淺析鍛件的檢測和質(zhì)量控制

文/郭建春，漢德峰，朱華·金馬工業(yè)集團(tuán)機(jī)械鍛造廠陳偉，趙云云·金馬工業(yè)集團(tuán)股份有限公司

鍛件缺陷可能會影響后續(xù)加工工藝或在后續(xù)處理過程中把缺陷放大，有的會嚴(yán)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(jìn)行檢測，可以對已制成鍛件的質(zhì)量進(jìn)行評價，找出判定合格或不合格的證據(jù)，還可以對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析,找出出現(xiàn)不合格件的原因，給改進(jìn)提供方向，預(yù)防不合格件的產(chǎn)生。

鍛件質(zhì)量檢測項目包括：材質(zhì)、尺寸、重量、外觀、物理性能（硬度、屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)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(jù)需要，可以選擇不同的檢測方法，如：材質(zhì)可以用化學(xué)分析，也可以用光譜分析；尺寸檢測有卡尺、三坐標(biāo)、激光掃描儀、輪廓儀、投影儀、專用量規(guī)。

但不同的檢測方法會影響: ⑴檢測的精度，數(shù)據(jù)的可靠性；⑵檢測的效率；⑶檢測的成本。通常在滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的情況下，選用效率高、成本低的檢測方法。

原材料的檢測和控制

⑴驗證質(zhì)量證明文件：質(zhì)量保證書內(nèi)容是否齊全、清晰，質(zhì)保書所列各項指標(biāo)是否符合采購文件、合同或技術(shù)協(xié)議的要求。對爐號有要求的，質(zhì)保書的爐號是否與收貨相符，有無混爐號現(xiàn)象。

⑵原材料尺寸檢驗：對直徑、厚度、斷面形狀尺寸、長度等進(jìn)行測量。

⑶外觀檢測：有無裂紋、銹坑、彎曲變形、硬損傷，有無標(biāo)識混亂等。

⑷必要時，對原材料取樣進(jìn)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(jìn)行塔形試驗（圖4），以檢驗是否有發(fā)紋及嚴(yán)重度大小等。

下料毛坯的檢測和控制

檢測坯料的規(guī)格、表面質(zhì)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(biāo)卡尺、直尺、電子秤、角度尺等。對料頭或料尾有要求的，應(yīng)按要求進(jìn)行。對坯料應(yīng)做好標(biāo)識，并做到按批號先進(jìn)先出。

圖3 圓鋼低倍組織試樣

圖4 原材料塔形試驗樣件

鍛造開始前需檢查的內(nèi)容

鍛造前應(yīng)檢查生產(chǎn)用的技術(shù)文件是否齊全，文件版本是否有效；測量工具、量規(guī)、計量器具是否齊全，且是否完好，是否在有效期內(nèi)，有些計量器具需要調(diào)零或校準(zhǔn)；驗證工裝、模具是否正確，齊全，完好；檢查坯料箱標(biāo)識卡上的信息是否正確，是否符合要求；檢驗預(yù)熱的模具溫度是否達(dá)到要求。

鍛造過程中的檢驗和控制

坯料的溫度檢測和控制

若有溫度檢測系統(tǒng)，并且?guī)в蟹诌x裝置，實(shí)現(xiàn)溫度測量和控制較易實(shí)現(xiàn)，可靠度較高，但有一個要點(diǎn)，就是對熱電偶要定期比對和校準(zhǔn)，并做好記錄。對超溫料要當(dāng)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(jù)產(chǎn)品要求，最多可重復(fù)加熱2到3次，對要求嚴(yán)格的鍛件，這種坯料需集中一起，在鍛造結(jié)束時作為一個批次生產(chǎn)，并做好記錄和標(biāo)識。對要求不嚴(yán)的鍛件，可當(dāng)班隨時處理，無須單獨(dú)標(biāo)識和記錄。

若沒有溫度檢測系統(tǒng)，應(yīng)用比色卡比對溫度。也可憑經(jīng)驗判斷，但須有一定經(jīng)驗的電爐工和爐前工。

鍛造制坯時的檢測和控制

制坯有鐓粗、拔長、折彎、鐓頭等，若用工裝模具且?guī)в邢尬?，則制成的坯料尺寸穩(wěn)定，質(zhì)量能有保證。若限位不易實(shí)現(xiàn)，應(yīng)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(dǎo)致溫度下降很快，尺寸測量難度大，測量操作需要快捷準(zhǔn)確，不易實(shí)現(xiàn)，因此用比對物的方法，簡單易行。

鍛造成形工序的檢驗和質(zhì)量控制

此工序的主要工作是調(diào)整厚度，模具對正，容易出現(xiàn)的缺陷有，尺寸超差、缺材、折疊、錯模、磕碰、標(biāo)記缺失或不清晰、有氧化坑，對難出模的件，易出現(xiàn)彎曲或變形。

