Для изготовления детали автомобилей ВАЗ «Втулка направляющая клапана» используется прутки Ø 13,5 мм из легированной латуни ЛМцА 58-2-1. Данный сплав омологирован (термин, употребляющийся на АвтоВАЗе, при внедрении в производство отечественного материала взамен импортного, предусмотренного первоначальной конструкторской документацией фирмы «Фиат») институтом ГИПРОЦМО и утвержден в качестве материала для направляющих втулок.
Однако данный материал обладал неустойчивыми технологическими свойствами. Характеристики прутков в различных партиях металла, поставляемых на завод, оказались неустойчивыми. Помимо плохой обрабатываемости резанием проблемы возникали и в процессе хранения. На части прутков была отмечена потеря прямизны и круглой формы профиля. Прутки в результате длительного хранения оказывались неравномерно искривленными, поверхность приобретала характерную огранку. Было замечено, что потере формы часто способствовали погрузочно-транспортные операции, связанные с перекладыванием пакетов прутков, с их падениями, ударами и т.п. Это свидетельствует о том, что прутки поставляются потребителю с недостаточно снятыми напряжениями.
Основными технологическими операциями обработки втулок резанием являются обточка и сверление. На всех стадиях обработки получали чрезвычайно мелкую сыпучую стружку. В период освоения сплава возникали проблемы в связи с низкой стойкостью режущего инструмента - резцов и сверл.
После металлографического анализа партий сплава ЛМцА, имеющих различную обрабатываемость было выявлено, что металл хорошей обрабатываемости имеет стабильную двухфазную (β+α)-структуру. Напротив, металл плохой обрабатываемости преимущественно однофазный (только зерна b-фазы).
Из числа легирующих элементов наиболее сильное β-образующее влияние оказывает алюминий. Действительно, образцы деталей хорошей и плохой обрабатываемости гарантированно отличались друг от друга по содержанию алюминия (среднее содержание алюминия в партиях хорошей обрабатываемости - 1,172%, плохой - 1,315%).
Деформация прутков в процессе хранения указывает на высокий уровень остаточных напряжений, которые подразделяются на макронапряжения (I-рода) и микронапряжения (II-рода). Уровень остаточных напряжений II - рода определяется правильностью проведения операции отжига и корректировкой химического состава сплава. Известно, что металл находящийся в однофазном β-состоянии имеет склонность к растрескиванию.
Снятие напряжений должно достигаться операцией низкотемпературного отжига. Для более полного снятия остаточных напряжений первого рода в β-латунях, к которым относится сплав ЛМцА, необходимо повышение температуры отжига примерно до 400 °С, но такой отжиг сопровождается падением твердости примерно на 10...15 единиц НВ. А это сопоставимо с шириной интервала, который оговорен требованиями ТУ 48-0808-91-92: 170±20 НВ.
На основании вышеизложенного можно заключить, что для получения стабильных характеристик технологического процесса изготовления детали «Втулка направляющая клапана», необходимо гарантированное обеспечение в латуни (β+α)-структуры.