王勇
江苏云睿汽车电器系统有限公司
摘要：随着生活水平的提高，汽车的使用和拥有也逐年增加。如今，国内外汽车制造商都在致力于探索清洁车辆的舒适性能，汽车雨刮器靠近驾驶室，对司机来说是一个很好的帮助。刮水器汽车通常用于去除雨滴和灰尘，从而清洁挡风玻璃，提高驾驶员在驾驶过程中的能见度和安全系数。分析了雨刮器刮杆破裂的故障。
关键词：刮杆接头；机械损伤；应力集中；大应力断裂
12小时连续阻雪试验(侧挡运动时的雨刷力为116~130n，相当于每分钟70多次冲击)发现雨刷接头处有破裂。雨刷连接材料是as12u压力成型铝合金，图纸要求连续抗雪试验，雨刷25h不得断裂或出现功能缺陷。进行了故障分析，以确定摩擦杆连接出现原因失效分析。
一、雨刮器类型及其特点
1.雨刮器的组成和工作原理。雨刮器通常称为雨刷、水拨，用于消除汽车上的灰尘、水和雪。坏天气他能保证司机视力好，保证行车安全。通常由主机、连动杆、雨刷等组成雨刮器。刮水器主机是电动机，传动部分为连杆，雨刷是运行部分为。目前，由直流电动机和蜗轮减速器组成的减速电动机的输出功率是雨刷的主机。其工作原理如下:通过减速器实现转矩的减速和输出功率的增加，通过直流电机的高速旋转转换实现低速刮削左右平衡，即完成刷雨过程。
2类型。现有的雨刷有:普通、无骨、手动调节、速度感应式、雨量感应式雨刷等。
3.各种雨刮器的利弊。骨雨刮缺点:(1)传输压力不均匀，效果不好；(2)支架重金属，发动机负荷较大；(3)结构复杂，噪音大。二段和三段缺点:类似于骨雨刮，骨架弹性低，传递压力差，刮水效果差。新型无骨雨刮通过用整体钢板代替支架，是一种具有均匀强度、结构和重量简化、发动机负荷减少、发动机寿命延长、水迹减少、擦痕、刮擦效果良好。
二、汽车雨刷常见故障原因及保护方法
汽车雨刮器常见故障原因分析。（1）雨刮器两端轻微翘曲。目前，汽车雨刮器的雨刮器都是根据该型号挡风玻璃的弧度而专门设计的。更换其他品牌的雨刮器时，由于挡风玻璃弧度不同，挡风玻璃两端可能会有轻微翘曲。（2）雨刮器中部与挡风玻璃不匹配。原因是刮臂对刮片的平均压紧力不足。一般按以下标准设计。弯刮不应小于0.12n/m，平刮不应小于0.09n/m。（3）雨刮器在运行中抖动的可能原因有：挡风玻璃不干净；雨刮器经常在非正常情况下工作；雨刮器内橡胶条损坏；雨刮器与雨刮器之间安装不当；雨刮臂的压力太轻，使雨刮器与挡风玻璃配合不够紧密，因此在工作时雨刮器会抖动。此外，汽车在行驶过程中有中风的影响，这也会导致雨刮器振动。（4）雨刮器工作时声音故障。原因有三。首先是雨刮器攻角设计不当一般情况下，前雨刮器的攻角为+6°∽-6°，变化范围为11°，最终值需通过多次匹配试验确定。其次，由于雨刮臂的压力过高，雨刮器的橡胶条会变平，橡胶条与挡风玻璃的接触面会增大，所以会发出声音。第三，挡风玻璃表面太光滑，会产生噪音。（5）雨刮器上的零件脱落。当雨刮臂弹簧松动或螺钉脱落时，行程会使雨刮器上下跳动，挡住驾驶员视线，造成不良影响。（6）安装错误。大部分原因是雨刮片没有正确安装在初始位置，导致雨刮器故障。为了解决这个问题，通常在雨刮器安装的初始位置在前挡风玻璃的黑色边缘做一个标记：○或□。该标志由挡风玻璃生产厂家在汽车厂指定位置制作，供汽车厂总装线安装工人参考。（7）橡胶破裂导致雨刮器失效。橡胶有使用寿命。预计橡胶会因各种天气变化（如暴晒和下雨）而硬化和开裂。有些雨刮片在长时间使用后可能会直接从雨刮臂上脱落。当你发动汽车时，你会看到雨刮片直接飘浮。
