鋁合金油箱漏油問(wèn)題研究

韓建偉 賀丹莉 屈曉偉 李文進(jìn)

摘 要：文章通過(guò)對(duì)重型卡車(chē)車(chē)輛鋁合金油箱漏油問(wèn)題進(jìn)行分析研究，解決了油箱疲勞開(kāi)裂漏油問(wèn)題，并從零部件設(shè)計(jì)、加工、使用維護(hù)等方面提出改進(jìn)措施和建議，有效的解決了油箱滲油問(wèn)題，提高了油箱的性能和使用壽命。

關(guān)鍵詞：油箱；疲勞開(kāi)裂；漏油；密封性

中圖分類(lèi)號(hào)：U462.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1671-7988（2018）17-310-03

Abstract： Through the analysis and research on the oil leakage problem of aluminum alloy oil tanks for heavy truck vehicles， this article has solved the problem of oil leakage caused by fatigue cracking of oil tanks， and put forward improvement measures and suggestions from the aspects of parts design， processing， use and maintenance， etc.， effectively solving the oil leakage problem of oil tanks， and improving the performance and service life of oil tanks.

Keywords： Oil tank； Fatigue cracking； Oil leakage； Sealing

CLC NO.： U462.3 Document Code： B Article ID： 1671-7988（2018）17-310-03

1 故障現(xiàn)象

在某試驗(yàn)過(guò)程，其中一輛底盤(pán)車(chē)輛400升鋁合金燃油箱緊固帶與油箱支架處出現(xiàn)約45mm裂紋，裂紋方向與燃油箱緊固帶平行，造成油箱滲漏油，故障車(chē)輛行駛里程11000km，如圖1所示。

2 故障原因分析

對(duì)故障鋁合金燃油箱進(jìn)行查看，油箱底部發(fā)生大面積變形，裂紋位于油箱外側(cè)車(chē)尾方向R100處、壓筋成型槽內(nèi)，經(jīng)測(cè)量裂紋長(zhǎng)約45mm、裂紋方向與燃油箱緊固帶平行。對(duì)故障鋁合金燃油箱進(jìn)行拆解，剖切后發(fā)現(xiàn)油箱內(nèi)部2個(gè)隔板全部脫落，且2個(gè)隔板底部嚴(yán)重變形，隔板、鋁合金燃油箱底部與隔板接觸位置都有明顯的摩擦痕跡。

根據(jù)故障現(xiàn)象，結(jié)合鋁合金燃油箱結(jié)構(gòu)、工藝及使用環(huán)境，使用故障樹(shù)對(duì)故障進(jìn)行分析，如下：

2.1 定位分析

2.1.1 材質(zhì)不合格造成燃油箱壓筋處開(kāi)裂

對(duì)失效部位進(jìn)行宏觀(guān)、微觀(guān)分析，結(jié)果如下：

經(jīng)對(duì)失效件進(jìn)行檢測(cè)分析，失效的鋁合金油箱化學(xué)成分、力學(xué)性能、金相組織符合GB/T3190-2008和GB/T3880.2-2012技術(shù)要求，裂紋源于油箱外表面壓筋凹槽處，源區(qū)的臺(tái)階棱表明其所受應(yīng)力較大，裂紋源區(qū)與擴(kuò)展區(qū)約占斷口面積的2/3，瞬斷區(qū)約占斷口面積的1/3，表現(xiàn)為疲勞開(kāi)裂。材質(zhì)不合格造成燃油箱壓筋處開(kāi)裂原因可以排除。

2.1.2 壓筋處應(yīng)力集中造成油箱開(kāi)裂

失效油箱為V型結(jié)構(gòu)，R角較小，壓筋底部存在急劇過(guò)渡，造成應(yīng)力集中，壓筋處在受到隔板的沖擊力、摩擦力及油的沖擊力時(shí)，筋底部受力時(shí)作用面積小，造成筋底部中心產(chǎn)生裂紋，內(nèi)部裂紋迅速擴(kuò)散，導(dǎo)致壓筋穿透型開(kāi)裂。

2.1.3 外力沖擊造成油箱滲漏油

觀(guān)察失效的油箱滲漏部位周邊外表面及油箱支架未見(jiàn)磕碰痕跡，油箱支架未見(jiàn)明顯外力撞擊和變形，油箱底部和側(cè)部也未見(jiàn)明顯外力撞擊痕跡和劃痕，該故障現(xiàn)象可以排除。

2.1.4 緊固帶松動(dòng)未復(fù)緊，油箱竄動(dòng)未復(fù)位

經(jīng)對(duì)油箱失效件檢查，發(fā)現(xiàn)油箱表面有螺栓松動(dòng)和油箱竄位未復(fù)位明顯竄動(dòng)痕跡，車(chē)輛保養(yǎng)手冊(cè)明確要求在車(chē)輛使用過(guò)程定期對(duì)油箱進(jìn)行復(fù)位緊固，因此該故障現(xiàn)象不能排除。

