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內(nèi)嵌環(huán)形鋼絲鋁管是轎車安全帶固定環(huán)插座的重要零件，工件材料為AIMgSi0.5雙孔熱擠壓鋁管。孔徑為4.5mm，壁厚為2mm，內(nèi)穿環(huán)形鋼絲，冷彎成形。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，冷彎加工中，約5%-10% 固定環(huán)座在鋁管彎曲弧部位出現(xiàn)裂紋開裂破壞。固定環(huán)座鋁管開裂形貌如圖8-5所示，開裂發(fā)生于鋁管彎曲外圓R/4處。開裂部位剖面形貌如圖8-6所示。從圖8-6可以看出，在鋼絲對接處發(fā)生裂紋，鋼絲兩端間隙約為2mm，撓度較大鋼絲端出現(xiàn)上撓，裂紋兩側(cè)產(chǎn)生錯(cuò)位，鋼絲端部在裂紋區(qū)域。這表明裂紋開裂和鋼絲端部受力狀態(tài)密切相關(guān)。鋼絲端部低倍形貌如圖8-7所示。由圖8-7可以看出，鋼絲端部燒結(jié)打磨成柱狀，有尖銳棱角形貌。鋁管裂紋部位斷口處高倍電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，鋁管內(nèi)壁邊緣”柱狀，有尖銳棱角形貌。鋁管裂紋部位斷口處高倍電鏡觀察友現(xiàn)，鉛管內(nèi)壁邊緣處斷口中間區(qū)域呈等軸韌窩特征（圖8-8)，表明其處受正應(yīng)力作用。微觀形貌觀察表明，裂紋萌生于鋼絲端部鋁管內(nèi)壁處，受切應(yīng)力開裂，隨后在彎曲拉應(yīng)力下發(fā)生斷裂失效。鋁管微觀金相觀察發(fā)觀，基體組織是a(Al)+b(Al8mg5），組織中相呈點(diǎn)狀彌散分布，為正常組織。金相檢驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)夾雜及其他缺陷，基體金相組織如圖8-9所示。鋁管力學(xué)性能測試表明，鋁管屈服強(qiáng)度和硬度偏低，低于技術(shù)要求，見下表。
 
分析認(rèn)為，鋁管斷裂起裂處在鋼絲對接部位，鋁管冷彎時(shí)"一方面承受沿彎曲圓弧處拉伸變形應(yīng)力，，同時(shí)受鋼絲端部因彈性彎曲變形施加于鋁管內(nèi)壁的徑向切應(yīng)力，其應(yīng)力大小與鋼絲端部狀態(tài)有關(guān)。鋼絲端部燒結(jié)加工后，端部熔成一體，其柔性大為降低，同時(shí)，部分打磨鋼絲端部呈現(xiàn)銳角。鋁管冷彎時(shí)，鋼絲端部因受到彈性彎曲，其與鋁管接觸面積劇減。當(dāng)彎曲度加大時(shí)，鋼絲“刃口”處對管壁產(chǎn)生徑向切應(yīng)力加大。當(dāng)應(yīng)力大于Os時(shí)，工件發(fā)生變形，在彎曲拉應(yīng)力疊加作用下，于切應(yīng)力下萌生的裂紋迅速發(fā)展產(chǎn)生斷裂，呈剪切狀斷裂。
綜上分析，提出防止內(nèi)嵌鋁管冷彎開裂失效工藝改進(jìn)措施如下：
1)減小鋼絲終端處的外徑，使該部位冷彎時(shí)撓度減少，減少端部對管壁的切應(yīng)力。
2)端部截面從梯形改為弧形，使鋼絲端部變形時(shí)與鋁管內(nèi)壁接觸面積增加。這樣，鋁管冷彎時(shí)，鋼絲端對鋁管內(nèi)壁的切應(yīng)力大大減少。
3)提高鋁管材料質(zhì)量和力學(xué)性能，使其屈服強(qiáng)度和硬度達(dá)到技術(shù)要求指標(biāo)。工件強(qiáng)度性能提高有助于降低鋁管冷彎開裂的隱患和危險(xiǎn)。 采用上述工藝改進(jìn)后，內(nèi)嵌鋁管冷彎變形質(zhì)量明顯提高，未出現(xiàn)裂紋開裂缺陷，生產(chǎn)運(yùn)行良好，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益明顯提高。
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