เหล็กหลอม: เกรด ชิ้นส่วน เพลา และเมื่อใดที่ควรเลือกการตีขึ้นรูป

คืออะไร เหล็กหลอม ?

เหล็กหลอมคือเหล็กที่มีรูปร่างโดยใช้แรงอัด เช่น การทุบด้วยค้อน การกดน้ำหนัก หรือแรงดันแม่พิมพ์ ในขณะที่โลหะอยู่ที่อุณหภูมิสูง โดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 1,100°C และ 1,250°C (2,000°F–2,300°F) สำหรับการตีขึ้นรูปร้อน การทำงานเชิงกลจะแยกโครงสร้างเกรนเดนไดรต์ที่หล่อออก ปิดรูพรุนและช่องว่างภายใน และปรับทิศทางการไหลของเกรนผลึกของโลหะให้เป็นไปตามรูปร่างของชิ้นส่วนที่เสร็จแล้ว ผลลัพธ์ที่ได้คือส่วนประกอบที่มีความแข็งแรง ความเหนียว และความต้านทานต่อความล้าสูงกว่าชิ้นส่วนที่เทียบเท่ากันซึ่งผลิตโดยการหล่อหรือการตัดเฉือนจากสต็อกแท่ง

ความแตกต่างจากเหล็กหล่อเป็นพื้นฐาน ในการหล่อโลหะหลอมเหลวจะถูกเทลงในแม่พิมพ์และแข็งตัวด้วยโครงสร้างเกรนแบบสุ่มที่เท่ากันและมีโอกาสสูงที่จะเกิดข้อบกพร่องในการหดตัวภายใน ในทางตรงกันข้าม การตีขึ้นรูปจะเป็นโลหะแข็งหรือกึ่งแข็งภายใต้ความกดดัน ซึ่ง ปรับขนาดเกรน ขจัดความพรุน และปรับแนวการไหลของเกรน โดยมีทิศทางความเค้นหลักของชิ้นงานที่เสร็จแล้ว การจัดแนวการไหลของเกรนนี้ ซึ่งมักจะมองเห็นได้ในหน้าตัดที่สลักไว้เป็นเส้นการไหลต่อเนื่องผ่านรูปทรงของชิ้นส่วน เป็นเหตุให้ส่วนประกอบเหล็กหลอมมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าการหล่อที่เทียบเท่าในการรับน้ำหนักแบบวน การกระแทก และการใช้งานที่มีความเครียดสูงโดยมีส่วนต่างที่สำคัญ

กระบวนการตีขึ้นรูปโดยสรุป

• การตีขึ้นรูปแบบเปิด (การตีแบบฟรี) — ชิ้นงานมีรูปร่างผิดปกติระหว่างแม่พิมพ์ที่มีรูปทรงเรียบหรือเรียบง่ายโดยไม่มีการจำกัดด้านข้าง ใช้สำหรับรูปทรงเรียบง่ายขนาดใหญ่: เพลา จาน วงแหวน และบล็อก เหมาะสำหรับชิ้นส่วนที่มีขนาดใหญ่เกินไปสำหรับแม่พิมพ์แบบปิดและสำหรับการขึ้นรูปเบื้องต้นก่อนการทุบขึ้นรูปขั้นสุดท้าย
• การตีขึ้นรูปแบบปิด (อิมเพรสชั่น-ดาย) — แม่พิมพ์ด้านบนและด้านล่างที่มีช่องตัดเฉือนจะจำกัดชิ้นงานและบังคับโลหะให้เติมเต็มรอยพิมพ์ของแม่พิมพ์ ผลิตชิ้นส่วนที่มีรูปร่างใกล้เคียงตาข่ายโดยมีความคลาดเคลื่อนของขนาดที่เข้มงวดมากขึ้นและค่าเผื่อการตัดเฉือนน้อยลง มาตรฐานสำหรับก้านสูบ เพลาข้อเหวี่ยง หน้าแปลน และช่องเกียร์
• การตีแบบม้วน — ชิ้นงานจะเคลื่อนผ่านม้วนโค้งที่ลดหน้าตัดและสร้างรูปร่างของชิ้นส่วนอย่างต่อเนื่อง ทั่วไปสำหรับเพลาเรียว แหนบ และส่วนประกอบที่ยาว
• การตีขึ้นรูปเย็น — ดำเนินการที่อุณหภูมิห้องหรือใกล้ สร้างผิวสำเร็จที่ยอดเยี่ยมและความแม่นยำของมิติพร้อมประโยชน์ในการชุบแข็งงาน จำกัดอยู่ที่รูปทรงที่เล็กกว่าและเรียบง่ายกว่าในโลหะผสมที่มีความเหนียว ไม่เหมาะกับเหล็กกล้าอัลลอยด์สูงหรือเหล็กกล้าหน้าตัดขนาดใหญ่

