鋼材發(fā)紋檢測及控制研究

■張曉田

隨著汽車用齒輪軸類零件設(shè)計應(yīng)用的實際需要，對于鋼材純凈度的要求越來越高。尤其在齒輪軸類零件上，如果出現(xiàn)非金屬夾雜超標(biāo)的情況時，極大概率會在齒輪軸零件精車后的表面上形成細(xì)小的發(fā)紋缺陷，從而造成零件不合格品的出現(xiàn)。

筆者在處理相關(guān)問題時，發(fā)現(xiàn)國標(biāo)GB10121中僅對發(fā)紋檢測的塔形試驗方法做了規(guī)定，但是沒有具體的驗收標(biāo)準(zhǔn)。同時，在汽車行業(yè)暫時也沒有類似的驗收標(biāo)準(zhǔn)。因此，我們在大量試驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，再結(jié)合國軍標(biāo)GJ B1220A、GJ B1951—1994標(biāo)準(zhǔn)，提出汽車制造業(yè)齒輪軸類零件的發(fā)紋驗收建議標(biāo)準(zhǔn)，供同行參考指正。

1. 試驗方法

（1）試驗鋼材 8620RH的化學(xué)成分見表1。

（2）試驗方法 按照GB/T 10121規(guī)定進行檢驗，塔形試樣尺寸應(yīng)符合表2規(guī)定，采用磁粉無損檢測方法。

取樣部位：每個澆次首爐在第一個錠坯的頭部軋制的第一根棒材的頭部、尾爐在末個錠坯的尾部軋制的最后一根棒材的尾部至少取2個樣，中間爐次每爐隨機至少取2個樣。

2. 試驗數(shù)據(jù)

（1）缺陷率統(tǒng)計 如表3、表4所示。

（2）缺陷分布規(guī)律 發(fā)紋缺陷主要集中在第一臺階和第二臺階。第二臺階最多，發(fā)紋數(shù)量占總數(shù)量的77.6%，第一臺階發(fā)紋數(shù)量占總數(shù)量的20.4%，見圖1。

從檢驗結(jié)果來看，未出現(xiàn)兩個及兩個以上臺階同時出現(xiàn)發(fā)紋的情況，均為單個臺階出現(xiàn)發(fā)紋。

表1 8620RH化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） （%）

表2 塔形試樣尺寸 （mm）

表3 不合格比例統(tǒng)計

（3）缺陷長度分析 產(chǎn)生發(fā)紋缺陷的試樣，缺陷長度≤4mm的占91.9%，見圖2，長度主要集中在2～4mm區(qū)間內(nèi)，超長和較短的比例都很少。

（4）發(fā)紋條數(shù)統(tǒng)計 發(fā)生發(fā)紋的49支試樣中，48支發(fā)紋為1條，1支發(fā)紋為2條，見圖3。

3. 試驗結(jié)果分析

（1）實際檢測結(jié)果與國軍標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)進行對比，見表5。

由表5可見：①按照國軍標(biāo)要求，實際檢測所有爐號鋼材均合格；但是因為與國軍標(biāo)比起來，無論是鋼材牌號、生產(chǎn)工藝、使用條件均大不相同，因此根據(jù)實際結(jié)果提出汽車齒輪軸類零件自身的標(biāo)準(zhǔn)是有必要的。②單條發(fā)紋長度超標(biāo)是主要的不合格表現(xiàn)，按照實際檢測結(jié)果，當(dāng)單條發(fā)紋長度要求提高到不超過4mm時，合格率仍然可以達(dá)到99.08%。

（2）根據(jù)實際試驗數(shù)據(jù)，我們提出齒輪軸類零件用8620RH鋼發(fā)紋缺陷的建議接收標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合表6要求。

4. 結(jié)語

（1）單條發(fā)紋長度超標(biāo)是發(fā)紋不合格的主要表現(xiàn)，在實際生產(chǎn)、采購中應(yīng)該著重檢驗其合格率。

（2）一般情況下，零件加工后表面是不允許有發(fā)紋缺陷出現(xiàn)的。特殊情況如非關(guān)鍵面、非工作面等需進行缺陷風(fēng)險評估。

（3）發(fā)紋缺陷主要集中發(fā)生在第二臺階上，應(yīng)在實際生產(chǎn)中重點關(guān)注零件的外徑接近第二臺階尺寸處是否發(fā)生發(fā)紋缺陷；同時，鋼材直徑越小，可能檢測出發(fā)紋缺陷的概率越大。

（4）齒輪軸類零件用鋼材應(yīng)執(zhí)行不低于表6要求的鋼材發(fā)紋檢測標(biāo)準(zhǔn)。

圖1 各臺階發(fā)紋缺陷數(shù)對比

圖2 不同長度發(fā)紋發(fā)生頻率對比

圖3 發(fā)紋發(fā)生條數(shù)對比

表4 按不同規(guī)格檢驗統(tǒng)計

表5 實際檢測結(jié)果與按照國軍標(biāo)驗收情況

表6 建議發(fā)紋接收標(biāo)準(zhǔn)