1、紧固件锁紧螺母制作工艺及开裂图
紧固件锁紧螺母在进行制作工艺过程中,常见的失效形式便是开裂,一般情况下,紧固件锁紧螺母制作工艺为:资料改制-冷镦-车头部、倒角、打中心孔-钻螺纹底孔-去毛刺-攻螺纹-去磷、热处理-磨螺纹坯径-滚螺纹-(酸洗)氧化处理-探伤、退磁-(酸洗)氧化处理-涂胶、检验、包装入库。
2、紧固件锁紧螺母开裂问题剖析
引起紧固件锁紧螺母开裂的原因,或许来源于资料、安排方面,也或许是本身强度等方面。为此,依据其工艺,结合资料方面的常识,采用放大镜、显微镜金相和硬度等方面的剖析。
(1)断口剖析
凭借低倍放大镜和高位显现镜调查断口的微观和微观描摹,并结合工程实践经验和使用金属资料和微观描摹,并结合工程实践经验和使用金属资料常识来进行断口剖析。
图1所示为开裂件断口微观描摹,1#件断口较为平坦,无显着塑性变形痕迹,断口外侧边际剪切唇为新鲜断口,呈浅灰色(如图短箭头所示),其他区域根本已氧化发黑(如图长箭头所示);2#开裂件的微观描摹,与1#开裂件类似,断口无显着塑性变形痕迹,外圈边际为剪切唇,呈浅灰色,为新鲜断口(如图1短箭头所示),其他区域外表根本已氧化发黑(如图1长箭头所示)。
经过调查1#件断口黑色区域的微观描摹2,可见断面存在显着的氧化腐蚀,但仍可见冰糖状结晶描摹,且晶间有二次裂纹。因为断面存在氧化腐蚀现象3,无法确定品面是否存在鸡爪形发纹;断口外侧边际的微观描摹4,为韧窝描摹,该区域为终断区。
经过调查2#件断口黑色区域除边际剪切唇外断口微观描摹,可见冰糖状沿晶断口,晶间有二次裂纹;断口外侧边际的微观描摹,为等轴韧窝描摹。
(2)金相剖析
凭借金相剖析仪调查送检无缺件和1#开裂件的芯部和断口附近金相安排,并结合热处理常识进行比照剖析5%。
经过剖析调查都为均匀的回火索氏体,无异常。如图3所示。
(3)硬度剖析
对无缺件和开裂件进行硬度实验,成果如表1所示,开裂件外表硬度偏高,不满足12.9级紧固件的硬度要求。
(4)化学成分剖析
失效零件为安装时开裂,断面呈显着黑色和新鲜断口两个区域(如图2.图4、图5所示),黑色区域外表氧化严重,新鲜断口外表无氧化,这阐明两个区域并非在同一时间产生。断口黑色区域呈沿品开裂描摹,并伴有晶间二次裂纹,具有氢脆开裂特征17。断面外侧边际的新鲜断口区域为韧窝描摹。沿晶断口外表已根本被氧化腐蚀,仅边际终断区无很多显着的氧化腐蚀产品,阐明送检零件在后期外表氧化处理前已存在裂纹。送检零件金相安排和化学成分均无异常。
采用直读光谱法对无缺件和开裂件进行化学成分剖析,成果如表2所示。依据“JISG4053-2008”,其化学成分契合标准中对SCM435钢的要求。
抽取使用过的无缺件和开裂件各1件进行氢含量检测,成果如表3所示,可见送检实验氢含量较高。而氢含量过高,易导致氢脆现象,为此,为了进一步确认氢脆的影响,抽取使用过的无缺件和开裂件各10件再次进行氢含量检测,成果如表4所示,
氢脆是因为氢进入金属内部而产生的损伤,导致零件在低于资料屈服极限的静应力效果下开裂,无预兆、具有突发性。零件内部的氢来源途径一般包含:原资料、热处理、外表处理(如酸洗,电镀)环境腐蚀等几个环节。零件的氢脆敏感性不尽相同,含氢量越高,强度、硬度及所受张应力越大,则氢脆敏感性越高。
该零件热处理后再滚螺纹,其头部存在较深的内六角孔且杆部还攻有螺纹孔,这种结构简单在滚压外螺纹时在内六角底部产生较大的内应力;零件在滚压外螺纹后,在外表氧化处理过程中又采用酸
洗的方式去油、除锈,从而导致氢渗人零件(依据氢含量检测,螺母氢含量高达6~7ppm),一起开裂件硬度较高,氢脆敏感性大。于是,零件在氢及内应力共同效果下首先在应力会集的内六角底部产生氢致裂纹,并在后续的氧化发黑过程中裂纹外表被腐蚀氧化。氢致裂纹的产生不仅引起严重的应力会集,而且使零件承力面积减小,导致零件在安装应力效果下产生开裂,而安装时开裂的断面即为新鲜断面,其外表为韧窝描摹且无氧化腐蚀。
(5)处理办法
送检零件开裂原因是存在原始裂纹,原始裂纹为氢致裂纹,氢来源于氧化发黑前的酸洗。建议采取以下办法:
采用碱性电解去油、除锈,若不能避免酸洗,则应滚压外螺纹后采取去应力处理,并在外表处理后四小时内进行驱氢处理。
该批零件氢含量硬度较高,存在较高的氢脆危险,不排除已安装的零件后续产生氢致开裂的或许,如果在使用过程中产生开裂会对体系运行形成较大安全隐患,所以建议悉数召回并更换新工艺零件。
