Ar paviršiaus apdorojimas turės įtakos dalių leistiniesiems nuokrypiams?

1. Skirtingų paviršiaus apdorojimo tipų ryšys ir jų poveikis tolerancijai
Yra keturi pagrindiniai paviršiaus apdorojimo procesų tipai: paviršiaus modifikavimas, paviršiaus legiravimas, paviršiaus konvertavimo dengimas ir paviršiaus dengimas. Įvairių procesų įtakos leistiniesiems nuokrypiams mastas labai skiriasi.
Paviršiaus keitimo technologija
Pavyzdžiui, smėliasrove padaro paviršių šiurkštesnį, pataikydama į jį dideliu greičiu{0}}smėlio dalelėmis, tačiau dalis gali sumažėti 0,01–0,03 mm. Valcuojant paviršius sukietėja keičiant jo formą, todėl veleno dalių skersmuo gali padidėti 0,005–0,015 mm. Lazerio fazės transformacijos stiprinimas beveik neturi įtakos dydžiui, nes jo šilumos{7}}veikiama zona yra tokia maža.
Paviršiaus legiravimo technologija
Karbiuravimas ir azotavimas sudaro lydinio sluoksnius difuzijos būdu. Skystas azotavimas padarys veleną 0,01 mm platesnį, o angą – 0,01 mm siauresnę, todėl apdorojant reikia palikti 0,01 mm tarpą vienoje pusėje. Kita vertus, joninis nitridavimas gali išlaikyti dydžio pasikeitimą ± 0,002 mm tikslumu, nenaudojant skystosios fazės.
Paviršiaus konversijos dangos technologija
Apdorojant fosfatavimu ant plieno paviršiaus susidaro fosfato plėvelė, kuri paprastai būna 2–10 μm storio ir turi nedidelį poveikį leistiniesiems nuokrypiams. Kita vertus, anodavimas (kaip ir kietas aliuminio lydinių anodavimas) sukuria nuo 30 iki 50 μm storio oksido plėvelę, dėl kurios dalys tampa didesnės viena kryptimi. Norint tai kompensuoti, reikia naudoti strategiją „mažesnis skirtumas mažesnis“.
Paviršių dengimo technologija
Galvaninio sluoksnio storis turi tiesioginės įtakos tolerancijai. Pavyzdžiui, jei varžto ilgis yra mažesnis arba lygus penkis kartus didesnis už skersmenį, maksimalus dangos storis turi būti ne didesnis kaip 8 μm. Jei ne, reikia atlikti ne-standartinį stabdymo matuoklio patikrinimą. Karštai cinkuoto sluoksnio storis yra 30–80 μm, o tai labai pakeis tvirtinimo detalių žingsnio skersmenį. Norint įsitikinti, kad jie tinka, reikia pakeisti išankstinio dangos matmenis.
2. Mažas tolerancijos kitimo mechanizmas ir pramonės duomenys
Yra trys pagrindiniai fiziniai ir cheminiai procesai, turintys įtakos tolerancijai, kai apdorojate paviršių:
Medžiagos tūrio ir fazės pasikeitimas
Kai plienas juodinamas, susidaro Fe∝₄ oksido sluoksnis, dėl kurio tūris padidėja 1,3 karto, o tai sukelia paviršiaus išsikišimus. Kai aliuminio lydinys anoduojamas, kad susidarytų Al ₂ O ∝, tūris susitraukia maždaug 15 %, todėl gali atsirasti mikroįtrūkimų.
Anizotropija dangų nusėdimo metu
Galvanizacijos proceso metu dėl netolygaus srovės tankio dangos storis gali būti įvairus. Pavyzdžiui, vidinių sriegių galvanizavimo danga paprastai yra 30–50 % plonesnė nei išorinis paviršius. Norint įsitikinti, ar jis tinka, reikalingas „vidinio sriegio tolerancijos zonos priežiūros 6H“ standartas.
Mechaninio apdorojimo metu pašalinamas liekamasis įtempis
Apdorojant smėliasrove, paviršius suspaudžiamas, todėl dalys šliaužia, kai jos vėl naudojamos. Remiantis eksperimentais, smėliasrove padengtų 45# plieninių velenų komponentų skersmuo gali išsiplėsti 0,008 mm, 24 valandas laikant 100 laipsnių kampu.
