термическая обработка поковок

Когда говорят про термическую обработку поковок, многие, даже некоторые в цеху, думают — ну, засунул деталь в печь, выдержал, охладил, и всё. Готовая механика. На самом деле, это самый тонкий и часто провальный этап. От него зависит, не разлетится ли потом вал на турбине или не пойдёт ли трещинами ответственный узел пресса. У нас в ООО Цзиюань Юйбэй бывало по-разному: и блестящий результат, и брак, который больно било по карману. Вот о этой кухне, без прикрас.

Отжиг: снятие напряжений — это не формальность

После ковки на нашем 2000-тонном гидравлическом прессе в заготовке остаются колоссальные внутренние напряжения. Если их не снять — при механической обработке деталь может просто повесть, и все допуски к чертям. Мы для отжига используем камерные печи с точным контролем температуры. Но вот нюанс: режим для стали 40Х и, скажем, для 38ХН3МФА — это небо и земля.

Был случай с поковкой вала из 34ХН1М. По старой, казалось бы, проверенной карте, сделали отжиг. А потом при токарке пошла едва заметная спиральная трещина. Пересмотрели всё. Оказалось, скорость нагрева была великовата для такой массы и сечения. Массивная поковка прогрелась неравномерно, напряжения перераспределились плохо. Пришлось списать несколько тонн металла. Теперь для каждой новой марки или сложной конфигурации сначала делаем пробную термообработку на образцах-свидетелях.

Поэтому на нашем сайте jyybdz.ru мы не просто пишем, что делаем отжиг. Мы подчёркиваем, что это технологическая операция, которую ведут специалисты с пониманием металловедения. Без этого — просто бесполезный расход газа и электроэнергии.

Улучшение: поиск баланса между твёрдостью и вязкостью

А вот термическая обработка типа улучшения — это уже высший пилотаж. Закалка+высокий отпуск. Цель — получить требуемую твёрдость по ГОСТ, но при этом сохранить достаточную ударную вязкость. Наши электрические печи для улучшения позволяют выдерживать температуру с точностью до ±10°C, что критично.

Но оборудование — это полдела. Важнее — среда охлаждения. Масло или вода? Для поковок из углеродистых сталей часто идёт вода, но риск коробления и трещин выше. Мы для ответственных деталей, которые потом идут на механическую обработку у нас же на горизонтальных станках, часто используем закалку в масле с последующим ступенчатым отпуском. Это дороже, но надёжнее.

Запомнился заказ на поковки фланцев для нефтегазовой арматуры из стали 25Г2С. Техзадание требовало твёрдость 190-220 HB. Сделали закалку, получили 250 HB. Переотпустили — упало до 180. Не вписались. Пришлось делать всю партию заново, с нуля, с нового нагрева. Потеряли время и ресурсы. Вывод: нельзя полагаться на расчётные таблицы на 100%. Нужно иметь свою базу данных по реальному поведению конкретных плавок в наших печах.

Нормализация: подготовка структуры, о которой часто забывают

Иногда перед окончательной термической обработкой поковок необходима нормализация. Особенно для легированных сталей, чтобы измельчить зерно, которое могло вырасти при ковке. Мы её применяем, например, для заготовок, которые идут на электрошлаковый переплав (ЭШП) у нас же на производстве. Без нормализации структура после ЭШП может получиться неоднородной.

Это, кстати, одно из наших конкурентных преимуществ, которое отмечено в описании компании на jyybdz.ru — полный цикл от переплава до финишной обработки. Мы можем отследить и скорректировать структуру металла на каждом этапе. Нормализация — это такой мостик между ковкой и финишной закалкой. Без неё иногда можно обойтись, но если перестраховаться — то только так.

Контролируем результат не только твёрдомерами, но и макро- и микрошлифами. Бывает, видишь под микроскопом после нормализации остатки видманштеттовой структуры — значит, режим не подошёл, нужно менять температуру или скорость охлаждения на воздухе. Это рутинная, но vital работа.

Контроль качества: где теория сталкивается с практикой

Всю термическую обработку мы сопровождаем жёстким контролем. Каждая печь имеет графики термопар. Но графики — это бумага. Мы дополнительно используем контрольные образцы, которые кладём в самую невыгодную зону печи — обычно в центр загрузки. После обработки их на разрушение — проверяем механические свойства.

Случаются и казусы. Однажды при закалке большой партии поковок из 40ХН сломался вентилятор охлаждения в одной из печей. Температура отпуска ?поплыла?. Система сигнализации сработала, но часть партии уже получила некондиционный отпуск. Пришлось не просто повторять цикл, а делать полный отжиг, чтобы полностью переформировать структуру, и только потом заново вести на улучшение. Убытки были значительные, но сдать некондицию — значит похоронить репутацию.

Поэтому сейчас мы на этапе, когда хотим автоматизировать не только контроль температуры, но и систему аварийного реагирования. Чтобы в случае сбоя печь не просто сигнализировала, а переходила на безопасный, заранее прописанный для данной стали режим охлаждения. Это дорого, но, думаю, необходимо для роста.

Взаимосвязь с другими процессами: без целостного взгляда — никуда

Бессмысленно рассматривать термическую обработку поковок как нечто отдельное. Она напрямую связана и с ковкой, и с последующей мехобработкой. Например, если поковка была недогрета перед ковкой, в структуре могут остаться дефекты, которые термичка не исправит, а только усугубит.

Или обратная ситуация. После закалки получили высокую твёрдость. Это хорошо для износостойкости. Но для наших токарных станков, которые делают финишную обработку, это проблема — быстрый износ резцов. Поэтому мы всегда находим компромисс с технологами мехобработки: либо мы делаем термообработку на чуть меньшую твёрдость, либо они закладывают специальный инструмент. Всё обсуждается на внутренних планировках.

Именно такой комплексный подход, когда ковка, термообработка и механика работают как одно целое, позволяет нам, ООО Цзиюань Юйбэй, держать планку в 5000 тонн поковок в год с предсказуемым качеством. Это не громкие слова, а ежедневная практика, в которой каждая операция, особенно термическая, — это не галочка в техпроцессе, а осознанное решение, влияющее на судьбу всей детали.