浙江至德鋼業(yè)有限公司用SEM等方法對(duì)電冰箱壓縮機(jī)用磷脫氧無縫銅管異常斷裂進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,夾雜物局部偏聚是銅管斷裂的內(nèi)在原因,焊接時(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力及彎曲變形是銅管斷裂的外部誘發(fā)因素。有效的改進(jìn)措施是嚴(yán)格控制雜質(zhì)含量、將高溫焊接工藝改為低溫焊接工藝。

 我公司電冰箱壓縮機(jī)用銅制吸氣管和工藝管,其規(guī)格為<8mm×0.9mm,材質(zhì)為磷脫氧銅無縫管。在裝配電冰箱時(shí)需將該管與冰箱回流管進(jìn)行釬焊,為便于操作,在釬焊過程中,要把銅管多次彎曲,這時(shí)常有銅管發(fā)生斷裂。為此,我們從原材料、焊接工藝、斷口形貌等方面對(duì)銅管異常斷裂的原因進(jìn)行了分析。

一、檢驗(yàn)及分析

 1. 原材料檢驗(yàn)

 原材料從江蘇某銅管廠購(gòu)進(jìn)。從進(jìn)貨檢驗(yàn)記錄中發(fā)現(xiàn),銅管中銅含量只有99.81%,而其它各項(xiàng)性能指標(biāo)均符合我公司的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),見表。銅含量的偏低意味著雜質(zhì)元素含量較高。

 2. 焊接工藝

  對(duì)比日本銅管,發(fā)現(xiàn)我公司采用高溫焊接工藝,焊后銅管晶粒較粗大,而改用低溫焊接工藝,則晶粒度降至與日本同類產(chǎn)品的水平。

  另外,改為低溫焊接還可減少焊接時(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力,減少銅管脆性斷裂的傾向。

 3. 金相檢驗(yàn)

  在近斷口處截取金相試樣,光學(xué)顯微鏡下觀察,未發(fā)現(xiàn)氧化銅類的異常顯微組織。

 4. 斷口形貌

  圖為斷面及管外壁的低倍電子掃描形貌。由圖可見,管外壁近斷口處有裂紋,斷面有夾雜,由夾雜物尖端引發(fā)二次裂紋,斷口主要呈解理狀,屬于脆性斷裂。將圖局部區(qū)域放大,可以更清楚地看到夾雜周圍的微裂紋,且裂紋已相互連接。

  圖為斷口及斷口以下的內(nèi)壁低倍形貌。由圖可見,管內(nèi)表面存在大量孔洞,內(nèi)壁孔洞的存在可能與內(nèi)表面較粗糙有關(guān),近斷口處孔洞明顯多于遠(yuǎn)離斷口處,這可能與孔洞在外力作用下生成、長(zhǎng)大有關(guān)。放大圖可見,不少孔洞內(nèi)還存有顆粒狀?yuàn)A雜物。圖為離斷口較近處的孔洞形貌,孔洞較大,有裂紋橫穿洞內(nèi)。聯(lián)系實(shí)際生產(chǎn)工藝,認(rèn)為該裂紋是由于熱應(yīng)力經(jīng)酸洗后生成的。

  斷口上有少量如圖所示的切變韌窩及韌窩周圍正常的滑移線和滑移面，而大部分?jǐn)嗫诔尸F(xiàn)如圖所示的因受腐蝕而產(chǎn)生的泥塊狀花樣，故屬脆性斷裂。

二、結(jié)論與措施

  1. 夾雜物局部偏聚是銅管斷裂的內(nèi)在原因。當(dāng)夾雜恰好處在銅管彎曲變形處時(shí)易發(fā)生應(yīng)力開裂造成銅管斷裂。

  2. 焊接時(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力易集中在夾雜周圍及孔洞內(nèi)部。該應(yīng)力在酸洗過程中釋放出來，產(chǎn)生裂紋源。在外力彎曲變形的條件下，裂紋擴(kuò)展并相互連接,造成銅管斷裂。熱應(yīng)力及彎曲變形是銅管微裂紋擴(kuò)展、最終導(dǎo)致斷裂的外部誘發(fā)因素。

   針對(duì)上述分析,防止銅管斷裂的措施有：

     a. 把好原材料進(jìn)貨檢驗(yàn)關(guān),嚴(yán)格控制雜質(zhì)含量;

     b. 將焊接工藝由原來的高溫焊接改為低溫焊接;

     c. 重視銅管內(nèi)外壁的表面質(zhì)量檢驗(yàn),銅管內(nèi)外壁表面應(yīng)光滑、清潔,不應(yīng)有裂紋、劃傷、拉痕等缺陷,以減少裂紋源。

三、效果驗(yàn)證

    根據(jù)上述措施,我公司在銅管抽檢時(shí)保證各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到并超過企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求,并采用低溫焊接工藝,取得一定的效果。