Единое окно доступа к образовательным ресурсам

Контроль качества поковок: Учебное пособие

Голосов: 4

Предназначено для студентов специальности 150201 при выполнении дипломных проектов, а также для изучения курса "Технология ковки и горячей штамповки". Изложены виды брака, способы и инструментарий контроля качества поковок. Представлены отделочные операции и операции, повышающие качество поковок (очистка, правка, калибровка).

Приведенный ниже текст получен путем автоматического извлечения из оригинального PDF-документа и предназначен для предварительного просмотра.
Изображения (картинки, формулы, графики) отсутствуют.
                      ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

        УЛЬЯНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ




                                Ю. А. Титов
                                А. Ю. Титов




          КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ПОКОВОК
                              Учебное пособие

         для студентов, обучающихся по специальности 15020165
         «Машины и технология обработки металлов давлением»




                                  Ульяновск

                                     2008




                                       3


        УДК 621.8 (075)
        ББК 34.623
          Т 16



   Рецензенты: ген. директор ООО «Пластметпроект» Курганов С. В.,
              к. т. н., ген. директор ООО «Современные технологии» Циркин А. В.

                                           Одобрено секцией методических пособий
                                       научно-методического совета университета




              Титов, Ю. А. Контроль качества поковок / Ю. А. Титов, А. Ю. Ти-
Т 16   тов. – Ульяновск : УлГТУ, 2008. – 70 с.
             ISBN 978-5-9795-0385-1
             Предназначено для студентов специальности 150201 при выполнении диплом-
       ных проектов, а также для изучения курса «Технология ковки и горячей штамповки».
       Изложены виды брака, способы и инструментарий контроля качества поковок. Пред-
       ставлены отделочные операции и операции, повышающие качество поковок (очистка,
       правка, калибровка).




                                                                       УДК 621.8 (075)
                                                                          ББК 34.623




                                                     Титов Ю. А., Титов А. Ю., 2008
  ISBN 978-5-9795-0385-1                                 Оформление. УлГТУ, 2008



                                             4


                              ОГЛАВЛЕНИЕ


ВВЕДЕНИЕ                                                                  4

1. ВИДЫ БРАКА ПОКОВОК                                                      5
   1.1. Виды и классификация брака кованых поковок                         5
   1.2. Виды брака штампованных поковок                                    8
   1.3. Исправление дефектных поковок                                     18

2. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ЗАГОТОВОК И ПОКОВОК                           20
   2.1. Методы контроля физико–механических свойств заготовок и поковок   20
   2.2. Методы контроля геометрических элементов штампованных поковок     30
   2.3. Методы неразрушающего контроля                                    37

3. ИНСТРУМЕНТ И ПРИСПОСОБЛЕНИЯ ДЛЯ ПРОВЕРКИ РАЗМЕРОВ                      39
   3.1. Универсальный инструмент                                          39
   3.2. Специальный инструмент                                            41

4. ОТДЕЛОЧНЫЕ ОПЕРАЦИИ                                                    55
   4.1. Обрезка облоя и прошивка отверстий                                55
   4.2. Термическая обработка                                             58
   4.3. Очистка поковок                                                   59
   4.4. Правка                                                            61
   4.5. Калибровка                                                        63

ЗАКЛЮЧЕНИЕ                                                                66
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ                                                       67
АЛФАВИТНО–ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ                                            68
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК                                                  69




                                     5


                                 ВВЕДЕНИЕ

      В кузнечных цехах применяют три вида технического контроля – кон-
троль исходного металла, межоперационный контроль заготовок и окончатель-
ный контроль поковок. Первые два вида предназначены для своевременного
предупреждения брака. Задача окончательного контроля состоит в том, чтобы
не допустить выхода из кузнечного цеха недоброкачественных поковок.
      Контроль поковок в кузнечных цехах производится контролерами ОТК.
Начальник ОТК кузнечного цеха находится в подчинении у начальника ОТК
завода и несет ответственность за качество выпускаемой цехом продукции,
своевременное предупреждение массового брака на основных операциях и
своевременную приемку представленных на контроль поковок. Начальник ОТК
осуществляет руководство участками контроля через подчиненных ему масте-
ров или старших контролеров, возглавляющих отдельные участки. Контроль
штампованных поковок проводят на всех этапах изготовления.
      Наружный осмотр поковок невооруженным глазом или с помощью лупы
применяют для выявления поверхностных дефектов. Для обнаружения особо
мелких дефектов поверхности пользуются магнитным и люминесцентным ме-
тодом контроля. Внутренние дефекты обнаруживают с помощью ультразвуко-
вых или рентгеновских установок.
      При оценке отдельных свойств продукции (размера, предела прочности,
твердости и др.) обычно используют две характеристики: уровень качества и
однородность качества. Уровень качества характеризуется средней арифмети-
ческой М из результатов многократных измерений или испытаний, а однород-
ность – средним квадратическим отклонением Q, т. е. рассеиванием тех же ре-
зультатов относительно средней арифметической М.
      Не все показатели качества поковок или изделий выражаются количест-
венно (требования к очистке поверхности от окалины, к внешнему виду, отсут-
ствию трещин и т. п.); но в требовании отсутствия трещин уже заложено чи-
словое понятие, указывающее, что в годных поковках экземпляры с трещинами
должны составлять нулевую долю или весьма близкую к нулю часть всей про-
дукции; в других случаях указываются размеры допускаемых трещин, напри-
мер, «волосовины глубиной не более 0,3 мм допускаются без выточки».
      Помимо уровня и однородности применяют третий числовой показатель
качества – долю брака q или процент брака 100 q в партии. Этот показатель
имеет два значения: доля брака q в предъявленной к приемке партии и доля не-
замеченного брака в принятой партии q* или qцп.




