紧固件在加工和处理过程中,尤其在电镀前的酸洗和碱洗以及随后的电镀过程中,表面吸收了氢原子,沉积的金属镀层然后俘获氢。当紧固件拧紧时,氢朝着应力蕞集中的部分转够,
引起压力增髙到超过基体金属的强度并产生微小的表面裂开。氢特别活动并很快渗入到新形成的裂隙中去。这种压力-裂开渗入的循环一直继续到紧固件断裂。通为了消除氢脆的威胁,紧固件要在镀后尽可能快地加热烘焙,以使氢从镀层中渗出,烘焙通常在375-4000F(176-190℃)进行3-24小时。 由于机械镀锌是非电解质的,这实际上消除了氢脆的威胁。
模具零件电镀原理
镀铬是通过电化学方法在固体表面上沉积一层金属铬的过程,电解液为铬酸溶液,模具零件为阴极,在特定的电压和电流密度的阳极上进行氧化反应产生氧气,在阴极上发生还原反应产生氢气,从而析出铬并附着在模具零件表面。
某车型后侧门内板压边圈结构,材质为GM246,质量6.4×103kg,其筋条厚度分别为30、40mm,符合模具筋条≥30mm的技术规范。为改善钣金拉伤缺陷,对其进行电镀处理以提升模具零件的硬度与降低型面粗糙度。跟踪模具零件电镀后的生产状态发现,经约1200冲次后钣金表面出现多条可视的拉伤,检查压边圈发现其表面也存在多处长度为45~100mm的细密裂纹(见图4(b)),且模具零件裂纹与钣金拉伤处完全吻合。因此,如何规避电镀后模具零件表面出现裂纹成为解决问题的关键。为剖析模具零件电镀开裂的失效机理,联合铸造厂、模具厂及模具镀铬厂家三方,分别从模具结构强度、模具铸件质量、模具热处理工艺及模具电镀过程氢脆现象的控制等维度进行分析。
为确认模具电镀结构强度是否充分,采用有限元软件ANSYS对压边圈进行静力学分析,模拟模具在钣金冲压成形过程中的静力学响应。由钣金成形原理可知,拉深到底前瞬间压边圈受力蕞大。由于本案例只需定性检测压边圈的受力情况,为加快计算机运行速度,对压边圈受力分析进行简化,简化模型。其中,压边圈上表面受力可简化为均匀加载至管理面与平衡块竖直方向上的合力F1;压边圈下侧受力可简化为均匀加载至其顶杆腿竖直方向上的合力F2。
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