電子膨脹閥銅螺母失效分析
1. 案例背景
該產(chǎn)品為空調(diào)調(diào)節(jié)冷卻水的電子膨脹閥上的銅螺母,生產(chǎn)流程為:拉制擠壓棒料→車(chē)削加工成螺母→電鍍鎳+PTFE→250℃烘箱中放置3小時(shí),失效周期均集中在運(yùn)行9~11個(gè)月,失效周期較固定,委托方要求分析電子膨脹閥螺母的失效機(jī)理,并給出改進(jìn)建議。
2. 分析方法簡(jiǎn)述
外觀檢查中可以看到NG樣品沿外表面凹槽臺(tái)階斷裂成兩部分,未發(fā)現(xiàn)明顯的變形,斷口絕大部分能無(wú)縫對(duì)接,只有小區(qū)域凸起的一側(cè)存在碎裂脫落,不能無(wú)縫對(duì)接。
NG、OK樣品硬度均較低。
3. 分析與討論
1.從斷口分析可知,斷裂位置在螺母外表面凹槽底部直角處,觀察到外表面存在裂紋的一側(cè)為起始區(qū)域,凸起部位為最后斷裂區(qū)域;斷口明顯觀察到扇形形貌與解理臺(tái)階,未發(fā)現(xiàn)明顯塑性變形、韌窩等韌性特征,為脆性解理斷裂斷口。
2.由金相分析可知,NG樣品與OK樣品的金相組織均為基體黑灰色β相+白色α相。NG樣品與OK樣品比對(duì),NG樣品α相較細(xì)小且呈羽毛針狀,為加熱后冷卻速度過(guò)快導(dǎo)致α相不夠均勻化,是殘余應(yīng)力較大的特征。
3.樣品維氏硬度結(jié)果可知,NG樣品與OK樣品硬度均較低,NG樣品硬度比OK樣品硬度略低,不存在加工硬化現(xiàn)象;從化學(xué)成分可知樣品為錳黃銅,材質(zhì)未發(fā)現(xiàn)異常。
4. 結(jié)論
樣品失效的主要原因?yàn)榘疾鄣撞看嬖谝讘?yīng)力集中的直角邊界,在外力作用下應(yīng)力集中而開(kāi)裂,由于內(nèi)部殘余應(yīng)力大,導(dǎo)致裂紋迅速擴(kuò)展而完全斷裂,為脆性解理斷裂模式。
建議:改善熱處理工藝,減緩冷卻速度,使組織均勻化。
5. 參考標(biāo)準(zhǔn)
GB/T 1814-1979 鋼材斷口檢驗(yàn)法
JY/T 010-1996 分析型掃描電子顯微鏡方法通則
GB/T 17359-2012 微束分析能譜法定量分析
GB/T 13298-1991 金屬顯微組織檢驗(yàn)方法
GB/T 4340.1-2009 金屬材料維氏硬度試驗(yàn)第1部分:試驗(yàn)方法
GB/T 5121.27-2008 銅及銅合金化學(xué)分析方法第27部分電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法
GB/T 5121.1-2008 銅及銅合金化學(xué)分析方法第1部分:銅含量的測(cè)定
作者簡(jiǎn)介:
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