賀慧清+陳雙遠(yuǎn)

摘 要：鎖釘套是螺旋鎖基礎(chǔ)組件之一，它是以漲鉚的形式固定于安裝板上的。但成品鎖釘套在裝配過(guò)程中卻出現(xiàn)不同程度的開(kāi)裂。造成鎖釘套成品的報(bào)廢，甚至使成品安裝板的質(zhì)量降低。本文通過(guò)對(duì)鎖釘套加工工藝的分析，找到了鎖釘套開(kāi)裂的成因，并給出了相應(yīng)的解決方案。

關(guān)鍵詞：鎖釘套；漲鉚；開(kāi)裂；解決方案

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.19.024

1 鎖釘套結(jié)構(gòu)分析及裝配過(guò)程

1.1 鎖釘套結(jié)構(gòu)分析

鎖釘套零件圖（圖1），設(shè)計(jì)圖紙要求零件材料為10#鋼棒料。壁厚0.5mm，是典型的薄壁類(lèi)零件。對(duì)于這種零件采用的工藝方法是：用10#鋼棒料一次裝夾完成鎖釘套的車(chē)削成型后，進(jìn)行熱處理（去應(yīng)力退火）、鍍涂而成。

1.2 鎖釘套裝配過(guò)程

鎖釘套是以漲鉚的裝配方式固定于安裝板上的（圖2）。然后再將彈簧、快卸螺釘裝配于鎖釘套中收口而成。裝配完成后的成品螺旋鎖（圖3）。

1.3 鎖釘套裝配過(guò)程中存在的問(wèn)題

在對(duì)鎖釘套的漲鉚過(guò)程中，批次性出現(xiàn)了鎖釘套漲鉚部分度開(kāi)裂的問(wèn)題（圖3），圖示漲鉚圈上出現(xiàn)了不規(guī)則裂紋，致使鎖釘套一次性裝配合格率只能達(dá)到70 %左右。這樣，不僅使成品鎖釘套報(bào)廢，而且由于反復(fù)拆除開(kāi)裂的鎖釘套，造成安裝接孔變形，使成品安裝板質(zhì)量降低。

2 鎖釘套開(kāi)裂問(wèn)題定位分析

一般情況下，鎖釘套在漲鉚過(guò)程中發(fā)生開(kāi)裂問(wèn)題主要有兩方面的原因：一是漲鉚方法的原因；另外就是鎖釘套自身的原因，即鎖釘套本身硬度過(guò)、高過(guò)脆，不能滿(mǎn)足漲鉚要求。通過(guò)對(duì)操作者漲鉚方法的確認(rèn)，可排除漲鉚方法這一因素。因此，初步判斷開(kāi)裂原因在于鎖釘套本身。對(duì)在線(xiàn)開(kāi)裂鎖釘套的維氏硬度進(jìn)行了檢測(cè)。試驗(yàn)在室溫20℃下進(jìn)行，其維氏硬度在HV482～HV499之間。

通過(guò)維氏硬度與洛氏硬度對(duì)比，發(fā)現(xiàn)開(kāi)裂鎖釘套的洛氏硬度均在HRC47.7～HRC49.1之間。開(kāi)裂的鎖釘套硬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于10#鋼的硬度。一般情況下，零件硬度達(dá)到HRC40以上時(shí)，強(qiáng)度和耐磨性增強(qiáng)的同時(shí)，零件本身變脆，塑性和延展性顯著下降。

3 原因分析

3.1 查找原因

下面從鎖釘套的材料和加工過(guò)程兩方面，查找鎖釘套變脆，塑性下降，造成漲鉚開(kāi)裂的原因。

（1）材料方面：10#鋼為優(yōu)質(zhì)炭素結(jié)構(gòu)鋼，屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度比值較低，塑性和韌性較高，排除設(shè)計(jì)選材的問(wèn)題。

（2）加工過(guò)程：鎖釘套加工的工藝方法，主要經(jīng)過(guò)三個(gè)步驟，車(chē)削成型—去應(yīng)力退火—表面處理（酸洗后鍍鋅氧化發(fā)黑Fe/EP·Zn15）而成。車(chē)削成型，僅有內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生和重新分布。可通過(guò)去應(yīng)力退火消除和平衡。一般不會(huì)影響零件的性能。對(duì)車(chē)削成型和去應(yīng)力退火工序后的鎖釘套的維氏硬度進(jìn)行檢測(cè)，試驗(yàn)仍在室溫20℃下進(jìn)行，其維氏硬度均在HV182～HV185之間。

