هل ستؤدي عملية ما بعد -المعالجة إلى إتلاف البنية الداخلية؟

أولًا، المبدأ الفني: المشكلة الرئيسية في معالجة آلة ما بعد المعالجة
الغرض الرئيسي من المعالجة اللاحقة- هو تحسين جودة السطح أو دقة الأبعاد أو الصفات الميكانيكية للأجزاء عن طريق القطع والتلميع والمعالجة الحرارية وغيرها من الطرق. عادةً ما تكون الكائنات المعالجة عبارة عن أجزاء تم تصنيعها من خلال إجراءات مثل التصنيع الإضافي (AM)، أو الصب، أو الحدادة. قد يحتوي الهيكل الداخلي لهذه الأجزاء على الميزات التالية:
العيوب المجهرية، مثل المسامية، أو عدم وجود منطقة اندماج (LOF) في الأجزاء المصنوعة باستخدام التصنيع الإضافي، أو تقلص المسامية والشقوق في الأجزاء المصبوبة.
الإجهاد المتبقي هو التوتر الذي يتراكم داخل الجسم بسبب التغير في درجة الحرارة أو الطور. يمكن أن يتسبب ذلك في ثني الكائن أو تحطمه بعد معالجته.
تعد المواد المتدرجة والبنية الحبيبية غير المنتظمة-أمثلة على التنظيم غير المتساوي الذي قد يغير كيفية إزالة المواد أثناء المعالجة.
قد تؤدي التدخلات في مرحلة ما بعد المعالجة- إلى تعديل هذه الهياكل الداخلية عن طريق الضغوط الميكانيكية أو التأثيرات الحرارية أو التفاعلات الكيميائية، مما يؤدي إلى تدهور الأداء أو زيادة مخاطر الفشل.
2، تأثير ودراسة حالة الإجراءات النموذجية
1. القطع الميكانيكي: التخلص من التوتر وتفعيل العيوب
عندما تتلامس أداة وجزء بشكل مباشر أثناء القطع الميكانيكي (مثل الطحن والخراطة)، تتم إزالة المادة. يمكن أن يؤدي ذلك إلى التغييرات التالية في البنية الداخلية للجزء:
إعادة توزيع الإجهاد المتبقي: يمكن أن تؤثر قوى القطع على حالة إجهاد سطح الجزء ومن المحتمل أن تتسبب في تكوين شقوق صغيرة داخلية. على سبيل المثال، لاحظت شركة طائرات أن الضغط المتبقي لشفرات سبائك التيتانيوم المصنوعة عن طريق التصنيع الإضافي انتقل من -150 ميجا باسكال إلى +80 ميجا باسكال بعد الطحن. هذا يقلل من عمر التعب بنسبة 30%.
انتشار العيب: يمكن أن يتسبب اهتزاز القطع في حدوث ثقوب صغيرة أو مناطق من الاندماج غير الكامل داخل المادة لتنمو لتصبح شقوقًا كبيرة. تشير الدراسات إلى أنه بعد الطحن الخام-، تتصاعد مسامية مكونات سبائك الألومنيوم المنتجة باستخدام ذوبان طبقة المسحوق بالليزر (LPBF) من 0.5% إلى 1.2%، بينما تقل صلابة الكسر بنسبة 25%.
إجابة:
استخدم الآلات فائقة الدقة (مثل -خراطة الماس ذات النقطة الواحدة) لتقليل قوة القطع. قم بالمعالجة الحرارية (مثل التلدين لتخفيف الضغط) قبل القطع لمعادلة الضغط الداخلي. قم بتحسين مسار الأداة للابتعاد عن المواقع التي تتراكم فيها الاهتزازات.
2. المعالجة الحرارية: التغيرات في تنظيم واستقرار الأبعاد
قد يؤدي تغيير حالة الطور للمواد من خلال المعالجة الحرارية (مثل التبريد والتلطيف والضغط المتوازن الساخن) إلى تحسين الأداء، ولكنه قد يتسبب أيضًا في:
التشوه الناتج عن تحويل الطور: يمكن أن تؤدي الزيادة في الحجم التي تحدث أثناء التحول المارتنسيتي إلى تغيير شكل القطع. بعد الكربنة والتبريد، على سبيل المثال، ارتفع خطأ المظهر الجانبي للسن لمعدات مركبة معينة من ± 0.02 مم إلى ± 0.05 مم.
المسامية المستحثة حرارياً (TIP): بعد الضغط المتوازن الساخن (HIP)، قد تنمو مسام الغاز الخامل مرة أخرى في الأجزاء التي تم تصنيعها باستخدام المواد المضافة. تشير الدراسات إلى أنه بعد -HIP، إذا تجاوزت مدة التلدين لسبائك Ti-6Al-4V 4 ساعات، فقد ترتفع المسامية بنسبة 0.3%.
