内嵌环形钢丝铝管是轿车安全带固定环插座的重要零件，工件材料为AIMgSi0.5双孔热挤压铝管。孔径为4.5mm，壁厚为2mm，内穿环形钢丝，冷弯成形。生产中发现，冷弯加工中，约5%-10% 固定环座在铝管弯曲弧部位出现裂纹开裂破坏。固定环座铝管开裂形貌如图8-5所示，开裂发生于铝管弯曲外圆R/4处。开裂部位剖面形貌如图8-6所示。从图8-6可以看出，在钢丝对接处发生裂纹，钢丝两端间隙约为2mm，挠度较大钢丝端出现上挠，裂纹两侧产生错位，钢丝端部在裂纹区域。这表明裂纹开裂和钢丝端部受力状态密切相关。钢丝端部低倍形貌如图8-7所示。由图8-7可以看出，钢丝端部烧结打磨成柱状，有尖锐棱角形貌。铝管裂纹部位断口处高倍电镜观察发现，铝管内壁边缘”柱状，有尖锐棱角形貌。铝管裂纹部位断口处高倍电镜观察友现，铅管内壁边缘处断口中间区域呈等轴韧窝特征（图8-8)，表明其处受正应力作用。微观形貌观察表明，裂纹萌生于钢丝端部铝管内壁处，受切应力开裂，随后在弯曲拉应力下发生断裂失效。铝管微观金相观察发观，基体组织是a(Al)+b(Al8mg5），组织中相呈点状弥散分布，为正常组织。金相检验未发现夹杂及其他缺陷，基体金相组织如图8-9所示。铝管力学性能测试表明，铝管屈服强度和硬度偏低，低于技术要求，见下表。
 

       分析认为，铝管断裂起裂处在钢丝对接部位，铝管冷弯时"一方面承受沿弯曲圆弧处拉伸变形应力，，同时受钢丝端部因弹性弯曲变形施加于铝管内壁的径向切应力，其应力大小与钢丝端部状态有关。钢丝端部烧结加工后，端部熔成一体，其柔性大为降低，同时，部分打磨钢丝端部呈现锐角。铝管冷弯时，钢丝端部因受到弹性弯曲，其与铝管接触面积剧减。当弯曲度加大时，钢丝“刃口”处对管壁产生径向切应力加大。当应力大于Os时，工件发生变形，在弯曲拉应力叠加作用下，于切应力下萌生的裂纹迅速发展产生断裂，呈剪切状断裂。

      综上分析，提出防止内嵌铝管冷弯开裂失效工艺改进措施如下：

      1)减小钢丝终端处的外径，使该部位冷弯时挠度减少，减少端部对管壁的切应力。

      2)端部截面从梯形改为弧形，使钢丝端部变形时与铝管内壁接触面积增加。这样，铝管冷弯时，钢丝端对铝管内壁的切应力大大减少。

      3)提高铝管材料质量和力学性能，使其屈服强度和硬度达到技术要求指标。工件强度性能提高有助于降低铝管冷弯开裂的隐患和危险。 采用上述工艺改进后，内嵌铝管冷弯变形质量明显提高，未出现裂纹开裂缺陷，生产运行良好，技术经济效益明显提高。