3A21防锈铝微波辐射器缺陷分析

3A21防锈铝微波辐射器缺陷分析

张亮  李凯

（陕西黄河集团有限公司  西安 710043）

摘要：通过对3A21防锈铝微波辐射器的原材料及有皱褶零件的宏观和微观分析、化学分析及能谱分析等方法，得出造成零件表面出现皱褶原因是1）原材料存在隐性粗晶环，2）冲压工艺不当。

关键词：3A21防锈铝   粗晶环      冲压    

3A21防锈铝微波辐射器酸蚀后，有15%的成品在矩形孔内壁及挡板处出现缺陷，其形貌特征见图1。该辐射器采用冲压工艺成型，具体生产工艺包括：下料——截面铣平——3次冲压成半成品等步骤。为了查找原因，对损坏的辐射器进行了分析。

图1 辐射器缺陷的宏观形貌图2  辐射器原材料低倍组织形貌图

1理化检验

1.1化学成分分析

   在有皱褶的内壁部分进行化学成份分析，各元素均符合国标对3A21防锈铝的要求。

1.2低倍检验

对原材料宏观观察发现腐蚀面上有明显的粗晶环特征，深度约为1mm~2mm，并未见其它冶金缺陷，见图2.

1.3金相检验

1.3.1对辐射器矩形孔内壁缺陷处进行高倍观察：

a）沿纵向变形组织中伴有同方向分布的裂纹及孔洞存在，裂纹平直，见图3.

b）变形区组织中强化相较正常区少，呈粗大颗粒状且分布不均匀，见图4.

图3 纵向变形组织特征                           图4变形组织及孔洞特征

1.3.2对辐射器挡板处的缺陷处进行高倍观察：

缺陷区有显微裂纹、孔洞，附近强化相颗粒粗大且不均匀，见图5、6.

1.3.3原材料横向金相试样高倍观察：心部组织（正常区）强化相颗粒细小、分布均匀；而粗晶区强化相较粗大，且分布不均匀，见图7、8. 

图5 缺陷区粗大强化相及裂纹特征           图6 缺陷区孔洞特征

图7 变形区大块强化相特征图8 正常组织强化相特征

1.4能谱分析

   对缺陷处进行能谱分析，结果表明缺陷处与基体成份一致，均符合3A21防锈铝成份要求；未见基体以外的元素成份，见图9、10.

图9缺陷处

图10 基体

2 生产现场调查

按照微波辐射器的工艺生产过程逐一跟踪，发现在冲压半成品过程中，为了赶进度，润滑剂添加次数偏少，未按工艺要求操作。

3综合分析及验证试验

3.1综合分析

综上所述得出，该零件缺陷处与基体属同种材料。从宏、微观显示的特征看，缺陷位于变形区。若冲压过程中润滑不良，变形量偏大时，局部挤压力过大，易在该处造成零件部分表面的金属相互影响下，形成表面压屈皱褶。

结合原材料低倍特征，由于低倍组织部均匀，存在隐性粗晶环特征。铝合金粗晶区较细晶区的塑性低，当冲压变形位于粗晶区时，冲压变形量过大易沿粗晶环处的表面诱发缺陷。

3.2 验证试验

针对以上分析，在同一批次的原材料上不同部位分别取样，按不同的润滑剂添加次数进行冲压、去油及碱洗。每次冲压试件的数量为50件，试验结果见表2.

表2 验证试验结果

4  结论及采取措施

4.1结论

零件缺陷系冲压时表面形成的皱褶，缺陷产生在隐性粗晶环区，该粗晶环产生的原因是由于原材料在挤压过程中受强烈变形的外层，在淬火过程中发生了再结晶而形成的，粗晶区呈纵向分布，从尾端向前端深度逐渐减少;冲压零件半成品过程中，添加润滑剂次数偏少。  

4.2采取措施

将原材料的尾端的截取量，加强生产过程控制，严格按照工艺要求添加润滑剂。

参考文献：

[1]  李炯辉.金属学材料金相图谱[M].北京:机械工业出版社,2006.

[2] 《金相检验》编写小组.金相检验[M].上海：上海科学普及出版社，2003.