เกรดเหล็กหลอม: การจำแนกประเภทและการคัดเลือก

เหล็กบางชนิดไม่ตอบสนองต่อการตีขึ้นรูปเท่ากัน และการเลือกโลหะผสมทำให้เกิดการผสมผสานระหว่างความแข็งแกร่ง ความเหนียว ความสามารถในการชุบแข็ง และความสามารถในการขึ้นรูปในส่วนประกอบที่เสร็จแล้ว เกรดเหล็กหลอมหลักที่ใช้ในอุตสาหกรรมและวิศวกรรมแบ่งออกเป็นสี่กลุ่ม

การตีขึ้นรูปเหล็กกล้าคาร์บอน

เหล็กกล้าคาร์บอนธรรมดาเป็นวัสดุตีขึ้นรูปที่ประหยัดที่สุด และครอบคลุมช่วงความแข็งแรงที่กว้าง ขึ้นอยู่กับปริมาณคาร์บอน เกรดคาร์บอนต่ำ (AISI 1020–1040) หลอมได้ง่าย เชื่อมโดยไม่ต้องอุ่น และใช้เมื่อต้องการความแข็งแรงปานกลางและความเหนียวสูง — อุปกรณ์การเกษตร ส่วนประกอบโครงสร้าง และชิ้นส่วนทางวิศวกรรมทั่วไป เกรดคาร์บอนปานกลาง (เอไอเอส 1045–1060) เป็นเหล็กตีขึ้นรูปที่ระบุกันอย่างแพร่หลายมากที่สุด: ตอบสนองต่อการอบชุบด้วยความร้อนได้ดี, สามารถรับแรงดึงได้ 700–1,000 เมกะปาสคาล หลังจากการดับและอุณหภูมิ และใช้สำหรับเพลา เกียร์ และส่วนประกอบของเครื่องจักร เกรดคาร์บอนสูง (AISI 1070–1095) มีความแข็งและทนทานต่อการสึกหรอมากกว่า แต่มีความทนทานน้อยกว่า การใช้งานได้แก่ เครื่องมือช่าง สปริง และส่วนประกอบสึกหรอ

การตีขึ้นรูปโลหะผสมเหล็ก

การเติมโลหะผสม เช่น โครเมียม โมลิบดีนัม นิกเกิล วาเนเดียม แมงกานีส ช่วยเพิ่มความสามารถในการชุบแข็งได้อย่างมาก (ความสามารถในการรับความแข็งผ่านหน้าตัดขนาดใหญ่ของชิ้นส่วนขนาดใหญ่) และยกระดับคุณสมบัติทางกลให้สูงกว่าปริมาณคาร์บอนเพียงอย่างเดียวที่สามารถทำได้ เกรดการตีโลหะผสมที่พบมากที่สุด ได้แก่ :

