Θα επηρεάσει η επιφανειακή επεξεργασία τις ανοχές εξαρτημάτων;

1. Η σχέση μεταξύ των διαφορετικών τύπων επεξεργασίας επιφανειών και των επιπτώσεών τους στην ανοχή
Υπάρχουν τέσσερις κύριοι τύποι διεργασιών επιφανειακής επεξεργασίας: τροποποίηση επιφάνειας, κράμα επιφάνειας, επίστρωση μετατροπής επιφάνειας και επίστρωση επιφάνειας. Η έκταση της επίδρασης των διαφόρων διαδικασιών στις ανοχές ποικίλλει σημαντικά.
Τεχνολογία για την αλλαγή της επιφάνειας
Για παράδειγμα, η αμμοβολή κάνει την επιφάνεια πιο τραχιά χτυπώντας την με-σωματίδια άμμου υψηλής ταχύτητας, αλλά μπορεί να κάνει το τμήμα μικρότερο κατά 0,01–0,03 mm. Η κύλιση σκληραίνει την επιφάνεια αλλάζοντας το σχήμα της, γεγονός που μπορεί να κάνει τη διάμετρο των τμημάτων του άξονα μεγαλύτερη κατά 0,005–0,015 mm. Η ενίσχυση μετασχηματισμού φάσης λέιζερ δεν έχει σχεδόν καμία επίδραση στο μέγεθος, επειδή η ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα είναι πολύ μικρή.
Τεχνολογία για κράματα επιφανειών
Η ενανθράκωση και η νιτρίωση δημιουργούν στρώσεις κράματος με διάχυση. Η υγρή εναζώτωση θα κάνει τον άξονα 0,01 mm φαρδύτερο και το άνοιγμα 0,01 mm στενότερο, επομένως πρέπει να αφήσετε χώρο 0,01 mm στη μία πλευρά κατά την επεξεργασία. Η ιοντική νίτρωση, από την άλλη πλευρά, μπορεί να διατηρήσει την αλλαγή μεγέθους εντός ± 0,002 mm χωρίς τη χρήση υγρής φάσης.
Τεχνολογία για Επικάλυψη Μετατροπής Επιφανειών
Η επεξεργασία φωσφοροποίησης δημιουργεί ένα φωσφορικό φιλμ στην επιφάνεια του χάλυβα που έχει συνήθως πάχος 2 έως 10 μm και έχει μικρή επίδραση στις ανοχές. Από την άλλη πλευρά, η ανοδίωση (όπως η σκληρή ανοδίωση των κραμάτων αλουμινίου) δημιουργεί ένα φιλμ οξειδίου πάχους 30 έως 50 μm, το οποίο κάνει τα μέρη μεγαλύτερα προς μία κατεύθυνση. Για να αντισταθμιστεί αυτό, πρέπει να χρησιμοποιηθεί η στρατηγική "μικρότερη διαφορά χαμηλότερης".
Τεχνολογία κάλυψης επιφανειών
Το πάχος του στρώματος επιμετάλλωσης έχει άμεση επίδραση στην ανοχή. Για παράδειγμα, εάν το μήκος της βίδας είναι μικρότερο ή ίσο με πέντε φορές τη διάμετρο, το μέγιστο πάχος επίστρωσης θα πρέπει να διατηρείται στα 8 μm. Εάν δεν είναι, απαιτείται μια μη τυπική επιθεώρηση μετρητή στάσης. Το πάχος του γαλβανισμένου στρώματος εν θερμώ-είναι 30–80 μm, το οποίο θα αλλάξει πολύ τη διάμετρο του βήματος των συνδετήρων. Για να βεβαιωθείτε ότι ταιριάζουν, πρέπει να αλλαχθούν οι διαστάσεις πριν{9}}επιμετάλλωσης.
