Kuidas saavutada järeltöötluse{0}}täpset taluvust-?

一, Tehniline põhimõte: tolerantsi korrigeerimise mehhanism, mis töötab koos erinevate füüsiliste väljadega.
Järeltöötlustehnoloogia kasutab mehaaniliste, keemiliste, termodünaamiliste ja muude füüsikaliste väljade kombineeritud mõju, et muuta mikrostruktuuri ja parandada töödeldud osade jõudlust. Selle põhiprintsiipe on kolm peamist rühma:
Mehaanilise pinge maandamise fikseerimine
Metallitükkide töötlemisel tekitavad need jääkpinget, mis muudab nende kuju. Näiteks võib 3D-printimisega valmistatud titaanisulamist osade sisemine pinge pärast lasersulatamist olla kuni 200–300 MPa. Kui pinget ei vähendata, võib tolerantsi hälve olla suurem kui 0,05 mm. Rakendades vibratsiooni teatud sagedusel (tavaliselt vahemikus 15 kuni 100 Hz), korraldab vibratsioonivanandamise tehnoloogia mikroskoopilised terad ümber ja kiirendab stressi vabanemise kiirust üle 85%. Seda meetodit kasutas üks Saksa lennundustootja ja satelliitide osade kvalifikatsioonimäär tõusis 85%-lt 95%-le. Tolerantsi kõikumise vahemikku vähendati ka ± 0,003 mm-ni.
Keemilise lahustumise selektiivne korrigeerimine
Reguleerides anoodse lahustumise kiirust, muudab elektrolüütiline poleerimistehnika pinna mikrogeomeetrilise morfoloogia ühtlasemaks. Näiteks 316-liitrise roostevabast terasest sisemise õõnsuse töötlemine fosforhappe ja väävelhappega segatud elektrolüüdis pingega 15 V 3 minuti jooksul võib alandada pinna karedust Ra2,5 μm-lt Ra0,4 μm-le ja fikseerida tolerantsi hälve vahemikust ± 0,02,0 mm. See lähenemine toimib kõige paremini keeruliste siseõõnte struktuuride puhul, nagu autode kütusepihustite mikroaukudega töötlemine, mis võimaldab vabaneda töötlemisel tekkinud jääkidest ja tagada, et kütuse sissepritse on ühtlane.
Termodünaamiliste faasisiirete korrigeerimine
Kuumtöötlustehnika muudab materjali kristallstruktuuri, hallates kütte- ja jahutuskõverat, mis fikseerib mõõtmete tolerantsid. Näiteks T6 termotöötlus (540-kraadise lahusega + 175-kraadine vanandamine) võib vähendada alumiiniumisulamist osade joonpaisumise koefitsienti 12% ja suurendada nende mõõtmete stabiilsust 30%. Seda protseduuri kasutab USA mootoritootja turbiiniketaste töötlemiseks. See vähendab tolerantsi kõikumise vahemikku ± 0,03 mm kuni ± 0,01 mm ja pikendab väsimuse kasutusiga 2,5 korda võrreldes originaaliga.
2, protsessi rakendamine: täpsed vastused iga olukorra jaoks
1. 3D-prinditud metallesemete töötlemine
Metallist 3D-printimise tehnoloogiad, nagu SLM ja EBM, võivad teha keerulisi struktuure, kuid pinna karedus on tavaliselt Ra10–20 μm ja esineb probleeme, nagu sulamata pulber. Tolerantside reguleerimiseks pärast töötlemist peate tegema kolme asja:
Tugikonstruktsiooni eemaldamiseks kasutage veejoaga lõikamist või elektrilahendusega töötlemist (EDM). See hoiab ära kuju muutumise mehaanilise kinnituse tõttu. Näiteks GE Aviation kasutab LEAP-mootoritele kütusepihustite valmistamisel tugede täpseks eemaldamiseks ja tolerantsivigade hoidmiseks ± 0,008 mm piires EDM-i.
Pinna tihendamise töötlemine: Poorsetel materjalidel kasutatakse kuumisostaatilist pressimist (HIP). Pärast 4-tunnist töötlemist 1200 kraadi ja 150 MPa juures saab poorsust vähendada 5%-lt 0,1%-le ja mõõtmete kokkutõmbumise määra 0,3%-0,5%-ni, mis tagab tolerantside täpsuse.
Täppispoleerimine: kasutades abrasiivse vooluga poleerimistehnoloogiat, saab sisemise õõnsuse karedust vähendada Ra12 μm-lt Ra0,8 μm-ni, töödeldes seda ränikarbiidi abrasiiviga rõhul 0,5 MPa 10 minutit. Tolerantsi kõikumine peab jääma alla ± 0,005 mm.
2. Pärast CNC-ga töödeldud komponentide töötlemist
Kuigi CNC-mehaaniline töötlemine võib olla väga täpne, võivad sellised asjad nagu tööriista kulumine ja termilised moonutused põhjustada tolerantsi vigu. Järeltöötlus-peab olema integreeritud järgmiste tehnoloogiatega:
Intelligentne tööriista kompenseerimine: andurid hoiavad reaalajas silma peal tööriista läbimõõdu muutustel ja kohandavad lõikemarsruute automaatselt. Näiteks Fanuci CNC-süsteem saab automaatselt fikseerida koordinaatide väärtused, kui tööriist kulub 0,03 mm võrra, tagades, et ava tolerants jääb ± 0,005 mm juurde.