• เอไอเอส 4140 (เหล็ก Cr-Mo) — การทำงานของการตีขึ้นรูปโลหะผสมเหล็ก การผสมผสานที่ยอดเยี่ยมของความแข็งแกร่ง (แรงดึง 900–1,100 เมกะปาสคาล ในสภาวะ Q&T) ความเหนียว และความสามารถในการขึ้นรูป มาตรฐานสำหรับเพลา สปินเดิล เครื่องมือ และภาชนะรับความดันที่มีขนาดหน้าตัดปานกลางถึงปานกลาง
• เอไอเอส 4340 (เหล็ก Ni-Cr-Mo) — ความสามารถในการชุบแข็งที่เหนือกว่าถึง 4140 ทำให้มีความแข็งทะลุสม่ำเสมอในส่วนที่เกิน 150 มม. ความต้านทานแรงดึงของ 1,000–1,400 เมกะพาสคัล สามารถทำได้ ใช้สำหรับเพลาที่ใช้งานหนัก ส่วนประกอบเฟืองลงจอดของเครื่องบิน และเฟืองขนาดใหญ่ที่ขนาดหน้าตัดทำให้ไม่สามารถชุบแข็งได้อย่างเพียงพอด้วย 4140
• AISI 8620 (Ni-Cr-Mo, เกรดชุบแข็งเคส) — แกนคาร์บอนต่ำที่มีปริมาณโลหะผสมสูง สำหรับการชุบแข็งตัวเรือนด้วยคาร์บูไรซิ่ง ใช้เมื่อต้องการพื้นผิวแข็งที่ทนทานต่อการสึกหรอและแกนกลางที่เหนียวและเหนียว เช่น เกียร์ เพลาลูกเบี้ยว และเพลาแบบเฟือง
• เอไอเอส 4150 / 4150H — ตัวแปรคาร์บอนที่สูงกว่า 4140 พร้อมศักยภาพความแข็งที่เพิ่มขึ้น ใช้สำหรับแม่พิมพ์ เพลาขนาดใหญ่ และส่วนประกอบที่ต้องการความแข็งของพื้นผิวสูงกว่าที่ 4140 ทำได้

การตีขึ้นรูปสแตนเลส

เกรดสแตนเลส — เป็นหลัก AISI 304, 316, 410 และ 17-4PH — ได้รับการปลอมแปลงสำหรับการใช้งานที่ต้องการความต้านทานการกัดกร่อนควบคู่ไปกับประสิทธิภาพของโครงสร้าง เกรดออสเทนนิติก (304, 316) ไม่เป็นแม่เหล็ก เชื่อมได้ง่าย และทนต่อสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดและคลอไรด์ ใช้สำหรับวาล์ว ตัวปั๊ม และอุปกรณ์แปรรูปอาหาร เกรดมาร์เทนซิติก (410, 420) สามารถชุบแข็งได้ และใช้สำหรับอุปกรณ์มีด ตัวยึด และส่วนประกอบกังหัน เกรดการตกตะกอน-ชุบแข็ง (17-4PH) ผสมผสานความต้านทานการกัดกร่อนเข้ากับความต้านทานแรงดึงที่สูงกว่า 1,100 MPa และเป็นที่ต้องการในการใช้งานด้านการบินและอวกาศและอุปกรณ์การแพทย์

การตีขึ้นรูปโลหะผสมไมโครและเหล็กกล้าเครื่องมือ

เหล็กกล้าไมโครอัลลอยด์ (เกรด HSLA ที่เติมวานาเดียม ไนโอเบียม หรือไทเทเนียมที่ระดับ 0.05–0.15%) ให้คุณสมบัติทางกลเทียบเท่ากับเหล็กกล้าโลหะผสมชุบแข็งและอบคืนตัวได้โดยตรงจากการตีขึ้นรูปด้วยความร้อน ทำให้ไม่ต้องดำเนินการบำบัดความร้อนแยกต่างหาก สิ่งนี้ทำให้น่าสนใจสำหรับการตีขึ้นรูปยานยนต์ในปริมาณมาก — ก้านสูบ, เพลาข้อเหวี่ยง และส่วนประกอบระบบกันสะเทือน — ซึ่งการลดต้นทุนกระบวนการเป็นสิ่งสำคัญที่สุด เหล็กกล้าเครื่องมือ (H13, D2, M2) ได้รับการหล่อขึ้นรูปสำหรับแม่พิมพ์ เครื่องมือตัด และส่วนประกอบการบริการที่อุณหภูมิสูง โดยที่ความแข็งที่อุณหภูมิสูงและความต้านทานการสึกหรอเป็นสิ่งสำคัญยิ่ง

