چگونه می‌توان از طریق پردازش پست-به تحمل دقت بالا- دست یافت؟

一، اصل فنی: مکانیزم تصحیح تلورانس که با زمینه های فیزیکی مختلف کار می کند تا با هم کار کنند.
فناوری پردازش پست{0}}از تأثیرات ترکیبی میدان‌های مکانیکی، شیمیایی، ترمودینامیکی و سایر زمینه‌های فیزیکی برای تغییر ریزساختار و بهبود عملکرد قطعات پردازش‌شده استفاده می‌کند. سه گروه اصلی از اصول کلیدی آن وجود دارد:
رفع استرس مکانیکی
هنگامی که قطعات فلزی را ماشین کاری می کنید، آنها استرس پسماند ایجاد می کنند که باعث تغییر شکل آنها می شود. به عنوان مثال، پس از ذوب لیزر، کشش داخلی قطعات آلیاژ تیتانیوم ساخته شده با چاپ سه بعدی ممکن است به 200 تا 300 مگاپاسکال برسد. اگر کاهش تنش انجام نشود، انحراف تحمل می تواند بیش از 0.05 میلی متر باشد. با اعمال ارتعاش در فرکانس معین (معمولاً بین 15 تا 100 هرتز)، فناوری پیری ارتعاشی دانه‌های میکروسکوپی را مجدداً مرتب می‌کند و نرخ آزادسازی تنش را به بیش از 85 درصد افزایش می‌دهد. یک سازنده آلمانی هوافضا از این روش استفاده کرد و میزان صلاحیت قطعات ماهواره ای از 85 درصد به 95 درصد رسید. دامنه نوسانات تلرانس نیز به 0.003 ± میلی متر کاهش یافت.
تصحیح انتخابی انحلال شیمیایی
با تنظیم سرعت انحلال آندی، روش پولیش الکترولیتی مورفولوژی ریز هندسی سطح را یکنواخت تر می کند. به عنوان مثال، پردازش حفره داخلی فولاد ضد زنگ 316 لیتر در الکترولیت مخلوط اسید فسفریک و اسید سولفوریک با ولتاژ 15 ولت به مدت 3 دقیقه می تواند زبری سطح را از Ra2.5 میکرومتر به Ra0.4 میکرومتر کاهش دهد و انحراف تحمل را از ± 0.02 میلی متر به 0.00±5. این رویکرد در ساختارهای پیچیده حفره داخلی، مانند عملیات ریز سوراخ انژکتورهای سوخت خودرو، بهترین کارایی را دارد، که می‌تواند از شر سوراخ‌های باقی‌مانده از ماشین‌کاری خلاص شود و اطمینان حاصل شود که تزریق سوخت یکنواخت است.
تصحیح انتقال فاز ترمودینامیکی
تکنیک عملیات حرارتی ساختار کریستالی مواد را با مدیریت منحنی گرمایش و سرمایش تغییر می‌دهد که تحمل‌های ابعادی را ثابت می‌کند. به عنوان مثال، عملیات حرارتی T6 (محلول 540 درجه + 175 درجه پیری) می تواند ضریب انبساط خطی قطعات آلیاژ آلومینیوم را تا 12% کاهش دهد و پایداری ابعادی آنها را تا 30% افزایش دهد. این روش توسط یک سازنده موتور آمریکایی برای درمان دیسک های توربین استفاده می شود. دامنه نوسانات تحمل را از 0.03 ± تا 0.01 ± میلی متر کاهش می دهد و عمر خستگی را تا 2.5 برابر اصلی افزایش می دهد.
2، اجرای فرآیند: پاسخ های دقیق برای هر موقعیت
1. پردازش اقلام فلزی که پرینت سه بعدی شده اند
فناوری‌های چاپ سه بعدی فلزی مانند SLM و EBM ممکن است ساختارهای پیچیده‌ای ایجاد کنند، اما زبری سطح معمولاً Ra10-20 μm است و مشکلاتی مانند پودر ذوب نشده وجود دارد. برای تنظیم تلورانس ها پس از پردازش، باید سه کار را انجام دهید:
برای حذف ساختار پشتیبانی، از برش واترجت یا ماشینکاری تخلیه الکتریکی (EDM) استفاده کنید. این از تغییر شکل به دلیل گیره مکانیکی جلوگیری می کند. به عنوان مثال، GE Aviation از EDM برای حذف دقیق تکیه گاه ها و حفظ خطاهای تحمل در ± 0.008 میلی متر هنگام ساخت نازل های سوخت برای موتورهای LEAP استفاده می کند.
