1. Teorijski test i analiza
Od 3ventili za gumeuzorci koje je dostavila kompanija, 2 su ventili, a 1 je ventil koji još nije korišten.Za A i B, ventil koji nije korišten je označen sivom bojom.Sveobuhvatna slika 1. Vanjska površina ventila A je plitka, vanjska površina ventila B je površina, vanjska površina ventila C je površina, a vanjska površina ventila C je površina.Ventili A i B su prekriveni proizvodima korozije.Ventil A i B su napukli na krivinama, vanjski dio krivine je duž ventila, otvor prstena ventila B je napuknut prema kraju, a bijela strelica između napuklih površina na površini ventila A je označena .Iz navedenog, pukotine su svuda, pukotine su najveće, a pukotine su svuda.
Odeljak odventil gumeUzorci A, B i C su izrezani sa krivine, a morfologija površine je promatrana skenirajućim elektronskim mikroskopom ZEISS-SUPRA55, a sastav mikro-područja je analiziran EDS-om.Slika 2 (a) prikazuje mikrostrukturu površine ventila B.Može se vidjeti da na površini ima mnogo bijelih i svijetlih čestica (označeno bijelim strelicama na slici), a EDS analiza bijelih čestica ima visok sadržaj S. Rezultati analize energetskog spektra bijelih čestica prikazani su na slici 2(b).
Slike 2 (c) i (e) su površinske mikrostrukture ventila B. Sa slike 2 (c) se može vidjeti da je površina gotovo u potpunosti prekrivena produktima korozije, a korozivni elementi produkata korozije analizom energetskog spektra uglavnom uključuju S, Cl i O, sadržaj S na pojedinim pozicijama je veći, a rezultati analize energetskog spektra prikazani su na slici 2(d).Sa slike 2(e) se može vidjeti da postoje mikropukotine duž prstena ventila na površini ventila A. Slike 2(f) i (g) su mikromorfologije površine ventila C, površina je također potpuno prekriven produktima korozije, a korozivni elementi također uključuju S, Cl i O, slično kao na slici 2(e).Razlog za stvaranje pukotina može biti pucanje od korozije pod naponom (SCC) iz analize produkta korozije na površini ventila.Slika 2(h) je takođe mikrostruktura površine ventila C. Može se vidjeti da je površina relativno čista, a hemijski sastav površine analizirane EDS-om sličan je onom legure bakra, što ukazuje da je ventil nije korodiran.Poređenjem mikroskopske morfologije i hemijskog sastava tri površine ventila, pokazano je da u okolnom okruženju postoje korozivni mediji kao što su S, O i Cl.
Ispitivanjem savijanja otvorena je pukotina ventila B i utvrđeno je da pukotina nije probila cijeli poprečni presjek ventila, napukla je na strani zadnjeg zavoja i nije pukla na strani suprotnoj od zadnjeg zavoja. ventila.Vizuelnim pregledom prijeloma se vidi da je boja prijeloma tamna, što ukazuje da je prijelom korodiran, a pojedini dijelovi loma su tamne boje, što ukazuje da je korozija na ovim dijelovima ozbiljnija.Fraktura ventila B je uočena pod skenirajućim elektronskim mikroskopom, kao što je prikazano na slici 3. Slika 3 (a) prikazuje makroskopski izgled loma ventila B.Može se vidjeti da je vanjski lom u blizini ventila prekriven produktima korozije, što opet ukazuje na prisustvo korozivnog medija u okolnom okruženju.Prema analizi energetskog spektra, hemijske komponente proizvoda korozije su uglavnom S, Cl i O, a sadržaji S i O su relativno visoki, kao što je prikazano na slici 3(b).Promatrajući površinu loma, utvrđeno je da je obrazac rasta pukotine duž kristalnog tipa.Veliki broj sekundarnih pukotina se također može vidjeti promatranjem loma pri većim uvećanjima, kao što je prikazano na slici 3(c).Sekundarne pukotine su na slici označene bijelim strelicama.Proizvodi korozije i obrasci rasta pukotina na površini loma ponovno pokazuju karakteristike pucanja korozije pod naponom.