                                     6


                         1. ВИДЫ БРАКА ПОКОВОК


             1.1. Виды и классификация брака кованых поковок

   Дефекты исходного стального слитка. Многие дефекты, свойственные
стальному слитку (рис.1), могут встречаться и в поковках.




                                          Рис. 1. Схематическое изображение строения
                                          стального слитка:

                                          1– мосты;
                                          2– усадочная раковина;
                                          3 – усадочные пустоты и ликвационная зона;
                                          4 – усадочная рыхлость и ликвационная зона;
                                          5 – зона средних дендритов всевозможных
                                          направлений;
                                          6 – тонкий слой плотного зернистого строе-
                                          нии;
                                          7 – мелкие плотные дендриты, идущие отвес-
                                          но к стенкам изложницы;
                                          8 – крупные дендриты;
                                          9 – Крупные наклонные дендриты;
                                          I0 – часть слитка с плотным зернистым
                                          строением.




        Дефекты нагрева. Окалина – слой окисленного металла на поверхно-
сти нагретой заготовки.
        Окалина, не удаленная с заготовки или с поверхности бойков, вдавлива-
ется в металл, образуя глубок вмятины на поковках.
        Недогрев – появление внутренних трещин в заготовке вследствие чрез-
мерной скорости нагрева и влияния напряжений, вызванных различной степе-
нью линейного расширения, неоднородностью химического состава по сече-
нию, а также при ковке вследствие недостаточной выдержки заготовки в нагре-




                                      7


вательной печи и отсутствия по этой причине необходимой пластичности ме-
талла для обработки его давлением.
       Перегрев – чрезмерный рост зерен в стали и понижение механических
свойств в результате нагрева до температур, превышающих допустимую для
данной марки стали, а также при чрезмерной продолжительности нагрева до
требуемых ковочных температур или окончании ковки при высоких температу-
рах, значительно превышающих оптимальную.
       Перегрев характеризуется наличием крупнозернистой структуры. Пере-
гретые поковки исправляют нормализацией, отжигом или улучшением.
       Пережог – окисление или оплавление по границам зерен стали в резуль-
тате длительного окислительного нагрева при высоких температурах (1300–
1350° С); характеризуется обильным выделением искр из нагретой добела заго-
товки, потерей ею пластических свойств и появлением многочисленных разры-
вов при ковке с обнажением характерного, напоминающего гречневую крупу,
крупнозернистого излома. Поковки с пережогом исправлению не подлежат и
могут быть использованы только в переплавку.
   Обезуглероженная поверхность – дефект, вызываемый выгоранием (окис-
лением) углерода в поверхностных слоях поковки, по глубине нередко превы-
шает припуск на обработку.
       Дефекты, возникающие при ковке. Торцовые заусенцы возникают при
небрежной рубке прибыльной и донной частей слитка или при горячей рубке
заготовок на части. Оставшиеся торцовые заусенцы после рубки подлежат уда-
лению, так как они при дальнейшей ковке вызывают образование зажимов
(складок).
       Зажимы возникают в случае применения неправильных приемов про-
тяжки и разгонки заготовки.
       Вогнутые торцы (или голенище) возникают на концах поковки в ре-
зультате активной протяжки заготовки с круглым поперечным сечением, не-
достаточного прогрева заготовки или малого веса падающих частей молота, а
также недостаточной длины оттягиваемого конца.
       Наружные трещины, или рванины, возникают вследствие:
       а) ковки при низких температурах;
       б) быстрого охлаждения (особенно легированной стали);
       в) недоброкачественного нагрева заготовки. вызывающего сильный пере-
грев или пережог поверхности, или при использовании сернистого топлива;
       г) недоброкачественности исходного слитка или заготовки.
       Наиболее подвержены поверхностным рванинам и трещинам при ковке
инструментальная быстрорежущая сталь и легированная малопластичная сталь
некоторых марок.
      Трещины, замеченные в процессе ковки конструкционной стали, во из-
бежание их увеличения в дальнейшем следует удалять в горячем (иногда в хо-
лодном) состоянии даже с применением специального подогрева. В ряде случа-




