【为什么会发生撕裂?】
2012年,油箱出厂时,堵盖熔接得好好的,为啥用到后面就裂开了呢?我相信这也是BMW和油箱供应商最关心的问题。为了不让BMW的工程师太“得来全不费工夫”,诺诺今天聊得浅显一点,这样帖子还不至于太“张扬”。
不用分析都知道,既然发生撕裂,那么一定是堵盖变小了!
为啥不是洞洞变大了呢?因为调查初期,就有个可疑的细节引起了我们的注意,就是故障油箱的堵盖是“凹陷”的。当时我们无法判断这个造型是故意设计的,还是因为某种原因而“变凹”的。(不急不急,新油箱到货时就知道了!)(图:堵盖是向下凹陷的)
如果真的是后来“变凹”的,会不会是油箱内的负压呢?记得有时候拧开油箱盖很困难不?或者是拧开盖子时有“噗呲”吸气的声音?这都是油箱的供气管路受阻的症状。于是,技师排查了油箱和碳罐相连的各个管路,以及碳罐本身,排除了负压致凹的可能。那还会是啥原因呢?
受热收缩是塑料的天性,那么一个大胆的假设跳了出来:盖子既然是多层材料制成的,如果每层的受热收缩率不一样,盖子就会发生弯曲!
如果靠外层的材料遇热收缩更显著,盖子就会呈现实物这样的凹陷。换句话说,我如果把盖子“压平”回去,缝隙也许正好拼合上。为了验证这个推断,我先得获取盖子目前的截面造型,于是把它切成两半进行精确测绘。(图:切半后对截面弧度测量)
我用CAD还原了弯曲盖子的截面,如果让上表面舒张,把盖子还原成平直的话,右边那个缝隙正好被顶满!(图:如果盖子被压平,缝隙正好顶满)
哈哈,外层材料收缩导致堵盖弯曲的推论很可能是成立的!接下来,技研部的吴越大王做了一个更有价值的实验。
我们选了一块略弯的堵盖样本,在室温下(27℃)测出弯曲面距桌面的缝隙,然后把它放入沸水中煮20分钟,再进行相同测量,结果看下面两张图吧。(图:煮前,弯度测量)
(图:煮后,弯度增加)
烹煮明显加剧了复合材料的弯度,所以受热致凹的结论是完全成立的,于是我们更有信心:很可能堵盖原本就是平的。受热导致弯曲,弯曲导致跨度不足,撕裂了边缘(如下图)。(图:堵盖边缘撕裂机理-按真实尺寸)
【为什么选择12点附近撕裂?】
为啥是12点,为啥不是6点、9点…?依诺诺调查的风格,还必须回答这个问题。
下面是堵盖的正视图,我们可以明显看到堵盖和箱体洞口是偏心的。为啥是偏的呢?有人会说,简单啊,因为12点附近撕开缝了啊~。别进入死循环哈,现在问题就是“为啥撕开的是12点“?(图:堵盖偏心示意图)
还记得那张两个人锯盖子的照片么?仔细看看,你会发现堵盖背面熔化部分露出的宽度是不一样的。这个熔化区域,就是盖子在封堵之前的加热处理痕迹,从露出的熔化痕迹宽度上看,就可以判断熔接装配时,堵盖并没摆在正中位置,而是略微偏下。所以6点钟附近熔接面更宽更牢,12点附近熔接面就相对窄一点。(细心的粉丝,请回看我前面的界面手绘图,也可以看出6点熔接宽度比12点宽)
当堵盖发生收缩时,相对薄弱的12点附近当然成为第一突破口咯。于是本来就略微偏下的盖子,撕开缝后就显得更加偏下了。
【撕裂面上奇怪的横纹】
经历了上面这些折腾,一个好好的圆盘已经像披萨一样被切成了块块。进一步端详,我在撕裂面上发现了类似“车削纹”的痕迹。这些横向纹理是怎么回事呢?(图:12:30方向附近的撕裂面特写)
(图:撕裂面上的横纹特性)
为了让大家清楚这个横纹位于撕裂面的具体位置,我在刚才的示意图里加了个金圈标注了一下,位置如下图所示。(图:发现横纹的断面位置)
