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锻件切削加工对热处理工件的质量影响有哪些?
(1)在工件调质、退火、正火状态下,硬度低于45HRC,切削加工对工件的质量包括表面光洁度、残余应力、加工余量、表面脱碳贫碳层得去除等,影响均不明显,不至于造成工件潜在性能的变化。
(2)对工件淬硬的钢或工件加工,又称为硬态加工,工件硬度高达50~65HRC,材料主要包括普通淬火钢、淬火态模具钢、轴承钢、轧锟钢及高速钢等,切削加工的影响就较明显,切削加工过程中切削热的产生和传导、高速摩擦和磨损等因素都会对已加工表面造成一定程度的破坏。硬态切削已加工表面的完整性内容主要包括表层组织形态以及硬度、表面粗糙度、尺寸精度、残余应力的分布和白层的产生。
已加工表面硬度随切削速度的提高而增加,随进给量得切削量得增大而降低。而且已加工表面硬度越高,硬化层深度越大。结果显示,硬态切削后工件表面均匀残余压应力,而磨削后工件的压应力主要集中在工件表面。
刀具钝角半径越大,残余压应力值越大;工件硬度越高,残余压应力值越大。工件硬度对工件表面完整性的影响极大,工件硬度值越大,越有利于残余压应力的形成。
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锻件厂对各类锻件产品的质量控制,严格执行工艺规程;
1、按照检验制度对锻件产品生产过程进行抽样检验;
2、定期进行锻件质量分析;
3、根据ISO9001质量管理体系规定,锻件厂每年开展2次质量管理评审工作。
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在锻件的生产过程中,锻造加工是一个重要的塑性变形过程,因此锻造工艺不当引起的缺陷通常有以下几种
1.大颗粒
大晶粒通常是由于初始锻造温度过高,锻造加工变形程度不足,或锻造温度过高,或变形程度落入临界变形区而造成的。铝合金变形程度过大,无法形成织构;高温合金的变形温度过低,混合变形组织的形成也可能导致晶粒粗大,从而降低锻件的塑性和韧性,疲劳性能显著降低。
2.不均匀颗粒
晶粒不均匀是指锻件某些部位的晶粒特别粗糙,但某些部位的晶粒较小。晶粒不均匀的主要原因是坯料的不均匀变形使晶粒破碎程度不同,或局部区域的变形程度落入临界变形区,或高温合金的局部加工硬化,或淬火加热过程中的局部晶粒。耐热钢和高温合金对不均匀晶粒特别敏感。晶粒不均匀将显著降低锻件的耐久性和疲劳性能。
3.冷现象
由于变形过程中温度低或变形速度过快,以及锻造后冷却过快,再结晶引起的软化可能跟不上变形引起的强化(硬化),因此部分锻件在热锻后仍保持冷变形。组织这种结构的存在提高了锻件的强度和硬度,但降低了塑性和韧性。严重的冷硬现象可能导致锻造裂纹。
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大型锻件通常通过锻造一次性铸造形成的大型铸锭获得。铸造后铸锭中存在气孔、缩孔、偏析、非金属夹杂物等常见铸造缺陷。随着钢锭重量的增加,钢锭的固有缺陷越来越严重,这与大型锻件的高质量要求相矛盾。这些铸造缺陷的存在对后续锻造工艺有极其不利的影响。它们切断了基体结构的连续性,大大降低了钢锭在高温变形过程中的热变形塑性。
此外,由于大型锻件的尺寸效应和重量效应,钢锭的热处理过程也非常复杂。加热温度过低、保温时间过短不利于合金元素的扩散,甚至不能保证热处理过程中组织的均匀性。加热温度过高、保温时间过长,容易导致钢锭晶粒长大、过热、过烧,甚至导致杂质元素沿晶界偏析,为后续加工中的锻造开裂埋下隐患。
不仅如此,大型锻件在加热过程中对加热速度也有严格的限制。这是因为钢锭在加热过程中有温度应力和结构应力,钢锭本身也有残余应力,所以在加热过程中很容易被加热。由于加热速度过快导致内外应力不一致,钢锭出现内部裂纹。然而,缓慢的加热速度限制了生产效率的提高。因此,大型锻件的热处理工艺比中小型锻件的热处理工艺困难得多。
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