Η επεξεργασία της ανάρτησης-θα βλάψει την εσωτερική δομή;

一, Τεχνική αρχή: Το κύριο πρόβλημα με την επεξεργασία της μηχανής μετά την-επεξεργασία
Ο κύριος σκοπός της μετα{0}}επεξεργασίας είναι να βελτιώσει την ποιότητα της επιφάνειας, την ακρίβεια των διαστάσεων ή τις μηχανικές ιδιότητες των εξαρτημάτων με κοπή, στίλβωση, θερμική επεξεργασία και άλλες μεθόδους. Τα επεξεργασμένα αντικείμενα είναι συνήθως μέρη που κατασκευάστηκαν με διαδικασίες όπως η κατασκευή προσθέτων (AM), η χύτευση ή η σφυρηλάτηση. Η εσωτερική δομή αυτών των εξαρτημάτων μπορεί να περιέχει τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:
Μικροσκοπικά ελαττώματα, τέτοιο πορώδες, έλλειψη ζώνης σύντηξης (LOF) σε μέρη που κατασκευάζονται με πρόσθετη κατασκευή ή συρρικνούμενο πορώδες και ρωγμές σε χυτά μέρη.
Η υπολειπόμενη τάση είναι η τάση που δημιουργείται μέσα σε ένα αντικείμενο λόγω αλλαγής θερμοκρασίας ή φάσης. Αυτό μπορεί να προκαλέσει κάμψη ή θραύση του αντικειμένου μετά την επεξεργασία του.
Τα υλικά βαθμίδωσης και η μη{0}}μη ομοιόμορφη δομή κόκκων είναι παραδείγματα ανομοιόμορφης οργάνωσης που ενδέχεται να αλλάξουν τον τρόπο με τον οποίο αφαιρούνται τα υλικά κατά την επεξεργασία.
Οι παρεμβάσεις στη μετα{0}}επεξεργασία ενδέχεται να τροποποιήσουν αυτές τις εσωτερικές δομές με μηχανικές πιέσεις, θερμικές κρούσεις ή χημικές αντιδράσεις, με αποτέλεσμα την υποβάθμιση της απόδοσης ή την αύξηση των κινδύνων αστοχίας.
2, Η επίδραση και η μελέτη περίπτωσης τυπικών διαδικασιών
1. Μηχανική κοπή: απαλλαγή από την πίεση και ενεργοποίηση ελαττωμάτων
Όταν ένα εργαλείο και ένα εξάρτημα έρχονται σε άμεση επαφή κατά τη μηχανική κοπή (όπως φρεζάρισμα και τόρνευση), αφαιρείται το υλικό. Αυτό μπορεί να προκαλέσει τις ακόλουθες αλλαγές στην εσωτερική δομή του εξαρτήματος:
Ανακατανομή της υπολειπόμενης τάσης: Οι δυνάμεις κοπής μπορούν να επηρεάσουν την κατάσταση επιφανειακής τάσης του εξαρτήματος και ενδεχομένως να προκαλέσουν το σχηματισμό εσωτερικών μικρορωγμών. Μια εταιρεία αεροσκαφών, για παράδειγμα, παρατήρησε ότι η υπολειπόμενη τάση των λεπίδων από κράμα τιτανίου που κατασκευάζονται από την κατασκευή προσθέτων αυξήθηκε από -150 MPa σε +80MPa μετά το φρεζάρισμα. Αυτό μείωσε τη διάρκεια ζωής τους κατά 30%.
Διάδοση ελαττώματος: Οι κραδασμοί κοπής μπορούν να προκαλέσουν μικρές οπές ή περιοχές ατελούς σύντηξης μέσα στο υλικό να μετατραπούν σε μεγάλες ρωγμές. Μελέτες δείχνουν ότι μετά την ακατέργαστη άλεση, το πορώδες των συστατικών από κράμα αλουμινίου που παράγονται με τη χρήση τήξης κλίνης σκόνης λέιζερ (LPBF) κλιμακώνεται από 0,5% σε 1,2%, ενώ η αντοχή στη θραύση μειώνεται κατά 25%.
