Контроль качества термической обработки инструмента

01.06.2018
Основным видом контроля качества инструмента после термической обработки является измерение твердости, а в отдельных случаях в выборочном порядке — анализ микроструктуры, вида излома или проверка на отсутствие трещин.

Измерение твердости можно производить: 1) на 100% изделий (сплошной контроль) и 2) на части изделий, обычно 5—10% от партии (выборочный контроль). Схема организации контроля приведена в табл. 75.

А) Контроль твердости. Контроль твердости необходимо производить:

а) после отжига, в виде выборочного контроля, с целью установить правильность выполнения заданного режима отжига и возможность передачи заготовок для механической обработки; если измерение твердости показывает несоответствие ее значениям, установленным в технологических инструкциях или картах, то надо произвести сплошной замер твердости. В этом случае заготовки, имеющие нормальную твердость, отбирают и направляют для механической обработки, а остальные заготовки возвращают для дополнительной термообработки в порядке, изложенном ранее;

б) после закалки инструмента — выборочный контроль для проверки правильности принятого режима закалки; если значения твердости не будут соответствовать норме, установленной для данной марки стали, то производят сплошной контроль твердости инструмента и выборочный контроль по микроанализу, на основании которых принимают решение о дальнейшей обработке инструмента (передача для отпуска или для вторичной термообработки, начиная со стадии отжига);

в) после отпуска — сплошной контроль на твердость; инструмент, показавший пониженную твердость, возвращают для новой обработки, начиная с отжига, но предварительно проверяют причины получения пониженной твердости, в частности, в порядке, указанном ранее; инструмент, изготовленный из быстрорежущей стали и показавший твердость ниже 61—62 Rс, для цианирования не передают;

г) после цианирования — выборочный контроль на твердость по Виккерсу и по Роквеллу; если твердость не будет отвечать норме, то производят сплошной контроль твердости, после которого инструмент, не получивший требуемой твердости, передают в выборочном порядке для микроанализа. Если последний установит отсутствие цианированного слоя необходимой толщины (при пониженной твердости по Виккерсу), то инструмент после очистки и промывки направляют для дополнительного цианирования; если же микроанализ обнаружит чрезмерно толстый нетравящийся слой (обычно при повышенной твердости по Виккерсу), то инструмент признают браком. Инструмент, показавший пониженную твердость по Роквеллу (ниже 60—61 Rс), возвращают для отжига и вторичной термообработки и одновременно проверяют температуру цианистой ванны.

При измерении твердости надо руководствоваться следующим:

а) показания приборов Роквелла и Виккерса в начале смены проверяют по эталону;

б) плоскость, на которой производят измерение, аккуратно зачищают таким образом, чтобы она была строго параллельна опорной плоскости столика прибора, на котором устанавливается инструмент; на замеряемой поверхности и на противоположной стороне, устанавливаемой на столике прибора, не должно быть окалины;

в) если толщина измеряемого инструмента менее 6 мм и имеет небольшую поверхность, то измерения в отожженном состоянии производят не на приборе Бринеля, а на приборе Роквелла (шкала В) стальным шариком при нагрузке 100 кг; такие измерения производят для металла, имеющего твердость не выше 228—235 Hв ( т. е. не выше 100 единиц по Роквеллу, шкала В);

г) замеры на аппарате Роквелла производят в трех точках, причем для расчета принимают среднее значение от второго и третьего показаний (т. е. первый замер не учитывается);

д) твердость цианированного слоя замеряют на аппарате Виккерса при нагрузке 5 кг; поверхность инструмента после цианирования не зачищают; в случае загрязнений допускается незначительная очистка на сукне;