Madala-temperatuuriga jahutustöötlus: pihustage töötlemise ajal pidevalt -40 kraadi juures vedelat lämmastikku, et töödeldava detaili temperatuur ei muutuks rohkem kui 2 kraadi võrra. See hoiab ära töödeldava detaili liigse laienemise ja mõõtmete muutumise. Õhukeseseinaliste osade tolerantsi sertifitseerimise määr tõusis 78%-lt 95%-le pärast seda, kui täppisosi valmistav Jaapani ettevõte kasutas seda meetodit.
Kalibreerimine laserinterferomeetriga: kasutage regulaarselt laserinterferomeetrit, et kontrollida, kui täpselt tööpink on positsioneeritud, ja parandada geomeetrilised vead kompensatsioonialgoritmide abil. Näiteks pärast kalibreerimist võib viie-teljega töötlemiskeskuse ruumilise paigutuse täpsus olla vahemikus 0,015 mm/1000 mm kuni 0,005 mm/1000 mm.
3. Pärast komposiitmaterjalide osade töötlemist
Pärast töötlemist on komposiitmaterjalidel (näiteks süsinikkiuga tugevdatud plastidel) tõenäoliselt vigu, nagu kihistumine ja pursked. Tolerantsi kontrollimine peab toimuma-järeltöötluse teel.
Ultrahelipuhastus: Ultrahelilainetega puhastamine sagedusel 40 kHz 10 minuti jooksul võib vabaneda enam kui 90% töötlemisjääkidest. See takistab osakeste kinnitumist kokkupanemise ajal tolerantsi hälbe tekitamisel.
Laserpoleerimine: nanosekundilise laseriga (impulsi laius 100 ns) servade mikro-töötlemiseks, eemaldades 0,001–0,005 mm materjali ja fikseerides tolerantsi erinevuse vahemikus ± 0,05 mm kuni ± 0,01 mm.
Vaakumkuumpressimine: Kuumpressimine 30 minuti jooksul 180 kraadi juures ja 5 MPa vaakumis võib vabaneda pinge kontsentratsioonist komposiitmaterjalis ja muuta selle mõõtmetelt 40% stabiilsemaks.
3. Rakendus tööstuses: tavalised näited tipptasemel tootmissektoris
1. Lennunduse valdkond
Pärast seda, kui Boeing 787 Dreamlineri mootorilabade valmistamiseks on kasutatud SLM-tehnoloogiat, kasutatakse tolerantside reguleerimiseks järgmisi järel{1}}töötlusetappe.
HIP-i töötlemiseks kuumutage materjali 6 tunni jooksul temperatuurini 1250 kraadi ja 170 MPa, et vabaneda sisemistest pooridest ja hoida suuruse kokkutõmbumise määr 0,4%.
Elektrolüütiline poleerimine: kasutage pinna siledamaks muutmiseks 5 minutit fosfaat-põhist elektrolüüti pingega 12 V (vahemikus Ra15 μm kuni Ra0,2 μm) ja fikseerige tolerantsi hälve vahemikus ± 0,03 mm kuni ± 0,005 mm.
Lasermõõtmine: terade täissuuruses kontrollimiseks kasutatakse kolme-koordinaadi mõõtmismasinat (CMM) ja töötlemismarsruudi fikseerimiseks nii, et tolerantsid oleksid õiged, tehakse pöördprojekteerimine.
2. Autode valmistamise äris
Hübriidkäigukasti klapikorpuste valmistamisel kasutab Toyota järgmisi järeltöötlusmeetodeid{0}}.
Elektrolüütiline krõbeda eemaldamine: kasutage voolutihedust 10A/cm² NaCl elektrolüüdis 2 minuti jooksul, et vabaneda ristavade juurest ja veenduda, et hüdrosüsteem on tihendatud.
Abrasiivne voolupoleerimine: kasutage 800-mešši ränikarbiidist abrasiivi rõhul 0,3 MPa 3 minuti jooksul, et muuta sisemine õõnsus vähem karedamaks, ulatudes Ra3,2 μm kuni Ra0,4 μm, tolerantsivahemikuga alla ± 0,008 mm.
Interneti-tuvastus: laserskanneri lisamine töötlemisliinile, et hoida reaalajas ava suurust silma peal, töötlemisparameetrite muutmine tagasiside juhtimisel ja tolerantsi läbimise määra tõstmine 99,2% -ni.
3. Meditsiiniseadmete valdkond
Järgmised{0}}järeltöötluse etapid aitavad ettevõttel Johnson&Johnson DePuy Synthes valmistada äädikakujulisi tasse, mis on nii bioloogiliselt ühilduvad kui ka taluvuse osas täpsed.
Elektrolüütiline poleerimine: vähendage Ti6Al4V substraadi pinnakaredust Ra3,2 μm-lt Ra0,2 μm-le ja vabanege osakestest, mis SLM-vormimise ajal ei sulandunud.
Mikrokaare oksüdatsioon: kasutage 300 V pinget silikaatelektrolüüdis 5 minuti jooksul, et valmistada 20 μm paksune hüdroksüapatiiti sisaldav oksiidkate. See muudab luude sidumise tugevuse 40% tugevamaks ja hoiab tolerantsi kõrvalekalde ± 0,005 mm piires.
Aseptiline pakend: osad steriliseeritakse enne kokkupanemist etüleenoksiidiga, et veenduda nende vastavuses ISO 13485 standarditele. See hoiab ära saastumise muutmise osade suurusest.