1. Test teoretic și analiză
Dintre cele 3supapele anvelopelormostre furnizate de companie, 2 sunt supape, iar 1 este o supapă care nu a fost încă folosită.Pentru A și B, supapa care nu a fost utilizată este marcată cu gri.Figura cuprinzătoare 1. Suprafața exterioară a supapei A este mică, suprafața exterioară a supapei B este suprafața, suprafața exterioară a supapei C este suprafața și suprafața exterioară a supapei C este suprafața.Supapele A și B sunt acoperite cu produse de coroziune.Supapa A și B sunt crăpate la coturi, partea exterioară a cotului este de-a lungul supapei, gura inelului supapei B este crăpată spre capăt și săgeata albă dintre suprafețele crăpate de pe suprafața supapei A este marcată. .Din cele de mai sus, fisurile sunt peste tot, fisurile sunt cele mai mari, iar fisurile sunt peste tot.
O secțiune asupapa anvelopeiProbele A, B și C au fost tăiate din îndoire, iar morfologia suprafeței a fost observată cu un microscop electronic de scanare ZEISS-SUPRA55, iar compoziția micro-zonei a fost analizată cu EDS.Figura 2 (a) prezintă microstructura suprafeței supapei B.Se poate observa că există multe particule albe și strălucitoare pe suprafață (indicate de săgețile albe din figură), iar analiza EDS a particulelor albe are un conținut ridicat de S. Rezultatele analizei spectrului de energie ale particulelor albe. sunt prezentate în Figura 2(b).
Figurile 2 (c) și (e) sunt microstructurile de suprafață ale supapei B. Din figura 2 (c) se poate observa că suprafața este aproape în întregime acoperită de produse de coroziune, iar elementele corozive ale produselor de coroziune prin analiza spectrului energetic includ în principal S, Cl și O, conținutul de S în poziții individuale este mai mare, iar rezultatele analizei spectrului de energie sunt prezentate în Fig. 2(d).Se poate observa din figura 2(e) că există micro-fisuri de-a lungul inelului supapei pe suprafața supapei A. Figurile 2(f) și (g) sunt micromorfologiile suprafeței supapei C, suprafața este de asemenea acoperit complet de produse de coroziune, iar elementele corozive includ și S, Cl și O, similar cu Figura 2(e).Motivul fisurii poate fi fisurarea prin coroziune sub tensiune (SCC) din analiza produsului de coroziune pe suprafața supapei.Fig. 2(h) este, de asemenea, microstructura suprafeței supapei C. Se poate observa că suprafața este relativ curată, iar compoziția chimică a suprafeței analizate prin EDS este similară cu cea a aliajului de cupru, indicând faptul că supapa este nu corodat.Comparând morfologia microscopică și compoziția chimică a celor trei suprafețe de supapă, se arată că în mediul înconjurător există medii corozive precum S, O și Cl.
Fisura supapei B a fost deschisă prin testul de îndoire și s-a constatat că fisura nu a pătruns pe toată secțiunea transversală a supapei, a crăpat pe partea îndoirii în spate și nu a crăpat pe partea opusă îndoirii în spate. a supapei.Inspecția vizuală a fracturii arată că culoarea fracturii este întunecată, ceea ce indică faptul că fractura a fost corodata, iar unele părți ale fracturii sunt de culoare închisă, ceea ce indică faptul că coroziunea este mai gravă în aceste părți.Fractura supapei B a fost observată la un microscop electronic cu scanare, așa cum se arată în Figura 3. Figura 3 (a) arată aspectul macroscopic al fracturii supapei B.Se poate observa că fractura exterioară din apropierea supapei a fost acoperită de produse de coroziune, indicând din nou prezența unor medii corozive în mediul înconjurător.Conform analizei spectrului energetic, componentele chimice ale produsului de coroziune sunt în principal S, Cl și O, iar conținuturile de S și O sunt relativ mari, așa cum se arată în Fig. 3(b).Observând suprafața fracturii, se constată că modelul de creștere a fisurilor este de-a lungul tipului de cristal.Un număr mare de fisuri secundare pot fi observate și prin observarea fracturii la măriri mai mari, așa cum se arată în Figura 3(c).Fisurile secundare sunt marcate cu săgeți albe în figură.Produsele de coroziune și modelele de creștere a fisurilor de pe suprafața fracturii arată din nou caracteristicile fisurii prin coroziune prin tensiune.
