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卡夹螺旋弹簧断裂分析及防止措施

作者:管理员 发布日期: 2021.05.20 浏览:90

卡夹螺旋弹簧是常用弹性零件,采用中l.3mm的70钢丝制成。制作工艺流程为:泠拉钢丝一等温淬火再冷拉一冷绕成形一去应力退火一电镀一成品。生产中发现,部分产品出现断裂失效。

经过检验,材料化学成分和金相组织合格。断口分析发现,断裂起源于弹姜表面,次表面呈台阶状。放大特征观察可见,裂纹自表面向内扩展,星层片状形貌,与疲劳辉纹特征类似,有少许二次裂纹,短小单独存在,有一条长裂纹,似在不为小裂纹连接而成。断口观察还发现有的断口星波纹状形貌,快速扩展裂纹特征外,为显微准解理和穿品亚裂纹以及韧窝形貌,构成混合型断裂特征。镀层检验发大现,镀层上存在脱皮和龟裂缺陷。上述断口形貌具有脆性断裂特点:由沿品、准解理、撕裂韧窝和二次裂纹等组成,和正常冷拔钢丝断口特征不同。

分析认为,在电镀工艺中始终有氢气生成,氧气很易聚集于工件应力集中处和缺陷部位,引发局部脆化。裂纹穿过这种脆化区,因应力松弛裂纹新停扩展,在应力作用下裂纹再次扩展,形成氢致断裂辉纹状断口。弹资断口属混合型断裂机制,具有氢致断裂一致的沿品、准解理、韧窝等形貌特征。从材料与工艺方面分析,电镀时吸复与钢的强度及冷作硬化程度相关,强度高,玲作硬化剧烈,工件吸氢越大。另一方面工件表面缺陷(如脱皮、龟裂)说明酸洗等工艺不当,使电镀后缺陷加重。同时电镀中领在表层下形成氢气泡,也会引起脱皮、龟裂缺陷,有时两者相互促进,使缺陷更严重。叙进入工件基体,在缺陷和应力集中处聚集脆化,使钢件强度大为下降,并导致工件氢致断裂。

为防止氢致断裂缺陷,改进工艺措施如下:

(1)改进弹簧零件电镀处理工艺,保证镀前处理质量,特别是酸洗除锈工序,防止酸洗表而质量差和未除尽氧化皮缺陷出现,提高镀件表面质量。

(2)工件电镀处理后,随即进行低温除氢处理。可将弹资按以下工艺处理:200℃x(2-3)h,工件除氢后,可免除氢致断裂隐患。