Duomenys iš pramonės:
Konkreti orlaivių įmonė teigia, kad nekompensuotų 316 l nerūdijančio plieno dalių dydžio kitimas po elektrinio poliravimo yra 12%. Palikus 0,02 mm laisvą, kvalifikacijos lygis išaugo iki 98%.
Automobilių sektoriuje galioja griežtos taisyklės, kiek tolerancijos gali turėti cinkuoti varžtai. M12 varžtų dangos storis turi būti nuo 8 iki 2 μm, antraip sukimo momento koeficientas pasikeis daugiau nei 15%.
3. Dažniausios pramonės problemos ir jų sprendimai
Aviacijos srityje
Gamindama degalų purkštukus LEAP varikliams, „GE Aviation“ taiko SLM (selektyvaus lazerio lydymosi) metodą ir HIP (karšto izostatinio slėgio) apdorojimą. Optimizavus nuskaitymo strategiją (spiralinį nuskaitymą) ir sluoksnio storį (30 μm), paviršiaus šiurkštumas išlaikomas Ra12 μm ribose. Gydymas HIP pašalina poras (nuo 0,8% iki 0,02%), o tai tris kartus padidina nuovargio trukmę ir atitinka griežtus aviacijos standartų tolerancijos reikalavimus.
Medicinos prietaisų sritis
„Johnson&Johnson Medical“ sukūrė sudėtinį procesą, vadinamą „vakuuminis atkaitinimas + cheminis poliravimas“, skirtą 3D-atspausdintiems klubo sąnarių implantams. Šis procesas pašalina liekamąjį įtempį naudojant vakuuminį atkaitinimą, o tada naudojamas citrinos rūgšties -pagrįstas poliravimo tirpalas, kad paviršius išlygintų nuo Ra50 μm iki Ra0,8 μm, išlaikant biologinį suderinamumą. Šis metodas suteikia implantui daugiau nei 20 metų nuovargio tarnavimo laiką, o tai yra daugiau nei reikia klinikoje.
Automobilių gamybos sritis
„Volkswagen“ gamina variklio cilindrų blokus taikydama metodą „fosfatavimas+elektroforezė“. Cilindro vidinės sienelės šiurkštumas pasikeitė nuo Ra3,2 μm iki Ra0,4 μm, keičiant fosfatavimo plėvelės (2–3 μm) ir elektroforetinės dangos plėvelės storį (20–25 μm). Tai taip pat sumažino trinties koeficientą 30% ir padidino degalų sąnaudas 2%.
4. Naujos tolerancijos kontrolės technologijos ir strategijos
Atvirkštinio kompensavimo projektavimas
Sudarius paviršiaus apdorojimo procesų dydžio pasikeitimų duomenų bazę, CAD modeliavimo fazės metu atidėti leidimai. Pavyzdžiui, viena įmonė pagamino galvanizavimo technologijos „tolerancijos išankstinio{1}kompensavimo modulį“. Šis modulis gali automatiškai pakeisti modelio dydį pagal dangos storį, todėl pirmojo praėjimo greitis padidėja iki 95%.
Aptikimas ir uždaros{0}} kilpos valdymas internetu
Naudodami 3D skenavimo technologiją, po paviršiaus apdorojimo realiuoju laiku galite matyti dydžio pokyčius. Pavyzdžiui, „Siemens“ „skaitmeninio dvynių“ technologija gali atlikti virtualią cinkuotų dalių surinkimo patikrą, o tai sumažina tolerancijos nuokrypio tikimybę 70%.
Naujas paviršių apdorojimo metodas
Plazminė elektrolitinė oksidacija (PEO) sukuria keraminę plėvelę ant aliuminio lydinio paviršiaus. Plėvelės storis gali būti reguliuojamas nuo 5 iki 200 μm, o matmenų tikslumas yra ± 1 μm. Jis buvo naudojamas erdvėlaivių konstrukcinėse dalyse.
Šalto purškimo technologija: naudojant šį metodą dangoms padengti naudojamas didelis{0}}kietųjų dalelių poveikis. Šilumos paveikta zona yra mažesnė nei 50 μm, todėl tinka tvirtinti ir sustiprinti tikslias dalis.