یک تامین کننده قطعات خودرو در سطح ۲ مستقر در گوتنبرگ سوئد، در حال توسعه نسل جدیدی از سنسورهای دمای گاز اگزوز برای یک پلتفرم اصلی کامیونهای سنگین نوردیک بود. این سنسورها مستقیماً روی منیفولد اگزوز نصب میشوند و در معرض چرخه حرارتی شدید قرار میگیرند - از دمای سرد زمستان اسکاندیناوی در -۴۰ درجه سانتیگراد تا بیش از +۸۰۰ درجه سانتیگراد در نوک سنسور در حین عملکرد با بار کامل - به علاوه ارتعاش مداوم با فرکانس بالا موتور. اتصال فنری داخلی که عنصر سنسور سرامیکی را به دسته سیم متصل میکند، در طول آزمایش عمر تسریع شده از کار افتاده بود.
حالت خرابی
اتصال فنری اصلی که از آلیاژ استاندارد فسفر برنز ساخته شده بود، دچار آرامش تنشمیشد. پس از تقریباً ۵۰۰ ساعت آزمایش ترکیبی چرخه حرارتی و ارتعاش چند محوره، نیروی نرمال اتصال به زیر آستانه بحرانی مورد نیاز برای حفظ یک اتصال الکتریکی پایدار و با مقاومت کم، کاهش یافته بود. این تخریب منجر به قطع متناوب سیگنال سنسور شد که باعث ایجاد کد خطای تشخیصی مربوط به انتشار در گذرگاه CAN خودرو میشد.
رویکرد ما
تیم مهندسی سوئدی یک بسته مشخصات جامع ارائه داد، از جمله منحنی هدف نیرو-جابجایی و پروفیل ارتعاش مشتق شده از ISO 16750-3 (استاندارد بینالمللی حاکم بر آزمایشات محیطی تجهیزات الکتریکی خودرو، که به طور گسترده توسط OEM های سوئدی پذیرفته شده است). راه حل پیشنهادی ما بر دو اصلاح حیاتی متمرکز بود:
۱.ارتقاء مواد: ما توصیه کردیم که قطعه از فسفر برنز استاندارد به مس بریلیوم C17200، که پس از شکلدهی در شرایط TH02 عملیات حرارتی شده است، تغییر یابد. مس بریلیوم به دلیل توانایی برتر خود در حفظ نیروی فنر تحت دماهای بالای پایدار و تنش مکانیکی چرخهای، به طور گسترده در کاربردهای خودرو نوردیک مشخص شده است. حد استقامت خستگی آن به طور قابل توجهی از فسفر برنز تحت این شرایط عملیاتی خاص فراتر میرود.
۲.اصلاح هندسه: با استفاده از شبیهسازی تحلیل المان محدود (FEA)، تیم مهندسی ما یک شعاع خم داخلی تیز در طراحی اصلی را شناسایی کرد که به عنوان متمرکز کننده تنش ناخواسته عمل میکرد. ما پیشنهاد کردیم که این شعاع را ۰.۲ میلیمتر افزایش دهیم. این اصلاح ظریف، پوسته خارجی قطعه یا تناسب آن را در محفظه سنسور تغییر نداد، اما تنش حداکثر شکلدهی را در آن منطقه حیاتی تقریباً ۱۸% کاهش داد.
ساخت و اعتبارسنجی مستقل
ما یک دسته آزمایشی ۲۵۰۰ عددی با استفاده از یک قالب پیشرو مدولار در تأسیسات شنژن خود تولید کردیم. نمونههای نماینده به یک آزمایشگاه مستقل معتبر در سوئد ارسال شدند تا در برابر پروتکل کامل آزمایش مشتری اعتبارسنجی شوند. نتایج تأیید کرد که پس از ۱۰۰۰ ساعت قرار گرفتن در معرض دمای محیطی ۱۲۵ درجه سانتیگراد با ارتعاش تصادفی افزوده شده، اتصالات فنری جدید مس بریلیوم بیش از ۹۵% نیروی نرمال اولیه مشخص شده خود را حفظ کردند. انحراف مقاومت اتصال در تمام نمونههای آزمایشی کمتر از ۲ میلیاهم باقی ماند که به خوبی در محدوده انحراف مجاز قرار داشت.
نتیجه بلندمدت
مشتری سوئدی به طور رسمی اتصال فنری بازطراحی شده را تأیید کرد و سفارش تولید بعدی ۲۵۰۰۰ قطعه را برای پشتیبانی از افزایش اولیه تولید خود برای پلتفرم کامیون جدید ثبت کرد. این پروژه نشان داد که چگونه یک مداخله مهندسی مواد متمرکز - به طور خاص، جایگزینی مس بریلیوم عملیات حرارتی شده با فسفر برنز استاندارد - میتواند یک چالش قابلیت اطمینان پایدار و مرتبط با میدان را که تهدید به تأخیر در صلاحیت نهایی سنسور میکرد، حل کند. برای Tingfeng Hardware، این تعامل تعهد ما را به ارائه راه حلهای مهندسی محور متناسب با استانداردهای دقیق زنجیره تأمین خودرو نوردیک تقویت کرد.