האם פוסט-עיבוד יפגע במבנה הפנימי?

一, עקרון טכני: הבעיה העיקרית בעיבוד מכונה שלאחר-עיבוד
המטרה העיקרית של עיבוד שלאחר-היא לשפר את איכות פני השטח, דיוק הממדים או האיכויות המכניות של חלקים על ידי חיתוך, ליטוש, טיפול בחום ושיטות אחרות. החפצים המעובדים הם בדרך כלל חלקים שנעשו על ידי הליכים כמו ייצור תוסף (AM), יציקה או פרזול. המבנה הפנימי של חלקים אלה עשוי להכיל את התכונות הבאות:
פגמים מיקרוסקופיים, כגון נקבוביות, היעדר אזור היתוך (LOF) בחלקים שנעשו באמצעות ייצור תוסף, או נקבוביות מתכווצת וסדקים בחלקים יצוקים.
מתח שיורי הוא מתח המצטבר בתוך עצם עקב שינוי בטמפרטורה או בפאזה. זה יכול לגרום לאובייקט להתכופף או להתנפץ לאחר עיבודו.
חומרים מדורגים ומבנה גרגירים לא-אחיד הם דוגמאות לארגון לא אחיד שעלול לשנות את אופן הסרת החומרים במהלך העיבוד.
התערבויות בעיבוד שלאחר- עלולות לשנות את המבנים הפנימיים הללו על ידי לחצים מכניים, השפעות תרמיות או תגובות כימיות, וכתוצאה מכך לירידה בביצועים או לסיכוני כשל מוגברים.
2, ההשפעה ומחקר המקרה של הליכים טיפוסיים
1. חיתוך מכני: שחרור מתח והפעלת פגמים
כאשר כלי וחלק באים במגע ישיר במהלך חיתוך מכני (כגון כרסום וסיבוב), החומר מוסר. זה יכול לייצר את השינויים הבאים במבנה הפנימי של החלק:
חלוקה מחדש של מתח שיורי: כוחות חיתוך יכולים להשפיע על מצב הלחץ של החלק ועלול לגרום להיווצרות סדקים פנימיים פנימיים. חברת מטוסים, למשל, הבחינה שהמתח השיורי של להבי סגסוגת טיטניום שנוצרו על ידי ייצור תוסף עלה מ-150MPa ל-+80MPa לאחר כרסום. זה קיצץ את חיי העייפות שלהם ב-30%.
התפשטות פגמים: רטט חיתוך עלול לגרום לחורים קטנים או אזורים של היתוך לא שלם בתוך החומר לגדול לסדקים גדולים. מחקרים מצביעים על כך שאחרי-כרסום גס, הנקבוביות של רכיבי סגסוגת אלומיניום המיוצרים באמצעות המסת אבקת לייזר (LPBF) עולה מ-0.5% ל-1.2%, בעוד שקשיחות השבר פוחתת ב-25%.
תְשׁוּבָה:
השתמש בעיבוד מדויק- במיוחד (כמו סיבוב יהלום אחד-נקודתי) כדי להוריד את כוח החיתוך. בצע טיפול בחום (כמו חישול הפגת מתח) לפני החיתוך כדי להשוות את הלחץ הפנימי. בצע אופטימיזציה של נתיב הכלי כדי להתרחק ממקומות שבהם רעידות נוטות להצטבר.
2. טיפול בחום: שינויים בארגון ויציבות המידות
שינוי מצב הפאזה של חומרים באמצעות טיפול בחום (כגון כיבוי, הרפיה וכבישה איזוסטטית חמה) עשוי לשפר את הביצועים, אך הוא יכול גם לגרום ל:
דפורמציה שנוצרת על ידי טרנספורמציה פאזה: עליית הנפח המתרחשת במהלך טרנספורמציה מרטנסיטית יכולה לגרום לחתיכות לשנות צורה. לאחר הקרבור וריבוי, שגיאת פרופיל השן של ציוד רכב ספציפי, למשל, עלתה מ-±0.02 מ"מ ל-±0.05 מ"מ.
נקבוביות תרמית (TIP): לאחר לחיצה איזוסטטית חמה (HIP), נקבוביות גז אינרטי עשויות לצמוח שוב בחלקים שנעשו באמצעות תוספים. מחקרים מצביעים על כך שאחרי-HIP, אם משך החישול של סגסוגת Ti-6Al-4V עולה על 4 שעות, הנקבוביות עשויה לעלות ב-0.3%.