درمان برای تراکم سطح: پرس گرم ایزواستاتیک (HIP) روی مواد متخلخل استفاده می شود. پس از 4 ساعت درمان در 1200 درجه و 150 مگاپاسکال، تخلخل را می توان از 5% به 0.1% کاهش داد و میزان انقباض ابعادی را می توان در 0.3% تا 0.5% نگه داشت که دقت در تلرانس ها را تضمین می کند.
پولیش دقیق: با استفاده از تکنولوژی پولیش جریان ساینده، زبری حفره داخلی را می توان با استفاده از ساینده کاربید سیلیکون در فشار 0.5 مگاپاسکال به مدت 10 دقیقه از Ra12 میکرومتر به Ra0.8 میکرو متر کاهش داد. نوسان تحمل باید زیر 0.005 ± میلی متر باقی بماند.
2. پس از پردازش اجزای ماشینکاری CNC
حتی اگر ماشینکاری CNC می تواند بسیار دقیق باشد، چیزهایی مانند سایش ابزار و اعوجاج حرارتی همچنان می توانند باعث خطاهای تحمل شوند. پردازش پست{1}}باید با فناوری‌های بعدی ادغام شود:
جبران هوشمند ابزار: حسگرها تغییرات قطر ابزار را در زمان واقعی تحت نظر دارند و به طور خودکار مسیرهای برش را تطبیق می دهند. به عنوان مثال، سیستم CNC Fanuc می تواند به طور خودکار مقادیر مختصات را هنگامی که ابزار 0.03 میلی متر فرسوده می شود، ثابت کند و مطمئن شود که تحمل دیافراگم در ± 0.005 میلی متر باقی می ماند.
عملیات خنک کننده در دمای پایین-: در طول پردازش، نیتروژن مایع را در -40 درجه به طور مداوم اسپری کنید تا دمای قطعه کار بیش از 2 درجه تغییر نکند. این باعث می شود قطعه کار بیش از حد منبسط نشود و باعث تغییر ابعاد شود. پس از اینکه یک شرکت ژاپنی سازنده قطعات دقیق از این روش استفاده کرد، نرخ گواهینامه تحمل قطعات جدار نازک از 78 درصد به 95 درصد افزایش یافت.
کالیبراسیون با تداخل سنج لیزری: از تداخل سنج لیزری به طور منظم برای بررسی دقیق قرارگیری دستگاه و رفع هرگونه نقص هندسی با استفاده از الگوریتم های جبران استفاده کنید. به عنوان مثال، پس از کالیبراسیون، دقت قرارگیری مکانی یک مرکز ماشینکاری پنج محوری ممکن است از 0.015mm/1000mm به 0.005mm/1000mm برسد.
3. پس از درمان قطعات مواد کامپوزیت
پس از پردازش، مواد کامپوزیت (مانند پلاستیک های تقویت شده با فیبر کربن) احتمالاً دارای ایراداتی مانند لایه لایه شدن و فرز هستند. کنترل تحمل باید با پردازش پست انجام شود.
تمیز کردن اولتراسونیک: تمیز کردن با استفاده از امواج مافوق صوت با فرکانس 40 کیلوهرتز به مدت 10 دقیقه می تواند بیش از 90٪ از باقی مانده های پردازش را از بین ببرد. این امر باعث می شود که ذرات در هنگام مونتاژ باعث انحراف تحمل نشوند.
پولیش لیزری: با استفاده از لیزر نانوثانیه (عرض پالس 100 ثانیه) برای پردازش ریز لبه‌ها، برداشتن بین 0.001 تا 0.005 میلی‌متر از مواد، و تثبیت تغییرات تحمل از 0.05± میلی‌متر تا 0.01 ± میلی‌متر.
