Брак штампованных поковок

Риски на поверхности поковок, представляющие собой мелкие открытые царапины глубиной 0.2—0,5 мм и просматриваемые до дна, возникают при прокатке металла вследствие задиров и заусенцев на прокатных валках (рис. 7, а).

Волосовины — тонкие (волосные), не просматриваемые до дна трещины на поверхности поковок глубиной 0.5-1.5 мм, возникают при прокатке в результате раскатки в длину подкорковых газовых пузырей стального слитка и обнажаются в результате окисления при нагревах и последующем травлении (рис. 7. б). Закаты — заусенцы, возникающие от неправильной калибровки или износа ручьев в прокатных валках и закатанные в виде диаметрально противоположных складок глубиной более 0,5 мм (рис. 7, в). Рис. 7. Виды брака исходного материала и заготовок

В отличие от дефектов штамповочного или закалочного происхождения перечисленные выше дефекты материала всегда обнаруживаются на поверхности поковки и строго следуют перегибам ее  контура  (рис.7, 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. 7. г). После штамповки остаются на поверхности поковок.

Расслоения обнаруживаются в виде трещин по срезу заусенца или в виде расслаивания поковок на две части по плоскости разъема штампов (рис. 7. д); дефект обнажается при обрезке заусенца (рис. 8). Расслоения являются следствием усадочной раковины или рыхлости. Рис. 8. Образование расслоения в поковке шатуна: а — заготовка с дефектом перед штамповкой; б — выжимание дефекта в заусенец при штамповке

Шлаковые включения — все инородные включения, попадающие в жидкую сталь (шамотины. песочины и др.); выявляются при резке заготовок, если включение попадает на линию среза (рис. 7, е), а также при просмотре микро- и макрошлифов.

Флокены представляют собой скопления или гнезда мельчайших трещин (рис. 7, ж), видимых при осмотре на срезах заготовок в виде белых хлопьев или пятен. Поковки, отштампованные из металла, пораженного флокенами, растрескиваются при закалке, иногда с отделением кусков; обнаруживаются непосредственно при закалке, при снятии припуска в процессе механической обработки или же при поломке детали.

Несоответствующая марка стали (несоответствующий химический состав стали). Брак по несоответствию химического состава или марок стали обнаруживается при испытании твердости, пробой по искре или стилоскопом, а также 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 кузнечно-штамповочном цехе таким образом, чтобы на одном участке не встречалось одинаковых профилей, резко различных по свойствам марок стали, главным 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.

Различают следующие виды брака при резке заготовок: косой срез - торец наклонен к оси заготовки (рис. 7, и); заусенцы и искривление конца заготовки (рис. 7, к); грубый срез или скол с вырывом металла (рис. 7, л); торцовые трещины (рис. 7, з); 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 в ножах и от того, под каким углом к передней плоскости ножей подается разрезаемая штанга.

Торцовые трещины появляются при резке главным образом металла крупных профилей. Под действием возникающих остаточных напряжений материал растрескивается иногда через 2-6 ч после резки.

Зимой брак по торцовым трещинам особенно возрастает, так как низкая температура способствует растрескиванию металла даже при резке малых профилей (менее 50 мм).

Торцовые трещины на поковках легко выявляются по расположению их на концах и торцах поковок. Применение подогрева проката до 300°С перед резкой на заготовки полностью исключает появление торцовых трещин.

Несоответствие заготовки по длине вызывается неправильной установкой упоров, недостаточно жестким их креплением и неполной подачей прутка до упора при резке. Заготовки, нарезаемые по заданному весу, следует взвешивать при наладке упоров на точных весах, лучше всего на циферблатных с ценой деления 5-10 г.

Перегрев — см. здесь. Состояние перегрева характерно для всех штампованных поковок, так как процесс штамповки ведется в интервале температур 1250-1100° С.

Для исправления перегрева и улучшения механических качеств, как правило, предусматривается нормализация всех штампованных поковок. Исключение иногда делается только для неответственных поковок, изготовляемых из стали 10 и 20.

Пережог — см. здесь.
Окалина — см. здесь.

При высокочастотном индукционном нагреве с методической подачей заготовок в индуктор пропуск хотя бы одного толкания (передержка заготовок в индукторе на один период толкамин) приводит к возникновению весьма опасных внутренних трещин, расположенных в зоне наибольшего напряжения, возникающего при горячем деформировании заготовки. Этому виду брака подвержены все заготовки, одновременно находящиеся в индукторе.

Обезуглероженная поверхность — см. здесь.

Брак при штамповке выдавливанием. Прессутяжина (рис. 14) возникает вследствие изменения направления течения верхних слоев металла (непосредственно под пуансоном) с горизонтального на вертикальное. Устраняется снижением скорости деформирования.

Характерной особенностью конструктивного брака является систематическая повторяемость брака одного и того же вида с высоким процентом отбраковки. Наиболее характерны следующие виды.

Недостаточный припуск на обработку. Проявляется в виде «черноты» или при отсутствии черноты в виде мягких пятен и недостаточной твердости после закалки токами высокой частоты вследствие неполного удаления обезуглероженного слоя.

Негодная макроструктура — неправильное направление волокна на травленых разрезах поковки по основным рабочим сечениям. При конструировании штампов для поковок и выборе размеров и формы исходной заготовки категорически запрещается направлять волокно поперек направления рабочих напряжений, возникающих в детали при ее эксплуатации, а также пересекать напряженные сечения детали волокнами центральной загрязненной зоны исходного проката.