תְשׁוּבָה:
שימוש בכיבוי מדורג או בכיבוי איזותרמי כדי לפקוח עין על קצב שינוי הפאזה;
כדי לעצור את ה-TIP, -כוונן את הפרמטרים של תהליך HIP (כגון טמפרטורה, לחץ וזמן).
הלחץ מופרש באמצעות תהליך של "עיבוד גס → טיפול בחום → עיבוד שבבי מדויק", המשלב טיפול בחום ועיבוד שבבי.
3. חיזוק המשטח: לחץ לחיצה שיורי וביצועי עייפות
טכניקות המחזקות משטחים, כגון חיטוי וגלגול, מוסיפות לחץ לחיצה שיורי, מה שמגדיל את חיי העייפות. עם זאת, טכניקות אלו עלולות לגרום גם ל:
נזק למשטח: החפירה רבה מדי עלולה לגרום למיקרו-סדקים או עידון גרגירי פני השטח. לדוגמה, בעקבות חיטוי, החספוס של פני השטח של גל מנוע ספציפי של מטוס עבר מ-Ra1.6 מיקרומטר ל-Ra0.4 מיקרומטר, בעוד שעומק מקור שבר העייפות עלה ב-0.1 מ"מ.
חוסר איזון שיפוע מתח: כאשר שכבת הלחץ הדחיסה השיורית ומתח המטריצה ​​אינם תואמים, זה עלול לגרום לדה למינציה. מחקרים מצביעים על כך שרכיבי סגסוגת אלומיניום הנתונים להצפת זעזועים בלייזר (LSP) רגישים למיקרו-פיצוחים בממשק כאשר עומק מתח הלחיצה השיורי עולה על 0.5 מ"מ.
תְשׁוּבָה:
לשלוט בעוצמת ההצצה בזריקה (לדוגמה, על ידי מדידת הכיסוי של חומר מבחן אלמן); להשתמש בהליכי חיזוק מורכבים (לדוגמה, הצפה וגלגול) כדי לאזן שיפוע מתח; ולהשתמש בסימולציה מספרית כדי למצוא את פרמטרי התהליך הטובים ביותר.
3, ניהול סיכונים: מעיצוב הפרוצדורה ועד לפקוח עין עליו באינטרנט
התעשייה צריכה להקים מערכת בקרת תהליכים יסודית כדי להגביל את הנזק שאחרי-עיבוד גורם למבנה הפנימי.
במהלך שלב עיצוב התהליך, בחר שילוב של תהליכי עיבוד שלאחר-המתאימים לצורכי החומר, המבנה והביצועים של החלקים. לדוגמה, ליטוש HIP+אלקטרוליטי עדיף על ליטוש מכני ישיר לפריטים שנעשו עם ייצור תוסף.
השתמש בניתוח אלמנטים סופיים (FEA) כדי להבין כיצד הלחץ יתפשט וכיצד דברים ישנו צורה בעת עיבודם. חברה מסוימת השתמשה בסימולציה כדי לשפר את הגדרות הכרסום, שחתכו את עיוות העיבוד של חלקי סגסוגת טיטניום מ-0.15 מ"מ ל-0.03 מ"מ.
שלב הביצוע לעיבוד:
שימוש בכלי ניטור חכמים כמו פליטה אקוסטית וחיישני כוח חיתוך כדי לתת-קלט בזמן אמת על אופן העיבוד העיבוד. לדוגמה, יצרנית כלי מכונות מסוימת המציאה את "מערכת החיתוך האדפטיבית", שיכולה לשנות את קצב ההזנה תוך כדי כדי למנוע רטט רב מדי.
השתמש בבקרת-לולאה סגורה ושנה פרמטרים של תהליך בהתאם לנתונים מזיהוי מקוון. אם חברת מטוסים משתמשת באינטרפרומטר לייזר כדי למדוד עד כמה המשטח מחוספס ולאחר מכן מתאימה אוטומטית את הלחץ של הליטוש.
שלב בדיקת האיכות:
השתמש בשיטות לא-הרסניות (NDT) כמו -רנטגן טומוגרפיה ממוחשבת ובדיקות אולטרסאונד כדי למצוא בעיות בתוך האובייקט. מחקרים מגלים ש-CT תעשייתי יכול למצוא נקבוביות ברוחב 0.02 מ"מ עם דיוק של 98%.
הגדר שרשרת של עיבוד נתוני בדיקות והשתמש בלמידת מכונה כדי לנחש כמה זמן חלק יחזיק מעמד. לדוגמה, עסק נתון יכול להשתמש בנתוני העבר כדי להכשיר מודל שיכול לצפות את ההסתברות לכשל בעייפות ההילוכים שישה חודשים מראש.