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鍛件缺陷可能會影響后續加工工藝或在后續處理過程中把缺陷放大,有的會嚴重影響鍛件的功能,甚至極大地降低所制成品件的使用壽命,危及安全。對鍛件進行檢測,可以對已制成鍛件的質量進行評價,找出判定合格或不合格的證據,還可以對檢測數據進行統計分析,找出出現不合格件的原因,給改進提供方向,預防不合格件的產生。
鍛件質量檢測項目包括:材質、尺寸、重量、外觀、物理性能(硬度、屈服強度、抗拉強度、沖擊功)、無損探傷(磁粉檢測、超聲波、滲透檢測、渦流檢測)、剖面流線、脫碳層深度、金相組織)。磁粉探傷檢測如圖1所示,金相檢測如圖2所示。
圖1 磁粉探傷
圖2 金相組織
(表面有0.13mm脫碳層)
根據需要,可以選擇不同的檢測方法,如:材質可以用化學分析,也可以用光譜分析;尺寸檢測有卡尺、三坐標、激光掃描儀、輪廓儀、投影儀、專用量規。
但不同的檢測方法會影響: ⑴檢測的精度,數據的可靠性;⑵檢測的效率;⑶檢測的成本。通常在滿足標準要求的情況下,選用效率高、成本低的檢測方法。
⑴驗證質量證明文件:質量保證書內容是否齊全、清晰,質保書所列各項指標是否符合采購文件、合同或技術協議的要求。對爐號有要求的,質保書的爐號是否與收貨相符,有無混爐號現象。
⑵原材料尺寸檢驗:對直徑、厚度、斷面形狀尺寸、長度等進行測量。
⑶外觀檢測:有無裂紋、銹坑、彎曲變形、硬損傷,有無標識混亂等。
⑷必要時,對原材料取樣進行成分分析、物理性能檢測、低倍組織檢測(圖3)、金相分析、淬透性試驗,可以進行塔形試驗(圖4),以檢驗是否有發紋及嚴重度大小等。
檢測坯料的規格、表面質量、斷口形狀和尺寸、重量、長度等是否符合工藝文件的要求,測量的方法有:目測、游標卡尺、直尺、電子秤、角度尺等。對料頭或料尾有要求的,應按要求進行。對坯料應做好標識,并做到按批號先進先出。
圖3 圓鋼低倍組織試樣
圖4 原材料塔形試驗樣件
鍛造前應檢查生產用的技術文件是否齊全,文件版本是否有效;測量工具、量規、計量器具是否齊全,且是否完好,是否在有效期內,有些計量器具需要調零或校準;驗證工裝、模具是否正確,齊全,完好;檢查坯料箱標識卡上的信息是否正確,是否符合要求;檢驗預熱的模具溫度是否達到要求。
若有溫度檢測系統,并且帶有分選裝置,實現溫度測量和控制較易實現,可靠度較高,但有一個要點,就是對熱電偶要定期比對和校準,并做好記錄。對超溫料要當班報廢,對低溫料可再返工加熱,并可多次加熱使用,對溫度合格但未鍛坯料,根據產品要求,最多可重復加熱2到3次,對要求嚴格的鍛件,這種坯料需集中一起,在鍛造結束時作為一個批次生產,并做好記錄和標識。對要求不嚴的鍛件,可當班隨時處理,無須單獨標識和記錄。
若沒有溫度檢測系統,應用比色卡比對溫度。也可憑經驗判斷,但須有一定經驗的電爐工和爐前工。
制坯有鐓粗、拔長、折彎、鐓頭等,若用工裝模具且帶有限位,則制成的坯料尺寸穩定,質量能有保證。若限位不易實現,應在制坯旁放一個比對物,在制坯操作時隨時比對。因制坯操作很快,慢了會導致溫度下降很快,尺寸測量難度大,測量操作需要快捷準確,不易實現,因此用比對物的方法,簡單易行。
此工序的主要工作是調整厚度,模具對正,容易出現的缺陷有,尺寸超差、缺材、折疊、錯模、磕碰、標記缺失或不清晰、有氧化坑,對難出模的件,易出現彎曲或變形。
檢查切邊尺寸是否合格的便捷方法是用樣板,切邊工序主要檢測內容:毛刺、有無過切、殘余飛邊大小、有無沖頭壓痕、有無磕碰、有無沖切變形。