Систематический перекос штампов происходит, когда конструктор не предусмотрел в штампе направляющих или выбрал неправильно линию разъема.

Систематическое незаполнение фигуры штампа, особенно высоких выступов, ребер и «уголков» устраняется только правильным сочетанием размеров предварительного и окончательного ручьев в штампе.

Систематическое образование зажимов в определенных местах поковки. Зажим может происходить от несоответствия радиуса закругления в гибочном ручье с контуром фигуры в черновом и чистовом ручье.

Невыдерживание размеров от заданной базы (при формальном выдерживании других сопутствующих размеров), что приводит к окончательному браку при механической обработке.

Происходит при несоблюдении «Правила о единстве базы» кузнечной и механической обработки (рис. 18). Для устранения такого брака необходимо в чертеже поковки «привязать» основные контрольные размеры к «черным» базовым поверхностям, по которым деталь базируется при механической обработке, обеспечить стабильное выполнение этих размеров при изготовлении поковок, предусмотреть их проверку соответствующими шаблонами и контрольными приспособлениями. Рис. 18. Брак по зарезанию и утонению стенки в продольной рулевой тяге из-за несогласования баз. Вместо общей длины L + 2l, операцию высадки следует налаживать по размерам L/2, l и 1

Кривизна готовых поковок является следствием неэффективного способа правки. Для контроля и правильной наладки правочной операции следует предусматривать изготовление соответствующих контрольных приспособлений.

Недостаточная твердость. Основные причины возникновения брака:

• неполная закалка (низкая температура нагрева под закалку, недостаточная выдержка или непрогрев при закалочной температуре, недостаточная активность охлаждения):
• завышенная температура отпуска;
• обезуглероживание поверхности при многократных нагревах;
• несоответствие химического состава стали (пониженный процент углерода и легирующих составляющих).

Повышенная твердость. Основные причины возникновения брака:

• быстрое охлаждение после нормализации;
• заниженная температура отпуска;
• недостаточная выдержка при нагреве в нормализационной или отпускной печи;
• несоответствие химического состава стали (повышенный процент углерода и легирующих составляющих).

Пестрота твердости — чрезмерная разница в твердости на одной поковке, определяется измерением твердости на одной поковке в нескольких точках. Основные причины возникновения брака:

• недостаточный прогрев при термообработке (чрезмерная загрузка, недостаточная выдержка);
• быстрое охлаждение после нормализации (на сыром песке, под дождем и т. п.);
• местное обезуглероживание;
• близкое расположение ликваци онной зоны металла к поверхности детали, например, в зоне среза заусенца.

Вязкость (плохая обрабатываемость режущими инструментами при нормальной твердости) определяется выборочно по микроструктуре или опыт ной обработкой в механических цехах. Сплошной контроль осуществляется на магнитных приборах. Основные причины плохой обрабатываемости:

• мелкозернистая структура;
• наличие в перлитной стали зернистого или сорбнтообразного перлита вместо пластинчатого;
• наличие в высокоуглеродистой стали цементита и пластинчатого перлита вместо зернистого перлита.

Закалочные трещины — тонкие разветвляющиеся трещины, глубоко проникающие в тело поковки. В случаях резкой закалки закалочные трещины представляют собой криволинейные разрывы в местах перехода от тонких сечений к толстым или на тонких ребрах и кромках. Основные причины возникновения закалочных трещин:

• чрезмерная скорость охлаждения;
• резкое различие в содержании углерода в местах среза заусенца и в соседних слоях металла (поковки с тонкими сечениями и сложной формой) (Для предупреждения закалочных трещин такие поковки, как шатуны, перед закалкой в воде должны проходить нормализацию или изготовляться из стали, закаливающейся в масле.);
• несоответствие химического состава стали (повышенный против установленного по ГОСТу процент углерода, хрома или марганца);
• загрязненный металл с резкой ликвацией.

Окалина на поверхности поковок, оставшаяся вследствие поспешной очистки или  применения несоответствующих способов очистки. При удалении окалины в травильных ваннах этот вид брака возникает от недостаточной концентрации кислоты при избытке железного купороса.

Перетравленность - ноздреватость поковок вследствие передержки их в травильной ванне с чрезмерной концентрацией кислоты.

Забоины при очистке - механическое повреждение поковок с изменением размеров при совместной очистке в барабанах или дробеструйных установках крупных и мелких поковок.

Кроме перечисленных видов брака, в процессе обработки резанием могут обнаружиться следующие виды брака поковок.

Чернота на обработанных местах детали в результате недостаточного припуска на обработку или кривизны поковки.

Вмятины — отдельные углубления и раковины в местах детали, на которых глубина вмятин от заштамповки окалины на поковке превысила фактический припуск на обработку. Остатки окалины на дне вмятин представляют особую опасность для зуборезного инструмента и протяжек.

Тонкая стенка, обнаруживаемая при сверлении отверстий или при обработке одной из плоскостей. Этот вид брака является следствием перекоса поковки по плоскости разъема штампа (рис. 19, а), кривизны или отклонений поковки по длине. Перечисленные виды брака могут возникать также и от погрешностей механической обработки, главным образом от погрешностей или неточностей базирующих устройств или неправильного выбора базовых поверхностей для обработки резанием. Рис. 19. Исправление заточкой незначительного перекоса в поковке на базовой поверхности: а — влияние перекоса на образование тонкой стенки: б — заточка н выравнивание базовой поверхности исправляет поковку и позволяет получить годную деталь