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淺談某黃銅殼體內(nèi)底轉(zhuǎn)角裂紋缺陷分析及解決措施
摘要：目的，即為解決公司某產(chǎn)品整體引伸黃銅殼體在方案摸底試驗階段引伸過程中內(nèi)底部出現(xiàn)裂紋缺陷。方法，即通過加工方案審查，對裂紋缺陷原因分析并逐一排查，并采用進行驗證試驗的方法確定裂紋缺陷的原因。結(jié)果，即通過進行驗證試驗成功對裂紋復(fù)現(xiàn)，采取優(yōu)化沖模具的方法，進行改進后引伸試驗，殼體無裂紋缺陷。結(jié)論，即通過優(yōu)化沖模具，保證沖模具各節(jié)點圓滑過渡，表面粗糙度滿足設(shè)計要求，可避免整體引伸黃銅殼體產(chǎn)生裂紋缺陷。
關(guān)鍵詞：黃銅殼體;裂紋;引伸
黃銅殼體采用傳統(tǒng)的熱擠盂及多次冷引伸的方式即可制造，但殼體引伸毛坯由于受材料、沖模具、輔助工具、熱處理、潤滑及設(shè)備等因素的影響，質(zhì)量問題也比較多，經(jīng)常出現(xiàn)的質(zhì)量問題有口部偏斜及壁厚差超差、裂紋、斷裂、內(nèi)外表面道線等。我廠生產(chǎn)的某黃銅殼體在方案摸底試驗階段引伸過程中出現(xiàn)了裂紋，本文通過對產(chǎn)生裂紋的幾種原因進行逐一分析排除，最終找出原因并予以解決。
一、殼體加工方案
根據(jù)產(chǎn)品圖尺寸和性能的要求，通過設(shè)計計算確定殼體采用一次熱擠盂和五次冷引伸的工藝方式，熱擠盂采用感應(yīng)加熱的方式，一到四伸后進行退火處理，二伸后為保證壁偏差進行車外圓處理，五伸后經(jīng)壓底、兩次烤口、收口、磨光、機加、低溫退火、表面處理最終得到成品。
二、殼體裂紋產(chǎn)生的原因及分析
2.1 問題描述 黃銅殼體在方案摸底試驗階段，第一組殼體加工過程中，發(fā)現(xiàn)末伸后毛坯距內(nèi)底18～26mm處有輕微斷續(xù)裂紋(見圖1)，金相檢查結(jié)果為“拉裂”，深度約為0.1～0.3mm。
2.2 原因分析 通過查閱相關(guān)資料，根據(jù)多年的殼體生產(chǎn)經(jīng)驗認為裂紋現(xiàn)象產(chǎn)生的原因主要如下：①末伸加工率過大;②毛坯未經(jīng)退火處理或退火不充分;③引伸至退火間的存放期過長;④原材料中有嚴重的疵病或過量的雜質(zhì);⑤潤滑質(zhì)量不好;⑥毛坯表面有嚴重的機械損傷;⑦模具表面粗糙度過高。
2.3 分析驗證
2.3.1 末伸加工率過大。引伸的關(guān)鍵工序在末伸和末前伸。末伸加工率的確定是引伸設(shè)計中至關(guān)重要的，因為它不僅是保證產(chǎn)品表面質(zhì)量的重要因素，也是決定產(chǎn)品最終機械性能的重要因素。為驗證末伸加工率是否過大，對末伸的毛坯外徑Dn和末伸根部加工率進行驗算，工藝尺寸設(shè)計合理，因此可以排除末伸加工率過大產(chǎn)生的裂紋。
Dn=ηDj (1)
式中： Dj――產(chǎn)品接際部直徑;
η――系數(shù)，取0.998。
2.3.2 毛坯未經(jīng)退火處理或退火不充分，引伸至退火間的存放期過長。依據(jù)加工方案要求，毛坯在每次引伸后都進行再結(jié)晶退火，目的就是消除加工硬化、恢復(fù)金屬的塑性，而且為保證產(chǎn)品性能穩(wěn)定，在退火后均進行洛氏或布氏硬度檢測。工藝要求在每次引伸后24h內(nèi)必須進行退火處理，防止引伸后長時間放置由于應(yīng)力釋放產(chǎn)生斷裂現(xiàn)象。因此可排除未經(jīng)退火處理或退火不充分，以及引伸至退火間的存放期過長等原因造成裂紋。
