電機(jī)支架擋板自攻螺釘斷裂原因分析

1、引 言

自攻螺釘在空調(diào)中廣泛使用，生產(chǎn)過(guò)程及驗(yàn)貨抽查不時(shí)發(fā)現(xiàn)自攻螺釘斷裂問題。驗(yàn)貨發(fā)現(xiàn)固定電機(jī)支架擋板自攻螺釘(滲碳鋼鍍鋅)斷裂問題，為徹底查實(shí)自攻螺釘斷裂原因并全面掌握自攻螺釘生產(chǎn)、檢驗(yàn)狀況，結(jié)合實(shí)地考察、搜集資料及開展對(duì)比試驗(yàn)驗(yàn)證，匯總自攻螺釘斷裂因素并分析成因。

2、導(dǎo)致自攻螺釘斷裂因素

2.1 生產(chǎn)工序與致裂因素

自攻螺釘生產(chǎn)工藝主要由以下三個(gè)環(huán)節(jié)組成:機(jī)械加工——熱處理——電鍍。各生產(chǎn)環(huán)節(jié)致裂因素及缺陷匯總見表1。

2.2 斷裂現(xiàn)象與特征

冷墩工序產(chǎn)生的機(jī)械損傷一般斷裂于螺釘頭部與螺紋連接處，此類斷裂特征為批量問題，易發(fā)生于緊固過(guò)程。

搓絲工序一般斷裂于螺紋處，此類斷裂特征為批量問題，易發(fā)生于緊固過(guò)程。

滲碳工序產(chǎn)生斷裂主要是滲碳后緩冷時(shí)組織轉(zhuǎn)變不均勻所致。

淬火、回火工序斷裂主要是材料本身存在缺陷。加熱失誤會(huì)出現(xiàn)零件的氧化、脫碳、過(guò)熱、回火裂紋和回火脆性等，而冷卻的失誤會(huì)引起淬火裂紋、淬火應(yīng)變、回火裂紋、淬火軟點(diǎn)、退火脆性、回火脆性以及冷處理裂紋。

拋洗工序磨削加工產(chǎn)生的磨削裂紋是由于冷卻不良，造成零件表面受熱，發(fā)生二次淬火所致。此類斷裂為非批量問題，且斷裂部位不一致。

酸洗工序在加工和處理過(guò)程中，表面吸收了氫原子，陰極同時(shí)存在兩種反應(yīng)。

Zn2++2e→Zn

2H++2e→H2

基體內(nèi)部氫氣的存在，會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，促進(jìn)已有裂紋的擴(kuò)展。這種壓力-破裂-滲入的循環(huán)繼

表2自攻螺釘結(jié)構(gòu)與性能對(duì)比

2.3 自攻螺釘氫脆試驗(yàn)

分別采取用石蠟試驗(yàn)法、預(yù)載荷試驗(yàn)平行支承面法驗(yàn)證自攻螺釘性能與氫脆的關(guān)系，試驗(yàn)情況見表3、表4。

石蠟試驗(yàn)法:用燒杯盛取適量的液體石蠟，置燒杯干鐵架臺(tái)石棉網(wǎng)上，點(diǎn)燃酒精燈加熱，用測(cè)溫計(jì)測(cè)量使溫度保持在100℃-190℃，停留5min以除去水分，將螺釘放入石蠟中(石蠟將螺釘壘部浸沒)，大約10S左右，觀察氣泡情況。

預(yù)載荷試驗(yàn)平行支承面法:用2 mm鋼板，并配合彈簧墊圈，模擬實(shí)際裝配固定鈑金件，用80%破壞力矩?cái)Q緊，24小時(shí)后觀察，松開再反復(fù)3-5次擰入，再次放置24小時(shí)后再觀察。

續(xù)到緊固件斷裂。斷裂特征為批量問題，通常發(fā)生在第一次應(yīng)力應(yīng)用后的幾個(gè)小時(shí)之內(nèi)。

3、自攻螺釘斷裂因素試驗(yàn)驗(yàn)證

3.1 自攻螺釘結(jié)構(gòu)和性能對(duì)比

為確定自攻螺釘?shù)臄嗔言颍∠嗤?guī)格的自攻螺釘開展結(jié)構(gòu)與性能對(duì)比，結(jié)果見表2。

表3自攻螺釘石蠟試驗(yàn)表4自攻螺釘預(yù)載荷試驗(yàn)平行支承面法

4、試驗(yàn)結(jié)果分析

從自攻螺釘結(jié)構(gòu)和性能的對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果可見:出現(xiàn)斷裂問題與使用正常的自攻螺釘在結(jié)構(gòu)尺寸和聯(lián)接性能、十字槽尺寸、物理機(jī)械性能方面均無(wú)明顯差異，結(jié)合螺釘斷裂不在根部位置，可排除冷墩、搓絲等機(jī)械因素導(dǎo)致產(chǎn)生斷裂。

從實(shí)地考察生產(chǎn)滲碳、淬火、回火工序未有工藝波動(dòng)，可排除此方面因素導(dǎo)致產(chǎn)生斷裂。

石蠟試驗(yàn)法、預(yù)載荷試驗(yàn)平行支承面法結(jié)果表明:自攻螺釘普遍存在去氫不完全的問題，各去氫不完全零件實(shí)際使用效果區(qū)別較大，而平行支承面法綜合體現(xiàn)各種導(dǎo)致脆性斷裂因素。斷裂問題制品石蠟試驗(yàn)法、預(yù)載荷試驗(yàn)平行支承面法結(jié)果與生產(chǎn)過(guò)程未去氫，帶有氫脆制品一致，造成自攻螺釘斷裂原因?yàn)槿洳煌耆瑲浯嘀铝选?/p>

從實(shí)地考察發(fā)現(xiàn)，生產(chǎn)過(guò)程中去氫工藝存在波動(dòng)，去氫時(shí)間不足是導(dǎo)致自攻螺釘存在氫脆的主要原因。

5、結(jié) 論

本文通過(guò)匯總導(dǎo)致自攻螺釘斷裂的原因，并通過(guò)試驗(yàn)對(duì)比驗(yàn)證問題螺釘制品與使用正常螺釘制品的結(jié)構(gòu)、物理機(jī)械性能，并通過(guò)石蠟試驗(yàn)法和預(yù)載荷試驗(yàn)平行支承面法對(duì)比試驗(yàn)。確定自攻螺釘氫脆是導(dǎo)致電機(jī)支架擋板自攻螺釘出現(xiàn)斷裂的原因。而自攻螺釘鍍鋅酸洗后去氫時(shí)問不足是導(dǎo)致去氫不完全，存在氫脆的主要原因。

通過(guò)改進(jìn)去氫工藝，嚴(yán)格控制去氫時(shí)間，達(dá)到有效控制自攻螺釘氫脆，目前固定電機(jī)支架擋板自攻螺釘斷裂問題已得到有效解決。