4203-疲劳裂纹.docx
疲劳 裂纹 工艺基础信息(材质、铸型、熔炼 … ) 1、适用于铁、钢以及它们的合金 2、适应于所有的成型方法 3、适用于所有的熔炼方式 检测方式 VT、显微检测、 PT、 MT、 UT、 RT、其它检测、破坏性检测 缺陷描述 缺陷显示的裂纹不是以氧化皮的形式出现,主要是封闭型(裂纹壁之间的距离很小),也称为细微裂纹。有时,特别是对于厚的截面和铸件末端,铸件截面可以被破坏。 当应力达到太高的水平时,它主要出现在锋利的边缘连接部位或其它靠近应力升高的细微结构处。 裂纹在材料的中心截面处很少或几乎不存在,或者平行于表面壁。它垂直于铸造表面。 如果是铁 ,裂纹将从游离石墨 开裂到另一处 游离石墨。 如果是钢 ,裂纹将 随着 晶界 裂开 。 冷裂纹 是由于金属疲劳造成的 ,大多不发生在铸造厂,因为它需要大量的应力循环,这通常 在铸造厂不会发生 。 缺陷在这里提及是 由于铸造能影响裂纹的萌生(材料、铸造条件、残余应力水平等)。 冷疲劳裂纹在使用中可能发生。如果有一个小的冷裂纹将缓慢增长,在 特定 的情况下, 剩余材料 截面的应力将 变大 ,铸件会断裂。 这样, 这种缺陷主要发生在 顾客处。 缺陷照片 1、钢中的疲劳裂纹断裂 2、开始时的疲劳裂纹 3、最终的疲劳裂纹 原因 及其解决措施 1、 材料及其化学成分· 原因 *具有低疲劳强度的材料 *大量的碳化物促进元素的存在 *铸铁中存在 石墨 衰退 元素( B, Cr, Sb…) *低熔点共晶 基础 元素( P, Mo)的存在 *降低拉伸强度的元素 解决措施(利) 1.1 为高导热性设定化学成分 1.2 为低热膨胀系数设定化学成分 1.3 为低杨氏模量设定化学成分 1.4 降低碳化物促进元素的含量 1.5 降低石墨退化元素的含量 1.6 增加基础元素,补偿石墨衰退元素 1.7 降低低温共晶基础元素的含量 1.8 调整化学成分以获得更高的抗拉、抗疲劳强度 解决措施(弊) 1.1 提高金属 液 成本 1.2 钢 、铁的 力学性能 2、 铸件形状 原因 *复杂形状:连接的厚薄壁截面间没有光滑过渡(金属将有突然的速度变化,导致局部应力高) *在同一铸件中的厚壁和薄壁区域(在不同的时间段将发生不同的变形) *细微结构结构处应力升高(孔洞,尖角……) 解决措施(利) 2.1 限制 铸型 材料强度 2.2 在高铸件 细微结构 和冒口之间加入 衰退 元素 2.3 正确放置冷铁 ,而不是阻碍收缩。 2.4 保证 铸型 的均匀冷却能力 2.5 使用具有良好 溃散 性能的 铸型 材料 解决措施(弊) 2.1 金属 液 -铸型 反应的风险 2.2 金属 液 耗尽的风险 2.3 铸件尺寸 增大 或变形的风险 3、 铸型 原因 *铸型材料强度太高(阻碍收缩) *不正确使用冷铁(阻碍收缩 /引发白口凝固) *局部冷却能力差异大 解决措施(利) 3.1 保证设计的截面正确、光滑的连接 3.2 避免截面之间尺寸差异大 3.3 使用补贴、冷铁进行均匀冷却 3.4 避免细微结构处应力增加 解决措施(弊) 3.1 铸件重量增加 3.2 增加缩松缺陷(热节)的风险 3.3 增加模样和铸型的成本 4、 铸件质量 原因 *高的残余应力 *存在夹杂物,如砂、炉渣、浮渣(气体夹杂是相对无害的),特别是当它们位于或接触铸件表面时。 *不正确的表面层结构、碳化物、游离石墨的存在 *缩松的存在 *在分型线和砂芯 -铸型连接处存在飞翅 *非常粗糙的表面 解决措施(利) 4.1 避免夹杂物的存在 4.2 使用过滤 网 4.3 避免 缩松 的存在 4.4 使用冒口 、冷铁以及补贴 4.5 避免分型线以及砂型 -铸型连接中的形成飞翅 4.6 保证铸件表面光滑平整 4.7 避免表层 夹杂物 4.8 避免表面层的不正确结构、碳化物和游离石墨 4.9 通过热处理去除应力 解决措施(弊) 4.1 降低铸件 出品率 4.2 增加 缩松 缺陷的风险(定向凝固较少) 4.3 增加 模样 和 铸型 的成本 5、 其它操作 原因 *打箱 *搬运和清理 *抛丸 *去除冒口、浇注系统和飞边:敲击、撞击、气体火焰切割… *重压清理、打磨 *修复挤压变形 *机械加工 解决措施(利) 5.1 确保打箱时机械震动、振动和局部击打少 5.2 保证铸件的正确运输 5.3 保证铸件不掉落和 被撞击 5.4 设置 正确 的抛丸,避免旋转滚 动抛丸 5.5 去除冒口、浇注系统、飞边时不能敲打、气体切割 5.6 避免高压打磨 、清理 5.7 避免高压加工 解决措施(弊) 5.1 增加 资金投入 5.2 需要时间和经验 6、 测试设备不正确 原因 *未经认证 、 正确工作的测试设备,未经认证的操作者 解决措施(利) 6.1 核实使用过的设备 6.2 培训操作员,特别是测试人员 6.3 购买正确工作和功能正确的光谱仪和热分析设备 6.4 保证使用校准过的光谱仪样品 6.5 购买具有合格证书的热电偶设备 6.6 设备的总体维护 -设置维护计划 解决措施(弊) 6.1 需要时间和资金投入 7、 操作者错误操作 原因 *操作者操作不当 解决措施(利) 7.1 培训操作者认识到 C 元素、普通元素、合金元素以及残留元素的重要性 7.2 建立作业指导书并培训操作者用光谱仪正确测试样品 7.3 由设备自动提供生产结果(不需操作员计算或干扰) 7.4 测试后自动提供打印结果 7.5 如果元素含量太高,就要执行作业指导书 7.6 提供正确的称重设备用于合金化和熔化过程中的化学成分修改 7.7 提供正确的浇注系统培训 解决措施(弊) 7.1 需要资金投入到培训 7.2 需要操作员培训、认证、经验、时间