Απάντηση:
Χρησιμοποιήστε μηχανική κατεργασία υπερ-ακρίβειας (όπως στροφή μονής-διαμαντιού) για να μειώσετε τη δύναμη κοπής. Κάντε θερμική επεξεργασία (όπως ανόπτηση ανακούφισης από το στρες) πριν την κοπή για να εξισορροπήσετε την εσωτερική πίεση. Βελτιστοποιήστε τη διαδρομή του εργαλείου για να μείνετε μακριά από τοποθεσίες όπου τείνουν να δημιουργούνται κραδασμοί.
2. Θερμική επεξεργασία: αλλαγές στην οργάνωση και σταθερότητα των διαστάσεων
Η αλλαγή της κατάστασης φάσης των υλικών μέσω θερμικής επεξεργασίας (όπως σβήσιμο, σκλήρυνση και θερμή ισοστατική πίεση) μπορεί να βελτιώσει την απόδοση, αλλά μπορεί επίσης να προκαλέσει:
Παραμόρφωση που προκαλείται από μετασχηματισμό φάσης: Η αύξηση του όγκου που συμβαίνει κατά τη διάρκεια του μαρτενσιτικού μετασχηματισμού μπορεί να προκαλέσει την αλλαγή σχήματος των τεμαχίων. Μετά την ενανθράκωση και το σβήσιμο, το σφάλμα προφίλ δοντιού ενός συγκεκριμένου εργαλείου οχήματος, για παράδειγμα, αυξήθηκε από ± 0,02 mm σε ± 0,05 mm.
Θερμικά επαγόμενο πορώδες (TIP): Μετά από θερμή ισοστατική πίεση (HIP), οι πόροι αδρανούς αερίου ενδέχεται να αναπτυχθούν ξανά σε μέρη που κατασκευάστηκαν με πρόσθετα. Οι μελέτες υποδεικνύουν ότι μετά το-HIP, εάν η διάρκεια ανόπτησης του κράματος Ti-6Al-4V ξεπεράσει τις 4 ώρες, το πορώδες μπορεί να αυξηθεί κατά 0,3%.
Απάντηση:
Χρήση διαβαθμισμένης απόσβεσης ή ισοθερμικής απόσβεσης για να παρακολουθείτε τον ρυθμό αλλαγής φάσης.
Για να σταματήσετε το TIP, -ρυθμίστε με ακρίβεια τις παραμέτρους της διαδικασίας HIP (όπως θερμοκρασία, πίεση και χρόνος).
Η καταπόνηση εκτονώνεται μέσω της διαδικασίας «ακατέργαστης κατεργασίας → θερμικής επεξεργασίας → κατεργασίας ακριβείας», η οποία συνδυάζει τη θερμική επεξεργασία και τη μηχανική κατεργασία.
3. Ενίσχυση της επιφάνειας: υπολειπόμενη θλιπτική τάση και απόδοση κόπωσης
Τεχνικές που ενισχύουν τις επιφάνειες, όπως το τρύπημα και η κύλιση, προσθέτουν υπολειπόμενη θλιπτική τάση, η οποία αυξάνει τη διάρκεια ζωής της κόπωσης. Ωστόσο, αυτές οι τεχνικές μπορεί επίσης να προκαλέσουν:
Ζημιά στην επιφάνεια: Το υπερβολικό τρύπημα μπορεί να προκαλέσει μικρορωγμές ή καθαρισμό των κόκκων της επιφάνειας. Για παράδειγμα, μετά το shot peening, η τραχύτητα της επιφάνειας ενός συγκεκριμένου άξονα κινητήρα αεροσκάφους αυξήθηκε από Ra1,6 μ m σε Ra0,4 μ m, ενώ το βάθος της πηγής θραύσης κόπωσης αυξήθηκε κατά 0,1 mm.
Ανισορροπία κλίσης τάσης: Όταν το στρώμα υπολειπόμενης θλιπτικής τάσης και η τάση μήτρας δεν ταιριάζουν, μπορεί να προκαλέσει αποκόλληση. Μελέτες δείχνουν ότι τα εξαρτήματα από κράμα αλουμινίου που υποβάλλονται σε κρούση με λέιζερ (LSP) είναι ευαίσθητα σε μικρορωγμές στη διεπαφή όταν το βάθος της υπολειπόμενης θλιπτικής τάσης υπερβαίνει τα 0,5 mm.
