1. Theoretischer Test und Analyse
Von den 3ReifenventileVon der Firma bereitgestellte Muster, 2 sind Ventile und 1 ist ein Ventil, das noch nicht verwendet wurde.Bei A und B ist das nicht genutzte Ventil grau markiert.Umfassende Abbildung 1. Die Außenfläche von Ventil A ist flach, die Außenfläche von Ventil B ist die Oberfläche, die Außenfläche von Ventil C ist die Oberfläche und die Außenfläche von Ventil C ist die Oberfläche.Ventile A und B sind mit Korrosionsprodukten bedeckt.Die Ventile A und B sind an den Biegungen gerissen, der äußere Teil der Biegung verläuft entlang des Ventils, die Ventilringmündung B ist zum Ende hin gerissen und der weiße Pfeil zwischen den gerissenen Flächen auf der Oberfläche des Ventils A ist markiert .Von oben sind die Risse überall, die Risse sind die größten und die Risse sind überall.
Ein Abschnitt derReifenventilDie Proben A, B und C wurden aus der Biegung herausgeschnitten, die Oberflächenmorphologie mit einem Rasterelektronenmikroskop ZEISS-SUPRA55 beobachtet und die Zusammensetzung der Mikrobereiche mit EDS analysiert.Abbildung 2 (a) zeigt die Mikrostruktur der Ventil-B-Oberfläche.Es ist ersichtlich, dass sich viele weiße und helle Partikel auf der Oberfläche befinden (angezeigt durch die weißen Pfeile in der Abbildung), und die EDS-Analyse der weißen Partikel weist einen hohen Gehalt an S auf. Die Ergebnisse der Energiespektrumanalyse der weißen Partikel sind in Abbildung 2(b) dargestellt.
Die Abbildungen 2 (c) und (e) zeigen die Oberflächenmikrostrukturen von Ventil B. Aus Abbildung 2 (c) ist ersichtlich, dass die Oberfläche fast vollständig von Korrosionsprodukten und den korrosiven Elementen der Korrosionsprodukte gemäß Energiespektrumanalyse bedeckt ist umfassen hauptsächlich S, Cl und O, der Gehalt an S an einzelnen Positionen ist höher und die Ergebnisse der Energiespektrumanalyse sind in Abb. 2 (d) dargestellt.Aus Abbildung 2(e) ist ersichtlich, dass entlang des Ventilrings auf der Oberfläche von Ventil A Mikrorisse vorhanden sind. Die Abbildungen 2(f) und (g) zeigen die Oberflächenmikromorphologien von Ventil C, die Oberfläche ebenfalls vollständig von Korrosionsprodukten bedeckt, und zu den korrosiven Elementen gehören auch S, Cl und O, ähnlich wie in Abbildung 2(e).Der Grund für die Rissbildung kann Spannungsrisskorrosion (SCC) sein, die anhand der Korrosionsproduktanalyse auf der Ventiloberfläche ermittelt wurde.Abb. 2(h) zeigt auch die Oberflächenmikrostruktur von Ventil C. Es ist zu erkennen, dass die Oberfläche relativ sauber ist und die durch EDS analysierte chemische Zusammensetzung der Oberfläche der der Kupferlegierung ähnelt, was darauf hindeutet, dass das Ventil sauber ist nicht korrodiert.Durch den Vergleich der mikroskopischen Morphologie und chemischen Zusammensetzung der drei Ventiloberflächen wird gezeigt, dass sich in der Umgebung korrosive Medien wie S, O und Cl befinden.