ชิ้นส่วนเหล็กหลอม: อุตสาหกรรมและส่วนประกอบทั่วไป

ชิ้นส่วนเหล็กหลอมปรากฏในทุกอุตสาหกรรมที่ความน่าเชื่อถือของโครงสร้างภายใต้การรับน้ำหนักแบบไดนามิกไม่สามารถต่อรองได้ วิธีการผลิตถูกเลือก — และต้นทุนต่อหน่วยที่สูงกว่านั้นสมเหตุสมผล — เนื่องจากการหล่อ การเชื่อม หรือการตัดเฉือนจากแท่งเหล็กไม่สามารถยืดอายุการใช้งานความล้าและความต้านทานแรงกระแทกจากการตีขึ้นรูปได้อย่างสม่ำเสมอ

เธรดทั่วไปในแอปพลิเคชันทั้งหมดเหล่านี้คือการโหลดแบบวนหรือแบบกระแทก เพลาข้อเหวี่ยงปลอมแปลงต้องเผชิญกับวงจรความเครียดหลายร้อยล้านรอบตลอดอายุการใช้งานของเครื่องยนต์ ส่วนประกอบล้อลงจอดปลอมแปลงจะต้องดูดซับแรงกระแทกได้เทียบเท่ากับน้ำหนักลงจอดของเครื่องบินหลายเท่าโดยไม่มีการแตกร้าว ไม่มีกระบวนการผลิตเชิงพาณิชย์อื่นใดที่ให้ การไหลของเมล็ดพืชอย่างต่อเนื่อง ปริมาณการรวมต่ำ และขนาดเมล็ดข้าวที่กลั่นแล้ว ที่ทำให้ชิ้นส่วนเหล็กหลอมสามารถตอบสนองความต้องการเหล่านี้ได้อย่างน่าเชื่อถือ

เหล็กหลอม Shafts : การออกแบบ เกรด และการผลิต

เพลาเป็นชิ้นส่วนเหล็กหลอมที่มีการผลิตกันอย่างแพร่หลายและเป็นที่ต้องการมากที่สุด เพลาจะต้องส่งแรงบิด — บางครั้งต่อเนื่องที่ความเร็วสูงเป็นเวลาหลายปี — ในขณะที่ทนต่อการโค้งงอ แรงบิด และแรงตามแนวแกนรวมกัน โดยมักจะมีความเข้มข้นของความเค้นที่ร่องสลัก ไหล่ทาง และร่องฟันเฟือง ความล้มเหลวของความเมื่อยล้าที่ตัวเพิ่มความเครียดเหล่านี้เป็นโหมดหลักของความล้มเหลวของเพลาในการให้บริการ ซึ่งเป็นสาเหตุ ความต่อเนื่องของการไหลของเมล็ดข้าวผ่านส่วนตัดขวางของเพลาเชื่อมโยงโดยตรงกับอายุความเมื่อยล้า ในลักษณะที่สต็อกแท่งกลึงไม่สามารถทำซ้ำได้

Open-Die เทียบกับการตีเพลาแบบ Closed-Die

เพลาขนาดใหญ่ เช่น เพลาเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหันที่มีน้ำหนักหลายร้อยตัน เพลาใบพัดสำหรับเรือเดินทะเล และลูกกลิ้งโรงสี ผลิตโดยการตีแบบเปิดด้วยเครื่องอัดไฮดรอลิกหรือค้อนตีขึ้นรูป แท่งเหล็กจะถูกหมุนและกดซ้ำๆ ซ้ำๆ เพื่อให้ทำงานเต็มหน้าตัด และได้ความละเอียดของเกรนที่สม่ำเสมอตลอดเส้นผ่านศูนย์กลาง สำหรับการตีขึ้นรูปชิ้นส่วนขนาดใหญ่ จำเป็นต้องมีขั้นตอนการลดหลายขั้นตอน การอุ่นซ้ำระหว่างกลาง และโปรโตคอลการทำความเย็นแบบควบคุม เพื่อป้องกันการแตกร้าวและได้โครงสร้างจุลภาคที่สม่ำเสมอตั้งแต่พื้นผิวจนถึงแกน

เพลาที่มีขนาดเล็กกว่าและมีปริมาตรสูงกว่า — เพลาส่งกำลังของยานยนต์ เพลาปั๊ม และสปินเดิลของเครื่องมือกล — ผลิตขึ้นอย่างประหยัดมากขึ้นโดยการขึ้นรูปแบบปิดหรือการขึ้นรูปแบบม้วน โดยที่รูปทรงของแม่พิมพ์ให้รูปร่างที่ใกล้เคียงกัน ช่วยลดปริมาณการตัดเฉือนที่เหลือสำหรับการเก็บผิวละเอียด โดยทั่วไปแล้วการตีขึ้นรูปเพลาแบบปิดตายจะมี ลดสต๊อกเครื่องจักรลง 15–30% กว่าแบบ open-die ซึ่งแปลโดยตรงถึงการลดการใช้วัสดุและรอบเวลา