Ruptura supapei A nu a fost deschisă, îndepărtați o secțiune a supapei (inclusiv poziția fisurată), șlefuiți și lustruiți secțiunea axială a supapei și utilizați Fe Cl3 (5 g) + HCl (50 ml) + C2H5OH ( 100 ml) soluție a fost gravată, iar structura metalografică și morfologia creșterii fisurilor au fost observate cu microscopul optic Zeiss Axio Observer A1m.Figura 4 (a) prezintă structura metalografică a supapei, care este o structură dublă de fază α+β, iar β este relativ fin și granular și distribuit pe matricea de fază α.Modelele de propagare a fisurilor la fisurile circumferenţiale sunt prezentate în Figura 4(a), (b).Deoarece suprafețele de fisuri sunt umplute cu produse de coroziune, distanța dintre cele două suprafețe de fisuri este mare și este dificil să se distingă modelele de propagare a fisurilor.fenomen de bifurcare.Multe fisuri secundare (marcate cu săgeți albe în figură) au fost de asemenea observate pe această fisură primară, vezi Fig. 4(c), iar aceste fisuri secundare s-au propagat de-a lungul granulului.Proba de supapă gravată a fost observată prin SEM și s-a constatat că au existat multe micro-fisuri în alte poziții paralele cu fisura principală.Aceste micro-fisuri au apărut de la suprafață și s-au extins în interiorul supapei.Fisurile au avut bifurcație și s-au extins de-a lungul firului, vezi Figura 4 (c), (d).Mediul și starea de tensiune a acestor microfisuri sunt aproape aceleași cu cele ale fisurii principale, astfel încât se poate deduce că forma de propagare a fisurii principale este și intergranulară, ceea ce este confirmat și de observarea fracturii supapei B. Fenomenul de bifurcare a fisura arata din nou caracteristicile fisurarii prin coroziune sub tensiune a supapei.
2. Analiză și Discuție
Pentru a rezuma, se poate deduce că deteriorarea supapei este cauzată de fisurarea prin coroziune cauzată de SO2.Fisurarea prin coroziune sub tensiune trebuie să îndeplinească, în general, trei condiții: (1) materiale sensibile la coroziune sub tensiune;(2) mediu corosiv sensibil la aliajele de cupru;(3) anumite condiții de stres.
În general, se crede că metalele pure nu suferă de coroziune la stres, iar toate aliajele sunt susceptibile la coroziune la stres în grade diferite.Pentru materialele din alamă, se crede, în general, că structura cu două fază are o susceptibilitate la coroziune mai mare decât structura monofazată.S-a raportat în literatură că, atunci când conținutul de Zn din materialul de alamă depășește 20%, acesta are o susceptibilitate la coroziune mai mare, iar cu cât conținutul de Zn este mai mare, cu atât este mai mare susceptibilitatea la coroziune.Structura metalografică a duzei de gaz în acest caz este un aliaj bifazic α+β, iar conținutul de Zn este de aproximativ 35%, depășind cu mult 20%, deci are o sensibilitate mare la coroziune la stres și îndeplinește condițiile materiale necesare pentru stres. fisurarea coroziunii.
Pentru materialele din alamă, dacă recoacerea de detensionare nu este efectuată după deformarea de lucru la rece, coroziunea la tensiune va apărea în condiții de solicitare adecvate și medii corozive.Tensiunea care provoacă fisurarea prin coroziune este, în general, tensiunea locală de întindere, care poate fi aplicată sau efort rezidual.După ce anvelopa camionului este umflată, se va genera stres de tracțiune de-a lungul direcției axiale a duzei de aer din cauza presiunii ridicate din anvelopă, care va cauza fisuri circumferențiale în duza de aer.Tensiunea de întindere cauzată de presiunea internă a anvelopei poate fi calculată simplu conform σ=p R/2t (unde p este presiunea internă a anvelopei, R este diametrul interior al supapei și t este grosimea peretelui supapa).Cu toate acestea, în general, tensiunea de întindere generată de presiunea internă a anvelopei nu este prea mare și trebuie luat în considerare efectul tensiunii reziduale.Pozițiile de fisurare ale duzelor de gaz sunt toate la îndoirea în spate și este evident că deformația reziduală la îndoirea în spate este mare și există o tensiune reziduală de tracțiune acolo.De fapt, în multe componente practice din aliaj de cupru, fisurarea prin coroziune sub tensiune este rareori cauzată de solicitările de proiectare, iar cele mai multe dintre ele sunt cauzate de tensiuni reziduale care nu sunt văzute și ignorate.În acest caz, la cotul din spate al supapei, direcția tensiunii de tracțiune generată de presiunea internă a anvelopei este în concordanță cu direcția tensiunii reziduale, iar suprapunerea acestor două tensiuni asigură condiția de solicitare pentru SCC. .
3. Concluzii și sugestii
Concluzie:
Crăpareasupapa anvelopeieste cauzată în principal de fisurarea prin coroziune cauzată de SO2.
Sugestie
(1) Urmăriți sursa mediului corosiv în mediul din jurulsupapa anvelopeiși încercați să evitați contactul direct cu mediul coroziv din jur.De exemplu, pe suprafața supapei poate fi aplicat un strat de acoperire anticoroziune.
(2) Tensiunea reziduală de întindere a prelucrării la rece poate fi eliminată prin procese adecvate, cum ar fi recoacerea de reducere a tensiunilor după îndoire.
Ora postării: 23-sept-2022