怎樣克服鋁合金殼體零件內(nèi)壁出現(xiàn)裂紋難題？答案全在這里
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- 日期 : 2019-09-19
2A12鋁合金殼體零件熱處理后進(jìn)行內(nèi)表面數(shù)控加工后，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)零件內(nèi)表面出現(xiàn)縱向裂紋缺陷。 該鋁合金是一種可進(jìn)行熱處理的強(qiáng)化鋁合金，經(jīng)人工時(shí)效、自然時(shí)效或者固溶熱處理后其強(qiáng)度較高。它具有良好的機(jī)械加工性能和塑性成型能力，因可以獲得不同類型的鋁合金制品，所以在航空航天和其他行業(yè)結(jié)構(gòu)件中得到廣泛應(yīng)用。
通過(guò)對(duì)合金殼體零件內(nèi)表面裂紋宏觀、微觀特征及零件加工過(guò)程進(jìn)行分析，最終找出失效原因，提出改進(jìn)措施。
通過(guò)對(duì)故障件斷口進(jìn)行化學(xué)成分分析，各元素含量符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，因此排除原材料混料導(dǎo)致零件內(nèi)表面開(kāi)裂的可能。
故障件低倍腐蝕試驗(yàn)結(jié)果排除原材料由于嚴(yán)重冶金缺陷導(dǎo)致零件內(nèi)表面開(kāi)裂的可能。
針對(duì)該殼體零件內(nèi)壁出現(xiàn)裂紋缺陷的問(wèn)題，對(duì)其加工工藝流程進(jìn)行了詳盡的分析。2A12鋁合金殼體零件的原來(lái)加工工藝為：下料→車中心孔(Ф65)→熱處理(淬火+ 自然失效)→車內(nèi)孔(Ф140)→出現(xiàn)故障。熱處理前零件壁厚達(dá)到 92.5mm。
對(duì)經(jīng)熱處理(淬火+自然失效)故障件進(jìn)行金相分析，結(jié)果表明，殼體零件內(nèi)壁出現(xiàn)裂紋的原因是由于管壁過(guò)厚，熱處理不夠充分。
根據(jù)鋁合金殼體零件原材料實(shí)際情況進(jìn)一步優(yōu)化熱處理工藝，淬火+人工時(shí)效熱處理。井式爐加熱至495±5℃，保溫180～210min，水冷。其顯微組織未發(fā)現(xiàn)過(guò)燒，強(qiáng)化相沿晶界聚集現(xiàn)象明顯改善。由此證明零件內(nèi)表面起裂部位是由熱處理不充分所造成的。
對(duì)故障件加工工藝進(jìn)行分析得出，當(dāng)加工至熱處理不充分部位，再保持以往切削速度和切削量，刀尖部位產(chǎn)生應(yīng)力集中作用于晶界強(qiáng)化相聚集處，導(dǎo)致裂紋沿強(qiáng)化相帶狀分布方向迅速擴(kuò)展。
鋁合金殼體內(nèi)壁在調(diào)質(zhì)熱處理進(jìn)行機(jī)械加工中內(nèi)表面出現(xiàn)軸向裂紋。對(duì)裂紋進(jìn)行掃描電鏡分析，結(jié)合零件加工路線圖，結(jié)果表明裂紋形成的原因是零件中心部位熱處理不充分，機(jī)加過(guò)程中切削速度和切削量過(guò)大造成的。
為了避免鋁合金殼體零件在加工過(guò)程中出現(xiàn)內(nèi)壁裂紋缺陷，建議在加工工藝規(guī)程中熱處理之前中心孔加工尺寸加大，熱處理過(guò)程中，加快零件的冷卻速度，促使組織轉(zhuǎn)變完全。
通過(guò)對(duì)合金殼體零件內(nèi)表面裂紋宏觀、微觀特征及零件加工過(guò)程進(jìn)行分析，最終找出失效原因，提出改進(jìn)措施。
通過(guò)對(duì)故障件斷口進(jìn)行化學(xué)成分分析，各元素含量符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，因此排除原材料混料導(dǎo)致零件內(nèi)表面開(kāi)裂的可能。
故障件低倍腐蝕試驗(yàn)結(jié)果排除原材料由于嚴(yán)重冶金缺陷導(dǎo)致零件內(nèi)表面開(kāi)裂的可能。
針對(duì)該殼體零件內(nèi)壁出現(xiàn)裂紋缺陷的問(wèn)題，對(duì)其加工工藝流程進(jìn)行了詳盡的分析。2A12鋁合金殼體零件的原來(lái)加工工藝為：下料→車中心孔(Ф65)→熱處理(淬火+ 自然失效)→車內(nèi)孔(Ф140)→出現(xiàn)故障。熱處理前零件壁厚達(dá)到 92.5mm。
對(duì)經(jīng)熱處理(淬火+自然失效)故障件進(jìn)行金相分析，結(jié)果表明，殼體零件內(nèi)壁出現(xiàn)裂紋的原因是由于管壁過(guò)厚，熱處理不夠充分。
根據(jù)鋁合金殼體零件原材料實(shí)際情況進(jìn)一步優(yōu)化熱處理工藝，淬火+人工時(shí)效熱處理。井式爐加熱至495±5℃，保溫180～210min，水冷。其顯微組織未發(fā)現(xiàn)過(guò)燒，強(qiáng)化相沿晶界聚集現(xiàn)象明顯改善。由此證明零件內(nèi)表面起裂部位是由熱處理不充分所造成的。
對(duì)故障件加工工藝進(jìn)行分析得出，當(dāng)加工至熱處理不充分部位，再保持以往切削速度和切削量，刀尖部位產(chǎn)生應(yīng)力集中作用于晶界強(qiáng)化相聚集處，導(dǎo)致裂紋沿強(qiáng)化相帶狀分布方向迅速擴(kuò)展。
鋁合金殼體內(nèi)壁在調(diào)質(zhì)熱處理進(jìn)行機(jī)械加工中內(nèi)表面出現(xiàn)軸向裂紋。對(duì)裂紋進(jìn)行掃描電鏡分析，結(jié)合零件加工路線圖，結(jié)果表明裂紋形成的原因是零件中心部位熱處理不充分，機(jī)加過(guò)程中切削速度和切削量過(guò)大造成的。
為了避免鋁合金殼體零件在加工過(guò)程中出現(xiàn)內(nèi)壁裂紋缺陷，建議在加工工藝規(guī)程中熱處理之前中心孔加工尺寸加大，熱處理過(guò)程中，加快零件的冷卻速度，促使組織轉(zhuǎn)變完全。
