拉裂

拉裂

拉裂(pull crack)鋼材的表面缺陷之一,表現為產品表面呈現“人”字形或“之”字形的張開裂縫,且裂口較大,很深。拉裂產生裂縫不光滑。外形不整齊,裂縫內脫碳嚴重。拉裂是造成廢品的主要缺陷,必須清除。原料有橫裂紋或角部裂紋,經軋制演變成拉裂。改進煉鋼、整模、注錠操作,提高修帽、坐帽質量,防止鋼錠懸掛,貫徹模子報廢標準,控制好澆注溫度和注速、注流、防止鋼錠產生橫裂紋。

簡介

經過拉深後,簡形件壁部的厚度和硬度都會發生變化。在圓簡件側壁的上部厚度增加最多,最大可達20%~30%;而在簡壁與底部轉角稍上的地方板料厚度最小厚度減少量最多可達8%~10%。當該斷面的應力超
過材料此時的強度極限時,製件就在此處被拉裂,如下圖所示。

拉裂 拉裂

即使拉深件未被拉裂,由於材料變薄過於嚴重,也可能使產品報廢。防止拉裂的根本措施是減小拉深時的變形抗力。通常是根據板料的成形性能,確定合理的拉深係數,採用適當的壓邊力和較大的模具圓角半徑,改善凸緣部分的潤滑條件,減小凹模表面的粗糙度值等。

影響因素

簡壁是否會被拉裂主要取決於兩個方面:一方面是簡壁傳力區中的拉應力;另一方面是簡璧傳力區的抗拉強度。當簡壁拉應力超過簡壁材料的抗拉強度時,拉深件就會在底部圓角與簡壁相切處即危險斷面產生破裂。

組織特徵

拉痕的組織特徵為沿鑄錠表面縱向分布的條痕,條痕凹下,深度很淺。顯微組織與正常組織沒有差別。

拉裂的組織特徵為沿鑄錠表面橫向分布的小裂口,裂口斷續,深度較拉痕深但有底,小裂口邊界不整齊。

形成機理

拉痕與拉裂形成的機理相同,差別只是二者的程度不同。當熔體結晶後將鑄錠從結晶槽向鑄造井下拉時,由於在結晶槽內熔體剛結晶形成的金屬凝殼強度較低,不足以抵抗鑄錠和結晶槽工作面之間的摩擦力,鑄錠表面則被拉出條痕,嚴重時將鑄錠表面橫向拉出裂口,再嚴重時可能將局部硬殼拉破,在裂口處產生流掛。

危害

拉痕和拉裂破壞了鑄錠表層組織的連續性,當深度不超過鑄錠表面加工餘量時,用銑面或車面的辦法將其去掉;當深度很深時,則鑄錠報廢。

防止措施

①保證結晶器光滑度,不允許有毛刺、水垢和劃痕,並適時、均勻地進行潤滑。

②正確安裝結晶器、芯子和分配漏斗,防止液流偏斜沖刷結晶面。

③結晶器要放正,防止鑄錠下降時一側產生很大的摩擦力。

④適當降低鑄造速度和鑄造溫度。

⑤均勻冷卻,適當提高水壓。

⑥降低結晶器內液面高度。

⑦不使用被熔體退火(俗稱“燒了”)的結晶器和芯子。

⑧鑄造啟動時,由靜摩擦過渡到動摩擦,拉錠阻力大,拉裂傾向大。因此,金屬液面上升不要過快。鑄空心錠時,開始芯子水壓不要過大,水平控制要低一些。

拉裂的預測

拉裂是薄板衝壓成形工藝過程中常見的失效形式,在薄板衝壓成形中,由於衝壓件形狀、結構複雜,毛坯變形區內的變形分布、各部位的變形狀態及其變形路徑都在不斷地變化,其過程是很複雜的。變形區內常常因變形過大而開裂破壞,影響正常的衝壓成形和產品質量。為解決這類問題,通常對模具進行反覆修正、調試。這就必然降低了生產節奏,增加了成本,有時也影響到衝壓件質量的提高。這與現代化大工業生產的高質量、快節奏是不相適應的。所以,在生產中如何通過採取工藝、模具、設備、材料等方面的措施來較快地解決破裂問題具有重要的現實意義。

從微觀的角度分析,破裂的形式主要有穿晶破裂和沿晶界破裂(又稱晶界破裂)兩大類。穿晶破裂就是裂紋穿過晶粒而形成的開裂;沿晶破裂就是裂紋沿晶界發展而形成的開裂。根據裂紋產生的內在原因,微觀裂紋又可以分成以下五類:

①晶粒斷裂;

②應力腐蝕破裂;

③孔洞沿晶內連線形成的破裂;

④晶粒沿晶界相互分離形成的破裂;

⑤孔洞沿晶界連線形成的破裂。

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