Znanje - Sanxin

Uzroci i mjere za poboljšanje površinskih pukotina u otkivcima

 

Nakon kaljenja i otpuštanja, čelik 40Cr ima odlična sveobuhvatna mehanička svojstva, umjerene je cijene i jednostavan je za obradu. Trenutno je jedna od najčešće korištenih vrsta čelika u industriji proizvodnje mašina. Kina Vigor je aktivno i duboko uključen u procese duboke prerade svojih kupaca kako bi razumio tokove njihovih proizvodnih procesa; analizom abnormalnih uzoraka identificira temeljne uzroke površinskih pukotina u 40Cr otkivcima i predlaže rješenja. S jedne strane, vodi kupce ka poboljšanju njihovih proizvodnih procesa i održava dobar odnos s njima; s druge strane, također razumije terminalnu upotrebu proizvoda i brzo prilagođava proizvodne procese 40Cr kontinuirano lijevanih gredica (ili valjanih materijala) kako bi se proizveli proizvodi koji zadovoljavaju zahtjeve tržišta.

 

1 Tehničke specifikacije

Osnovne tehničke specifikacije za isporuku su sljedeće: Glavne specifikacije ploča za kontinuirano livenje uključuju kvadratne ploče od 300 mm × 300 mm, 350 mm × 450 mm i 370 mm × 480 mm, i okruglih gredica od 300 mm, 400 mm, 450 mm, 500 mm i 600 mm. Specifikacije toplo valjanog okruglog čelika su φ105 do 270 mm. Uzimajući toplo valjane šipke od 40Cr kao primjer, glavni proizvodni proces je sljedeći: konvertor (električna peć) - rafiniranje - VD - kontinuirano livenje - vruća isporuka - toplo valjanje gredice - četveroslojno valjanje - sporo hlađenje.

 

Osnovni uslovi za isporuku 40Cr livenih gredica za kontinuirano lijevanje su sljedeći: Struktura s malim uvećanjem mora se procijeniti u skladu sa YB/T 153-1999. Stepeni centralne poroznosti, šupljine skupljanja, centralne pukotine, potkožne pukotine i potkožnog mjehurića na ispitnom uzorku strukture nagrizene kiselinom pri malom uvećanju poprečnog presjeka livenog komada ne smiju prelaziti stepen 2.0. Površina livenog komada mora biti bez vidljivih šupljina skupljanja, potkožnih mjehurića, čeonih spojeva, ljuštenja kožice, krasta, inkluzija itd. Ne smije biti pukotina dublje od 1 mm, niti ogrebotina, udubljenja, pora, nabora, hladnih prskanja, izbočina, udubljenja, poprečnih vibracijskih tragova itd. dubine ili visine veće od 2 mm. Ako površina čeličnog komada ima bilo koji od gore navedenih nedostataka koji nisu dozvoljeni ili prelaze dozvoljene propise, moraju se ukloniti. Širina uklanjanja ne smije biti manja od 6 puta dubine, a dužina ne smije biti manja od 10 puta dubine. Nakon uklanjanja, dubina defekta ne smije biti veća od 10 mm. Područje defekta nakon popravke mora biti glatko i bez oštrih uglova. Tek nakon ispunjavanja zahtjeva, gredice se mogu prodavati eksterno ili valjati kako bi se smanjio odbacivanje šipki zbog nedostataka gredica kao što su lom i velike pukotine.

