔沃自己装配的,而且这有助于发现问题,对于这种涉及安全的零件,扭矩应该可以监控。

  问题的描述中:

  螺栓的潜在失效模式是断裂,

  潜在失效影响:行驶中产生异响;碰撞中对乘员的保护可能低于预期,存在安全隐患,这句讲得比较模糊,但作为顾客,明白可能对安全有影响,够了。

  潜在失效原因:公告里面讲的是螺栓表面处理过程中存在偏差;这个先放一边,让我们使用螺栓鲁棒性检查清单RCL,多方面分析一下螺栓断裂原因,目的是让大家更多地了解螺栓断裂的失效情况。

  

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  如图,可以知道:

  螺栓断裂有五种情况,这里从时间上看,可以抛开腐蚀,应力腐蚀和疲劳引起的断裂;我们可以得到:可能原因是氢脆和机械失效;

  

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  一、氢脆引起断裂的可能原因:

  1. 预紧力偏高; (两个工厂多人装配,有扭矩监控,可能性小)

  2. 脱碳; (同一供应商,螺栓生产批量大,热处理出问题,有可能)

  3. 有氢环境;(可能性小)

  4. 材料问题;(螺栓的材料按照规范选择,供应商按牌号购买,一般没有问题,当然也不能排除一批材料出问题)

  5. 镀层问题;(看该螺栓表面处理实际采用了何种工艺? 可能产生氢脆问题)

  ......

  二、机械强度失效

  剔除明显的不会犯的错误项目(如随时间老化,环境影响以及客户使用习惯造成的影响),可能原因:

  1. 夹紧力偏高;(同上)

  2. 脱碳;(同上)

  3. 低摩擦系数;(如下图,低摩擦系数,导致夹紧力偏高)

  

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  4. 螺栓材料有缩孔;(材料强度问题引起断裂)

  5. 对手件孔太小或者太大;(压缩或者松旷扭曲;孔的尺寸偏差超了,零件就不合格了这种情况比较明显,容易发现)

  6. 摩擦系数偏大;(见上图,夹紧力偏低,零件容易松旷受外力折断)

  7. 螺栓强度低;(材料问题)

  8. 预拧紧扭矩大;(拧紧过程中零件问题,零件变形,螺纹损坏或者夹杂质等,这种问题拧紧过程中就可以发现并解决)

  让我们回头来看问题的原因:表面处理过程中产生偏差。

  一般表面处理方法:

  1. 发黑─高温氧化、常温氧化、热处理发黑,外观为黑色,盐雾试验低于24小时。

  2. 电镀─按照需要在工件上镀上金银铜锡镍铬…等金属,外观为所镀金属色,盐雾试验大于24小时。

  3. 磷化─磷酸盐化学转化膜,外观为灰色、深灰色(浅黑色)或黑色,盐雾试验大于24小时。

  4. 涂装─按照需要在工件上施以涂料(有色涂料、达克罗),外观为银、黑、彩色,盐雾试验大于240小时。

  5. 其他

  假设表面处理偏差可能造成断裂,于是有两个可能原因:

  1. 氢脆, 可能是电镀过程中产生;

  2. 摩擦系数变差,如果工艺采用的是涂装;

  一、什么是氢脆

  氢脆是溶于钢中的氢,聚合为氢分子,在工件局部造成应力集中,超过其强度极限而在内部形成细小的裂纹,工件的断裂强度降低,在外力的作用下发生的延迟断裂。

  螺栓发生氢脆的外部条件是螺栓受到应力作用。这种应力是缓慢地加载过程或者静载的持续作用。快速加载不能使材料微裂纹在氢的作用下迅速扩展,发生断裂。

  如果是这样,那么沃尔沃厂家在拧紧过程中能够发现氢脆现象吗?

  大家想想看?

  另外,氢脆是电镀引起的吗?

  沃尔沃作为豪华车,会同意供应商采用这种工艺吗?(盐雾试验大于24小时!),最有可能的应该是采用涂装工艺!所以表面处理的变差不应该对应于氢脆;折断的原因那么可能是低摩擦。

  二、低摩擦

  低摩擦系数导致的结果可能是夹紧力大增。螺栓可能被拉伸,或者拉断。

  

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  摩擦系数低,可以通过扭矩曲线图来判断:

  如图:扭矩增长缓慢,final angle 增大。

  

jzz

  所以,可以猜测:某种表面处理工艺导致摩擦系数偏低,夹紧力偏大,螺栓存在过度拉伸;在2016.11.21-2017.3.1日中间可能查看扭矩监控数据,发现了这个问题。

  不过,如果是稍微拉伸,刚到塑性区域,危害性并不大,那为什么要召回呢?

  影响紧固件品质的工艺因素有钢材设计,球化退火,剥壳除鳞,拉拨,冷镦成形,螺纹加工,热处理等方面,有时则是诸种因素的叠加。

  因此结合前面的原因,另一个可能的原因是热处理过程中造成的氢脆/脱碳。但是如何发现问题的呢?供应商自己还是厂家?在装配时就已经发现了断裂的螺栓?

  以下是部分网友发表的观点:

  

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jzz

  其他对螺栓制造及装配方面有比较了解的朋友,也欢迎踊跃发表自己的观点!

  而另外一个问题是:安全气帘固定螺栓应该是沃尔沃下级的螺栓,不是沃尔沃直接管控的,应该是安全气帘厂家管控的。如果沃尔沃没有对此管控的话,也暴露了其管理的漏洞。

  目前就小编了解,国内大部分汽车厂对紧固件管理提升到较高的高度,大众集团对其总成供应商选择的紧固件供应商过程能力也要进行审核,通用把00级和非00级紧固件供应商清单。

  而这些供应商不但对紧固件进行管控,对表面保护热处理都有其推荐清单。

  其实因为螺栓的原因而导致汽车整车品牌的召回事件频频出现,金蜘蛛记者整理了部分报道如下:

  2015年8月26日,1105辆国产奔驰GLA被召回,由于供应商生产制造原因,车辆发动机舱内保险供电盒供电连接装置的螺栓紧固力矩可能低于规范值,极端情况下车辆行驶时的振动可能导致供电连接处接触不良,存在安全隐患。

  2015年01月23日,日产召回进口英菲尼迪汽车,中国大陆地区涉及48辆。由于生产线工具使用不规范,前轮轮毂螺栓没有按规定拧紧。

  2014年初,宝马“螺栓门”召回事件的原因是,发动机可变气门正时机构(VANOS)外壳上的固定螺栓设计原因,发动机运转过程中,进排气门开角过大,导致螺栓达到了应力极限而断裂,共涉及车辆232,098辆。

  2013年7月24日,日产公司因后座螺栓问题召回7782辆,涉及车型:日产(NISSAN)VERSA NOTE,2014款,这些汽车的后座锁紧螺栓可能因制造错误而强度不足。

  2012年9月7日,上海大众召回7544辆普桑轿车,召回范围内个别车辆转向管柱万向节盘下部的连接螺栓扭矩存在偏差。

  2011年8月1日,日产汽车在发现悬挂螺栓存在安全隐患后,正着手从美国召回2万辆2011-2012款Altima轿车。横向连结螺栓的扭矩不合格,可能造成汽车在行驶的过程中螺栓发生松动,进而产生噪音及振动。

  2011年,本田汽车公司在全球范围内召回约20万辆汽车,由于车辆的引擎的问题螺栓存在缺陷。

  可见,螺栓虽小,作用巨大。对此,紧固件制造及装配厂家亦应引以为戒,把好质量关。

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责任编辑:机经网编辑部 feng
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