آیا پردازش پست{0}}به ساختار داخلی آسیب می رساند؟

一، اصل فنی: مشکل اصلی در پردازش ماشین پردازش پس از-
هدف اصلی پردازش{0}پست، بهبود کیفیت سطح، دقت ابعادی، یا کیفیت مکانیکی قطعات با برش، پرداخت، عملیات حرارتی و روش‌های دیگر است. اشیاء فرآوری شده معمولاً قطعاتی هستند که با روش هایی مانند ساخت افزودنی (AM)، ریخته گری یا آهنگری ساخته شده اند. ساختار داخلی این قطعات ممکن است دارای ویژگی های زیر باشد:
عیوب میکروسکوپی، مانند تخلخل، فقدان ناحیه همجوشی (LOF) در قطعات ساخته شده با استفاده از مواد افزودنی، یا کاهش تخلخل و ترک در قطعات ریخته گری.
تنش پسماند تنشی است که در داخل یک جسم به دلیل تغییر دما یا فاز ایجاد می شود. این می تواند باعث خم شدن یا شکستن جسم پس از پردازش شود.
مواد گرادیان و ساختار دانه‌ای غیریکنواخت نمونه‌هایی از سازماندهی ناهموار هستند که ممکن است نحوه حذف مواد در طول پردازش را تغییر دهند.
مداخلات در{0}}پس از پردازش ممکن است این ساختارهای داخلی را با فشارهای مکانیکی، ضربه‌های حرارتی یا واکنش‌های شیمیایی تغییر داده و منجر به تخریب عملکرد یا افزایش خطرات خرابی شود.
2، اثر و مطالعه موردی رویه های معمولی
1. برش مکانیکی: رها کردن استرس و فعال کردن نقص
هنگامی که یک ابزار و یک قطعه در هنگام برش مکانیکی (مانند فرزکاری و تراشکاری) به طور مستقیم در تماس باشند، مواد حذف می شود. این می تواند تغییرات زیر را در ساختار داخلی قطعه ایجاد کند:
توزیع مجدد تنش پسماند: نیروهای برش می توانند بر وضعیت تنش سطحی قطعه تأثیر بگذارند و به طور بالقوه باعث ایجاد ریزترک های داخلی شوند. به عنوان مثال، یک شرکت هواپیماسازی مشاهده کرد که تنش پسماند تیغه های آلیاژ تیتانیوم ساخته شده توسط تولید مواد افزودنی از -150MPa به +80MPa پس از آسیاب رسید. این باعث کاهش 30 درصدی عمر خستگی آنها شد.
انتشار عیب: ارتعاش برش می‌تواند باعث شود سوراخ‌های کوچک یا نواحی همجوشی ناقص درون ماده به شکاف‌های بزرگ تبدیل شود. مطالعات نشان می دهد که پس از آسیاب خشن، تخلخل اجزای آلیاژ آلومینیوم تولید شده با استفاده از ذوب بستر پودر لیزری (LPBF) از 0.5٪ به 1.2٪ افزایش می یابد، در حالی که چقرمگی شکست 25٪ کاهش می یابد.
پاسخ:
برای کاهش نیروی برش از ماشینکاری فوق-دقیق (مانند تراشکاری الماس تک نقطه ای) استفاده کنید. قبل از برش، عملیات حرارتی (مانند بازپخت تنش زدایی) را انجام دهید تا استرس داخلی یکسان شود. مسیر ابزار را برای دوری از مکان‌هایی که تمایل به ایجاد ارتعاش دارند، بهینه کنید.
2. عملیات حرارتی: تغییرات در سازماندهی و پایداری ابعاد
تغییر حالت فاز مواد از طریق عملیات حرارتی (مانند خاموش کردن، تمپر کردن، و پرس ایزواستاتیک داغ) ممکن است عملکرد را بهبود بخشد، اما همچنین می‌تواند باعث:
تغییر شکل حاصل از تبدیل فاز: افزایش حجمی که در طول تبدیل مارتنزیتی اتفاق می افتد می تواند باعث تغییر شکل قطعات شود. به عنوان مثال، پس از کربوریزاسیون و کوئنچ، خطای پروفیل دندان یک چرخ دنده خاص خودرو، از 0.02 ± میلی متر به 0.05 ± میلی متر افزایش یافت.
تخلخل ناشی از حرارت (TIP): پس از فشار ایزواستاتیک داغ (HIP)، منافذ گاز بی اثر ممکن است دوباره در قسمت هایی که با استفاده از مواد افزودنی ساخته شده اند رشد کنند. بررسی‌ها نشان می‌دهد که پس از{1}}HIP، اگر مدت زمان بازپخت آلیاژ Ti-6Al-4V از 4 ساعت بیشتر شود، تخلخل ممکن است 0.3٪ افزایش یابد.
پاسخ:
استفاده از کوئنچ درجه بندی شده یا کوئنچ همدما برای نظارت بر سرعت تغییر فاز.
