Page 31 - 理化检验-物理分册2018第四期

王 荣: 机械装备的失效分析( 续前)第 ８ 讲 失效诊断与预防技术( ３ )

图 ３０ 隐蔽裂痕缺陷宏、 微观形貌
Fi g 敭３０ Macroandmicromor p holo gy oftheconcealedcrackdefect
a macromor p holo gy ofthecracks b macrostructuremor p holo gy ofthecrosssection c microstructuremor p holo gy ofthedefect p osition
从裂痕部位切取横剖面试样进行低倍检验, 可 在室温下进行的, 没有组织转变, 失效主要与加工应
见组织未见明显异常, 裂纹起源于圆钢表面, 径向深 力有关.在压力加工中, 若变形量过大, 或者材料的
度经测量为 １８mm , 见图 ３０b ); 裂痕部位的剖面金 塑性较差时, 工件往往会在一些边角部位, 或者其他
相检验结果表明, 裂纹开口处侧面存在明显的氧化、 一些薄弱环节处产生开裂.在室温卷板、 缠绕弹簧
脱碳现象, 见图 ３０c ). 等冷加工过程中, 若原材料硬度过高、 或者尺寸过大、
综合分析结果表明, 该缺陷是轧辊表面存在的 或者表面存在缺陷时 [ ２２ ] , 都很容易产生开裂现象.
毛刺类微凸起, 热的坯料经过轧辊时, 毛刺刺入材料 图 ３１ 为钢板在室温卷板过程中内、 外表面的应
表面, 并随着轧辊的转动, 在坯料上留下线状裂痕. 力分布有限元模拟结果, 可见外表面承受拉应力, 方
３．３．３．２ 冷成型加工中的失效诊断 向垂直于轴向, 沿周向分布; 内表面承受压应力, 方
冷成型加工过程中的失效与热成型加工过程中 向与外表面拉应力的相同.钢板厚度越大, 或者硬
的区别在于: 热成型是在较高温度下进行的, 存在组 度越高, 卷制时产生的应力也越大.钢板卷制过程
织转变和热应力, 失效都跟温度有关; 冷成型一般是 中出现的开裂一般都起源于外表面, 且为轴向开裂.

图 ３１ 钢板冷卷后的应力分布和应力方向
Fi g 敭３１ Thea stressdistributionandb stressdirectionofthesteel p lateaftercoldＧrollin g
３．３．４ 熔化加工过程中的失效诊断 寸和质量的限制, 一些难以用压力加工或机械加工
３．３．４．１ 铸造裂纹诊断 生产的零件都可以用铸造方式制造.铸件材料可以
３．３．４．１．１ 铸造工艺 是各种金属材料或其合金, 其质量可以从几克到数
铸造生产是将金属加热到熔化状态, 使其具有 吨, 壁厚可以从 ０．５mm 到数米, 长度可以从几毫米
流动性, 然后浇入到具有一定形状的铸型型腔中, 在 到几十米.
重力或外力( 压力、 离心力、 电磁力等) 的作用下充满 ( ２ )铸造可以生产各种形状复杂的毛坯, 如各
型腔, 然后冷却并凝固成铸件( 或零件) 的一种金属 种引擎的箱体、 缸体、 叶轮、 叶片等.
成型方法.与其他加工方法相比, 铸造工艺具有以 ( ３ )许多铸件仅需作少量加工就可以满足使用
下特点. 要求, 既经济又高效.
( １ )铸造生产可以不受材料的种类、 零件的尺 ( ４ )铸造工艺灵活, 应用广, 既可以手工生产,
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