Литой кронштейн из стали 45: прилитой образец и очистка

Маршрут литого кронштейна из стали 45 для промышленной рамы задают два числа: предел текучести не ниже 355 МПа и шаг отверстий ±0,2 мм. В первой партии образец на растяжение прошёл, а тело не дотянуло. Правка сложилась из трёх частей: образец залили вместе с кронштейном, на сечение 25–30 мм поставили прибыль, отпуск проверили заново. Очистка при этом осталась перед обработкой установочной поверхности. Литьё металлов задаёт форму, а четыре рубежа ниже решают, выйдет ли партия из цеха.

Деталь и два числа

Кронштейн крепится болтами к раме внутри промышленного шкафа и несёт статическую нагрузку с вибрацией. Деталь льют из стали 45 по GB/T 699-2015, закаливают и отпускают, очищают и обрабатывают установочную поверхность.

Стенка идёт 8–12 мм. Толстое сечение — 25–30 мм, минимум вдвое больше стенки. Именно этот перепад толщин и запускает оба конфликта, о которых пойдёт речь ниже.

На чертеже стоят предел текучести 355 МПа, шаг отверстий ±0,2 мм и плоскостность установочной поверхности 0,1 мм. Ни предел текучести, ни шаг с отливки не считываются: для первого нужно испытание на растяжение, для второго — обработанная база.

Эта запись — пример процесса, а не программа заказчика. Переносится из неё на другие детали только порядок проверок.

Конфликт первый: 355 МПа против сечения 25–30 мм

Марка не задаёт предел текучести по толстому сечению. Сечение 25–30 мм застывает последним, и питающий канал за ним может закрыться, пока сердцевина ещё жидкая. Усадочная пористость в этом месте уменьшает несущее сечение.

Закалка с 840–860 °C охлаждает сердцевину медленнее стенки 8–12 мм. Медленная сердцевина не проходит превращение полностью, а отпуск при 550–600 °C не возвращает того, что упустила закалка. Тело выходит мягче образца.

Прилитой образец тоньше толстого сечения, поэтому остывает быстрее и может пройти 355 МПа, тогда как само сечение — нет. Образец подтверждает плавку и термическую обработку, но не сердцевину.

Когда контрольное сечение близко к сечению образца, они идут вместе. На 25–30 мм они расходятся, и к протоколу растяжения нужна проверка тела.

Конфликт второй: очистка против шага ±0,2

Очистка до Sa 2,5 снимает металл с поверхности. Абразив не снимает металл на одну глубину: он идёт по литейной корке, кромкам и площадкам литников. Съём идёт на микроны, и рисунок отверстий, уложившийся в ±0,2 мм до очистки, после неё может выйти из допуска.

Маршрут идёт так: литьё, обрезка литников, нормализация либо закалка с отпуском, прилитой образец, очистка до Sa 2,5, обработка установочной поверхности, затем отделка, которую называет чертёж. Очистка стоит до реза, чтобы рез снял то, что сдвинула очистка.

Поставьте очистку после реза — и профиль ляжет на обработанную поверхность. Шаг отверстий и плоскостность 0,1 мм придётся получать заново: припуска на поверхности уже не останется. Защита маской литых отверстий и заранее обработанных площадок не даёт абразиву попасть на поверхности, которые ещё будут резать.

Маска не заменяет порядок операций в маршруте. Она защищает поверхность, но не возвращает допуск, который очистка уже израсходовала.

Первая партия: образец прошёл, тело не дотянуло

Первая партия прошла испытание образца на растяжение и не прошла проверку тела. Образец вышел на цель 355 МПа. Тело — нет, и сечение отметили как недотянувшее до цели.

В протоколе образца ничто этого не предсказывало. Химия у образца была правильная, отпуск тоже. Не совпадала только скорость охлаждения: сечение 25–30 мм остывает не так, как образец.