برای متوقف کردن TIP، پارامترهای فرآیند HIP (مانند دما، فشار، و زمان) را تنظیم کنید.
تنش از طریق فرآیند "ماشینکاری خشن → عملیات حرارتی → ماشینکاری دقیق" تخلیه می شود که عملیات حرارتی و ماشینکاری را ترکیب می کند.
3. تقویت سطح: تنش فشاری باقیمانده و عملکرد خستگی
تکنیک‌هایی که سطوح را تقویت می‌کنند، مانند ضربه زدن و غلتش، تنش فشاری باقی‌مانده را اضافه می‌کنند که عمر خستگی را افزایش می‌دهد. با این حال، این تکنیک ها همچنین ممکن است باعث شوند:
آسیب به سطح: ریزش بیش از حد شات ممکن است باعث ایجاد ریزترک یا پالایش دانه های سطحی شود. به عنوان مثال، به دنبال شات، زبری سطح یک شفت موتور هواپیمای خاص از Ra1.6 میکرومتر به Ra0.4 میکرومتر رسید، در حالی که عمق منبع شکستگی خستگی 0.1 میلی‌متر افزایش یافت.
عدم تعادل گرادیان تنش: هنگامی که لایه تنش فشاری باقیمانده و تنش ماتریس با هم مطابقت ندارند، ممکن است باعث لایه لایه شدن شود. مطالعات نشان می‌دهد که اجزای آلیاژ آلومینیومی که در معرض ضربه لیزری (LSP) قرار می‌گیرند، زمانی که عمق تنش فشاری باقی‌مانده از 0.5 میلی‌متر فراتر می‌رود، در معرض ریزترک در سطح مشترک هستند.
پاسخ:
شدت ضربه زدن را کنترل کنید (به عنوان مثال، با اندازه گیری پوشش یک قطعه تست آلمن). از روش های تقویتی ترکیبی (به عنوان مثال، ضربه زدن و غلتک زدن) برای متعادل کردن گرادیان استرس استفاده کنید. و از شبیه سازی عددی برای یافتن بهترین پارامترهای فرآیند استفاده کنید.
3، مدیریت ریسک: از طراحی رویه تا زیر نظر گرفتن آنلاین آن
صنعت باید یک سیستم کنترل فرآیند کامل را راه‌اندازی کند تا آسیبی که پردازش پست{0}} به ساختار داخلی وارد می‌کند محدود کند.
در مرحله طراحی فرآیند، ترکیبی از فرآیندهای{0}پست پردازش را انتخاب کنید که متناسب با نیازهای مواد، ساختار و عملکرد قطعات باشد. به عنوان مثال، پرداخت HIP + الکترولیتی بهتر از پرداخت مستقیم مکانیکی برای اقلام ساخته شده با تولید مواد افزودنی است.
از تجزیه و تحلیل اجزای محدود (FEA) استفاده کنید تا بفهمید استرس چگونه گسترش می‌یابد و چگونه چیزها در هنگام ماشینکاری تغییر شکل می‌دهند. یک شرکت خاص از شبیه سازی برای بهبود تنظیمات فرز استفاده کرد که تغییر شکل ماشینکاری قطعات آلیاژ تیتانیوم را از 0.15 میلی متر به 0.03 میلی متر کاهش داد.
مرحله اجرا برای پردازش:
استفاده از ابزارهای نظارت هوشمند مانند انتشار صوتی و حسگرهای نیروی برش برای ارائه اطلاعات زمانی واقعی در مورد نحوه انجام ماشینکاری. به عنوان مثال، یک سازنده ماشین ابزار خاص "سیستم برش تطبیقی" را اختراع کرد که می تواند نرخ تغذیه را در پرواز تغییر دهد تا از لرزش بیش از حد جلوگیری شود.
از کنترل حلقه بسته-استفاده کنید و پارامترهای فرآیند را بسته به داده‌های شناسایی آنلاین تغییر دهید. اگر یک شرکت هواپیماسازی از تداخل سنج لیزری برای اندازه گیری میزان ناهمواری یک سطح استفاده کند و سپس به طور خودکار فشار پولیش را تنظیم کند.
مرحله بازرسی کیفیت:
از روش‌های آزمایش غیرمخرب (NDT) مانند توموگرافی کامپیوتری اشعه ایکس{{1} و آزمایش اولتراسونیک برای پیدا کردن مشکلات داخل جسم استفاده کنید. مطالعات نشان می دهد که CT صنعتی می تواند منافذی با عرض 0.02 میلی متر را با دقت 98 درصد پیدا کند.
زنجیره ای از پردازش داده های تست راه اندازی کنید و از یادگیری ماشینی برای حدس زدن مدت زمان ماندگاری یک قطعه استفاده کنید. به عنوان مثال، یک کسب‌وکار معین می‌تواند از داده‌های گذشته برای آموزش مدلی استفاده کند که بتواند احتمال خرابی خستگی دنده را شش ماه قبل پیش‌بینی کند.