                                     8


ев допускается в местах возможного образования трещин оставлять увеличен-
ный припуск на обработку.
       Внутренние разрывы (свищи расслоения) чаще всего возникают вслед-
ствие неправильного процесса ковки.
       Свищи в центральной зоне сечения обычно имеют форму креста из–за
разрыва по направлению диагоналей квадратного сечения при ковке с боль-
шими подачами. Свищи и внутренние разрывы не крестообразной формы могут
появляться при обкатке круглой заготовки в плоских бойках.
       Внутренние трещины, имеющие вид расслоений, наблюдаются при зна-
чительной осадке в плоских бойках, при больших размерах контактных поверх-
ностей и малой высоте осаженной поковки.
       Для выявления внутренних разрывов, свищей и расслоений наиболее эф-
фективен метод ультразвуковой дефектоскопии.
       Наклеп – состояние поверхностных слоев поковки в результате окончания
ковки при низкой температуре. Наклеп, не устраненный термообработкой, мо-
жет приводить к повышенному короблению и даже к поломкам при последую-
щей обработке резанием.
       Кривизна возникает:
       а) при протяжке вследствие неравномерного охлаждения заготовки в про-
цессе ковки и несоблюдения порядка кантовки, а также под действием собст-
венного веса поковки при ковке весьма длинных валов;
       б) при осадке вследствие неравномерного прогрева заготовки перед ков-
кой и чрезмерного отношения длины к диаметру или к меньшей стороне сечения.
       Кривизну исправляют правкой в нагретом состоянии.
       Смещение осевой зоны слитка происходит от неравномерного прогрева,
неравномерных обжатий во время кантовки вокруг продольной оси или от ис-
кривления его оси при осадке.
       Недостаточная уковка. Основной признак этого вида брака – наличие в
поковке крупной кристаллической литой структуры.
       Вмятины – следы небрежной работы в виде ступенчатых переходов и
вмятин от бойков, следы от вдавленной в тело поковки окалины.
      Невыдержанные размеры – отклонения от заданных размеров и допусков;
преувеличение или преуменьшение припусков и напусков; отклонения по дли-
не; овальность, эксцентричность и перекос отверстий; завал радиусов отвер-
стий, маломерность фланцев и выступов, отклонения угловых параметров.
       Невыдержанные показатели механических свойств – отклонения от за-
данных ГОСТом и ТУ предела прочности, предела текучести, относительного
удлинения или сжатия, ударной вязкости и твердости на образцах, отрезанных
от поковок после того, как последние прошли термообработку.

                 1.2. Виды брака штампованных поковок




                                     9


      Брак, возникающий от исходного материала. Риски на поверхности
поковок, представляющие собой мелкие открытые трещины, образующиеся при
нагревах и последующем травлении (рис. 2, б).
      Закаты – заусенцы, возникающие от неправильной калибровки или из-
носа ручьев в прокатных валках и закатанные в виде диаметрально проти-
воположных складок глубиной более 0,5 мм (рис, 2в).
      В отличие от дефектов штамповочного или закалочного происхождения
перечисленные выше дефекты материала всегда обнаруживаются на по-
верхности поковки и строго следуют перегибам ее контура (рис. 2, м).
      Плены представляют собой брызги жидкой стали, застывшие на стенках
изложницы и раскатанные при прокатке в виде отслаивающихся с поверхности
пленок толщиной до 1,5 мм (рис. 2, г). После штамповки остаются на поверхно-
сти поковок.




                    Рис. 2. Виды брака исходного материала и заготовок

Царапины (глубиной 0,2 – 0,5 мм и просматриваемые до дна), возникают при
прокатке металла вследствие задиров и заусенцев на прокатных валках (рис. 2, а).
      Волосовины – тонкие (волосные), не просматриваемые до дна трещины на
поверхности поковок глубиной 0,5 – 1,5 мм, возникают при прокатке в ре-
зультате раскатки в длину подкорковых газовых пузырей стального слитка и
обнажаются в результате окисления.
      Расслоения обнаруживаются в виде трещин по срезу заусенца или в виде
расслаивания поковок на две части по плоскости разъема штампов (рис. 2, д);
      Дефект обнажается при обрезке заусенца (рис. 3). Расслоения являются
следствием усадочной раковины или рыхлости.




                                        10


 Шлаковые включения – все инородные включения, попадающие в жидкую
сталь (шамотины, песочины и др.); выявляются при резке заготовок, если вклю-
чение попадает на линию среза, а также при просмотре микро– и макрошвов.