 

Osnovni uslovi za isporuku toplo valjanog okruglog čelika 40Cr su sljedeći: Struktura nagrizena kiselinom s malim uvećanjem mora se procijeniti u skladu s GB/T1979, s centralnom poroznošću, općom poroznošću i segregacijom ingota ne većom od 2.0, a opća tačkasta segregacija, segregacija na rubnim tačkama i potkožni mjehurići nisu dozvoljeni. Veličina zrna austenita čelika mora se odrediti u skladu s GB/T6394, s razredom ne manjim od 5.0 i razlikom u ujednačenosti veličine zrna ne većom od 3 razreda. Čelik se mora pregledati na nemetalne inkluzije u skladu s GB/T10561 i procijeniti Metodom A. Kvalificirane klase inkluzija moraju biti sljedeće: Sistem grubih/finih inkluzija. ≤ 2.0 /≤ 3.0; B, C, D grubi/fini sistem ≤ 1.5 /≤ 2.5. 2

 

2. slučajs

Kućište od kovanog čelika 40Cr I

◆ Osnovna situacija: Određena mašinska kompanija kupila je 40Cr čelik sa specifikacijom od φ115 mm, koju je korisnik koristio za proizvodnju cijevi osovine glavčine kotača automobila, kao što je prikazano na Slici 1. Korisnik je pronašao površinske pukotine na dnu cijevi osovine gdje je bila duboko deformirana nakon kovanja (kalupnog kovanja) (prije nego što je proveden proces termičke obrade), što je rezultiralo time da je oko 30% obradaka bilo otpisano.

 

Morfologija inkluzija u toplo valjanim šipkama prikazana je na slici 2.

 

Mikrostruktura od ruba prema centru prikazana je na Slici 3. Mreža je feritna, a unutrašnjost je lamelarni perlit. Veličina feritne mreže varira od ruba prema centru, a prosječna veličina zrna pokazuje postepeni trend rasta od ruba prema centru.

 

Na rubu su vidljive pukotine, a u blizini pukotina nalazi se sloj dekarburizacije nastao usljed oksidacije. Među njima, bijeli dio na rubu je ferit, crni dio su rupe, a sivi dio su produkti oksidacije, kao što je prikazano na slici 4.

Slučaj pukotina u kovanom čeliku 40Cr II

◆ Osnovna situacija: Kovačnica u Jiangsuu kupila je 40Cr livene gredice za kontinuirano lijevanje dimenzija 300 mm × 300 mm. Sastav, nedostaci strukture s malim uvećanjem i klase ispunjavali su zahtjeve interne kontrole preduzeća. Korisnik je kovao zupčanike od kontinuiranog lijevanja. Osnovni postupci obrade za korisnikove zupčanike bili su: izrezivanje - zagrijavanje - kovanje u okrugle šipke - piljenje - kaljenje i otpuštanje - grubo i završno tokarenje. Kompanija je obradila ukupno 21 zupčanik, među kojima je kod 11 zupčanika utvrđeno da imaju pukotine nakon grubog tokarenja, a pukotine su se u osnovi nalazile na istom mjestu, kao što je prikazano na slici 5.

Metalografska analiza u blizini pukotine: Morfologija pukotine i distribucija inkluzija prikazane su na Slici 6. Nema očigledne dekarburizacije na obje strane pukotine. Mikrostruktura se sastoji od lamelarnog perlita i retikularnog ferita. Dodatno je određen i stepen inkluzije. Među njima, grube/fine klase tipova A, B i D su 0.5/0, grube/fine klase tipa C je 1.0/0, a inkluzija DS je 1.5, što ne prelazi interne standarde preduzeća.