Партию задержали, а не отгрузили. Проверка только по образцу её бы пропустила: все значения в листе образца лежали внутри допуска. Разрыв был в пробе, а не в испытании. Метод растяжения за этим рубежом неизменен; переменная — деталь, которую он представляет.

Испытание было корректным. Описывало оно не ту деталь, которая должна была пройти (рис. 1).

Рис. 1. Литники обрезаны, площадки прибылей на месте — в таком виде кронштейны входят в термическую обработку.

Что изменили: прибыль, образец, отпуск

Следующая раскладка изменила питание, образец и отпуск. На сечение 25–30 мм поставили прибыль, чтобы питать его. Образец перенесли на сам кронштейн, чтобы он делил с деталью одну плавку и одну загрузку печи. Отпуск вернули в окно 550–600 °C и проверили на теле, а не только на образце (рис. 2).

Прибыль отвечает за питание, образец — за доказательство, отпуск — за тело. Плотное сечение всё равно может остаться недоотпущенным, а правильный отпуск не заполнит усадочную полость.

Прибыль не лечит прокаливаемость. Если сечение слишком толстое для марки, питание не заставит сердцевину пройти превращение. Тогда решение — изменить сечение или взять другую марку.

Очистка осталась до финального реза, литые отверстия закрыли маской. Обработка установочной поверхности на ЧПУ шла после очистки, поэтому последняя операция и задала поверхность, которой кронштейн ложится на раму.

Цена такого решения — прилитой образец на каждую плавку и дополнительный замер твёрдости на теле.

Рис. 2. Прилитой образец делит с кронштейном заливку и термическую обработку; отдельно отлитый — нет.

Результат по четырём рубежам

Приёмку повторной партии описали четырьмя рубежами, а не одним протоколом растяжения. Первый рубеж — прилитой образец, растянутый по ASTM A370 и обязанный выйти на 355 МПа. Второй — твёрдость тела в пределах HB 220–250. Третий — геометрия: шаг отверстий в пределах ±0,2 мм и плоскостность 0,1 мм на КИМ. Четвёртый охватывает поверхность и сплошность: Sa 2,5 по ISO 8501-1 на эталонной пластине плюс магнитопорошковый или капиллярный контроль установочной поверхности до реза.

Рубежи ловят разные отказы, поэтому один рубеж не заменяет другой. Образец может пройти, пока тело мягкое. Тело может быть плотным, пока очистка сдвинула отверстие. Поверхность может быть плоской, пока под ней раскрывается усадочная полость.

Повторная партия прошла все четыре рубежа. Измеренные значения остались в отчёте по проекту. На этой странице остаются сами рубежи и метод, который стоит за каждым из них.

Чего этот случай не доказывает

Эта запись — пример. В ней нет имени заказчика, размера партии, срока поставки, цены и выхода годного, и её нельзя приводить как показатель возможностей.

Она не доказывает, что литой кронштейн из стали 45 всегда держит 355 МПа на сечении 25–30 мм. Прокаливаемость, сечение и термическая обработка меняются от детали к детали. Образец, прошедший на одном кронштейне, ничего не говорит о том, как поведёт себя следующая модель.

Эта запись доказывает более узкое утверждение. Проверка только по образцу может пропустить тело, которое следовало задержать, а порядок рубежей это ловит.

Проверки, которые переносятся

Внесите в запрос на поставку пять пунктов до того, как будет изготовлена модель. Назовите контрольное сечение и место, где заливают образец. Назовите метод растяжения ASTM A370 и полосу твёрдости с точками замера. Поставьте на чертёж степень очистки и её место в маршруте — до финального реза. Задайте обработанной поверхности базу и припуск, а отверстия закройте маской. Добавьте проверку поверхности на пористость под установочной поверхностью.

Шаг механической обработки разобран в материале обработка литых заготовок, а требование по очистке — в статье очистка до Sa 2,5 и контроль. Пример поставки литых деталей показывает ту же логику четырёх рубежей на другой детали.