颁布功夫：2021-04-02点击：3312
某气体机进行缸盖密封性水压试验时 ，出现漏水问题 ，拆检后发现火花塞衬套开裂。衬套资料是铸造黄铜ZCuZn38（H62） ，为工业上宽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、试验步骤
选取OBLF直读光谱仪对产生裂纹的衬套进行化学成分分析；选取Zeiss Axio金相显微镜进行金相检验 ，用线切割的步骤截取样品。选取建设有X射线能谱仪的Zeiss EVO18扫描电子显微镜对裂纹进行显微观察和微区成分分析。
二、试验了局
2.1 化学成分测试用直读光谱检测衬套化学成分 ，了局见表1。切合GB/T 1176—2013《铸造铜及铜合金》要求。
2.2 宏考观察
衬套有两条裂纹 ，从衬套台肩沿轴向向下延长 ，裂纹较平直 ，近乎平行 ，台肩倒角部位残留有绿色密封胶。裂纹向台肩内侧延长并逐步变窄 ，如图1所示 ，注明裂纹发源于台肩表壁处 ，并向下和向内扩大。
2.3 微考观察
通过电镜扫描 ，能够看到靠近衬套表表表有一层絮状物 ，如图2a、图2b所示。并且能够看出整个裂纹断口显示为脆性断裂：冰糖状沿晶断裂 ，少量部门穿晶 ，且晶界有侵蚀产品及藐幼侵蚀坑 ，侵蚀产品重要含O、Cu、Zn、Al ，如图2c、图2d所示。报答扯破的新鲜断口抛物线型韧窝断裂 ，且韧窝清澈、干净 ，断裂描摹正常 ，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 ，观察裂纹及金相组织情况 ，如图3所示。裂纹呈不规定陆续状 ，有分叉、尾部较敏感呈树枝状 ，与应力侵蚀裂纹的典型特点相吻合 ，因而我们初步判定该裂纹是应力侵蚀裂纹。金相组织为α相+极少量点状β相 ，且组织中有显著的滑移线 ，裂纹衬套带状组织显著。
2.4 有限元分析
衬套为过盈共同 ，过盈量：0.069~0.100mm ，有限元分析衬套装配应力（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？杉诔奶滋缟戏奖肀谟氲菇潜肀诖拖妇蹦诒肀淼睦α洗 ，与现实裂纹发源地位一致。衬套细颈内表表拉应力固然较大 ，但无密封胶 ，无应力侵蚀前提。
三、结论与分析
衬套毛坯在工艺温度650~800℃热压力加工成形后 ，搁置在空气中 ，天然冷却至室温。资猜中介绍：所有黄铜在200~700℃之间均有一个脆性区 ，热压力加工温杜爪不低于700℃。下限温度偏低 ，资料容易产生开裂偏差；毛坯成形难度增长 ，残存应力较大。
衬套在机械加工过程中 ，与刀具频仍接触、受力 ，尺寸发生变动 ，必然产生肯定数量的残存应力；数控机床精加工使用的切削液含有S、卤族元素等增长剂 ，使得衬套在一按功夫内处在湿润、侵蚀环境中。
衬套与缸盖之间是过盈共同 ，压力装配后 ，在衬套台肩上方表壁与倒角表壁处产生了较大的拉应力；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工作环境。缸盖进行水压密封试验时 ，衬套台肩表壁处受力 ，产生裂纹并迅速扩大；衬套细颈内表表拉应力固然较大 ，但未接触密封胶 ，应力侵蚀前提差。
四、实现语
1）衬套裂纹机造为应力侵蚀沿晶脆性开裂。
2）衬套裂纹集中呈此刻某月份 ，之前未出现批量裂纹故障 ，通过以上分析 ，确定衬套存在批次质量问题 ，衬套加工过程中残存应力过大 ，导致衬套在装配后附加拉应力及密封胶（或加工过程中切削液）弱侵蚀环境下发生应力侵蚀开裂。
起源：《金属加工（热加工）》杂志 作者：关慧欢 ， 张怀青 ，徐继东