Απάντηση:
Έλεγχος της έντασης της βολής (για παράδειγμα, μετρώντας την κάλυψη ενός δοκιμίου Almen). Χρησιμοποιήστε σύνθετες διαδικασίες ενίσχυσης (για παράδειγμα, ρίψη βολής και κύλιση) για να εξισορροπήσετε τις κλίσεις του στρες. και χρησιμοποιήστε αριθμητική προσομοίωση για να βρείτε τις καλύτερες παραμέτρους διεργασίας.
3, Διαχείριση κινδύνου: από το σχεδιασμό της διαδικασίας έως την παρακολούθηση της online
Ο κλάδος πρέπει να δημιουργήσει ένα ενδελεχές σύστημα ελέγχου διεργασιών για να περιορίσει τη ζημιά που προκαλεί στην εσωτερική δομή η επεξεργασία ανάρτησης-.
Κατά το στάδιο του σχεδιασμού της διαδικασίας, επιλέξτε έναν συνδυασμό διαδικασιών μετα{0}}επεξεργασίας που ταιριάζει στις ανάγκες υλικού, δομής και απόδοσης των εξαρτημάτων. Για παράδειγμα, το HIP+ ηλεκτρολυτικό γυάλισμα είναι καλύτερο από το άμεσο μηχανικό γυάλισμα για είδη που κατασκευάζονται με πρόσθετη κατασκευή.
Χρησιμοποιήστε την ανάλυση πεπερασμένων στοιχείων (FEA) για να καταλάβετε πώς θα εξαπλωθεί το άγχος και πώς θα αλλάξουν σχήμα τα πράγματα κατά την επεξεργασία τους. Μια συγκεκριμένη εταιρεία χρησιμοποίησε προσομοίωση για να βελτιώσει τις ρυθμίσεις φρεζαρίσματος, οι οποίες μείωσαν την μηχανική παραμόρφωση των εξαρτημάτων από κράμα τιτανίου από 0,15 mm σε 0,03 mm.
Στάδιο εκτέλεσης για επεξεργασία:
Χρησιμοποιώντας έξυπνα εργαλεία παρακολούθησης, όπως αισθητήρες ακουστικής εκπομπής και δύναμης κοπής, για να δώσετε-εισαγωγή σε πραγματικό χρόνο για το πώς πηγαίνει η μηχανική κατεργασία. Για παράδειγμα, ένας συγκεκριμένος κατασκευαστής εργαλειομηχανών εφηύρε το «σύστημα προσαρμοστικής κοπής», το οποίο μπορεί να αλλάξει τον ρυθμό τροφοδοσίας εν κινήσει για να αποφύγει τους υπερβολικούς κραδασμούς.
Χρησιμοποιήστε έλεγχο κλειστού-βρόχου και αλλάξτε τις παραμέτρους διαδικασίας ανάλογα με τα δεδομένα από τον διαδικτυακό εντοπισμό. Εάν μια εταιρεία αεροσκαφών χρησιμοποιεί συμβολόμετρο λέιζερ για να μετρήσει πόσο τραχιά είναι μια επιφάνεια και στη συνέχεια προσαρμόζει αυτόματα την πίεση του γυαλίσματος.
Στάδιο ποιοτικού ελέγχου:
Χρησιμοποιήστε μη-μη καταστροφικές μεθόδους δοκιμών (NDT) όπως αξονική τομογραφία ακτίνων Χ-και δοκιμές υπερήχων για να εντοπίσετε προβλήματα στο εσωτερικό του αντικειμένου. Μελέτες αποκαλύπτουν ότι η βιομηχανική CT μπορεί να βρει πόρους πλάτους 0,02 mm με ακρίβεια 98%.
Δημιουργήστε μια αλυσίδα δεδομένων δοκιμών επεξεργασίας και χρησιμοποιήστε μηχανική εκμάθηση για να μαντέψετε πόσο θα διαρκέσει ένα εξάρτημα. Για παράδειγμα, μια δεδομένη επιχείρηση μπορεί να χρησιμοποιήσει δεδομένα του παρελθόντος για να εκπαιδεύσει ένα μοντέλο που μπορεί να προβλέψει την πιθανότητα αστοχίας κόπωσης του κιβωτίου ταχυτήτων έξι μήνες νωρίτερα.