Prijelom ventila A nije otvoren, uklonite dio ventila (uključujući i napukli položaj), izbrusite i polirajte aksijalni dio ventila i koristite Fe Cl3 (5 g) +HCl (50 mL) + C2H5OH ( 100 mL) rastvora je urezana, a metalografska struktura i morfologija rasta pukotina posmatrani su optičkim mikroskopom Zeiss Axio Observer A1m.Slika 4 (a) prikazuje metalografsku strukturu ventila, koja je α+β dvofazna struktura, a β je relativno fin i granular i raspoređen na matrici α-faze.Obrasci širenja pukotina na obodnim pukotinama prikazani su na slici 4(a), (b).Budući da su površine pukotine ispunjene produktima korozije, jaz između dvije površine pukotine je širok i teško je razlikovati obrasce širenja pukotine.fenomen bifurkacije.Mnoge sekundarne pukotine (označene bijelim strelicama na slici) također su uočene na ovoj primarnoj pukotini, vidi sliku 4(c), i te sekundarne pukotine su se širile duž zrna.Urezani uzorak ventila promatran je SEM-om i utvrđeno je da ima mnogo mikropukotina na drugim pozicijama paralelnim s glavnom pukotinom.Ove mikro-pukotine su nastale s površine i proširile su se na unutrašnjost ventila.Pukotine su imale bifurkaciju i proširene duž zrna, vidi sliku 4 (c), (d).Okolina i stanje naprezanja ovih mikropukotina su skoro isti kao i kod glavne pukotine, pa se može zaključiti da je i oblik širenja glavne pukotine intergranularan, što potvrđuje i opservacija loma ventila B. Fenomen bifurkacije pukotina opet pokazuje karakteristike naponske korozije pucanja ventila.
2. Analiza i diskusija
Ukratko, može se zaključiti da je oštećenje ventila uzrokovano korozijskim pucanjem izazvanim SO2.Pucanje od korozije pod naponom generalno treba da ispuni tri uslova: (1) materijali osetljivi na koroziju pod naponom;(2) korozivni medij osjetljiv na legure bakra;(3) određeni stresni uslovi.
Općenito se vjeruje da čisti metali ne pate od korozije pod naponom, a sve legure su podložne koroziji pod naponom u različitom stepenu.Za materijale od mesinga, općenito se vjeruje da dvofazna struktura ima veću osjetljivost na koroziju naprezanja od jednofazne strukture.U literaturi je objavljeno da kada sadržaj Zn u mesinganom materijalu prelazi 20%, on ima veću osjetljivost na naponsku koroziju, a što je veći sadržaj Zn, to je veća osjetljivost na naponsku koroziju.Metalografska struktura plinske mlaznice u ovom slučaju je α+β dvofazna legura, a sadržaj Zn iznosi oko 35%, daleko veći od 20%, tako da ima visoku osjetljivost na koroziju pod naprezanjem i ispunjava materijalne uslove potrebne za naprezanje koroziono pucanje.
Za materijale od mesinga, ako se žarenje za ublažavanje naprezanja ne izvrši nakon deformacije hladnog rada, do korozije pod naponom će doći u odgovarajućim uslovima naprezanja i korozivnom okruženju.Naprezanje koje uzrokuje koroziono pucanje pod naponom je općenito lokalno vlačno naprezanje, koje se može primijeniti na napon ili zaostalo naprezanje.Nakon što se guma kamiona napumpava, stvara se vlačni napon duž aksijalnog smjera mlaznice zraka zbog visokog tlaka u gumi, što će uzrokovati obodne pukotine u zračnoj mlaznici.Vlačno naprezanje uzrokovano unutrašnjim pritiskom gume može se jednostavno izračunati prema σ=p R/2t (gdje je p unutrašnji tlak gume, R je unutrašnji promjer ventila, a t debljina stijenke gume ventil).Međutim, općenito, zatezno naprezanje koje stvara unutrašnji pritisak gume nije preveliko, a treba uzeti u obzir i učinak zaostalog naprezanja.Pukotine plinskih mlaznica su sve na stražnjem zavoju, i očito je da je zaostala deformacija na stražnjoj krivini velika i tu postoji zaostalo vlačno naprezanje.U stvari, u mnogim praktičnim komponentama od legure bakra, koroziono pucanje pod naponom rijetko je uzrokovano projektnim naprezanjima, a većina ih je uzrokovana zaostalim naprezanjima koja se ne vide i zanemaruju.U ovom slučaju, na stražnjoj krivini ventila, smjer zateznog naprezanja generiranog unutarnjim tlakom gume je u skladu sa smjerom zaostalog naprezanja, a superpozicija ova dva naprezanja daje uvjet naprezanja za SCC. .
3. Zaključak i prijedlozi
zaključak:
Pucanjeventil gumeje uglavnom uzrokovana korozijom pod naponom, pucanjem uzrokovanom SO2.
Sugestija
(1) Pratite izvor korozivnog medija u okoliniventil gume, i pokušajte izbjeći direktan kontakt sa okolnim korozivnim medijem.Na primjer, sloj antikorozivnog premaza može se nanijeti na površinu ventila.
(2) Zaostalo vlačno naprezanje hladnog rada može se eliminirati odgovarajućim procesima, kao što je žarenje za smanjenje napona nakon savijanja.
Vrijeme objave: Sep-23-2022