El-processament de publicacions danyarà l'estructura interna?

一, Principi tècnic: el principal problema amb el processament de la màquina de post{0}}processament
L'objectiu principal del post{0}}processament és millorar la qualitat de la superfície, la precisió dimensional o les qualitats mecàniques de les peces mitjançant el tall, el poliment, el tractament tèrmic i altres mètodes. Els objectes processats solen ser peces que es van fer mitjançant procediments com la fabricació additiva (AM), la fosa o la forja. L'estructura interna d'aquestes parts pot contenir les característiques següents:
Defectes microscòpics, com ara la porositat, la manca de zona de fusió (LOF) a les peces fetes mitjançant la fabricació additiva o la porositat reduïda i les esquerdes a les peces de fosa.
L'estrès residual és la tensió que s'acumula dins d'un objecte a causa d'un canvi de temperatura o fase. Això pot fer que l'objecte es doblegui o es trenqui després de processar-lo.
Els materials degradats i l'estructura de gra no-uniforme són exemples d'organització desigual que poden canviar la manera com s'eliminen els materials durant el processament.
Les intervencions en el post-processament poden modificar aquestes estructures internes per pressions mecàniques, impactes tèrmics o reaccions químiques, provocant una degradació del rendiment o un augment dels riscos de fallada.
2, L'efecte i l'estudi de cas dels procediments típics
1. Tall mecànic: deixar anar l'estrès i activar defectes
Quan una eina i una peça entren en contacte directe durant el tall mecànic (com ara el fresat i el tornejat), el material s'elimina. Això pot produir els següents canvis en l'estructura interna de la peça:
Redistribució de l'esforç residual: les forces de tall poden afectar l'estat de tensió superficial de la peça i, potencialment, provocar la formació de microesquerdes internes. Una empresa d'aeronaus, per exemple, va observar que la tensió residual de les fulles d'aliatge de titani fetes per la fabricació additiva va passar de -150MPa a +80MPa després del fresat. Això va reduir la seva vida de fatiga en un 30%.
Propagació del defecte: la vibració de tall pot provocar que petits forats o àrees de fusió incompleta dins del material creixin en grans fissures. Els estudis indiquen que després del fresat-desbast, la porositat dels components d'aliatge d'alumini produïts mitjançant la fusió làser en llit de pols (LPBF) augmenta del 0,5% a l'1,2%, mentre que la tenacitat a la fractura disminueix un 25%.
Resposta:
Utilitzeu un mecanitzat d'ultra-precisió (com ara el tornejat de diamants d'un-punt) per reduir la força de tall. Feu un tractament tèrmic (com el recuit per alleujar l'estrès) abans de tallar per igualar l'estrès intern. Optimitzeu el recorregut de l'eina per mantenir-vos allunyats dels llocs on les vibracions tendeixen a acumular-se.
2. Tractament tèrmic: canvis en l'organització i estabilitat de les dimensions
El canvi de l'estat de fase dels materials mitjançant el tractament tèrmic (com l'extinció, el tremp i la premsa isostàtica en calent) pot millorar el rendiment, però també pot provocar:
Deformació produïda per transformació de fase: l'augment de volum que es produeix durant la transformació martensítica pot provocar que les peces canviïn de forma. Després de cementar i apagar, l'error del perfil de la dent d'un engranatge específic del vehicle, per exemple, va augmentar de ± 0,02 mm a ± 0,05 mm.
Porositat induïda tèrmicament (TIP): després del premsat isostàtic en calent (HIP), els porus de gas inert poden tornar a créixer a les parts que es van fer amb additius. Els estudis indiquen que després de-HIP, si la durada del recuit de l'aliatge Ti-6Al-4V supera les 4 hores, la porositat pot augmentar un 0,3%.
Resposta:
Ús d'extinció gradual o extinció isotèrmica per vigilar el ritme del canvi de fase;
Per aturar TIP, -ajusteu els paràmetres del procés HIP (com ara la temperatura, la pressió i el temps).
L'estrès es descarrega mitjançant el procés de "mecanitzat en brut → tractament tèrmic → mecanitzat de precisió", que combina tractament tèrmic i mecanitzat.
3. Enfortiment de la superfície: esforç de compressió residual i rendiment a la fatiga
Les tècniques que reforcen les superfícies, com ara el granallat i el rodatge, afegeixen un esforç de compressió residual, que augmenta la vida a la fatiga. Tanmateix, aquestes tècniques també poden provocar:
Danys a la superfície: un excés de granallat pot provocar microesquerdes o refinament del gra superficial. Per exemple, després del granallat, la rugositat superficial d'un eix de motor d'avió específic va passar de Ra1,6 μm a Ra0,4 μm, mentre que la profunditat de la font de fractura per fatiga va augmentar 0,1 mm.
Desequilibri del gradient d'estrès: quan la capa d'estrès de compressió residual i la tensió de la matriu no coincideixen, pot causar delaminació. Els estudis indiquen que els components d'aliatge d'alumini sotmesos a làser Shock Peening (LSP) són susceptibles de microesquerdes a la interfície quan la profunditat de l'esforç de compressió residual supera els 0,5 mm.
Resposta:
Controlar la intensitat del granallat (per exemple, mesurant la cobertura d'una peça de prova d'Almen); utilitzar procediments d'enfortiment de compostos (per exemple, granallat i rodatge) per equilibrar els gradients d'estrès; i utilitzar la simulació numèrica per trobar els millors paràmetres de procés.
3, Gestió del risc: des del disseny del procediment fins a la vigilància en línia
El sector ha de configurar un sistema de control de processos exhaustiu per limitar el dany que el post{0}}processament fa a l'estructura interna.
Durant l'etapa de disseny del procés, trieu una combinació de processos de post{0}}processament que s'adapti a les necessitats de material, estructura i rendiment de les peces. Per exemple, el polit electrolític HIP + és millor que el poliment mecànic directe per a articles fets amb fabricació additiva.
Utilitzeu l'anàlisi d'elements finits (FEA) per esbrinar com s'estendrà l'estrès i com canviaran de forma les coses quan s'estan mecanitzant. Una determinada empresa va utilitzar la simulació per millorar la configuració de fresat, que va reduir la deformació de mecanitzat de peces d'aliatge de titani de 0,15 mm a 0,03 mm.
Fase d'execució per a la tramitació:
Ús d'eines de supervisió intel·ligents com sensors d'emissió acústica i de força de tall per donar informació-en temps real sobre com va el mecanitzat. Per exemple, un cert fabricant de màquines-eina va inventar el "sistema de tall adaptatiu", que pot canviar la velocitat d'alimentació sobre la marxa per evitar massa vibracions.
Utilitzeu el control de-bucle tancat i canvieu els paràmetres del procés en funció de les dades de la detecció en línia. Si una empresa d'aeronaus utilitza un interferòmetre làser per mesurar la rugositat d'una superfície i després ajusta automàticament la pressió del polit.
Fase de la inspecció de qualitat:
Utilitzeu mètodes no-de proves destructives (NDT) com ara la tomografia computada amb raigs X- i les proves d'ultrasons per trobar problemes dins de l'objecte. Els estudis revelen que la TC industrial pot trobar porus de 0,02 mm d'ample amb un 98% de precisió.
Configureu una cadena de processament de dades de proves i utilitzeu l'aprenentatge automàtic per endevinar quant de temps durarà una peça. Per exemple, una empresa determinada pot utilitzar dades anteriors per entrenar un model que pugui anticipar la probabilitat de fallada per fatiga de l'engranatge amb sis mesos d'antelació.