                          а)
                           а)                                   б)


   Рис. 3. Образование расслоения в поковке шатуна: а – заготовка с дефектом перед штам-
                повкой; б – выжимание дефекта в заусенец при штамповке
      Флокены представляют собой скопления или гнезда мельчайших трещин,
видимых на осмотре на срезах заготовок. Поковки, отштампованные из метал-
ла, поражены флокенами. Они растрескиваются при закалке, иногда с отделе-
нием кусков, обнаруживаются непосредственно при закалке, снятии припуска и
процессе механической обработки или же при поломке детали.
      Несоответствующая марка стали (несоответствующий химический со-
став стали). Брак по несоответствию химического состава или марок стали об-
наруживать при испытании твердости, пробой по искре или стилоскопом, а так-
же при растрескивании деталей в процессе закалки, при поломке деталей во
время правки после цементации и закалки, или в эксплуатации. Для избежания
брака по этой причине рекомендуется унифицировать размеры профилей в куз-
нечно–штамповочном цехе таким образом, чтобы на одном участке не встреча-
лось одинаковых профилей, резко различных по свойствам марок стали, глав-
ным образом стали цементуемой и улучшаемой.
      Несоответствующие размеры профиля материала приводят к браку на
штамповке – по неполной фигуре (маломерный профиль), по недоштамповке
(увеличенный профиль) и по зажимам.
      Брак, возникающий при резке заготовок. Различают следующие виды
брака при резке заготовок; косой срез – торец наклонен к оси заготовки (рис. 2, и);
заусенцы и искривление конца заготовки (рис. 2, к); грубый срез или скол с вы-
рывом металла (рис. 2, л); торцовые трещины, несоответствие заготовок по
длине или весу (короткая заготовка или малая заготовка).
      Косой срез зависит не только от зазора между ножами, но и от профиля
вырезов и ножах и от того, под каким углом к передней плоскости ножей пода-
ется разрезаемая штанга.
      Торцовые трещины появляются при резке, главным образом, металла
крупных профилей. Под действием возникающих остаточных напряжений ма-
териал растрескивается иногда через 2 – 6 ч после резки.


                                          11


      Зимой брак по торцовым трещинам особенно возрастает, так как низкая
температура способствует растрескиванию металла даже при резке малых про-
филей (менее 50 мм).
      Торцовые трещины на поковках легко выявляются по расположению их
на концах и торцах поковок. Применение подогрева проката до 300 ºС перед
резкой на заготовки полностью исключает появление торцовых трещин.
      Несоответствие заготовки по длине вызывается неправильной установ-
кой упоров, недостаточно жестким их креплением и неполной подачей прутка
до упора при резке. Заготовки, нарезаемые по заданному весу, следует взвеши-
вать при наладке упоров на точных весах, лучше всего на циферблатных с це-
ной деления 5– 10 г.
      Брак, возникающий при нагреве заготовок. Состояние перегрева ха-
рактерно для всех штампованных поковок, так как процесс штамповки ведется
в интервале температур 1250 – 1100 ºС.
      Для исправления перегрева и улучшения механических качеств, как пра-
вило, предусматривается нормализация всех штампованных поковок. Исклю-
чение иногда делается только для неответственных поковок, изготовляемых из
стали 10 и 20.
      При высокочастотном индукционном нагреве с методической подачей за-
готовок в индуктор припуск хотя бы одного толкания (передержка заготовок в
индукторе на один период толкания) приводит к возникновению весьма опас-
ных внутренних трещин, расположенных в зоне наибольшего напряжения, воз-
никающего при горячем деформировании заготовки. Этому виду брака подвер-
жены все заготовки, одновременно находящиеся в индукторе.
      Брак, возникающий при штамповке. Вмятины представляют собой
следы заштампованной и в дальнейшем вытравленной или обитой окалины.
Вмятины имеют глубину до 3 мм, что приводит к браку при механической об-
работке или к ослаблению рабочего сечения детали в черных местах. Они яв-
ляются результатом плохой обивки окалины с заготовки перед укладкой ее в
формовочные ручьи.
      Забоины являются следствием механических повреждений поковок, воз-
никающих при извлечении застрявшей поковки из полости штампа, при пере-
броске горячих поковок или при попадании посторонних предметов (обсечек) в
обрезные штампы.
      Лом–бой – поковка, получившая удар, когда она не была уложена в ниж-
нюю фигуру штампа или смещена с нее.
      Неполная фигура – брак, образовавшийся при незаполнении чистового
ручья штампа металлом, главным образом у выступов, углов, закруглений и ре-
бер. Брак возникает при недостаточном нагреве или недостаточном количестве
ударов во время подкатки и окончательной штамповки; при работе на молоте с
недостаточным весом падающих частей, в изношенном штампе, для которого
нормальный объем заготовки недостаточен, или в штампе неудачной конструк-




                                     12



    
Яндекс цитирования Яндекс.Метрика