Kas posti{0}}töötlemine kahjustab sisemist struktuuri?

一, tehniline põhimõte: peamine probleem{0}}järeltöötlusmasina töötlemisel
Järeltöötluse{0}}eesmärk on parandada osade pinnakvaliteeti, mõõtmete täpsust või mehaanilisi omadusi lõikamise, poleerimise, kuumtöötlemise ja muude meetodite abil. Töödeldud objektid on tavaliselt osad, mis on valmistatud selliste protseduuridega nagu lisandite tootmine (AM), valamine või sepistamine. Nende osade sisemine struktuur võib sisaldada järgmisi funktsioone:
Mikroskoopilised vead, näiteks poorsus, liitmistsooni (LOF) puudumine osadel, mis on valmistatud lisandite valmistamisel, või kahanev poorsus ja praod valatud osades.
Jääkpinge on pinge, mis tekib objekti sees temperatuuri või faasi muutumise tõttu. See võib põhjustada objekti paindumist või purunemist pärast töötlemist.
Gradientmaterjalid ja ebaühtlane{0}}teraline struktuur on näited ebaühtlasest korraldusest, mis võib muuta materjalide eemaldamist töötlemise ajal.
Järeltöötlemise{0}}sekkumised võivad neid sisemisi struktuure muuta mehaanilise surve, termiliste mõjude või keemiliste reaktsioonide tõttu, mille tulemuseks on jõudluse halvenemine või suurenenud rikkeoht.
2, tüüpiliste protseduuride mõju ja juhtumiuuring
1. Mehaaniline lõikamine: stressist lahti laskmine ja defektide aktiveerimine
Kui tööriist ja detail puutuvad mehaanilisel lõikamisel (näiteks freesimisel ja treimisel) vahetult kokku, eemaldatakse materjal. See võib osa sisestruktuuris põhjustada järgmisi muudatusi:
Jääkpinge ümberjaotumine: lõikejõud võivad mõjutada detaili pinna pingeseisundit ja potentsiaalselt põhjustada sisemiste mikropragude teket. Näiteks üks lennukifirma täheldas, et lisandite valmistamisel valmistatud titaanisulamist terade jääkpinge langes pärast freesimist –150 MPa-lt +80MPa-le. See lühendab nende väsimust 30%.
Defektide levik: lõikamisvibratsioon võib põhjustada materjalide sees olevate väikeste aukude või mittetäieliku sulandumise alade kasvamist suurteks lõhedeks. Uuringud näitavad, et pärast-jämedat freesimist suureneb laserpulberkihtsulatamise (LPBF) abil toodetud alumiiniumisulamist komponentide poorsus 0,5%-lt 1,2%-le, samal ajal kui purunemistugevus väheneb 25%.
Vastus:
Lõikejõu vähendamiseks kasutage ülitäpset-töötlust (nt ühe-punktiga teemanttreimist). Sisemise pinge tasakaalustamiseks tehke enne lõikamist kuumtöötlemist (nagu pingevaba lõõmutamine). Optimeerige tööriista teekond, et hoida eemal kohtadest, kus vibratsioon kipub kogunema.
2. Kuumtöötlus: muutused mõõtmete organisatsioonis ja stabiilsuses
Materjalide faasioleku muutmine kuumtöötlemise teel (nagu karastamine, karastamine ja kuumisostaatpressimine) võib parandada jõudlust, kuid see võib samuti põhjustada:
Deformatsioon, mis tuleneb faasitransformatsioonist: Martensiitse muundamise ajal toimuv mahu suurenemine võib põhjustada tükkide kuju muutmise. Pärast karburiseerimist ja kustutamist tõusis näiteks konkreetse sõiduki käigu hambaprofiili viga ± 0,02 mm-lt ± 0,05 mm-le.
Termiliselt indutseeritud poorsus (TIP): Pärast kuumisostaatilist pressimist (HIP) võivad inertgaasi poorid uuesti kasvada osades, mis on valmistatud lisandite abil. Uuringud näitavad, et kui Ti-6Al-4V sulami lõõmutamise kestus ületab -HIP-i 4 tundi, võib poorsus suureneda 0,3%.