Der Riss von Ventil B wurde durch den Biegetest geöffnet, und es wurde festgestellt, dass der Riss nicht den gesamten Querschnitt des Ventils durchdrang, auf der Seite der Rückbiegung riss und auf der der Rückbiegung gegenüberliegenden Seite keinen Riss auftrat des Ventils.Die visuelle Untersuchung des Bruchs zeigt, dass die Farbe des Bruchs dunkel ist, was darauf hindeutet, dass der Bruch korrodiert ist, und dass einige Teile des Bruchs eine dunkle Farbe haben, was darauf hindeutet, dass die Korrosion in diesen Teilen schwerwiegender ist.Der Bruch der Klappe B wurde unter einem Rasterelektronenmikroskop beobachtet, wie in Abbildung 3 dargestellt. Abbildung 3 (a) zeigt das makroskopische Erscheinungsbild des Bruchs der Klappe B.Es ist zu erkennen, dass der äußere Bruch in der Nähe des Ventils mit Korrosionsprodukten bedeckt war, was wiederum auf das Vorhandensein korrosiver Medien in der Umgebung hinweist.Laut Energiespektrumanalyse bestehen die chemischen Bestandteile des Korrosionsprodukts hauptsächlich aus S, Cl und O, und die Gehalte an S und O sind relativ hoch, wie in Abb. 3(b) dargestellt.Bei der Betrachtung der Bruchfläche stellt man fest, dass das Risswachstumsmuster entlang des Kristalltyps verläuft.Eine große Anzahl sekundärer Risse lässt sich auch erkennen, wenn man den Bruch bei höherer Vergrößerung betrachtet, wie in Abbildung 3(c) dargestellt.Die sekundären Risse sind in der Abbildung mit weißen Pfeilen markiert.Korrosionsprodukte und Risswachstumsmuster auf der Bruchfläche zeigen wiederum die Merkmale der Spannungsrisskorrosion.
Der Bruch von Ventil A wurde nicht geöffnet. Entfernen Sie einen Abschnitt des Ventils (einschließlich der gerissenen Stelle), schleifen und polieren Sie den axialen Abschnitt des Ventils und verwenden Sie Fe Cl3 (5 g) + HCl (50 ml) + C2H5OH ( 100 ml Lösung wurden geätzt und die metallografische Struktur und Risswachstumsmorphologie wurden mit dem optischen Mikroskop Zeiss Axio Observer A1m beobachtet.Abbildung 4 (a) zeigt die metallografische Struktur des Ventils, bei der es sich um eine α+β-Zweiphasenstruktur handelt und β relativ fein und körnig ist und auf der α-Phasenmatrix verteilt ist.Die Rissausbreitungsmuster an den Umfangsrissen sind in Abbildung 4(a), (b) dargestellt.Da die Rissoberflächen mit Korrosionsprodukten gefüllt sind, ist der Spalt zwischen den beiden Rissoberflächen groß und es ist schwierig, die Rissausbreitungsmuster zu unterscheiden.Bifurkationsphänomen.An diesem primären Riss wurden auch viele sekundäre Risse (in der Abbildung mit weißen Pfeilen markiert) beobachtet, siehe Abb. 4(c), und diese sekundären Risse breiteten sich entlang der Faser aus.Die geätzte Ventilprobe wurde mittels REM untersucht und es wurde festgestellt, dass es an anderen Stellen parallel zum Hauptriss viele Mikrorisse gab.Diese Mikrorisse entstanden an der Oberfläche und breiteten sich bis ins Innere des Ventils aus.Die Risse waren gegabelt und erstreckten sich entlang der Faserrichtung, siehe Abbildung 4 (c), (d).Die Umgebung und der Spannungszustand dieser Mikrorisse stimmen nahezu mit denen des Hauptrisses überein, sodass gefolgert werden kann, dass die Ausbreitungsform des Hauptrisses ebenfalls intergranular ist, was auch durch die Bruchbeobachtung von Ventil B bestätigt wird. Das Bifurkationsphänomen von Der Riss zeigt wiederum die Merkmale einer Spannungsrisskorrosion des Ventils.
