緊固件鎖緊螺母斷裂例子分析及解決措施

發(fā)布時間：2021-05-07 11:01:20 點(diǎn)擊次數(shù)：168

1、緊固件鎖緊螺母制作工藝及開裂圖

緊固件鎖緊螺母在進(jìn)行制作工藝過程中,常見的失效形式便是開裂,一般情況下,緊固件鎖緊螺母制作工藝為:資料改制-冷鐓-車頭部、倒角、打中心孔-鉆螺紋底孔-去毛刺-攻螺紋-去磷、熱處理-磨螺紋坯徑-滾螺紋-(酸洗)氧化處理-探傷、退磁-(酸洗)氧化處理-涂膠、檢驗(yàn)、包裝入庫。

2、緊固件鎖緊螺母開裂問題剖析

引起緊固件鎖緊螺母開裂的原因,或許來源于資料、安排方面,也或許是本身強(qiáng)度等方面。為此,依據(jù)其工藝,結(jié)合資料方面的常識,采用放大鏡、顯微鏡金相和硬度等方面的剖析。

(1)斷口剖析

憑借低倍放大鏡和高位顯現(xiàn)鏡調(diào)查斷口的微觀和微觀描摹,并結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和使用金屬資料和微觀描摹,并結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和使用金屬資料常識來進(jìn)行斷口剖析。

圖1所示為開裂件斷口微觀描摹,1#件斷口較為平坦,無顯著塑性變形痕跡,斷口外側(cè)邊際剪切唇為新鮮斷口,呈淺灰色(如圖短箭頭所示),其他區(qū)域根本已氧化發(fā)黑(如圖長箭頭所示);2#開裂件的微觀描摹,與1#開裂件類似,斷口無顯著塑性變形痕跡,外圈邊際為剪切唇,呈淺灰色,為新鮮斷口(如圖1短箭頭所示),其他區(qū)域外表根本已氧化發(fā)黑(如圖1長箭頭所示)。

經(jīng)過調(diào)查1#件斷口黑色區(qū)域的微觀描摹2,可見斷面存在顯著的氧化腐蝕,但仍可見冰糖狀結(jié)晶描摹,且晶間有二次裂紋。因?yàn)閿嗝娲嬖谘趸g現(xiàn)象3,無法確定品面是否存在雞爪形發(fā)紋;斷口外側(cè)邊際的微觀描摹4,為韌窩描摹,該區(qū)域?yàn)榻K斷區(qū)。

經(jīng)過調(diào)查2#件斷口黑色區(qū)域除邊際剪切唇外斷口微觀描摹,可見冰糖狀沿晶斷口,晶間有二次裂紋;斷口外側(cè)邊際的微觀描摹,為等軸韌窩描摹。

(2)金相剖析

憑借金相剖析儀調(diào)查送檢無缺件和1#開裂件的芯部和斷口附近金相安排,并結(jié)合熱處理常識進(jìn)行比照剖析5%。

經(jīng)過剖析調(diào)查都為均勻的回火索氏體,無異常。如圖3所示。

(3)硬度剖析

對無缺件和開裂件進(jìn)行硬度實(shí)驗(yàn),成果如表1所示,開裂件外表硬度偏高,不滿足12.9級緊固件的硬度要求。

(4)化學(xué)成分剖析

失效零件為安裝時開裂,斷面呈顯著黑色和新鮮斷口兩個區(qū)域(如圖2.圖4、圖5所示),黑色區(qū)域外表氧化嚴(yán)重,新鮮斷口外表無氧化,這闡明兩個區(qū)域并非在同一時間產(chǎn)生。斷口黑色區(qū)域呈沿品開裂描摹,并伴有晶間二次裂紋,具有氫脆開裂特征17。斷面外側(cè)邊際的新鮮斷口區(qū)域?yàn)轫g窩描摹。沿晶斷口外表已根本被氧化腐蝕,僅邊際終斷區(qū)無很多顯著的氧化腐蝕產(chǎn)品,闡明送檢零件在后期外表氧化處理前已存在裂紋。送檢零件金相安排和化學(xué)成分均無異常。

采用直讀光譜法對無缺件和開裂件進(jìn)行化學(xué)成分剖析,成果如表2所示。依據(jù)“JISG4053-2008”,其化學(xué)成分契合標(biāo)準(zhǔn)中對SCM435鋼的要求。

抽取使用過的無缺件和開裂件各1件進(jìn)行氫含量檢測,成果如表3所示,可見送檢實(shí)驗(yàn)氫含量較高。而氫含量過高,易導(dǎo)致氫脆現(xiàn)象,為此,為了進(jìn)一步確認(rèn)氫脆的影響,抽取使用過的無缺件和開裂件各10件再次進(jìn)行氫含量檢測,成果如表4所示,

氫脆是因?yàn)闅溥M(jìn)入金屬內(nèi)部而產(chǎn)生的損傷,導(dǎo)致零件在低于資料屈服極限的靜應(yīng)力效果下開裂,無預(yù)兆、具有突發(fā)性。零件內(nèi)部的氫來源途徑一般包含:原資料、熱處理、外表處理(如酸洗,電鍍)環(huán)境腐蝕等幾個環(huán)節(jié)。零件的氫脆敏感性不盡相同,含氫量越高,強(qiáng)度、硬度及所受張應(yīng)力越大,則氫脆敏感性越高。

該零件熱處理后再滾螺紋,其頭部存在較深的內(nèi)六角孔且桿部還攻有螺紋孔,這種結(jié)構(gòu)簡單在滾壓外螺紋時在內(nèi)六角底部產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力;零件在滾壓外螺紋后,在外表氧化處理過程中又采用酸

洗的方式去油、除銹,從而導(dǎo)致氫滲人零件(依據(jù)氫含量檢測,螺母氫含量高達(dá)6~7ppm),一起開裂件硬度較高,氫脆敏感性大。于是,零件在氫及內(nèi)應(yīng)力共同效果下首先在應(yīng)力會集的內(nèi)六角底部產(chǎn)生氫致裂紋,并在后續(xù)的氧化發(fā)黑過程中裂紋外表被腐蝕氧化。氫致裂紋的產(chǎn)生不僅引起嚴(yán)重的應(yīng)力會集,而且使零件承力面積減小,導(dǎo)致零件在安裝應(yīng)力效果下產(chǎn)生開裂,而安裝時開裂的斷面即為新鮮斷面,其外表為韌窩描摹且無氧化腐蝕。

(5)處理辦法

送檢零件開裂原因是存在原始裂紋,原始裂紋為氫致裂紋,氫來源于氧化發(fā)黑前的酸洗。建議采取以下辦法:

采用堿性電解去油、除銹,若不能避免酸洗,則應(yīng)滾壓外螺紋后采取去應(yīng)力處理,并在外表處理后四小時內(nèi)進(jìn)行驅(qū)氫處理。

該批零件氫含量硬度較高,存在較高的氫脆危險,不排除已安裝的零件后續(xù)產(chǎn)生氫致開裂的或許,如果在使用過程中產(chǎn)生開裂會對體系運(yùn)行形成較大安全隱患,所以建議悉數(shù)召回并更換新工藝零件。