е) твердость некоторых инструментов вследствие их сложной формы (зенкеры, сверла, развертки, хвостовые фрезы) трудно измерить непосредственно на столике приборов Роквелла и Виккерса. Для контроля твердости некоторых из этих типов инструментов, например, зенкеров, хвостовых фрез, рекомендуется устанавливать их на столике прибора Роквелла в специальном приспособлении (трубках), в которые помещают хвостовик; это позволяет измерять твердость инструмента в торцевой части. При цианировании такого инструмента следует одновременно погружать в ванну или в печь эталоны закаленной и отпущенной быстрорежущей стали твердостью 63—64 Rс; измерение твердости эталона после цианирования позволит судить о качестве процесса. Твердость остальных типов инструмента (сверла и т. д.) после закалки и отпуска надо определять напильником. Надо учитывать при этом, что напильник должен пилить эталон с твердостью 62 Rc, слабо «прихватывать» эталон с твердостью 63 Rc и не оставлять следов на эталоне с твердостью 64,5—65 Rc. He следует, по возможности, замерять напильником твердость быстрорежущей стали и стали марок Х12 и Х12М после закалки, а стали ЭИ184, Х12 и Х12М — также и после отпуска, так как сталь этих марок содержит много остаточного аустенита, что искажает показания напильника. Последний покажет высокую твердость (выше 62 Rc) также в случаях, когда инструмент не будет достаточно отпущен и измерение по Роквеллу обнаружит твердость 58—60 Rc (напильник такую сталь не «берет»),

Б) Контроль по микроструктуре. Контроль по микроструктуре производят в выборочном порядке:

а) после отжига для проверки, в какой степени обеспечивает принятый для данной печи режим отжига получение структуры мелкозернистого перлита;

б) перед закалкой очередной значительной партии инструмента (например, более 50 шт.); для этого производят опытную (пробную) закалку одного-двух инструментов, а затем их микроанализ. Данные этого анализа позволяют уточнить режим закалки для всей партии инструмента;

в) после цементации — для проверки толщины цементованного слоя на «свидетелях»;

г) после цианирования — для проверки правильности ведения процесса.

В) Контроль по излому. Контроль по излому производят:

а) при цементации — на «свидетелях», для чего их после цементации закаливают, а затем ломают;

б) на поковках или закаленном инструменте быстрорежущей стали при наличии предположений о возникновении нафталинистого излома.

Г) Контроль обезуглероживания. Проведение отжига в ящиках с чугунной стружкой или с отработанным карбюризатором и обкатка инструмента из быстрорежущей стали в буре в случае нагрева его в печи для закалки обеспечивают достаточную защиту от обезуглероживания и окисления. Основной задачей контроля является предупреждение обезуглероживания инструмента из быстрорежущей стали при нагреве в хлорбариевой ванне. Контроль производят раз в сутки или в смену после раскисления ванны измерением твердости по Виккерсу или микроанализом по способу Садовского.

Контроль обезуглероживания легированной или углеродистой стали производят способом микроанализа в случае нагрева инструмента в соляной ванне, содержащей соду, или в случае длительного нагрева в печи для закалки или нормализации. Такой контроль выполняют три-четыре раза в месяц.

Д) Контроль на отсутствие трещин. Этот вид контроля производят после закалки и отпуска сложного фасонного инструмента в выборочном порядке погружением его в крокус или в керосин. Более простым способом является проверка в керосине, заключающаяся в следующем. Инструмент очищают от грязи, масла, солей и т. п., а затем погружают в керосин и выдерживают в нем 10—15 мин. После этого инструмент очищают пескоструйным аппаратом, в результате чего поверхность его принимает серебристоматовый цвет, но в местах трещин керосин выступает наружу в виде более темных линий. С течением времени керосин испаряется. Поэтому осматривают инструмент немедленно после обдувки его на пескоструйном аппарате.

Е) Контроль на отсутствие ожогов при шлифовке. Шлифовка инструмента, производимая с большей скоростью и без достаточного охлаждения, создает повышенный разогрев и самоотпуск поверхностного слоя металла. Твердость его при этом снижается и на поверхности образуются цвета побежалости (ожоги). Если шлифовку оканчивают замедленно, то цвета побежалости снимаются и дефекты шлифовки не обнаруживаются при обычном осмотре.

Для проверки качества шлифовки инструмент очищают от следов жира и масла и погружают в 10%-ный раствор азотной кислоты в спирте. Если при шлифовке возникли ожоги, то на соответствующих участках поверхностного слоя после травления образуются пятна желто-коричневого цвета повышенной травимости.