2.1.5 材料厚度尺寸不符技術(shù)要求

經(jīng)對(duì)故障油箱和現(xiàn)生產(chǎn)油箱材料厚度測(cè)量，厚度為2.0mm，符合5052-H32-2.0 -GB/T3880-2006技術(shù)要求，該故障現(xiàn)象可以排除。

2.2 定位結(jié)果

油箱隔板主要有兩個(gè)作用，一是對(duì)油箱內(nèi)腔形成有效的支撐，二是減輕燃油對(duì)油箱的沖擊。鋁合金燃油箱裝配正確時(shí)，油箱緊固帶對(duì)隔板施加豎直向下的壓力F3，油箱支架對(duì)隔板生產(chǎn)豎直向上的支撐力F1，大小F1=F3，方向相反，兩者相互作用，保證了油箱隔板在豎直方向上的穩(wěn)定；油箱隔板在壓力F3作用下，油箱內(nèi)部對(duì)隔板產(chǎn)生摩擦力f，車(chē)輛行駛過(guò)程，油箱內(nèi)部燃油對(duì)隔板產(chǎn)生沖力F2，大小f=F2，方向相反，摩擦力f與F2的方向隨著燃油的晃動(dòng)，來(lái)回轉(zhuǎn)變，兩個(gè)力相互作用保證了隔板在水平方向的穩(wěn)定，如圖6。

在車(chē)輛試驗(yàn)過(guò)程，鋁合金燃油箱緊固帶松動(dòng)后，服務(wù)人員沒(méi)有及時(shí)將燃油箱恢復(fù)至正確位置（鋁合金燃油箱表面的壓筋必須油箱緊固帶中心線(xiàn)對(duì)齊），只是將鋁合金燃油箱緊固帶螺母緊固，然后車(chē)輛仍正常行駛。試驗(yàn)過(guò)程對(duì)鋁合金燃油箱緊固帶多次、不正確緊固后，造成緊固帶直接壓在內(nèi)部沒(méi)有隔板支撐的油箱表面，在此過(guò)程油箱內(nèi)部隔板失去緊固帶對(duì)其施加的壓力F3，同時(shí)隔板水平方向的摩擦力f消失。在車(chē)輛行駛過(guò)程鋁合金燃油箱內(nèi)部燃油來(lái)回竄動(dòng)，燃油對(duì)油箱內(nèi)部隔板造成沖擊F2，油箱隔板在水平方向沖力F2反復(fù)作用下，油箱隔板與壓筋反復(fù)摩擦，隔板與壓筋處長(zhǎng)時(shí)間摩擦后，隔板底部慢慢變形。油箱壓筋處為V型結(jié)構(gòu)，R角較小，造成應(yīng)力集中，在相互摩擦過(guò)程，壓筋V型結(jié)構(gòu)頂部因疲勞出現(xiàn)裂紋，最終貫通油箱板材厚度方向，導(dǎo)致油箱出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。

3 油箱漏油的改進(jìn)措施

3.1 更改壓筋結(jié)構(gòu)

故障油箱圓弧角壓筋成型窄，R角較小，壓筋底部存在急劇過(guò)渡，造成應(yīng)力集中，壓筋處在受到隔板的沖擊力、摩擦力及油的沖擊力時(shí)，筋底部受力時(shí)作用面積小，造成筋底部中心產(chǎn)生裂紋，內(nèi)部裂紋迅速擴(kuò)散，導(dǎo)致壓筋穿透型開(kāi)裂。重新設(shè)計(jì)優(yōu)化了壓筋模具。將壓筋結(jié)構(gòu)由V型筋改為U型筋，壓筋后殼體與隔板接觸由線(xiàn)接觸改為面接觸，增加接觸面積，減少殼體壓筋處受力，改進(jìn)后油箱重新進(jìn)行強(qiáng)制檢驗(yàn)及振動(dòng)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果合格。

4 結(jié)論

油箱漏油問(wèn)題不但關(guān)系到車(chē)輛的正常使用，還關(guān)系到環(huán)保問(wèn)題。本文通過(guò)對(duì)鋁合金油箱漏油故障進(jìn)行分析，對(duì)影響油箱滲漏油問(wèn)題的材料、壓筋機(jī)構(gòu)、壁厚、使用及維護(hù)保養(yǎng)等關(guān)鍵因素進(jìn)行逐一分析。最終確定了油箱漏油的真正原因，并通過(guò)有效的改進(jìn)措施來(lái)改善壓筋結(jié)構(gòu)，從根本上消除了油箱漏油故障，提高了車(chē)輛質(zhì)量及客戶(hù)的滿(mǎn)意度。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳家瑞.汽車(chē)構(gòu)造.[M]人民交通出版社.