宣布时间：2021-04-02点击：2633
某气体机举行缸盖密封性水压试验时，泛起漏水问题，拆检后发明火花塞衬套开裂 。衬套质料是铸造黄铜ZCuZn38（H62），为工业上普遍使用的有色金属合金 。工艺流程是：铸造铜棒→热压力加工→机械加工→装试 。
一、试验要领
接纳OBLF直读光谱仪对爆发裂纹的衬套举行化学因素剖析；接纳Zeiss Axio金相显微镜举行金相磨练，用线切割的要领截取样品 。接纳配备有X射线能谱仪的Zeiss EVO18扫描电子显微镜对裂纹举行显微视察和微区因素剖析 。
二、试验效果
2.1 化学因素测试用直读光谱检测衬套化学因素，效果见表1 。切合GB/T 1176—2013《铸造铜及铜合金》要求 。
2.2 宏观视察
衬套有两条裂纹，从衬套台肩沿轴向向下延伸，裂纹较平直，近乎平行，台肩倒角部位残留有绿色密封胶 。裂纹向台肩内侧延伸并逐渐变窄，如图1所示，说明裂纹起源于台肩外壁处，并向下和向内扩展 。
2.3 微观视察
通过电镜扫描，可以看到靠近衬套外外貌有一层絮状物，如图2a、图2b所示 。并且可以看出整个裂纹断口显示为脆性断裂：冰糖状沿晶断裂，少量部分穿晶，且晶界有侵蚀产品及细小侵蚀坑，侵蚀产品主要含O、Cu、Zn、Al，如图2c、图2d所示 。人为撕裂的新鲜断口抛物线型韧窝断裂，且韧窝清晰、清洁，断裂形貌正常，如图2e、图2f所示 。原始断口可见沿轴向的层片状条带 。
沿轴向研磨、抛光、侵蚀，视察裂纹及金相组织情形，如图3所示 。裂纹呈不规则一连状，有分叉、尾部较尖锐呈树枝状，与应力侵蚀裂纹的典范特征相吻合，因而我们起源判断该裂纹是应力侵蚀裂纹 。金相组织为α相+少少量点状β相，且组织中有显着的滑移线，裂纹衬套带状组织显着 。
2.4 有限元剖析
衬套为过盈配合，过盈量：0.069~0.100mm，有限元剖析衬套装配应力（未装置火花塞），图4为衬套装配态的***主应力云图，亮色区域为拉应力区 � ？杉诔奶滋缟戏酵獗谟氲菇峭獗诖拖妇蹦谕饷驳睦α洗�，与现实裂纹起源位置一致 。衬套细颈内外貌拉应力虽然较大，但无密封胶，无应力侵蚀条件 。
三、结论与剖析
衬套毛坯在工艺温度650~800℃热压力加工成形后，安排在空气中，自然冷却至室温 。资料中先容：所有黄铜在200~700℃之间均有一个脆性区，热压力加工温度应不低于700℃ 。下限温度偏低，质料容易爆发开裂倾向；毛坯成形难度增添，剩余应力较大 。
衬套在机械加工历程中，与刀具频仍接触、受力，尺寸爆发转变，一定爆发一定命目的剩余应力；数控机床精加工使用的切削液含有S、卤族元素等添加剂，使得衬套在一准时间内处在湿润、侵蚀情形中 。
衬套与缸盖之间是过盈配合，压力装配后，在衬套台肩上方外壁与倒角外壁处爆发了较大的拉应力；装配时涂在衬套台肩处的密封胶基料为甲基丙烯酸酯，含有氨基催化剂，为衬套提供了弱侵蚀事情情形 。缸盖举行水压密封试验时，衬套台肩外壁处受力，爆发裂纹并迅速扩展；衬套细颈内外貌拉应力虽然较大，但未接触密封胶，应力侵蚀条件差 。
四、竣事语
1）衬套裂纹机制为应力侵蚀沿晶脆性开裂 。
2）衬套裂纹集中泛起在某月份，之前未泛起批量裂纹故障，通过以上剖析，确定衬套保存批次质量问题，衬套加工历程中剩余应力过大，导致衬套在装配后附加拉应力及密封胶（或加工历程中切削液）弱侵蚀情形下爆发应力侵蚀开裂 。
泉源：《金属加工（热加工）》杂志 作者：关慧欢， 张怀青，徐继东
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