Kas pinnatöötlus mõjutab osade tolerantse?

1. Erinevate pinnatöötlusviiside seos ja nende mõju taluvusele
Pinnatöötlusprotsesse on neli peamist tüüpi: pinna modifitseerimine, pinna legeerimine, pinna muundamine ja pinna katmine. Erinevate protsesside mõju tolerantsidele on märkimisväärselt erinev.
Tehnoloogia pinna muutmiseks
Näiteks liivapritsiga töötlemine muudab pinna karedamaks, lüües seda kiirete -liivaosakestega, kuid see võib muuta osa 0,01–0,03 mm võrra väiksemaks. Rullimine muudab pinna kõvaks, muutes selle kuju, mis võib muuta võlli osade läbimõõtu 0,005–0,015 mm võrra suuremaks. Laserfaasi muundumise tugevdamine ei mõjuta suurust peaaegu üldse, kuna selle soojusest{7}}mõjutatud tsoon on nii väike.
Tehnoloogia pinna legeerimiseks
Karburiseerimine ja nitridimine moodustavad sulamikihte difusiooni teel. Vedelnitridimine muudab võlli 0,01 mm laiemaks ja ava 0,01 mm kitsamaks, seega peate töötlemise ajal jätma ühele küljele 0,01 mm ruumi. Ioonne nitrideerimine seevastu suudab hoida suuruse muutuse täpsusega ± 0,002 mm ilma vedelat faasi kasutamata.
Pinna teisenduskatte tehnoloogia
Fosfaadiga töötlemine tekitab terase pinnale tavaliselt 2–10 μm paksuse fosfaatkile, millel on väike mõju tolerantsidele. Teisest küljest tekitab anodeerimine (nagu alumiiniumisulamite kõva anodeerimine) 30–50 μm paksuse oksiidkile, mis muudab osad ühes suunas suuremaks. Selle korvamiseks tuleb kasutada strateegiat "väiksem erinevus väiksem".
Pindade katmise tehnoloogia
Galvaneerimiskihi paksusel on otsene mõju tolerantsile. Näiteks kui kruvi pikkus on väiksem või võrdne viiekordse läbimõõduga, tuleks katte maksimaalne paksus hoida 8 μm. Kui see nii ei ole, on vaja mittestandardset pidurimõõturi kontrollimist-. Kuumtsingitud kihi paksus on 30–80 μm, mis muudab kinnitusdetailide sammu läbimõõtu palju. Nende sobivuse tagamiseks tuleb eel-plaadistuse mõõtmeid muuta.
2. Tolerantsuse muutumise väike mehhanism ja tööstuse andmed
Pinna töötlemisel tolerantsust mõjutavad kolm peamist füüsikalist ja keemilist protsessi:
Materjali mahu ja faasi muutus
Terase mustamisel tekib Fe∝4 oksiidikiht, mis suurendab ruumala 1,3 korda, mis põhjustab pinna väljaulatumisi. Kui alumiiniumisulam anodeeritakse, moodustades Al ₂ O ∝, väheneb maht umbes 15%, mis võib põhjustada mikropragusid.
Anisotroopia katete sadestamisel
Galvaniseerimisprotsessi ajal võib ebaühtlane voolutihedus põhjustada katte erineva paksuse. Näiteks sisekeerme galvaaniline kate on tavaliselt 30–50% õhem kui välispind. Selle sobivuse tagamiseks on vaja standardit "sisekeerme tolerantsi tsooni hooldus 6H".
Jääkpinge vabastamine mehaanilise töötlemise ajal
Liivapritsiga töötlemine avaldab pinnale survejõudu, mis paneb osad uuesti kasutamisel roomama. Katsete kohaselt võivad liivapritsiga töödeldud 45# terasvõlli osad pärast 24 tundi 100 kraadi juures hoidmist läbimõõduga laieneda 0,008 mm võrra.