إجابة:
استخدام التبريد المتدرج أو التبريد متساوي الحرارة لمراقبة وتيرة تغير الطور؛
لإيقاف TIP، -اضبط معلمات عملية HIP (مثل درجة الحرارة والضغط والوقت).
يتم تفريغ الإجهاد من خلال عملية "التصنيع الخام ← المعالجة الحرارية ← التصنيع الدقيق"، والتي تجمع بين المعالجة الحرارية والتصنيع الآلي.
3. تقوية السطح: إجهاد الضغط المتبقي وأداء التعب
تضيف التقنيات التي تعزز الأسطح، مثل الطحن والدحرجة، إجهادًا ضاغطًا متبقيًا، مما يزيد من عمر الكلال. ومع ذلك، قد تسبب هذه التقنيات أيضًا:
تلف السطح: قد يؤدي الإفراط في التقطيع إلى حدوث شقوق صغيرة أو صقل حبيبات السطح. على سبيل المثال، بعد الطحن بالطلقة، ارتفعت خشونة السطح لعمود محرك طائرة معين من Ra1.6 ميكرومتر إلى Ra0.4 ميكرومتر، بينما ارتفع عمق مصدر كسر الكلال بمقدار 0.1 مم.
اختلال تدرج الإجهاد: عندما لا تتطابق طبقة الإجهاد الضاغطة المتبقية وإجهاد المصفوفة، فقد يتسبب ذلك في التصفيح. تشير الدراسات إلى أن مكونات سبائك الألومنيوم المعرضة لصدمات الليزر (LSP) تكون عرضة للتشققات الدقيقة عند الواجهة عندما يتجاوز عمق إجهاد الضغط المتبقي 0.5 مم.
إجابة:
التحكم في شدة التقطيع بالطلقات (على سبيل المثال، عن طريق قياس تغطية قطعة اختبار ألمين)؛ استخدام إجراءات التقوية المركبة (على سبيل المثال، الرمي بالرصاص والدحرجة) لموازنة تدرجات الإجهاد؛ واستخدام المحاكاة العددية للعثور على أفضل معلمات العملية.
3، إدارة المخاطر: من تصميم الإجراء إلى مراقبته عبر الإنترنت
تحتاج الصناعة إلى إعداد نظام شامل للتحكم في العمليات للحد من الضرر الذي تسببه المعالجة اللاحقة-للبنية الداخلية.
أثناء مرحلة تصميم العملية، اختر مزيجًا من عمليات ما بعد المعالجة-التي تناسب احتياجات المواد والبنية والأداء الخاصة بالأجزاء. على سبيل المثال، يعد التلميع الكهربائي HIP+ أفضل من التلميع الميكانيكي المباشر للعناصر المصنوعة من خلال التصنيع الإضافي.
استخدم تحليل العناصر المحدودة (FEA) لمعرفة كيفية انتشار الضغط وكيف سيتغير شكل الأشياء عندما يتم تشكيلها. استخدمت إحدى الشركات المحاكاة لتحسين إعدادات الطحن، مما أدى إلى تقليل التشوه الميكانيكي لأجزاء سبائك التيتانيوم من 0.15 مم إلى 0.03 مم.
مرحلة التنفيذ للمعالجة:
استخدام أدوات مراقبة ذكية مثل أجهزة استشعار الانبعاث الصوتي وقوة القطع لتوفير معلومات في الوقت الفعلي- حول كيفية سير المعالجة. على سبيل المثال، قام أحد صانعي الأدوات الآلية باختراع "نظام القطع التكيفي"، والذي يمكنه تغيير معدل التغذية بسرعة لتجنب الكثير من الاهتزاز.
استخدم التحكم في الحلقة- المغلقة وقم بتغيير معلمات العملية اعتمادًا على البيانات الواردة من الاكتشاف عبر الإنترنت. إذا كانت شركة طائرات تستخدم مقياس تداخل ليزر لقياس مدى خشونة السطح ثم تقوم تلقائيًا بضبط ضغط التلميع.
مرحلة فحص الجودة:
استخدم-طرق الاختبار غير المدمر (NDT) مثل التصوير المقطعي المحوسب بالأشعة السينية - والاختبار بالموجات فوق الصوتية للعثور على المشكلات داخل الجسم. تكشف الدراسات أن التصوير المقطعي الصناعي يمكنه العثور على مسام بعرض 0.02 ملم بدقة تصل إلى 98%.
قم بإعداد سلسلة من معالجة بيانات الاختبار واستخدم التعلم الآلي لتخمين المدة التي سيستمر فيها الجزء. على سبيل المثال، يمكن لشركة معينة استخدام البيانات السابقة لتدريب نموذج يمكنه توقع احتمالية فشل إجهاد المعدات قبل ستة أشهر.