电子膨胀阀铜螺母失效环球国际官网

2014-12-29  浏览量:568

1. 案例背景

    该产品为空调调节冷却水的电子膨胀阀上的铜螺母,生产流程为:拉制挤压棒料→车削加工成螺母→电镀镍+PTFE→250℃烘箱中放置3小时,失效周期均集中在运行9~11个月,失效周期较固定,委托方要求环球国际官网电子膨胀阀螺母的失效机理,并给出改进建议。

 

2. 环球国际官网方法简述

     外观检查中可以看到NG样品沿外表面凹槽台阶断裂成两部分,未发现明显的变形,断口绝大部分能无缝对接,只有小区域凸起的一侧存在碎裂脱落,不能无缝对接。

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    将NG样品断口用超声波清洗干净,然后在SEM下放大观察断口形貌,通过观察断口,发现断裂起源在外表面凹槽底部的直角处,然后绕凹槽底部直角圆周延伸至完全断裂,整个断面较平整,只有最后断裂区域发现有小区域凹凸部位;凸起部分高度与凹槽宽度基本一致,最高点平面为开裂一边的对面内直角处,且轻微向外侧弯曲;在体视显微镜下可观察到小刻面形貌。通过SEM观察断口,发现大部分区域存在扇形形貌和解理台阶,部分区域发现不规则多边形颗粒,颗粒EDS环球国际官网结果显示Cu含量高达80%以上,为断裂后与外界介质反应产生的铜盐;内壁发现较粗且分布均匀的机加工纹路,并发现较多裂纹;凸起位置的对面一侧外管壁发现裂纹。
 
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    样品先去镀层,再进行化学成分环球国际官网,结果表明样品材质为锰黄铜,材料不存在异常。
 

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    NG样品和OK样品分别镶样,进行金相环球国际官网,OK样品为基体灰黑色β相+白色块状α相组织;NG样品为基体灰黑色β相+白色羽毛针状α相组织,残余内应力较大的特征。
 
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NG、OK样品硬度均较低。

 

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3. 环球国际官网与讨论 

   1.从断口环球国际官网可知,断裂位置在螺母外表面凹槽底部直角处,观察到外表面存在裂纹的一侧为起始区域,凸起部位为最后断裂区域;断口明显观察到扇形形貌与解理台阶,未发现明显塑性变形、韧窝等韧性特征,为脆性解理断裂断口。

   2.由金相环球国际官网可知,NG样品与OK样品的金相组织均为基体黑灰色β相+白色α相。NG样品与OK样品比对,NG样品α相较细小且呈羽毛针状,为加热后冷却速度过快导致α相不够均匀化,是残余应力较大的特征。

   3.样品维氏硬度结果可知,NG样品与OK样品硬度均较低,NG样品硬度比OK样品硬度略低,不存在加工硬化现象;从化学成分可知样品为锰黄铜,材质未发现异常。

 

4. 结论 

样品失效的主要原因为凹槽底部存在易应力集中的直角边界,在外力作用下应力集中而开裂,由于内部残余应力大,导致裂纹迅速扩展而完全断裂,为脆性解理断裂模式。

建议:改善热处理工艺,减缓冷却速度,使组织均匀化。

 

5. 参考标准 

GB/T 1814-1979 钢材断口检验法

JY/T 010-1996 环球国际官网型扫描电子显微镜方法通则

GB/T 17359-2012 微束环球国际官网能谱法定量环球国际官网

GB/T 13298-1991 金属显微组织检验方法

GB/T 4340.1-2009 金属材料维氏硬度试验第1部分:试验方法

GB/T 5121.27-2008 铜及铜合金化学环球国际官网方法第27部分电感耦合等离子体原子发射光谱法

GB/T 5121.1-2008 铜及铜合金化学环球国际官网方法第1部分:铜含量的测定

 

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