2.3.3 原材料中有嚴重的疵病或過量的雜質(zhì)，潤滑質(zhì)量不好。原材料在經(jīng)過熔鑄后均進行探傷和化學(xué)成分分析，合格后允許進行熱擠盂、引伸等后續(xù)加工。黃銅殼體在各引伸過程中采用肥皂液進行潤滑，引伸前均將毛坯浸到肥皂液中，保證毛坯充分潤滑和起到冷卻沖模具的作用。因此可以排除原材料中有嚴重的疵病或過量的雜質(zhì)，潤滑質(zhì)量不好原因造成裂紋。
2.3.4 毛坯表面有嚴重的機械損傷，模具表面粗糙度過高。毛坯在熱擠盂后有除油、酸洗、內(nèi)磨工序，檢驗熱擠盂后的表面質(zhì)量，各引伸工序后也有酸洗工序。而且裂紋出現(xiàn)后又重新對五伸和四伸的沖模具和毛坯進行了表面質(zhì)量檢查，模具表面粗糙度滿足模具設(shè)計要求，毛坯內(nèi)表面除裂紋處以外未發(fā)現(xiàn)損傷。
三、裂紋復(fù)現(xiàn)驗證及解決措施
3.1 裂紋復(fù)現(xiàn) 為找出裂紋出現(xiàn)的真正原因，進行第二組殼體的加工，其過程狀態(tài)與第一組完全一致，并從熱擠盂工序開始每一道工序完成后抽1發(fā)毛坯在距底部30mm處沿徑向剖開，檢查其內(nèi)表面的質(zhì)量情況。結(jié)果在二伸后發(fā)現(xiàn)毛坯內(nèi)底圓弧與筒體過渡處出現(xiàn)壓痕(見圖2)，且具有一致性。對該狀態(tài)進行毛坯料、工藝、模具等多方面檢查發(fā)現(xiàn)：二伸沖子表面粗糙度滿足要求，但在端面小圓弧與體部大圓弧切點處有凸棱，沒有圓滑過渡。這種情況會造成引伸后內(nèi)表面根部金屬流動遲滯，形成壓痕，壓痕位置與沖子凸棱處相吻合。為驗證二伸的壓痕是否為末伸后的裂紋，將有壓痕的毛坯隔離加工至五伸，結(jié)果毛坯出現(xiàn)了裂紋，而且裂紋位置和狀態(tài)均與第一組裂紋一致。證明了引伸后裂紋是由二伸壓痕導(dǎo)致的。
3.2 裂紋解決措施 針對裂紋出現(xiàn)的原因，將二伸沖子進行修磨，保證各部尺寸在圖紙尺寸公差范圍內(nèi)，切點圓滑過渡。沖子修磨嚴格按尺寸設(shè)計要求執(zhí)行，必須滿足如下要求：①二伸沖子根部遞減量Cq與一伸沖子和三伸沖子的間隙控制在0.2～0.6mm。②二伸沖子小圓弧半徑r及大小圓弧切點處高度hp與一伸沖子和三伸沖子相同。③沖子材料為工具鋼T10A，保證其熱處理硬度為HRC58～62。④修復(fù)后沖子表面鍍鉻，鉻層厚度為0.02～0.08mm，鍍鉻后表面拋光處理，保證粗糙度為Ra0.4。
改進后進行引伸試驗，通過后續(xù)各伸對毛坯進行解剖檢查，沒有裂紋料產(chǎn)生，徹底解決了殼體引伸過程中產(chǎn)生的裂紋問題。
四、結(jié)束語
引伸工序在黃銅殼體的制造中占有很重要的位置。因為在沖壓工序中引伸工序相對比較多，而且通過引伸為殼體的最終成形創(chuàng)造了條件。同時，使筒體獲得了殼體所要求的機械性能。而實際生產(chǎn)中引伸后的毛坯相關(guān)尺寸近似的當(dāng)作沖模具的相應(yīng)尺寸，沖模具表面粗糙度也會影響到引伸后毛坯的表面粗糙度。
因此引伸工序沖模具的設(shè)計至關(guān)重要，只有保證了引伸用沖模具的尺寸狀態(tài)，才能保證引伸后毛坯的尺寸狀態(tài)和體部的機械性能。
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