肖寶明 劉德榮 彭乃剛

【摘? 要】在輪胎硫化成型中，中心機(jī)構(gòu)是硫化機(jī)的心臟部分，其中，部件環(huán)座缸頭若有泄漏，則膠囊壓降超過(guò)工藝要求，進(jìn)而影響輪胎質(zhì)量。論文首先介紹硫化機(jī)中心機(jī)構(gòu)的作用，而后分析在輪胎硫化過(guò)程中，中心機(jī)構(gòu)環(huán)座缸頭開(kāi)裂失效的原因。論文主要通過(guò)材料理化性能測(cè)試，對(duì)斷口進(jìn)行電鏡掃描分析，找出其開(kāi)裂主要原因，并提出防范措施。

【Abstract】In the process of tire vulcanizing and moulding， the central mechanism is the heart part of the vulcanizing machine. Among them， if the cylinder head of ring block in the component leaks， the pressure drop of the capsule will exceed the process requirement， which will affect the quality of the tire. This paper firstly introduces the function of the central mechanism in vulcanizing machine， and then analyzes the reasons of cracking failure of the cylinder head of ring block of central mechanism in the process of tire vulcanizing. Mainly through the physical and chemical properties test of the material， the paper analyzes the fracture surface by scanning electron microscope， finds out the main reason of cracking， and puts forward the preventive measures.

【關(guān)鍵詞】定型硫化機(jī);中心機(jī)構(gòu);環(huán)座缸頭;開(kāi)裂失效;措施

【Keywords】moulding and vulcanizing machine; central mechanism; cylinder head of ring block; cracking failure; measures

【中圖分類(lèi)號(hào)】TQ330.4+7? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2020）11-0172-02

1 引言

硫化設(shè)備在早期時(shí)采用硫化罐硫化輪胎，后來(lái)發(fā)展到采用個(gè)體硫化機(jī)——不定型硫化機(jī)。到20世紀(jì)中期，定型硫化機(jī)簡(jiǎn)化了硫化輪胎的工藝過(guò)程。它用膠囊代替了不定型硫化機(jī)的水胎，是機(jī)器的一個(gè)部件，在同一機(jī)器上可完成裝胎、定型、硫化、卸胎以及在模外充氣（后充氣）冷卻等工藝過(guò)程，讓硫化輪胎過(guò)程實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化和自動(dòng)化。兩種硫化機(jī)的區(qū)別就是在于有無(wú)定型結(jié)構(gòu)，這個(gè)定型結(jié)構(gòu)通常被叫作中心機(jī)構(gòu)，是定型硫化機(jī)的心臟部分，主要作用是在硫化前將膠囊拉直，然后將膠囊通入內(nèi)壓，裝入胚胎內(nèi)進(jìn)行定型，硫化后，在脫模機(jī)構(gòu)的配合下，使輪胎脫離下模并與胎圈剝離，并將膠囊從輪胎中拔出，最后再由卸胎機(jī)構(gòu)將輪胎脫離膠囊。輪胎定型硫化機(jī)是生產(chǎn)高質(zhì)量輪胎的關(guān)鍵設(shè)備之一，為確保產(chǎn)出高品質(zhì)的輪胎，對(duì)輪胎定型硫化機(jī)和其部件中心機(jī)構(gòu)的原材料選用和加工精度要求非常高，須按照規(guī)定的技術(shù)要求執(zhí)行。

2 開(kāi)裂背景描述

國(guó)內(nèi)一輪胎硫化生產(chǎn)線中，出現(xiàn)膠囊在保壓過(guò)程中壓降趨勢(shì)逐漸增大，于近日出現(xiàn)壓降超出工藝范圍，遂將中心機(jī)構(gòu)拆開(kāi)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)環(huán)座缸頭出現(xiàn)開(kāi)裂紋（圖1），在保壓過(guò)程中出現(xiàn)漏氣，導(dǎo)致壓降增大。檢查環(huán)座缸頭的生產(chǎn)日期，了解到此產(chǎn)品已用近十年，期間從未更換，此現(xiàn)象激發(fā)起工程師的研究興趣，我們需找到開(kāi)裂的原因。

