宣布时间：2021-04-02点击：1909
某气体机进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） ，为工业上广泛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进行化学身分剖析；接纳Zeiss Axio金相显微镜进行金相检验 ，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进行显微视察和微区身分剖析。
二、试验结果
2.1 化学身分测试用直读光谱检测衬套化学身分 ，结果见表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 ，且晶界有腐化产品及细小腐化坑 ，腐化产品主要含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、洁净 ，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、腐化 ，视察裂纹及金相组织情况 ，如图3所示。裂纹呈不规则连续状 ，有分叉、尾部较尖锐呈树枝状 ，与应力腐化裂纹的典范特征相吻合 ，因而我们开端判定该裂纹是应力腐化裂纹。金相组织为α相+少少量点状β相 ，且组织中有明显的滑移线 ，裂纹衬套带状组织明显。
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� ，与实际裂纹起源位置一致。衬套细颈内外貌拉应力虽然较大 ，但无密封胶 ，无应力腐化条件。
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。资料中介绍：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；毛坯成形难度增加 ，剩余应力较大。
衬套在机械加工历程中 ，与刀具频繁接触、受力 ，尺寸爆发变革 ，一定爆发一定命量的剩余应力；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、腐化情况中。
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 ，为衬套提供了弱腐化事情情况。缸盖进行水压密封试验时 ，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 ，应力腐化条件差。
四、结束语
1）衬套裂纹机制为应力腐化沿晶脆性开裂。
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）弱腐化情况下爆发应力腐化开裂。
来源：《金属加工（热加工）》杂志 作者：关慧欢 ， 张怀青 ，徐继东
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