3. Analiza i diskusija

U slučaju I, na osnovu rezultata ispitivanja, pukotine su se uglavnom javljale na površinskim i podzemnim slojevima. Bijeli ferit u blizini pukotina nastao je usljed dekarburizacije, a produkti oksidacije bili su sivi. Hitno je potrebno utvrditi uzrok dekarburizacije na površini, a posebno u podzemnim slojevima. Mogućnost da je veliki zaostali napon obrade čelika uzrokovao pukotine tokom zagrijavanja je relativno mala. φŠipka od 115 mm može lako osloboditi zaostala naprezanja tokom zagrijavanja. Osim toga, mogućnost da su pukotine uzrokovane neodgovarajućom temperaturom zagrijavanja tokom kovanja je također relativno mala. Brza brzina hlađenja nakon kovanja također ne može formirati takve pukotine, jer je teško formirati veliki sloj dekarburizacije u blizini izvora pukotine pri velikoj brzini hlađenja (konačna temperatura kovanja je obično 850°C).℃i dugoročno zadržavanje na 650℃~ 850℃ (potreban je za formiranje sloja za dekarburizaciju). Dong Changxing i saradnici smatraju da ako se dekarburizacija pronađe u blizini pukotina, to ukazuje na to da originalni materijal ima defekte, a mikrostruktura u blizini pukotina se mijenja tokom zagrijavanja, što je sklono formiranju bijelog ferita. Na osnovu gore navedenih rezultata analize, konačno je potvrđeno da su površinske pukotine kovanog komada uzrokovane podzemnim plinskim rupama (pukotinama) u šipki, a to je konačno potvrđeno testom pranja kiselinom. Proizvođač je koristio visokofrekventno električno zagrijavanje, a dekarburizacija se dogodila u blizini defekata tokom brzog procesa zagrijavanja šipke. Tokom procesa kovanja, zbog prisustva oksida, difuzija atoma je bila otežana, što je otežavalo zavarivanje pukotina i one bi se dalje širile pod zateznim naponom, što bi na kraju rezultiralo nekim neispravnim proizvodima.

 

U slučaju II, nije pronađena dekarburizacija u blizini pukotina, što ukazuje na to da pukotine nisu postojale tokom zagrijavanja, što znači da nije bilo pukotina u originalnom materijalu. Kako bi se ovaj problem fundamentalno riješio, provedeno je detaljno istraživanje osnovnih procesa obrade kontinuirano livenog komada u zupčanike. Tokom istraživanja utvrđeno je da je dizajn dodataka za obradu tokom procesa pretvaranja komada u šipke bio nepravilan. Standard bi trebao biti zasnovan na GB/T 21471.-2008. Na primjer, ako je neto veličina zupčanog prstena φ200 mm, a debljina 50 mm, a istovremeno se obrađuje 20 komada, prema ovom standardu, kovani komad prije obrade treba biti φ(215±6) mm, a dužina bi trebala biti (1130±12) mm (Napomena: širina zuba pile je oko 5 mm) kako bi se zadovoljili zahtjevi rezanja. Međutim, kupac je kontrolirao dodatak za obradu na oko 8 mm prilikom izrade kovanog komada, a do savijanja može doći i kada se koristi komad od 300 mm.×Kvadratni gredica od 300 mm kuje se u okruglu šipku. Stoga, projektovani dodatak za obradu ne može zadovoljiti stvarne proizvodne zahtjeve. Osim toga, tokom istrage je utvrđeno da postoje i problemi u organizaciji proizvodnog procesa kod kupca. Grubo tokarenje treba obaviti prije kaljenja i otpuštanja, umjesto da se grubo i završno tokarenje završi nakon kaljenja i otpuštanja. Ako se kaljenje i otpuštanje izvrši prije grubog tokarenja, čak i ako je otkivak mali, i dalje je sklon pukotinama pri kaljenju zbog površinskih nedostataka kovane gredice tokom kaljenja. Korisnik je prepoznao gore navedena mišljenja i nakon gore navedenih podešavanja nije bilo sporova u kvaliteti.

 

zaključak

1) Podpovršinske pukotine (rupe) od plina u šipkama su glavni uzrok pukotina u cijevima osovina glavčina kotača automobila. Odabirom zaštitne troske niže viskoznosti i njenim pravovremenim pečenjem, održavanjem ravnomjernog hlađenja steznih valjaka i njihovim pravovremenim popravljanjem, može se spriječiti stvaranje podpovršinskih defekata. Šipke s podpovršinskim pukotinama (rupama) od plina preporučuje se za obradu rezanjem umjesto obrade pod pritiskom.

2) Nepravilan dizajn crteža kovanja je osnovni uzrok pukotina na površini zupčanika od 40Cr. Pravovremena komunikacija s kupcima može izbjeći nepotrebne sporove oko kvalitete.