整形是為了彌補鍛造過程中產生的變形,為了達到更精確的尺寸要求和更好的表面形狀和粗糙度。整形工序的檢查要點是:所整尺寸是否達到預期要求,是否產生壓痕,有無矯枉過正,有無干涉到其他尺寸。
鍛造所有工序完成后,對鍛件按技術標準進行全面的檢驗和評估,對出現的不合格通過調整模具再試制的鍛件,需重新測量,判定不合格是否已消除,模具調整完畢,需進行首件檢驗,并做好標識,以便巡檢人員復核。首件保留直到班次結束,可隨產品轉到下一工序。檢測結果應做好記錄,對記錄的數據應進行統計分析,根據需要對某些特性可以做過程能力分析,如圖5所示。
能在鍛造現場檢驗的項目盡量在現場測量,需用專門測量儀器或裝置測量的項目,如:磁粉探傷、三坐標、投影儀等,待現場能測量的項目完成后,再送到實驗室檢測,按照先易后難的原則,減少測量成本。因鍛件流線是由鍛造工藝決定的,與鍛件厚度和錯模等模具的小調整關系不大,而進行剖面流線試驗需花費時間長,因此剖面流線檢驗可以早期進行,鍛件剖面流線圖如圖6所示。
根據要求,可對鍛件進行全尺寸檢驗,即對圖紙標注的所有尺寸項目全檢,一般情況下檢查的內容很多,對新產品,批量生產時的首件,或新換的模具進行全尺寸檢驗的較多,主要是為了防范模具制作時發生的不合格。
圖5 鍛造高壓共軌20#尺寸過程能力分析
圖6 鍛件剖面流線圖
對測量不合格的鍛件,要標識,并隔離處置,不能混入批量合格產品中。
一般情況下,熱鍛件嚴禁用水冷卻,為了提高檢測效率,減少測量前的冷卻等待時間,在允許的情況下,可以用風吹,對鉻鉬鋼不要用風吹,若用風吹,影響后續機械加工。
鍛件批量結束,轉序前應做鍛造完工檢驗,根據文件要求,可進行抽樣檢驗或全檢,需評估產品缺陷對后續的質量風險大小和質量成本高低,再決定是否全檢,若全檢成本低于后續發生的質量成本,就選擇全檢,質量控制的原則是,盡量把不合格在前一工序消除。
全檢的項目一般有:外觀、標記、重要尺寸,有通止要求的部位,盡量選用通止規。對挑選出的不合格產品,在不合格的部位用紅筆做上標記,便于辨識、便于區分和后續處置。裝不合格品的筐應用黃色標志,并應有防錯措施。
⑴成品檢驗時間最好安排在批量包裝完成30%以上(有些顧客要求驗貨時包裝數量必須超過60%),包裝方式達到發貨條件。
⑵由專門的成品檢驗人員按檢驗文件規定的抽樣方案開箱檢驗,隨機抽樣。
⑶對存放時間很長,儲存環境不好的成品,在發貨前加大開箱檢查數量,有時需把位于上、中、下、側中的產品都檢查。主要檢查外觀是否生銹、霉變、變色、表面涂料脫落、包裝物是否破損或粘附在產品上。
⑷對材質、屈服強度、抗拉強度、沖擊功等一些指標如果在成品檢驗前的某工序已經做過,且記錄完好,可以直接引用這些數據,不必重做。
⑸成品檢驗記錄的格式應符合顧客要求,電子文檔使用的軟件應和顧客的質量管理系統兼容。
鍛造是個復雜的過程,集成了金屬材料、鍛造工藝、模具設計與制造、溫度控制、測量技術、數據處理和質量管理,說明了影響鍛件質量的因素是多方面的,產出鍛件之前需經歷多個過程,因此,只有檢測和控制好影響鍛件質量的各個因素和過程,讓每個過程和因素都合格,才能保證最終鍛件合格。同一檢測項目有多種檢測方法,根據實際情況,在保證結果可靠,滿足生產效率的前提下,盡量使用成本低的方案,自制量規和專用量具是個很好的選擇。測量的數據通過處理,不但能成為鍛件合格與否的判定依據,還能借助分析的數據找到導致不合格的原因,從而可采取有效的措施改進鍛件質量。