宣布时间：2021-04-02点击：2151
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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