عمل پرس گرم وکیوم: پرس گرم به مدت 30 دقیقه در دمای 180 درجه و 5 مگاپاسکال در خلاء می تواند از غلظت تنش در مواد کامپوزیت خلاص شود و آن را از نظر اندازه 40 درصد پایدارتر کند.
3، کاربرد صنعتی: نمونه‌های رایج در-بخش تولید بالا
1. رشته هوافضا
پس از استفاده از فناوری SLM برای ساخت تیغه‌های موتور Boeing 787 Dreamliner، مراحل پردازش پست{1} زیر برای تنظیم تلورانس‌ها استفاده می‌شود:
برای درمان HIP، مواد را تا 1250 درجه و 170 مگاپاسکال به مدت 6 ساعت گرم کنید تا از شر منافذ داخلی خلاص شوید و میزان انقباض اندازه در 0.4٪ حفظ شود.
پولیش الکترولیتی: از الکترولیت مبتنی بر{0}فسفات با ولتاژ 12 ولت به مدت 5 دقیقه استفاده کنید تا سطح را صاف‌تر کنید، از Ra15 میکرومتر به Ra0.2 میکرومتر می‌رسد و انحراف تحمل را از 0.03 ± تا 0.005 ± میلی‌متر برطرف کنید.
اندازه‌گیری لیزری: یک دستگاه اندازه‌گیری سه مختصات (CMM) برای بررسی تیغه‌ها در اندازه کامل استفاده می‌شود، و مهندسی معکوس برای اصلاح مسیر ماشین‌کاری انجام می‌شود تا تلورانس‌ها درست باشد.
2. در تجارت ماشین سازی
تویوتا در ساخت بدنه‌های سوپاپ انتقال هیبریدی از روش‌های پردازش پست{0} زیر استفاده می‌کند:
سوراخ‌زدایی الکترولیتی: از چگالی جریان 10A/cm² در الکترولیت NaCl به مدت 2 دقیقه استفاده کنید تا از شر سوراخ‌های متقاطع خلاص شوید و از آب‌بندی سیستم هیدرولیک مطمئن شوید.
پولیش جریان ساینده: از ساینده کاربید سیلیکون مش 800 با فشار 0.3 مگاپاسکال به مدت 3 دقیقه استفاده کنید تا حفره داخلی زبری کمتری داشته باشد، از Ra3.2 میکرومتر تا Ra0.4 میکرومتر، با محدوده تحمل کمتر از 0.008 ± میلی متر.
تشخیص آنلاین: اضافه کردن یک اسکنر لیزری به خط پردازش برای زیر نظر گرفتن اندازه دیافراگم در زمان واقعی، تغییر پارامترهای پردازش بر اساس کنترل بازخورد و افزایش نرخ عبور تحمل به 99.2٪.
3. رشته تجهیزات پزشکی
مراحل پردازش پست زیر-به Johnson&Johnson DePuy Synthes کمک می‌کند تا فنجان‌های استابولومی بسازد که هم زیست سازگار و هم از نظر تحمل دقیق هستند:
پرداخت الکترولیتی: زبری سطح بستر Ti6Al4V را از Ra3.2 میکرومتر به Ra0.2 میکرومتر کاهش دهید و از شر ذراتی که در طول قالب گیری SLM ذوب نشده اند خلاص شوید.
اکسیداسیون میکرو قوس: از یک ولتاژ 300 ولت در یک الکترولیت سیلیکات به مدت 5 دقیقه استفاده کنید تا یک پوشش اکسیدی با ضخامت 20 میکرومتر که حاوی هیدروکسی آپاتیت است بسازید. این باعث می شود استحکام پیوند استخوان 40٪ قوی تر شود و انحراف تحمل در ± 0.005 میلی متر حفظ شود.
بسته بندی آسپتیک: قطعات با اکسید اتیلن ضدعفونی می شوند تا از مطابقت با استانداردهای ISO 13485 قبل از قرار گرفتن در کنار هم مطمئن شوند. این باعث می شود آلودگی از تغییر اندازه قطعات جلوگیری کند.