切邊工序檢測和質(zhì)量控制

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(nèi)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。

整形工序的檢測和質(zhì)量控制

整形是為了彌補(bǔ)鍛造過程中產(chǎn)生的變形，為了達(dá)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(diǎn)是：所整尺寸是否達(dá)到預(yù)期要求，是否產(chǎn)生壓痕，有無矯枉過正，有無干涉到其他尺寸。

鍛造完成后在線檢驗和質(zhì)量控制

鍛造所有工序完成后，對鍛件按技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行全面的檢驗和評估，對出現(xiàn)的不合格通過調(diào)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(diào)整完畢，需進(jìn)行首件檢驗,并做好標(biāo)識，以便巡檢人員復(fù)核。首件保留直到班次結(jié)束，可隨產(chǎn)品轉(zhuǎn)到下一工序。檢測結(jié)果應(yīng)做好記錄，對記錄的數(shù)據(jù)應(yīng)進(jìn)行統(tǒng)計分析，根據(jù)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(xiàn)場檢驗的項目盡量在現(xiàn)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(biāo)、投影儀等，待現(xiàn)場能測量的項目完成后，再送到實(shí)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(diào)整關(guān)系不大，而進(jìn)行剖面流線試驗需花費(fèi)時間長，因此剖面流線檢驗可以早期進(jìn)行，鍛件剖面流線圖如圖6所示。

根據(jù)要求，可對鍛件進(jìn)行全尺寸檢驗，即對圖紙標(biāo)注的所有尺寸項目全檢，一般情況下檢查的內(nèi)容很多，對新產(chǎn)品，批量生產(chǎn)時的首件，或新?lián)Q的模具進(jìn)行全尺寸檢驗的較多，主要是為了防范模具制作時發(fā)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(biāo)識，并隔離處置，不能混入批量合格產(chǎn)品中。

一般情況下，熱鍛件嚴(yán)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(fēng)吹，對鉻鉬鋼不要用風(fēng)吹，若用風(fēng)吹，影響后續(xù)機(jī)械加工。

鍛造完工檢驗及質(zhì)量控制

鍛件批量結(jié)束，轉(zhuǎn)序前應(yīng)做鍛造完工檢驗，根據(jù)文件要求，可進(jìn)行抽樣檢驗或全檢，需評估產(chǎn)品缺陷對后續(xù)的質(zhì)量風(fēng)險大小和質(zhì)量成本高低，再決定是否全檢，若全檢成本低于后續(xù)發(fā)生的質(zhì)量成本，就選擇全檢，質(zhì)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(biāo)記、重要尺寸，有通止要求的部位，盡量選用通止規(guī)。對挑選出的不合格產(chǎn)品，在不合格的部位用紅筆做上標(biāo)記，便于辨識、便于區(qū)分和后續(xù)處置。裝不合格品的筐應(yīng)用黃色標(biāo)志，并應(yīng)有防錯措施。

鍛件成品的檢驗及質(zhì)量控制

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(shù)量必須超過60%），包裝方式達(dá)到發(fā)貨條件。

⑵由專門的成品檢驗人員按檢驗文件規(guī)定的抽樣方案開箱檢驗，隨機(jī)抽樣。

⑶對存放時間很長，儲存環(huán)境不好的成品，在發(fā)貨前加大開箱檢查數(shù)量，有時需把位于上、中、下、側(cè)中的產(chǎn)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(chǎn)品上。

⑷對材質(zhì)、屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、沖擊功等一些指標(biāo)如果在成品檢驗前的某工序已經(jīng)做過，且記錄完好，可以直接引用這些數(shù)據(jù)，不必重做。

⑸成品檢驗記錄的格式應(yīng)符合顧客要求，電子文檔使用的軟件應(yīng)和顧客的質(zhì)量管理系統(tǒng)兼容。

線束語

鍛造是個復(fù)雜的過程，集成了金屬材料、鍛造工藝、模具設(shè)計與制造、溫度控制、測量技術(shù)、數(shù)據(jù)處理和質(zhì)量管理，說明了影響鍛件質(zhì)量的因素是多方面的，產(chǎn)出鍛件之前需經(jīng)歷多個過程，因此，只有檢測和控制好影響鍛件質(zhì)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(jù)實(shí)際情況，在保證結(jié)果可靠，滿足生產(chǎn)效率的前提下，盡量使用成本低的方案，自制量規(guī)和專用量具是個很好的選擇。測量的數(shù)據(jù)通過處理，不但能成為鍛件合格與否的判定依據(jù)，還能借助分析的數(shù)據(jù)找到導(dǎo)致不合格的原因，從而可采取有效的措施改進(jìn)鍛件質(zhì)量。