電機支架擋板自攻螺釘斷裂原因分析

1、引 言

自攻螺釘在空調中廣泛使用，生產過程及驗貨抽查不時發現自攻螺釘斷裂問題。驗貨發現固定電機支架擋板自攻螺釘(滲碳鋼鍍鋅)斷裂問題，為徹底查實自攻螺釘斷裂原因并全面掌握自攻螺釘生產、檢驗狀況，結合實地考察、搜集資料及開展對比試驗驗證，匯總自攻螺釘斷裂因素并分析成因。

2、導致自攻螺釘斷裂因素

2.1 生產工序與致裂因素

自攻螺釘生產工藝主要由以下三個環節組成:機械加工——熱處理——電鍍。各生產環節致裂因素及缺陷匯總見表1。

2.2 斷裂現象與特征

冷墩工序產生的機械損傷一般斷裂于螺釘頭部與螺紋連接處，此類斷裂特征為批量問題，易發生于緊固過程。

搓絲工序一般斷裂于螺紋處，此類斷裂特征為批量問題，易發生于緊固過程。

滲碳工序產生斷裂主要是滲碳后緩冷時組織轉變不均勻所致。

淬火、回火工序斷裂主要是材料本身存在缺陷。加熱失誤會出現零件的氧化、脫碳、過熱、回火裂紋和回火脆性等，而冷卻的失誤會引起淬火裂紋、淬火應變、回火裂紋、淬火軟點、退火脆性、回火脆性以及冷處理裂紋。

拋洗工序磨削加工產生的磨削裂紋是由于冷卻不良，造成零件表面受熱，發生二次淬火所致。此類斷裂為非批量問題，且斷裂部位不一致。

酸洗工序在加工和處理過程中，表面吸收了氫原子，陰極同時存在兩種反應。

Zn2++2e→Zn

2H++2e→H2

基體內部氫氣的存在，會產生內應力，促進已有裂紋的擴展。這種壓力-破裂-滲入的循環繼

表2自攻螺釘結構與性能對比

2.3 自攻螺釘氫脆試驗

分別采取用石蠟試驗法、預載荷試驗平行支承面法驗證自攻螺釘性能與氫脆的關系，試驗情況見表3、表4。

石蠟試驗法:用燒杯盛取適量的液體石蠟，置燒杯干鐵架臺石棉網上，點燃酒精燈加熱，用測溫計測量使溫度保持在100℃-190℃，停留5min以除去水分，將螺釘放入石蠟中(石蠟將螺釘壘部浸沒)，大約10S左右，觀察氣泡情況。

預載荷試驗平行支承面法:用2 mm鋼板，并配合彈簧墊圈，模擬實際裝配固定鈑金件，用80%破壞力矩擰緊，24小時后觀察，松開再反復3-5次擰入，再次放置24小時后再觀察。

續到緊固件斷裂。斷裂特征為批量問題，通常發生在第一次應力應用后的幾個小時之內。

3、自攻螺釘斷裂因素試驗驗證

3.1 自攻螺釘結構和性能對比

為確定自攻螺釘的斷裂原因，取相同規格的自攻螺釘開展結構與性能對比，結果見表2。

表3自攻螺釘石蠟試驗表4自攻螺釘預載荷試驗平行支承面法

4、試驗結果分析

從自攻螺釘結構和性能的對比試驗結果可見:出現斷裂問題與使用正常的自攻螺釘在結構尺寸和聯接性能、十字槽尺寸、物理機械性能方面均無明顯差異，結合螺釘斷裂不在根部位置，可排除冷墩、搓絲等機械因素導致產生斷裂。

從實地考察生產滲碳、淬火、回火工序未有工藝波動，可排除此方面因素導致產生斷裂。

石蠟試驗法、預載荷試驗平行支承面法結果表明:自攻螺釘普遍存在去氫不完全的問題，各去氫不完全零件實際使用效果區別較大，而平行支承面法綜合體現各種導致脆性斷裂因素。斷裂問題制品石蠟試驗法、預載荷試驗平行支承面法結果與生產過程未去氫，帶有氫脆制品一致，造成自攻螺釘斷裂原因為去氫不完全，氫脆致裂。

從實地考察發現，生產過程中去氫工藝存在波動，去氫時間不足是導致自攻螺釘存在氫脆的主要原因。

5、結 論

本文通過匯總導致自攻螺釘斷裂的原因，并通過試驗對比驗證問題螺釘制品與使用正常螺釘制品的結構、物理機械性能，并通過石蠟試驗法和預載荷試驗平行支承面法對比試驗。確定自攻螺釘氫脆是導致電機支架擋板自攻螺釘出現斷裂的原因。而自攻螺釘鍍鋅酸洗后去氫時問不足是導致去氫不完全，存在氫脆的主要原因。

通過改進去氫工藝，嚴格控制去氫時間，達到有效控制自攻螺釘氫脆，目前固定電機支架擋板自攻螺釘斷裂問題已得到有效解決。