การเลือกเกรดสำหรับเพลาเหล็กหลอม

การเลือกเกรดเหล็กสำหรับการตีเพลาขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ 3 ประการ ได้แก่ คุณสมบัติทางกลที่ต้องการหลังการอบชุบ ขนาดหน้าตัด (ซึ่งกำหนดข้อกำหนดในการชุบแข็ง) และสภาพแวดล้อมในการทำงาน

• AISI 1045 — เกรดเพลาระดับเริ่มต้น เพียงพอสำหรับการใช้งานแรงบิดต่ำถึงปานกลางในเส้นผ่านศูนย์กลางเล็ก (สูงถึง ~75 มม.) โดยไม่จำเป็นต้องผ่านการชุบแข็ง ความต้านทานแรงดึง 570–700 MPa ในสภาวะปกติ
• AISI 4140 — เกรดเพลาโลหะผสมที่ระบุมากที่สุด สามารถชุบแข็งได้เต็มส่วนในเส้นผ่านศูนย์กลางสูงสุดประมาณ 100 มม. รับแรงดึง 900–1,050 MPa ในสภาวะ Q&T ครอบคลุมเพลาปั๊มอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ ตัวขับเคลื่อนสายพานลำเลียง และเพลาเครื่องจักรทั่วไป
• AISI 4340 — สำหรับเพลาที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ (100–300 มม. ขึ้นไป) โดยที่ 4140 ไม่สามารถให้ความแข็งทะลุผ่านสม่ำเสมอได้ ปริมาณนิกเกิลที่สูงขึ้นช่วยเพิ่มความสามารถในการชุบแข็งได้อย่างมาก เพลาโรเตอร์สำหรับผลิตกระแสไฟฟ้า เพลาใบพัดสำหรับเดินทะเล และเพลาขับของเครื่องจักรกลหนักเป็นการใช้งานทั่วไป ความต้านทานแรงดึงของ 1,000–1,200 เมกะปาสคาล สามารถทำได้ในส่วนขนาดใหญ่
• EN 36 / 9310 (เกรดการชุบแข็งตัวเรือน Ni-Cr) — ใช้สำหรับเพลาที่ต้องการพื้นผิวแข็งและทนทานต่อการสึกหรอรวมกับแกนที่แข็งแกร่ง: เพลาเกียร์ เพลาแบบมีร่อง และเพลาลูกเบี้ยว ซึ่งความล้าสัมผัสที่ร่องฟันหรือส่วนเจอร์นัลถือเป็นโหมดความล้มเหลวในการควบคุม
• ดูเพล็กซ์และซูเปอร์ดูเพล็กซ์สแตนเลส (2205, 2507) — สำหรับเพลาในสภาพแวดล้อมทางทะเล การแปรรูปทางเคมี และการแยกเกลือออกจากน้ำทะเล ซึ่งความล้าจากการกัดกร่อนของคลอไรด์เป็นข้อจำกัดในการออกแบบ ต้นทุนที่สูงขึ้นแต่กำจัดบริเวณเริ่มต้นของการกัดกร่อนที่พื้นผิวซึ่งเร่งการเติบโตของรอยแตกเมื่อยล้าในเหล็กโลหะผสมทั่วไป