同時(shí)，隨機(jī)抽取10件鎖釘套中進(jìn)行試鉚，結(jié)果顯示：10件試鉚的鎖釘套面沒(méi)有開(kāi)裂現(xiàn)象。

結(jié)論：表面處理工序是造成鎖釘套變硬變脆，塑性和延展性顯著下降的主要原因。

3.2 原因分析

在電鍍過(guò)程，由于鍍液中水分子的離解，總會(huì)或多或少地存在一定數(shù)量的氫離子，即零件在電鍍過(guò)程中，陰極在析出金屬（主反應(yīng)）的同時(shí)，也伴有氫氣的析出（副反應(yīng)）。析出的氫會(huì)滲入鍍層，甚至滲入基體金屬內(nèi)。氫在金屬內(nèi)部使金屬晶格扭曲，產(chǎn)生很大的應(yīng)力，致使零件變硬變脆，塑性和延展性顯著下降。氫脆現(xiàn)象主要發(fā)生在碳鋼和低合金鋼中。在碳鋼和低合金鋼的電鍍過(guò)程中，析氫、滲氫是不可避免的。氫脆現(xiàn)象最顯著的特點(diǎn)，就是表現(xiàn)為應(yīng)力作用下的延遲斷裂現(xiàn)象。它是電鍍過(guò)程中最嚴(yán)重的質(zhì)量隱患之一。

因此，經(jīng)過(guò)表面處理，即酸洗后鍍鋅氧化發(fā)黑（Fe/EP·Zn15）后的鎖釘套變硬變脆，塑性和延展性顯著下降，主要是氫脆現(xiàn)象所致。

4 解決措施

4.1 減少酸洗過(guò)程中的滲氫數(shù)量

鎖釘套的表面處理包括酸洗和鍍鋅兩個(gè)工步，在酸洗和鍍鋅過(guò)程中鎖釘套都是浸在相應(yīng)的溶液中發(fā)生反應(yīng)，不可避免地有氫滲入鎖釘套的基材內(nèi)部和鍍層中。在鍍鋅前酸洗是為了消除鎖釘套去應(yīng)力退火時(shí)表面產(chǎn)生的氧化皮。優(yōu)化酸洗溶液的配比，控制鎖釘套在溶液中的浸泡時(shí)間。最終確認(rèn)的酸液工藝規(guī)范：硫酸濃度20%左右，鹽酸濃度48%左右，時(shí)間控制在10分鐘以?xún)?nèi)?？纱_保鎖釘套表面氧化皮清除干凈。同時(shí)在酸洗液中添加一定數(shù)量的若丁等緩蝕劑，以減少氫的滲透。

4.2 鍍后去氫處理

一般認(rèn)為，鋼件鍍鋅較其它鍍層，氫更易滲入基材內(nèi)部和鍍層中并殘留下來(lái)?？梢?jiàn)，采用10#鋼加工的鎖釘套鍍鋅后的氫脆現(xiàn)象，通過(guò)去氫處理可有效消除。

新的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定鍍鋅去氫“最好在鍍后1h內(nèi)，但不遲于3h，進(jìn)行去氫處理”。去氫處理常在烘箱內(nèi)進(jìn)行。溫度控制的高低應(yīng)根椐基體材料而定。通過(guò)試驗(yàn)，確定鎖釘套在鍍鋅完成后1h內(nèi)進(jìn)行去氫處理。去氫處理的溫度為200±10℃，保溫時(shí)間2.5h。

5 效果確認(rèn)

按上述工藝方法確定的去氫處理，對(duì)完成鍍鋅處理的100件鎖釘套進(jìn)行去氫處理。去氫處理后隨即抽查了10件進(jìn)行漲鉚，結(jié)果顯示鎖釘套無(wú)一開(kāi)裂。我們隨機(jī)抽樣測(cè)試了鎖釘套的維氏硬度，試驗(yàn)繼續(xù)在室溫20℃下進(jìn)行，其維氏硬度均在HV181～HV183之間?？梢钥闯鲦i釘套維氏硬度基本上恢復(fù)到車(chē)削后去應(yīng)力后的維氏硬度。去氫措施取得了非常好的效果。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)本次鎖釘套開(kāi)裂原因分析，使我們充分認(rèn)識(shí)到鋼件鍍鋅過(guò)程的氫化現(xiàn)象對(duì)零件性能的影響，對(duì)鋼件鍍鋅后進(jìn)行去氫處理的必要性有了深刻的認(rèn)識(shí)。從根本上解決了鎖釘套漲鉚裝時(shí)的開(kāi)裂問(wèn)題。endprint