Vastus:
astmelise või isotermilise kustutamise kasutamine faasimuutuste tempo jälgimiseks;
TIP-i peatamiseks{0}}häälestage HIP-protsessi parameetreid (nt temperatuur, rõhk ja aeg).
Pinge eemaldatakse protsessiga "töötlemine → kuumtöötlus → täppistöötlus", mis ühendab kuumtöötluse ja mehaanilise töötlemise.
3. Pinna tugevdamine: survejääkpinge ja väsimusjõudlus
pindu tugevdavad tehnikad, nagu haavlitamine ja rullimine, lisavad survejääkpinget, mis pikendab väsimuse eluiga. Kuid need tehnikad võivad põhjustada ka:
Pinna kahjustused: Liiga palju tükeldamist võib põhjustada mikropragusid või pinna tera peenestamist. Näiteks pärast haavli eemaldamist muutus konkreetse lennukimootori võlli pinnakaredus Ra1,6 μm-lt Ra0,4 μm-ni, samas kui väsimusmurru allika sügavus suurenes 0,1 mm võrra.
Pinge gradiendi tasakaalustamatus: kui survejääkpinge kiht ja maatriksi pinge ei lange kokku, võib see põhjustada delaminatsiooni. Uuringud näitavad, et alumiiniumisulamist komponendid, mis on allutatud laseršokilõikamisele (LSP), on liideses vastuvõtlikud mikropragude tekkele, kui survejääkpinge sügavus ületab 0,5 mm.
Vastus:
Kontrollige haavli intensiivsust (näiteks mõõtes Almeni katsekeha katvust); kasutada pingegradientide tasakaalustamiseks liittugevdamise protseduure (näiteks haavlitõmbamine ja rullimine); ja kasutage parimate protsessiparameetrite leidmiseks numbrilist simulatsiooni.
3, riskijuhtimine: protseduuri kavandamisest kuni veebis silma peal hoidmiseni
Tööstusharu peab looma põhjaliku protsesside juhtimissüsteemi, et piirata{0}}järeltöötluse sisestruktuurile tekitatavat kahju.
Protsessi kavandamise etapis valige järel{0}}töötlusprotsesside kombinatsioon, mis sobib osade materjali, struktuuri ja jõudlusvajadustega. Näiteks HIP+elektrolüütiline poleerimine on parem kui otsene mehaaniline poleerimine lisaainetega valmistatud esemete puhul.
Kasutage lõplike elementide analüüsi (FEA), et välja selgitada, kuidas stress levib ja kuidas asjad töötlemisel kuju muudavad. Teatud ettevõte kasutas freesimisseadete parandamiseks simulatsiooni, mis vähendas titaanisulamist detailide deformatsiooni 0,15 mm-lt 0,03 mm-le.
Töötlemise teostamise etapp:
Nutikate jälgimistööriistade (nt akustilise emissiooni ja lõikejõu andurid) kasutamine, et anda reaalajas teavet{0}}töötlemise kulgemise kohta. Näiteks leiutas teatud tööpinkide valmistaja "adaptiivse lõikesüsteemi", mis suudab käigu pealt etteandekiirust muuta, et vältida liigset vibratsiooni.
Kasutage suletud{0}}ahela juhtimist ja muutke protsessi parameetreid sõltuvalt võrgutuvastuse andmetest. Kui lennukifirma kasutab laserinterferomeetrit, et mõõta pinna karedust ja seejärel reguleerib automaatselt poleerimisrõhku.
Kvaliteedikontrolli etapp:
Kasutage objekti sees olevate probleemide tuvastamiseks mitte-purustava testimise (NDT) meetodeid, nagu röntgen-kompuutertomograafia ja ultrahelitestid. Uuringud näitavad, et tööstuslik CT suudab 98% täpsusega leida 0,02 mm laiused poorid.
Seadistage katseandmete töötlemise ahel ja kasutage masinõpet, et arvata, kui kaua osa kestab. Näiteks saab konkreetne ettevõte kasutada varasemaid andmeid, et koolitada välja mudel, mis suudab kuus kuud ette näha käigukasti väsimuse rikke tõenäosust.