Andmed tööstusest:
Konkreetne lennukifirma ütleb, et kompenseerimata 316L roostevabast terasest osade suuruse kõikumine pärast elektrilist poleerimist on 12%. Jättes 0,02 mm mänguruumi, on kvalifikatsioonimäär tõusnud 98%-ni.
Autotööstuses kehtivad ranged reeglid selle kohta, kui palju tsingitud poltide tolerantsi võib olla. M12 poltide puhul tuleb katte paksus hoida vahemikus 8–2 μm, vastasel juhul muutub pöördemomendi koefitsient rohkem kui 15%.
3. Tööstuses levinud probleemid ja nende lahendused
Lennunduse valdkonnas
LEAP-mootoritele kütusedüüside valmistamisel kasutab GE Aviation SLM-meetodit (Selective Laser Melting) ja HIP-töötlust (hot Isostatic Pressure). Skaneerimisstrateegia (spiraalskaneerimine) ja kihi paksuse (30 μm) optimeerimisega hoitakse pinna karedus Ra12 μm piires. HIP-ravi eemaldab poorid (0,8% kuni 0,02%), mis pikendab väsimuse eluiga kolm korda ja vastab lennundusstandardite rangetele taluvusnõuetele.
Meditsiiniseadmete valdkond
Johnson&Johnson Medical on loonud 3D--prinditud puusaliigese implantaatide jaoks liitprotsessi, mida nimetatakse vaakumlõõmutamiseks+keemiliseks poleerimiseks. See protsess vabaneb jääkpingest, kasutades vaakumlõõmutamist ja seejärel sidrunhappel -põhinevat poleerimislahust, et siluda pind vahemikus Ra50 μm kuni Ra0,8 μm, säilitades selle bioloogiliselt ühilduvana. See meetod annab implantaadile üle 20 aasta pikkuse väsimuse, mis on rohkem, kui kliinikus vaja läheb.
Autode valmistamise valdkond
Volkswagen toodab mootori silindriplokke, kasutades meetodit nimega "fosfateerimine+elektroforees". Silindri siseseina karedus muutus Ra3,2 μm-lt Ra0,4 μm-ni, muutes fosfaatkile (2–3 μm) ja elektroforeetilise kattekile (20–25 μm) paksust. See alandas ka hõõrdetegurit 30% ja suurendas kütusekulu 2%.
4. Uus tehnoloogia ja strateegiad tolerantsuse kontrollimiseks
Pöördkompensatsiooni disain
Tehes andmebaasi pinnatöötlusprotsesside suuruse muutuste kohta, jäetakse CAD-modelleerimise etapis kõrvale kvoodid. Näiteks on üks ettevõte tootnud galvaniseerimise tehnoloogia jaoks "tolerantsi eelkompensatsiooni mooduli". See moodul saab automaatselt muuta mudeli suurust vastavalt katte paksusele, mis tõstab esimese läbimise määra 95% -ni.
Tuvastamine ja suletud{0}}ahela juhtimine Interneti kaudu
3D-skaneerimise tehnoloogiat kasutades näete reaalajas suuruse muutusi pärast pinnatöötlust. Näiteks Siemensi "digitaalne kaksik" tehnoloogia võib teha tsingitud osade virtuaalset montaažikontrolli, mis vähendab tolerantsi kõrvalekalde võimalust 70%.
Uus meetod pindade töötlemiseks
Plasma elektrolüütiline oksüdatsioon (PEO) teeb alumiiniumisulami pinnale keraamilise kile. Kile paksust saab reguleerida vahemikus 5–200 μm ja mõõtmete täpsus on ± 1 μm. Seda on kasutatud kosmoselaevade konstruktsiooniosades.
Külmpihustustehnoloogia: see meetod kasutab kattekihtide ladestamiseks{0}}tahkete osakeste kiiret lööki. Kuumuse mõjuala on alla 50 μm, mistõttu on see hea täpsete osade kinnitamiseks ja tugevdamiseks.