3 材料的理化檢測(cè)

該材料為0Cr18Ni9，要求鍛件且要求進(jìn)行固溶熱處理，檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)為NB/T 47010—2010《承壓設(shè)備用不銹鋼和耐熱鋼鍛件》。

3.1 化學(xué)成分分析

化學(xué)成分分析如表1所示。

3.2 力學(xué)性能檢

力學(xué)性能檢如圖2、表2所示。

3.3 金相組織檢驗(yàn)

檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 13298—2015《金屬顯微組織檢驗(yàn)方法》。

由金相照片可見(jiàn)：奧氏體化不均勻，局部有粗大晶粒（見(jiàn)圖3），裂紋沿奧氏體晶界擴(kuò)展（見(jiàn)圖4），有沿晶界分布的碳化物顆粒（見(jiàn)圖5）。

金相的顯微組織為：奧氏體+沿晶界分布的網(wǎng)狀碳化物，局部有粗大晶粒。

4 開(kāi)裂失效分析及采取措施

環(huán)座缸頭材料為0Cr18Ni9，屬于奧氏體不銹鋼，在生產(chǎn)過(guò)程中有焊接的工藝。奧氏體不銹鋼在焊接時(shí)需采用合適的工藝規(guī)范，采用不當(dāng)?shù)暮附庸に嚭?，焊接接頭在腐蝕介質(zhì)作用下會(huì)容易產(chǎn)生晶間腐蝕。它的特點(diǎn)為：腐蝕沿著晶界滲透到金屬內(nèi)部，金屬的力學(xué)性能以及它的耐腐蝕性開(kāi)始降低。晶間腐蝕是由于晶界貧鉻造成的。奧氏體不銹鋼對(duì)晶間腐蝕的敏感程度與其成分、所受的熱循環(huán)溫度以及時(shí)間有關(guān)。在腐蝕介質(zhì)作用下，晶界貧鉻區(qū)因腐蝕后產(chǎn)生晶間腐蝕。奧氏體不銹鋼受到腐蝕后，在表面上是看不出明顯的變化，當(dāng)不銹鋼在受力后會(huì)產(chǎn)生晶界開(kāi)裂。晶間腐蝕可以發(fā)生在焊縫區(qū)，也可以發(fā)生在熱影響區(qū)或熔合區(qū)。

從定型硫化機(jī)中心機(jī)構(gòu)的使用工況來(lái)分析，輪胎在硫化時(shí)，環(huán)座缸頭一直處于熱循環(huán)溫度過(guò)程，加熱介質(zhì)中含有腐蝕介質(zhì)，且使用時(shí)間較長(zhǎng)，有近十年的時(shí)間，符合晶間腐蝕的形成條件。

從環(huán)座缸頭的材料理化測(cè)試結(jié)果來(lái)看，化學(xué)成分中碳含量偏高，鉻含量偏低;金相顯微組織中，奧氏體化不均勻，局部有粗大晶粒，有沿晶界分布的碳化物顆粒，應(yīng)該是在焊接過(guò)后未按要求進(jìn)行熱處理。

可以采取以下措施防止晶間腐蝕：一是降低鋼中的碳含量，或添加適量的強(qiáng)碳化物形成元素鈦和鈮，使之不形成鉻的碳化物;二是應(yīng)該采用合適的焊接規(guī)范，減少在形成貧鉻區(qū)溫度范圍內(nèi)停留的時(shí)間;三是在焊接后進(jìn)行固溶熱處理，工件加熱到工藝溫度范圍后進(jìn)行淬火，將晶界上的碳化物分解、溶入晶粒內(nèi)部，形成均勻的奧氏體組織等。

5 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)定型硫化機(jī)中心機(jī)構(gòu)中的環(huán)座缸頭開(kāi)裂失效進(jìn)行分析，從部分到整體地探討了奧氏體不銹鋼晶間腐蝕的形成條件及機(jī)理，然后提出采取措施，在以后的生產(chǎn)過(guò)程中，遇到相似的工況條件，生產(chǎn)者可以防微杜漸。

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