这跟聚乙烯的材料特性有关。举个很形象的例子,如果你在拉开透明胶带时稍作停顿,胶带上就会留下一个痕迹,停留几次就会有几次痕迹。(图:拉透明胶时停留造成的痕迹)
这些断面横纹就类似扯透明胶带上的停顿痕迹,它们说明,盖子不是“咔擦”一下就撕开的,而是多次累积形成的。每一次显著高温史都会触发一次材料明显收缩,相邻两次收缩之间就会留下一个横纹。不断反复,终于撕开一条口子,造成燃油泄漏。
从上面这张图上,你甚至可以数出来,堵盖的内层材料(浅灰色)上有两道痕迹,而油箱的外层材料(黑色)上留下了近十道痕迹。这些信息好比密码线索,默默地等你开启下一扇密室的大门,就看你要探多深了(篇幅太长,我还是早点收摊儿吧)。
总之,凡事都有痕迹,关键看你是否留意。(这句话是我编的,另一个适用面更广的版本叫:若要人不知,除非己莫为。)
你可能正要拍手称赞,不过别忘了,上述所有结论都基于“堵盖原先是平的”
的假设,由于我们暂时还不知道堵盖的最初造型,所以还得等新的油箱到货再说。
至少,调查到现在,所有线索都把疑点高度集中在油箱本身。由于故障油箱是国产的,我们开始担心起来,于是立刻叫停已经订货的国产油箱,改定了德国产的油箱。在这里得严重感谢车主的高度理性,以及沈阳诺粉头目的团队Mission X提供货源信息支持!
【尾声】
7月24日,我登上回上海的飞机后,订购的德国产油箱到达了北京店。下飞机后,我收到了同事的消息:新到油箱的堵盖,是~平~的~…(图:新到油箱的堵盖)
细心的店长磊哥还在网上找了好几个店家展示的同款拆车油箱照片,发现照片里不少堵盖都是凹的,可以说这些旧油箱同样处在危险的边缘。
店里还发现了一些明显不同的做工细节。比如继续拿偏心来说,看看燃油泵这边的洞口熔接偏心度,我们只上图就不说话了。(图:油泵洞口的翻边偏心-故障油箱)
(图:油泵洞口的翻边偏心-德国产)
或者再看看铭牌吧,同一厂家在不同国度的产品罢了。细看笔划的细节,为啥我总觉得右边的更像正品呢?(图:油箱铭牌的对比)
【关于召回】
无独有偶,2015年8月,华晨宝马出现过类似事件,并对旗下的4335辆X1进行过召回,网上信息对问题的描述比较简单:“本次召回范围内,部分车辆由于供应商制造原因,部分批次燃油箱的燃油泵安装口处发生变形,导致密封不良,车辆燃油箱可能在加满燃油后发生泄漏,存在安全隐患”。这次,相似的问题发生在油箱的另一侧而已。
如果诺诺的分析是对的,那么这个隐患会伴随使用该零件的每一辆宝马,只不过爆发失效(燃油泄露)的比例视情况而定罢了。但在车企看来,再小的失效率,都不会削弱燃油泄漏的危险级别,一旦等恶性案例出现,补救成本就会更高。希望这篇作业可以帮助BMW节约时间,更快获得调查结果和整改方案。因为我也是一名宝马车主、宝马粉丝。
【写在后面】
汽车上有2万多个零件,诺诺那几百项的淘车修整检查一定无法全部覆盖,但我们会通过对新增案例的分析和总结,不断增加必要的检查标准,每天进步一点点。
爱车的诺诺的背景是工程师团队,做事也是工程师的方脑壳思维。除了一直坚持高淘汰率筛选二手车(诺诺好车库),还维持着变态的检测体系。所涉及的每个检查项目,都有它的必要性,甚至故事和教训,而不是为凑数而存在。对于那些在维修中出现的技术问题,我们愿意随时分享,如能帮助车企提升品质,那就是我们存在的价值。
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