Ar po{0}}posto apdorojimas pakenks vidinei struktūrai?

一, Techninis principas: pagrindinė problema, susijusi su tolesniu -apdorojimo mašina
Pagrindinis tolesnio apdorojimo{0} tikslas – pagerinti dalių paviršiaus kokybę, matmenų tikslumą arba mechanines savybes pjaustant, poliruojant, termiškai apdorojant ir kitais metodais. Apdoroti objektai paprastai yra dalys, pagamintos taikant tokias procedūras kaip priedų gamyba (AM), liejimas ar kalimas. Šių dalių vidinė struktūra gali turėti šias savybes:
Mikroskopiniai trūkumai, pavyzdžiui, poringumas, lydymosi zonos (LOF) nebuvimas detalėse, pagamintose naudojant priedus, arba susitraukiantis poringumas ir įtrūkimai lietinėse dalyse.
Liekamoji įtampa yra įtampa, kuri susidaro objekto viduje dėl temperatūros ar fazės pasikeitimo. Dėl to objektas po apdorojimo gali sulinkti arba sudužti.
Gradientinės medžiagos ir ne{0}}vienoda grūdelių struktūra yra netolygios struktūros pavyzdžiai, dėl kurių gali pasikeisti medžiagų pašalinimas apdorojimo metu.
Intervencija į{0}}postinį apdorojimą gali pakeisti šias vidines struktūras dėl mechaninio slėgio, terminio poveikio ar cheminių reakcijų, todėl gali pablogėti veikimas arba padidėti gedimų rizika.
2, tipinių procedūrų poveikis ir atvejo analizė
1. Mechaninis pjovimas: streso pašalinimas ir defektų aktyvinimas
Mechaninio pjovimo (tokio frezavimo ir tekinimo) metu įrankiui ir detalei tiesiogiai susiliečiant, medžiaga pašalinama. Tai gali sukelti šiuos dalies vidinės struktūros pokyčius:
Liekamojo įtempio perskirstymas: pjovimo jėgos gali turėti įtakos detalės paviršiaus įtempimui ir gali sukelti vidinių mikroįtrūkimų susidarymą. Pavyzdžiui, viena orlaivių įmonė pastebėjo, kad liekamasis titano lydinio peilių, pagamintų naudojant priedus, įtempis po frezavimo sumažėjo nuo -150 MPa iki +80 MPa. Tai sumažina jų nuovargio gyvenimą 30%.
Defekto plitimas: dėl pjovimo vibracijos medžiagos viduje esančios mažos skylės arba nevisiškai susiliejusios vietos gali išaugti į didelius įtrūkimus. Tyrimai rodo, kad po grubaus frezavimo aliuminio lydinio komponentų, pagamintų naudojant lazerinį miltelių sluoksnį (LPBF), poringumas padidėja nuo 0,5 % iki 1,2 %, o atsparumas plyšimui sumažėja 25 %.
Atsakymas:
Norėdami sumažinti pjovimo jėgą, naudokite itin tikslų apdirbimą (pvz., vieno-taško deimantinį tekinimą). Prieš pjaustydami atlikite terminį apdorojimą (pvz., atkaitinimą nuo įtampos), kad išlygintumėte vidinį įtempį. Optimizuokite įrankio kelią, kad išvengtumėte vietų, kuriose gali kauptis vibracija.
2. Terminis apdorojimas: organizacijos ir matmenų stabilumo pokyčiai
Medžiagų fazės būsenos pakeitimas termiškai apdorojant (tokiu kaip grūdinimas, grūdinimas ir karštas izostatinis presavimas) gali pagerinti veikimą, tačiau taip pat gali sukelti:
Deformacija, atsirandanti dėl fazinės transformacijos: dėl tūrio padidėjimo martensitinės transformacijos metu gabalai gali pakeisti formą. Pavyzdžiui, po karbonizavimo ir gesinimo konkrečios transporto priemonės pavaros danties profilio paklaida padidėjo nuo ± 0,02 mm iki ± 0,05 mm.
Termiškai sukeltas poringumas (TIP): po karšto izostatinio presavimo (HIP) inertinių dujų poros gali vėl išaugti dalyse, kurios buvo pagamintos naudojant priedus. Tyrimai rodo, kad po-HIP, jei Ti-6Al-4V lydinio atkaitinimo trukmė viršija 4 valandas, poringumas gali padidėti 0,3 %.