2. Analyse und Diskussion
Zusammenfassend kann gefolgert werden, dass der Schaden am Ventil durch Spannungsrisskorrosion durch SO2 verursacht wird.Spannungsrisskorrosion muss im Allgemeinen drei Bedingungen erfüllen: (1) Materialien, die gegenüber Spannungskorrosion empfindlich sind;(2) korrosives Medium, empfindlich gegenüber Kupferlegierungen;(3) bestimmte Stressbedingungen.
Es wird allgemein angenommen, dass reine Metalle nicht unter Spannungskorrosion leiden und dass alle Legierungen in unterschiedlichem Ausmaß anfällig für Spannungskorrosion sind.Bei Messingwerkstoffen wird allgemein davon ausgegangen, dass die Zweiphasenstruktur eine höhere Anfälligkeit für Spannungskorrosion aufweist als die Einphasenstruktur.In der Literatur wurde berichtet, dass bei einem Zn-Gehalt im Messingmaterial über 20 % die Anfälligkeit für Spannungskorrosion höher ist, und je höher der Zn-Gehalt, desto höher die Anfälligkeit für Spannungskorrosion.Die metallografische Struktur der Gasdüse ist in diesem Fall eine α+β-Zweiphasenlegierung, und der Zn-Gehalt beträgt etwa 35 %, weit über 20 %, sodass sie eine hohe Spannungskorrosionsempfindlichkeit aufweist und die für Beanspruchungen erforderlichen Materialbedingungen erfüllt Korrosionsrisse.
Wenn bei Messingwerkstoffen nach der Kaltverformung kein Spannungsarmglühen durchgeführt wird, kommt es unter geeigneten Spannungsbedingungen und korrosiven Umgebungen zu Spannungskorrosion.Die Spannung, die Spannungsrisskorrosion verursacht, ist im Allgemeinen eine lokale Zugspannung, bei der es sich um angelegte Spannung oder Eigenspannung handeln kann.Nachdem der LKW-Reifen aufgepumpt ist, wird aufgrund des hohen Drucks im Reifen eine Zugspannung entlang der Axialrichtung der Luftdüse erzeugt, die zu Umfangsrissen in der Luftdüse führt.Die durch den Innendruck des Reifens verursachte Zugspannung kann einfach nach σ=p R/2t berechnet werden (wobei p der Innendruck des Reifens, R der Innendurchmesser des Ventils und t die Wandstärke ist). das Ventil).Im Allgemeinen ist die durch den Innendruck des Reifens erzeugte Zugspannung jedoch nicht zu groß und die Auswirkung der Eigenspannung sollte berücksichtigt werden.Die Rissstellen der Gasdüsen befinden sich alle an der Rückbiegung, und es ist offensichtlich, dass die Restverformung an der Rückbiegung groß ist und dort eine Restzugspannung vorhanden ist.Tatsächlich wird Spannungsrisskorrosion bei vielen praktischen Kupferlegierungskomponenten selten durch Konstruktionsspannungen verursacht, und die meisten davon werden durch Eigenspannungen verursacht, die nicht sichtbar und ignoriert werden.In diesem Fall stimmt an der Rückbiegung des Ventils die Richtung der durch den Innendruck des Reifens erzeugten Zugspannung mit der Richtung der Restspannung überein, und die Überlagerung dieser beiden Spannungen ergibt den Spannungszustand für den SCC .
3. Schlussfolgerung und Vorschläge
Abschluss:
Das Knacken derReifenventilwird hauptsächlich durch Spannungsrisskorrosion verursacht, die durch SO2 verursacht wird.
Anregung
(1) Verfolgen Sie die Quelle des korrosiven Mediums in der UmgebungReifenventil, und versuchen Sie, direkten Kontakt mit dem umgebenden korrosiven Medium zu vermeiden.Beispielsweise kann eine Schicht einer Korrosionsschutzbeschichtung auf die Oberfläche des Ventils aufgetragen werden.
(2) Die Zugeigenspannung der Kaltumformung kann durch geeignete Verfahren, wie z. B. Spannungsarmglühen nach dem Biegen, beseitigt werden.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 23.09.2022