Vil post-behandling skade den interne strukturen?

一, Teknisk prinsipp: Hovedproblemet med maskinbehandling etter-behandling
Hovedformålet med etter-behandling er å forbedre overflatekvaliteten, dimensjonsnøyaktigheten eller de mekaniske egenskapene til deler ved skjæring, polering, varmebehandling og andre metoder. De behandlede objektene er vanligvis deler som ble laget ved prosedyrer som additiv produksjon (AM), støping eller smiing. Den interne strukturen til disse delene kan inneholde følgende funksjoner:
Mikroskopiske feil, slik porøsitet, mangel på en fusjonssone (LOF) i deler laget ved bruk av additiv produksjon, eller krympende porøsitet og sprekker i støpte deler.
Restspenning er spenning som bygges opp inne i et objekt på grunn av en endring i temperatur eller fase. Dette kan føre til at objektet bøyes eller knuses etter at det har blitt behandlet.
Gradientmaterialer og ikke-uniform kornstruktur er eksempler på ujevn organisering som kan endre hvordan materialer fjernes under behandlingen.
Intervensjoner i etter-behandling kan endre disse interne strukturene ved mekaniske trykk, termiske påvirkninger eller kjemiske reaksjoner, noe som resulterer i ytelsesforringelse eller økt risiko for feil.
2, Effekten og casestudien av typiske prosedyrer
1. Mekanisk skjæring: gi slipp på stress og aktivere defekter
Når et verktøy og en del kommer i direkte kontakt under mekanisk skjæring (som fresing og dreiing), fjernes materialet. Dette kan gi følgende endringer i delens interne struktur:
Omfordeling av restspenning: Skjærekrefter kan påvirke delens overflatespenningstilstand og potensielt føre til at det dannes indre mikrosprekker. Et flyselskap observerte for eksempel at restspenningen til blader av titanlegering laget av additiv produksjon gikk fra -150 MPa til +80MPa etter fresing. Dette reduserte deres utmattelseslevetid med 30 %.
Utbredelse av defekter: Vibrasjoner ved skjæring kan føre til at små hull eller områder med ufullstendig fusjon inne i materialet vokser til store sprekker. Studier indikerer at etter-grovfresing, eskalerer porøsiteten til aluminiumslegeringskomponenter produsert ved hjelp av laserpulverbedsmelting (LPBF) fra 0,5 % til 1,2 %, mens bruddseigheten reduseres med 25 %.
Svare:
Bruk ultra-presisjonsbearbeiding (som enkelt- diamantdreiing) for å redusere skjærekraften. Utfør varmebehandling (som avspenningsgløding) før skjæring for å utjevne indre stress. Optimaliser verktøybanen for å holde deg unna steder der vibrasjoner har en tendens til å bygge seg opp.
2. Varmebehandling: endringer i organisering og stabilitet av dimensjonene
Å endre fasetilstanden til materialer gjennom varmebehandling (som bråkjøling, temperering og varm isostatisk pressing) kan forbedre ytelsen, men det kan også forårsake:
Deformasjon produsert ved fasetransformasjon: Volumøkningen som skjer under martensittisk transformasjon kan føre til at bitene endrer form. Etter karburering og bråkjøling steg for eksempel tannprofilfeilen til et spesifikt kjøretøyutstyr fra ± 0,02 mm til ± 0,05 mm.
Termisk indusert porøsitet (TIP): Etter varm isostatisk pressing (HIP), kan inertgassporene vokse igjen i deler som er laget med tilsetningsstoffer. Studier indikerer at etter-HIP, hvis utglødningsvarigheten til Ti-6Al-4V-legeringen overstiger 4 timer, kan porøsiteten øke med 0,3 %.
Svare:
Bruk av gradert quenching eller isotermisk quenching for å holde et øye med faseendringens tempo;
For å stoppe TIP, finjuster-HIP-prosessparametrene (som temperatur, trykk og tid).
Stress utlades gjennom prosessen med "grov maskinering → varmebehandling → presisjonsmaskinering," som kombinerer varmebehandling og maskinering.
3. Styrking av overflaten: gjenværende trykkspenning og tretthetsytelse
teknikker som forsterker overflater, som for eksempel kuleblending og rulling, legger til gjenværende trykkspenning, noe som øker utmattelseslevetiden. Imidlertid kan disse teknikkene også forårsake:
Skade på overflaten: For mye gnisning kan forårsake mikrosprekker eller kornforfining av overflaten. For eksempel, etter shot peening, gikk overflateruheten til en spesifikk flymotoraksel fra Ra1,6 μm til Ra0,4 μm, mens dybden til tretthetsbruddskilden gikk opp med 0,1 mm.
Stressgradientubalanse: Når det gjenværende trykkspenningslaget og matrisespenningen ikke stemmer overens, kan det forårsake delaminering. Studier indikerer at komponenter av aluminiumslegering som er utsatt for lasersjokkpeening (LSP) er utsatt for mikrosprekker ved grensesnittet når gjenværende trykkspenningsdybde overstiger 0,5 mm.
Svare:
Kontroller intensiteten av shot peening (for eksempel ved å måle dekningen til et Almen-prøvestykke); bruke komposittforsterkningsprosedyrer (for eksempel shot peening og rulling) for å balansere spenningsgradienter; og bruk numerisk simulering for å finne de beste prosessparametrene.
3, Risikostyring: fra å designe prosedyren til å holde øye med den på nettet
Bransjen må sette opp et grundig prosesskontrollsystem for å begrense skaden som etter-behandling gjør på den interne strukturen.
Under prosessdesignfasen velger du en blanding av etter-behandlingsprosesser som passer til delenes material-, struktur- og ytelsesbehov. For eksempel er HIP+elektrolytisk polering bedre enn direkte mekanisk polering for gjenstander laget med additiv produksjon.
Bruk endelig elementanalyse (FEA) for å finne ut hvordan stress vil spre seg og hvordan ting vil endre form når de blir maskinert. Et visst selskap brukte simulering for å forbedre freseinnstillingene, som kuttet maskineringsdeformasjonen av titanlegeringsdeler fra 0,15 mm til 0,03 mm.
Utførelsesstadiet for behandling:
Bruk av smarte overvåkingsverktøy som akustisk emisjon og skjærekraftsensorer for å gi sanntidsinformasjon om hvordan maskineringen går. For eksempel oppfant en viss maskinverktøyprodusent det "adaptive skjæresystemet", som kan endre matingshastigheten i farten for å unngå for mye vibrasjon.
Bruk lukket-sløyfekontroll og endre prosessparametere avhengig av data fra nettbasert deteksjon. Hvis et flyfirma bruker et laserinterferometer for å måle hvor grov overflaten er og deretter automatisk justerer trykket på poleringen.
Stadium av kvalitetskontroll:
Bruk ikke-destruktive testmetoder (NDT) som røntgendatatomografi og ultralydtesting for å finne problemer inne i objektet. Studier viser at industriell CT kan finne porer som er 0,02 mm brede med 98 % nøyaktighet.
Sett opp en kjede med prosessering av testdata og bruk maskinlæring for å gjette hvor lenge en del vil vare. For eksempel kan en gitt virksomhet bruke tidligere data til å trene en modell som kan forutse sannsynligheten for tretthetssvikt seks måneder i forveien.