2.雨刷保护方法。在夏季，必须保护雨刷免受阳光照射，因为夏季的强烈阳光可能破坏雨刷的橡胶材料。长时间接触后，可能会对材料造成重大损害，从而导致弹性损失或直接变形。夏天，一旦汽车被锁起来，就必须雨刷竖立避免粘在玻璃上。洗车或擦洗时，轻轻提起雨刷，然后让它朝粘带方向清洗。此外，自来水不能代替玻璃水玻璃水可以去除玻璃上的污物和润滑油，延长擦拭寿命，避免异常噪音。自来水做不到，所以不能用自来水代替。
三、汽车雨刮器刮杆接头断裂失效分析
1.理化检验。（1）宏观分析。刮杆接头断裂位置在肉眼和放大镜下连接轴中心约30mm处，如图1所示。图2显示了接头的断裂形式。根据横截面上径向带的收敛点，可以发现裂纹的来源位于接头的横臂内的Ｒ凸角台阶上，并且裂纹和接头的长臂沿大约45个方向延伸。在整个截面线上，裂纹源原始区是扩展区，约占止断面总面积的5%。
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(2)分析断口。超声波清洗后，用400ＦＥＧ量子扫描镜观察裂纹源和扩展区。示了裂纹源断裂面的宏观形态。存在一个可见应力的台阶集中点，始于该台阶放射状条纹。裂纹源处的裂纹形状有明显的侵蚀痕迹和台阶处的机械损伤，放射状条纹始于机械损伤。裂纹源附近边缘有很多孔，裂纹源边缘呈韧窝。裂纹扩展区和瞬时断裂区均为韧窝结构。(3)分析化学成分。对破损的刮杆接头组成进行了化学分析，结果见表1。可见刮杆接头材料的化学组成符合产品图纸的技术要求。
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表１断裂刮杆接头的化学成分（质量分数）
（4）测试硬度。对刮杆接头的剖面试样进行了布氏硬度试验。结果为83.1ＨＢＷ5/250/30和86.4ＨＢＷ5/250/30。为产品指定的值范围为85至100 HB。可见硬度接近产品规范值的下限。(5)检验针孔度。取刮杆接头不同截面的型材样品，经打磨、蚀刻后，按JB/t7946.3中的分级图对针孔进行分级。结果为二级，满足产品图样低于三级的技术要求。(6)检验金相。在处理镶嵌、抛光、化学腐蚀等后，在光学显微镜下观察其微观结构。裂纹源的断裂部分上有许多密集分布的孔。裂纹源内壁有裂纹。是的剖面，裂缝穿晶扩展。结果表明，二次裂纹和断裂裂纹以45°角分布，裂纹较直，生长趋势呈穿晶；接头组织如下:α+(α+Si)球形晶体+Al2cum+非常小Al9si2fe2。
2.综合分析。宏观和微观分析结果表明，裂纹源位于接头内应力集中区Ｒ凸角，有涂层侵蚀痕迹和机械损伤痕迹，裂纹源始于机械损伤区。此外，裂纹源附近的材料存在许多缺陷。裂纹起源区、扩展区和瞬时断裂区的微观形态是韧窝。结果表明，由于受到严重应力，接头将断开。Ｒ凸角台阶部位截面突变。
由于其形状影响，该零件的刚性应力状态不利于材料的塑性变形，也可能导致应力集中，从而导致裂纹的萌发和扩大。根据调查，ReL≥140MPa的弹性极限、RM≥240mpa的抗拉强度、ReL/RM=0.583的弹性比。根据文献记载，碳素钢的屈强比为0.60~0.65，低合金钢的屈强比为0.65~0.75，合金钢的屈强比为0.84~0.86。屈强低意味着材料的可塑性较好；高弹性比表示材料具有较强的抗变形能力，不易在塑料中变形。根据的屈强比，材料在外力作用下容易变形。
雨刷杆接头在阻雪试验中早期断裂的原因是接头内R凸角台阶处存在机械损伤缺陷，裂纹源源于机械损伤缺陷。此外，在连续阻雪试验中，R凸角台阶的应力集中效应导致雨刮杆接头一次性大应力断裂。
参考文献：
[1]李国.汽车雨刮器故障机理与诊断方法研究[D].西南交通大学,2019.
[2]叶小春.便携式汽车雨刮器故障检测教学实训箱的设计[J].中国现代教育装备,2019(17).