2. Ο μικρός μηχανισμός αλλαγής ανοχής και δεδομένα του κλάδου
Υπάρχουν τρεις κύριες φυσικές και χημικές διεργασίες που επηρεάζουν τις ανοχές κατά την επεξεργασία της επιφάνειας:
Αλλαγή όγκου και φάσης υλικού
Όταν ο χάλυβας μαυρίζει, δημιουργεί ένα στρώμα οξειδίου Fe∝4 που κάνει τον όγκο να διαστέλλεται κατά 1,3 φορές, γεγονός που προκαλεί επιφανειακές προεξοχές. Όταν το κράμα αλουμινίου ανοδιώνεται για να σχηματίσει Al 2 O ∝, ο όγκος συρρικνώνεται κατά περίπου 15%, γεγονός που μπορεί να προκαλέσει μικρορωγμές.
Ανισοτροπία στην εναπόθεση επικαλύψεων
Κατά τη διαδικασία ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης, η ανομοιόμορφη πυκνότητα ρεύματος μπορεί να προκαλέσει την επίστρωση διαφορετικού πάχους. Για παράδειγμα, η επίστρωση ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης στα εσωτερικά σπειρώματα είναι συνήθως 30% έως 50% πιο λεπτή από την εξωτερική επιφάνεια. Για να βεβαιωθείτε ότι ταιριάζει, απαιτείται το πρότυπο "internal thread tolerance zone maintenance 6H".
Απαλλαγή από την υπολειπόμενη τάση κατά τη μηχανική επεξεργασία
Η επεξεργασία αμμοβολής ασκεί συμπιεστική δύναμη στην επιφάνεια, η οποία κάνει τα εξαρτήματα να έρπουν όταν χρησιμοποιούνται ξανά. Σύμφωνα με πειράματα, τα αμμοβολημένα εξαρτήματα του άξονα από χάλυβα 45# μπορούν να επεκταθούν σε διάμετρο κατά 0,008 mm αφού διατηρηθούν στους 100 βαθμούς για 24 ώρες.
Στοιχεία από τον κλάδο:
Μια συγκεκριμένη εταιρεία αεροσκαφών λέει ότι το ποσοστό διακύμανσης του μεγέθους των εξαρτημάτων από ανοξείδωτο χάλυβα 316L χωρίς αντιστάθμιση μετά το ηλεκτρικό γυάλισμα είναι 12%. Αφήνοντας περιθώριο 0,02 mm, το ποσοστό πιστοποίησης έχει ανέβει στο 98%.
Ο τομέας της αυτοκινητοβιομηχανίας έχει αυστηρούς κανόνες σχετικά με το πόση ανοχή μπορούν να έχουν τα γαλβανισμένα μπουλόνια. Για τα μπουλόνια M12, το πάχος της επίστρωσης πρέπει να διατηρείται μεταξύ 8 και 2 μm, διαφορετικά ο συντελεστής ροπής θα αλλάξει περισσότερο από 15%.
3. Κοινά προβλήματα και οι λύσεις τους στη βιομηχανία
Στον τομέα της αεροδιαστημικής
Κατά την κατασκευή ακροφυσίων καυσίμου για κινητήρες LEAP, η GE Aviation χρησιμοποιεί τη μέθοδο SLM (Selective Laser Melting) και την επεξεργασία HIP (Hot Isostatic Pressure). Με τη βελτιστοποίηση της στρατηγικής σάρωσης (σπιράλ σάρωση) και του πάχους στρώματος (30 μm), η τραχύτητα της επιφάνειας διατηρείται εντός Ra12 μm. Η θεραπεία με HIP αφαιρεί τους πόρους (από 0,8% σε 0,02%), γεγονός που αυξάνει τη διάρκεια της κόπωσης κατά τρεις φορές και πληροί τις αυστηρές απαιτήσεις ανοχής των αεροπορικών προτύπων.