Atsakymas:
Laipsniško gesinimo arba izoterminio gesinimo naudojimas, kad būtų galima stebėti fazių kaitos tempą;
Norėdami sustabdyti TIP, tiksliai{0}}sureguliuokite HIP proceso parametrus (pvz., temperatūrą, slėgį ir laiką).
Įtampa pašalinama atliekant „grubus apdirbimas → terminis apdorojimas → tikslus apdirbimas“, kuris apjungia terminį apdorojimą ir apdirbimą.
3. Paviršiaus stiprinimas: liekamasis gniuždymo įtempis ir nuovargis
Paviršius sutvirtinantys metodai, pvz., šratinis ir valcavimas, padidina liekamąjį gniuždymo įtempį, kuris padidina nuovargio trukmę. Tačiau šie metodai taip pat gali sukelti:
Paviršiaus pažeidimas: Per daug šratų gali atsirasti mikroįtrūkimų arba paviršiaus grūdėtumo. Pavyzdžiui, po šratinio pjovimo konkretaus orlaivio variklio veleno paviršiaus šiurkštumas sumažėjo nuo Ra1,6 μm iki Ra0,4 μm, o nuovargio lūžio šaltinio gylis padidėjo 0,1 mm.
Įtempių gradiento disbalansas: kai liekamasis gniuždymo įtempio sluoksnis ir matricos įtempis nesutampa, tai gali sukelti delaminaciją. Tyrimai rodo, kad aliuminio lydinio komponentai, kuriems taikomas lazerinis smūginis šveitimas (LSP), sąsajoje gali atsirasti mikroįtrūkimų, kai liekamasis gniuždymo įtempių gylis viršija 0,5 mm.
Atsakymas:
Kontroliuoti švirkštimosi intensyvumą (pavyzdžiui, išmatuojant Almeno bandinio aprėptį); naudoti sudėtines stiprinimo procedūras (pavyzdžiui, šveitimą ir valcavimą), kad subalansuotų įtempių gradientus; ir naudokite skaitmeninį modeliavimą, kad surastumėte geriausius proceso parametrus.
3, Rizikos valdymas: nuo procedūros sukūrimo iki stebėjimo internete
Pramonė turi sukurti išsamią procesų valdymo sistemą, kad apribotų žalą, kurią vidinei struktūrai daro tolesnis apdorojimas.
Proceso projektavimo etape pasirinkite po{0}}apdorojimo procesų derinį, atitinkantį dalių medžiagą, struktūrą ir našumo poreikius. Pavyzdžiui, HIP + elektrolitinis poliravimas yra geresnis nei tiesioginis mechaninis poliravimas gaminiams, pagamintiems naudojant priedus.
Naudokite baigtinių elementų analizę (FEA), kad išsiaiškintumėte, kaip įtampa pasklis ir kaip daiktai keis formą apdirbant. Tam tikra įmonė naudojo modeliavimą, kad pagerintų frezavimo parametrus, kurie sumažino titano lydinio dalių apdirbimo deformaciją nuo 0,15 mm iki 0,03 mm.
Apdorojimo vykdymo etapas:
Naudodami išmaniuosius stebėjimo įrankius, pvz., akustinės emisijos ir pjovimo jėgos jutiklius, kad realiuoju laiku{0}}duotumėte informaciją apie tai, kaip vyksta apdirbimas. Pavyzdžiui, tam tikras staklių gamintojas išrado „prisitaikomą pjovimo sistemą“, kuri gali pakeisti pastūmos greitį, kad būtų išvengta per didelės vibracijos.
Naudokite uždaro{0}}ciklo valdymą ir keiskite proceso parametrus, atsižvelgdami į internetinio aptikimo duomenis. Jei orlaivių įmonė naudoja lazerinį interferometrą, kad pamatuotų paviršiaus šiurkštumą ir automatiškai sureguliuotų poliravimo slėgį.
Kokybės tikrinimo etapas:
Naudokite neardomojo tyrimo (NDT) metodus, pvz., rentgeno kompiuterinę tomografiją ir ultragarsinį tyrimą, kad surastumėte objekto problemas. Tyrimai rodo, kad pramoninė KT gali rasti 0,02 mm pločio poras 98 % tikslumu.
Sukurkite bandymo duomenų apdorojimo grandinę ir naudokite mašininį mokymąsi, kad atspėtumėte, kiek laiko veiks dalis. Pavyzdžiui, tam tikra įmonė gali naudoti ankstesnius duomenis, kad parengtų modelį, kuris gali numatyti pavaros nuovargio gedimo tikimybę prieš šešis mėnesius.