Wpływ mikrostruktury na pękanie zmęczeniowe tarcz kół samochodowych wykonanych ze stopu aluminium

• Autorzy: Lachowicz M. , Podrez - Radziszewska M. , Dudziński W.

Warianty tytułu

EN

The effect of microstructure on fatigue cracking of aluminium alloy automotive rims

• Konferencja: Krajowa Konferencja ,,Nowe Materiały - Nowe Technologie w Przemyśle Okrętowym i Maszynowym" (III; 28.05 - 01.06.2006; Międzyzdroje, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Praca przedstawia wyniki uszkodzonych w trakcie eksploatacji tarcz kól samochodowych wykonanych z odlewniczego stopu aluminium AlSi11 (rys. 1, 2). Badania miały na celu wyjaśnienie przyczyny zniszczenia tarcz kół i obejmowały obserwacje mikroskopowe oraz badania właściwości mechanicznych. Na podstawie badań stwierdzono znaczną niejednorodność struktury charakteryzującą sie występowaniem prawidłowo zmodyfikowanych obszarów eutektycznych (a+Si) oraz iglastych pierwotnych kryształów krzemu. Obszary występowania roztworu stałego a tworzyły wydłużone, nieizolowane wydzielenia dendrytyczne. Na przekroju poprzecznym tarcz występowały liczne rzadzizny (rys. 3, 4). Na podstawie badań stwierdzono, że powstałe pęknięcia zmęczeniowe inicjowane są w przypowierzchniowych obszarach mieszaniny eutektycznej i pierwotnych niezmodyfikowanych kryształach krzemu. Dalsza propagacja pęknięć przebiega po wydłużonych granicach dendrytów roztworu stałego a i przez obszary występujących rzadzizn. Materiał o tak niekorzystnej mikrostrukturze charakteryzował się niskimi właściwościami mechanicznymi (tabela 1).

EN

The paper presents examination results of automotive rims made of casting aluminium alloy AlSi11, damaged under operation (Figs. 1 and 2). The expertise was aimed at explaining reasons of the failure and included microscopic examination and mechanical testing. The examination revealed significant inhomogeneity of structure characterised by presence of correctly modified eutectic areas (?+Si) and acicular primary silicon crystals. The ? solid solution areas created oblong, non-isolated dendritic inclusions. Numerous porosities were observed on cross-section of the rims (Figs. 3 and 4). It was found that fatigue cracks were initiated in under-surface areas of eutectic mixture and primary, non-modified silicon crystals. Further crack propagation occurred through elongated boundaries of ? dendrites and through porosity areas. The material with so unfavourable structure was characterised by low mechanical properties (Table 1).

Słowa kluczowe

PL

pękanie zmęczeniowe; stop aluminium; tarcze kół samochodowych

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 27, nr 3
• Strony: 178--181
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys.

Twórcy

autor

Lachowicz M.

autor

Podrez - Radziszewska M.

autor

Dudziński W.

• Politechnika Wrocławska; Instytut Materiałoznawstwa i Mechaniki Technicznej,

Bibliografia

• [1] Heyes A.M.: Automotive components failure. Engineering Failure Analysis 5, 2 (1998).
• [2] Miller W.S., Zhuang L., Bottema J., Wittebrood AJ., De Smet P., Haszler A., Vieregge A.: Recent development in aluminium alloys for the automotive industry. Materials Science and Engineering A280 (2000).
• [3] Cole G.S., Herman A.M.: Lightweight Materials for Automotive Applications. Materials Charakterization 35 (1995). Carboni M., Beretta S., Finki A.: Defects and in-service fatigue life of truck wheels. Engineering Failure Analysis 10 (2003).
• [4] Poniewierski Z.: Krystalizacja, struktura i właściwości siluminów. WNT, Warszawa, 1989.
• [5] Pietrowski S.: Siluminy. Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, Łódź 2001.
• [6] Mshnaevsky L.L., Lippmann N., Schmauder S., Gumbasch P.: In-situ observation of damage evolution and fracture in AlSiMg0.3 cast alloys. Engineering Fracture Mechanics 63 (1999).
• [7] Stanzl-Tschegg SE., Mayer H.R., Beste A., Kroll S.: Fatigue and fatigue crack propagation in AlSi7Mg cast alloys under inservice loading conditions. Int. J. Fatigue 17, 2 (1995).
• [8] Kocabicak U., Firat M.: Numerical analysis of wheel cornering fatigue tests. Engineering Failure Analysis 8 (2001).
• [9] Stearns J., Srivatsan T.S., Prakash A., Lam P.C.: Modeling the mechanical response of an aluminium alloy automotive rim. Materials Science and Engineering A366 (2004).