การบำบัดและการตกแต่งหลังการตีขึ้นรูป

เพลาเหล็กฟอร์จไม่ค่อยได้ใช้ในสภาพเหมือนฟอร์จ ลำดับการผลิตมาตรฐานหลังจากการตีประกอบด้วยการทำให้เป็นมาตรฐานหรือการอบอ่อนเพื่อลดความเครียดจากการตีและทำให้โครงสร้างจุลภาคเป็นเนื้อเดียวกัน ตามด้วยการตัดเฉือนหยาบเพื่อขจัดขนาดและสร้างพื้นผิว Datum จากนั้น ดับและรักษาความร้อน เพื่อให้ได้คุณสมบัติทางกลตามที่กำหนด และสุดท้ายก็ทำการกลึง การเจียร และการรักษาพื้นผิวให้เสร็จสิ้นตามที่ต้องการ การรักษาพื้นผิวที่ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพความล้าของเพลา ได้แก่ การชุบแข็งด้วยการเหนี่ยวนำของวารสารแบริ่งและเนื้อฟัน การทำไนไตรด์เพื่อให้พื้นผิวมีความแข็งสูงโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงขนาด และการขัดผิวด้วยการยิงเพื่อทำให้เกิดแรงกดตกค้างที่กดซึ่งจะช่วยชะลอการเกิดรอยแตกเมื่อยล้า

ความตรงเป็นพารามิเตอร์ด้านคุณภาพที่สำคัญสำหรับเพลาสำเร็จรูป: ความไม่สมดุลในการหมุนที่เกิดจากส่วนโค้งของเพลาจะสร้างแรงเหวี่ยงหนีศูนย์ที่สเกลตามความเร็วการทำงานกำลังสอง โดยทั่วไปจะระบุพิกัดความเผื่อความตรงสำหรับเพลาที่มีความแม่นยำที่ ความเบี่ยงเบนของตัวชี้วัดรวม 0.1–0.3 มม. ต่อความยาวเมตร ซึ่งต้องมีการควบคุมความเย็นหลังการอบชุบด้วยความร้อน และในหลายกรณี ต้องใช้การยืดผมแบบร้อนหรือเย็นก่อนการตัดเฉือนขั้นสุดท้าย

เหล็กหลอมกับเหล็กหล่อ: เมื่อใดจึงควรเลือกแต่ละอย่าง

การตัดสินใจระหว่างเหล็กหลอมและเหล็กหล่อถือเป็นการแลกเปลี่ยนทางวิศวกรรมและเศรษฐกิจในท้ายที่สุด การตีขึ้นรูปไม่ได้มีความเหนือกว่าในระดับสากล — แต่เป็นทางเลือกที่ถูกต้องสำหรับเงื่อนไขเฉพาะ และการทำความเข้าใจเงื่อนไขเหล่านั้นจะป้องกันการกำหนดคุณสมบัติที่มากเกินไปได้มากเท่ากับการป้องกันประสิทธิภาพที่ต่ำกว่า

เลือกเหล็กหลอมเมื่อ:

• ชิ้นส่วนนั้นขึ้นอยู่กับการโหลดแบบเป็นรอบ ความล้า หรือแรงกระแทก - การตีขึ้นรูปจัดให้ ความแข็งแรงเมื่อยล้าสูงขึ้น 20–30% กว่าการหล่อในเกรดที่เทียบเท่า
• จำเป็นต้องมีความน่าเชื่อถือสูงและผลที่ตามมาของความล้มเหลวนั้นรุนแรง — ส่วนประกอบที่มีความสำคัญต่อความปลอดภัยในการบินและอวกาศ อุปกรณ์แรงดัน และการใช้งานด้านโครงสร้าง
• รูปทรงค่อนข้างเรียบง่ายและสามารถผลิตได้โดยใช้แม่พิมพ์ เช่น เพลา หน้าแปลน แหวน จาน ก้านสูบ และรูปแบบที่คล้ายกัน
• ปริมาณการผลิตเป็นตัวกำหนดต้นทุนเครื่องมือ — เครื่องมือตีขึ้นรูปแบบปิดมีราคาแพงล่วงหน้า แต่ให้ต้นทุนต่อหน่วยต่ำตามปริมาณ

เลือกเหล็กหล่อเมื่อ:

• รูปทรงมีความซับซ้อนโดยมีโพรงภายใน รอยตัดด้านล่าง หรือผนังบางที่ไม่สามารถหล่อขึ้นรูปได้ เช่น ปลอกปั๊ม ตัววาล์วที่มีทางเดินภายใน และรูปทรงตัวเรือนที่ซับซ้อน
• ปริมาณการผลิตต่ำและการลงทุนด้านเครื่องมือไม่สามารถตัดจำหน่ายได้ เครื่องมือหล่อทรายมีราคาเพียงเศษเสี้ยวของแม่พิมพ์ตีขึ้นรูป
• การโหลดส่วนใหญ่จะเป็นแบบคงที่และมีแรงอัดมากกว่าแบบวน การหล่อจะดำเนินการอย่างเพียงพอในการใช้งานที่ต้องการแรงอัด ซึ่งการเริ่มล้าจากข้อบกพร่องภายในไม่ใช่โหมดความล้มเหลวที่ควบคุม
• ส่วนน้ำหนักมีขนาดใหญ่มากและสม่ำเสมอ — ส่วนประกอบโครงสร้างขนาดใหญ่บางส่วนผ่านการหล่ออย่างประหยัดกว่า จากนั้นจึงซ่อมแซมด้วยการเชื่อมตามข้อกำหนดมากกว่าการหลอม

มาตรฐานคุณภาพและการทดสอบชิ้นส่วนเหล็กหลอม

ชิ้นส่วนเหล็กหลอมสำหรับการใช้งานที่สำคัญต้องได้รับการตรวจสอบอย่างเข้มงวดและข้อกำหนดด้านเอกสาร มาตรฐานที่ใช้บังคับขึ้นอยู่กับอุตสาหกรรมและการใช้งานปลายทาง แต่กรอบงานที่มีการอ้างอิงอย่างกว้างขวางที่สุด ได้แก่:

• มาตรฐาน ASTM A668 — ข้อกำหนดมาตรฐานสำหรับการตีเหล็กสำหรับใช้ในอุตสาหกรรมทั่วไป ครอบคลุมประเภทคาร์บอนและโลหะผสมเหล็ก โดยมีข้อกำหนดด้านแรงดึง ผลผลิต และแรงกระแทกตามการกำหนดประเภท
• มาตรฐาน ASTM A388 — การตรวจสอบอัลตราโซนิกของการตีเหล็กหนา โดยระบุเกณฑ์การยอมรับสำหรับตัวสะท้อนแสงภายใน (การรวม ความพรุน และการแยกส่วน) ตามความหนาของโซนและหน้าตัด
• EN 10250 — มาตรฐานยุโรปสำหรับการตีเหล็กแบบแม่พิมพ์เปิดสำหรับวัตถุประสงค์ทางวิศวกรรมทั่วไป ครอบคลุมเกรดวัสดุและข้อกำหนดด้านคุณสมบัติทางกล
• เอพีไอ 6A / 6D — สำหรับหลุมผลิตน้ำมันและก๊าซและการตีขึ้นรูปวาล์วท่อ โดยระบุวัสดุ การตรวจสอบย้อนกลับ การทดสอบทางกล และข้อกำหนด NDE พร้อมข้อกำหนดพิกัดแรงดันเพิ่มเติม
• AS9100/NADCAP — การจัดการคุณภาพการบินและอวกาศและข้อกำหนดการรับรองกระบวนการพิเศษที่ใช้บังคับกับซัพพลายเออร์การปลอมแปลงการบินและอวกาศ

การตรวจสอบชิ้นส่วนเหล็กหลอมเป็นประจำประกอบด้วยการตรวจสอบมิติ การทดสอบความแข็ง การทดสอบแรงดึงและแรงกระแทกแบบชาร์ปีจากคูปองที่ผ่านการอบด้วยความร้อน (หรือสำหรับชิ้นส่วนที่สำคัญ จากส่วนที่เสียสละของการตีขึ้นรูปเอง) การตรวจสอบอนุภาคแม่เหล็ก (MPI) สำหรับข้อบกพร่องที่พื้นผิวแตกหัก และการทดสอบอัลตราโซนิก (UT) เพื่อความสมบูรณ์ใต้พื้นผิว สำหรับการตีขึ้นรูปขนาดใหญ่ในการผลิตกระแสไฟฟ้าและการใช้งานภาชนะรับความดัน การสแกน UT ตามปริมาตร 100% เป็นแนวปฏิบัติมาตรฐาน โดยมีโซนการยอมรับที่กำหนดโดยมาตรฐาน ASME หรือ EN ที่เกี่ยวข้อง และตรวจสอบโดยบล็อกอ้างอิงที่ปรับเทียบแล้วด้วยตัวสะท้อนแสงเทียมที่รู้จัก