Τομέας ιατροτεχνολογικών προϊόντων
Η Johnson&Johnson Medical δημιούργησε μια σύνθετη διαδικασία που ονομάζεται "ανόπτηση κενού + χημική στίλβωση" για τρισδιάστατα-τυπωμένα εμφυτεύματα άρθρωσης ισχίου. Αυτή η διαδικασία απαλλάσσεται από την υπολειπόμενη καταπόνηση χρησιμοποιώντας ανόπτηση υπό κενό και, στη συνέχεια, χρησιμοποιεί ένα γυαλιστικό διάλυμα με βάση το κιτρικό οξύ- για να εξομαλύνει την επιφάνεια από Ra50 μm σε Ra0,8 μm διατηρώντας παράλληλα βιοσυμβατή. Αυτή η μέθοδος δίνει στο εμφύτευμα διάρκεια κόπωσης άνω των 20 ετών, που είναι περισσότερο από αυτό που χρειάζεται στην κλινική.
Ο τομέας της κατασκευής αυτοκινήτων
Η Volkswagen κατασκευάζει μπλοκ κυλίνδρων κινητήρα χρησιμοποιώντας μια μέθοδο που ονομάζεται "φωσφοροποίηση+ηλεκτροφόρηση". Η τραχύτητα του εσωτερικού τοιχώματος του κυλίνδρου αυξήθηκε από Ra3,2 μ m σε Ra0,4 μ m αλλάζοντας το πάχος της μεμβράνης φωσφορώσεως (2–3 μ m) και της ηλεκτροφορητικής μεμβράνης επικάλυψης (20–25 μ m). Αυτό μείωσε επίσης τον συντελεστή τριβής κατά 30% και αύξησε την οικονομία καυσίμου κατά 2%.
4. Νέα τεχνολογία και στρατηγικές για τον έλεγχο της ανοχής
Σχεδιασμός αντίστροφης αντιστάθμισης
Δημιουργώντας μια βάση δεδομένων με αλλαγές στο μέγεθος των διεργασιών επιφανειακής επεξεργασίας, τα δικαιώματα παραμερίζονται κατά τη φάση μοντελοποίησης CAD. Για παράδειγμα, μια εταιρεία έχει δημιουργήσει μια "μονάδα αντιστάθμισης ανοχής προ{1}" για την τεχνολογία ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης. Αυτή η μονάδα μπορεί να αλλάξει αυτόματα το μέγεθος του μοντέλου με βάση το πάχος της επίστρωσης, γεγονός που αυξάνει το ποσοστό πρώτης διέλευσης στο 95%.
Ανίχνευση και έλεγχος κλειστού-βρόχου στο διαδίκτυο
Χρησιμοποιώντας την τεχνολογία σάρωσης 3D, μπορείτε να δείτε αλλαγές στο μέγεθος σε πραγματικό χρόνο μετά την επεξεργασία της επιφάνειας. Η τεχνολογία "ψηφιακής διπλής" της Siemens, για παράδειγμα, μπορεί να κάνει εικονική επαλήθευση συναρμολόγησης σε γαλβανισμένα μέρη, γεγονός που μειώνει την πιθανότητα απόκλισης ανοχής κατά 70%.
Νέα μέθοδος επεξεργασίας επιφανειών
Η ηλεκτρολυτική οξείδωση πλάσματος (PEO) δημιουργεί ένα κεραμικό φιλμ στην επιφάνεια του κράματος αλουμινίου. Το πάχος του φιλμ μπορεί να ελεγχθεί μεταξύ 5 και 200 ​​μm και η ακρίβεια των διαστάσεων είναι ± 1 μm. Έχει χρησιμοποιηθεί σε δομικά μέρη διαστημικών σκαφών.
Τεχνολογία ψυχρού ψεκασμού: Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιεί κρούσεις υψηλής-ταχύτητας στερεών σωματιδίων για την εναπόθεση επικαλύψεων. Η ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα είναι μικρότερη από 50 μm, καθιστώντας την κατάλληλη για τη στερέωση και την ενίσχυση ακριβών εξαρτημάτων.