高频淬火电源可有效解决铝合金清洗泵腔壁断裂失效缺陷

铝合金清洗泵广泛应用于化工厂、热电厂、糖厂、造纸厂等。在工作过程中,它需要承受巨大的摩擦力,因此,生产上通常都要求它具有高的硬度和高的耐磨性。采用传统加热设备进行热处理,铝合金清洗泵易发生早期断裂失效缺陷。经分析其原因,发现采用高频淬火电源进行热处理,效果良好。

某压铸铝合金清洗泵发生早期断裂失效,断裂位置在泵腔壁外侧处,壁厚为3.70mm,内径为直径14.40mm,材料为YZA1Si11Cu2铝合金。

断口裂纹源一般在应力集中和材料缺陷重合的材料薄弱处。SEM电镜观察发现,清洗泵腔壁断裂的裂纹源发生于泵腔内的阶梯尖角处。从缸体受力分析,这里是应力集中处;检验发现,这里又是孔洞疏松缺陷集中处。

金相观察分析发现,其金相组织主要是针状共晶+少量Si+少量A12CuMg+少量A19Fe2Si2。针状共晶的平衡组织为粗大针状共晶硅,分布于铝基体上,这种组织其力学性能很差,容易导致裂纹产生和扩展;另一方面,对大多数铝合金而言,铁是有害杂质,铁在合金中成为不溶于合金的脆性相,呈针片状铁相,并使合金的力学性能及耐蚀性能变坏。A19Fe2Si2针状相使合金的强度和伸长率大大下降,这也是裂纹发生并迅速扩展的原因之一。

导致清洗泵腔体脆断早期失效的主要原因是断裂部位是阶梯尖角应力集中处,并且该处材料存在明显孔洞缩松严重缺陷;材料金相组织呈粗大针状脆性组织相,并且存在有害脆性相A19Fe2Si2,从而加速裂纹萌生和迅速扩展,导致零件突发早期脆断失效。

防止措施和工艺改进如下:

(1)严格控制铸造工艺压铸温度和凝固速度,以使铸件材质均匀,防止孔洞和疏松缺陷产生。

(2)采用高频淬火电源进行290-300℃的低温回火热处理,然后空冷,进而改善零件塑性,降低内应力,提高尺寸稳定性。

采用改进工艺措施生产的铝合金清洗泵达到了技术条件要求,未出现断裂事故,质量稳定,而且使用寿命和工作性能都有了很大的提高。更好的是此工艺适合大批量大规模生产,可以显著提高工人的生产效率,从而达到降低生产成本的目的。

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