El tractament superficial afectarà les toleràncies de les peces?

1. La vinculació entre els diferents tipus de tractament superficial i els seus efectes sobre la tolerància
Hi ha quatre tipus principals de processos de tractament de superfícies: modificació de superfícies, aliatge superficial, recobriment de conversió de superfície i recobriment superficial. L'abast de l'impacte de diversos processos sobre les toleràncies varia considerablement.
Tecnologia per canviar la superfície
Per exemple, el sorrat fa que la superfície sigui més rugosa en colpejar-la amb partícules de sorra{0}}d'alta velocitat, però pot fer que la peça sigui més petita entre 0,01 i 0,03 mm. El rodatge endureix la superfície canviant-ne la forma, cosa que pot augmentar el diàmetre de les peces de l'eix entre 0,005 i 0,015 mm. L'enfortiment de la transformació de fase làser gairebé no té cap efecte sobre la mida perquè la seva zona afectada per la calor-és tan petita.
Tecnologia per a l'aliatge superficial
La carburació i la nitruració fan capes d'aliatge per difusió. La nitruració líquida farà que l'eix sigui 0,01 mm més ample i l'obertura 0,01 mm més estreta, de manera que haureu de deixar un espai de 0,01 mm a un costat durant el processament. La nitruració iònica, d'altra banda, pot mantenir el canvi de mida dins de ± 0,002 mm sense utilitzar una fase líquida.
Tecnologia per al recobriment de conversió de superfícies
El tractament de fosfatació crea una pel·lícula de fosfat a la superfície de l'acer que sol tenir un gruix de 2 a 10 μm i té un petit efecte sobre les toleràncies. D'altra banda, l'anodització (com l'anoditzat dur dels aliatges d'alumini) crea una pel·lícula d'òxid de 30 a 50 μm de gruix, que fa que les peces siguin més grans en una direcció. Per compensar això, s'ha d'utilitzar l'estratègia de "diferència més petita menor".
Tecnologia per cobrir superfícies
El gruix de la capa de galvanoplastia té un efecte directe sobre la tolerància. Per exemple, si la longitud del cargol és inferior o igual a cinc vegades el diàmetre, el gruix màxim del recobriment s'ha de mantenir a 8 μm. Si no és així, cal una inspecció no-estàndard de l'indicador de parada. El gruix de la-capa galvanitzada en calent és de 30-80 μm, cosa que canviarà molt el diàmetre de pas dels elements de fixació. Per assegurar-vos que s'ajustin, cal canviar les dimensions del pre-placat.
2. El petit mecanisme de canvi de tolerància i dades de la indústria
Hi ha tres processos físics i químics principals que afecten les toleràncies quan es tracta la superfície:
Canvi de volum i fase del material
Quan l'acer s'ennegreix, genera una capa d'òxid de Fe∝₄ que fa que el volum s'ampliï 1,3 vegades, la qual cosa provoca sortints superficials. Quan l'aliatge d'alumini s'anoditza per formar Al ₂ O ∝, el volum es redueix al voltant d'un 15%, cosa que pot provocar microesquerdes.
Anisotropia en la deposició de recobriments
Durant el procés de galvanoplastia, la densitat de corrent desigual pot fer que el recobriment tingui diferents gruixos. Per exemple, el recobriment de galvanoplastia dels fils interns és normalment entre un 30% i un 50% més prim que la superfície exterior. Per assegurar-se que s'ajusta, es necessita l'estàndard "Manteniment de la zona de tolerància a la rosca interna 6H".
Alliberació de l'estrès residual durant el processament mecànic
El tractament de sorra posa una força de compressió a la superfície, la qual cosa fa que les peces es desplacin quan es tornen a utilitzar. Segons els experiments, els components d'eix d'acer de 45 # amb sorra poden expandir-se de diàmetre en 0,008 mm després de mantenir-se a 100 graus durant 24 hores.
Dades del sector:
Una empresa d'aeronaus específica diu que la taxa de variació de mida de les peces d'acer inoxidable 316L no compensades després del polit elèctric és del 12%. En deixar un marge de maniobra de 0,02 mm, la taxa de qualificació ha pujat fins al 98%.
El sector de l'automoció té regles estrictes sobre quanta tolerància poden tenir els cargols galvanitzats. Per als cargols M12, el gruix del recobriment s'ha de mantenir entre 8 i 2 μm, en cas contrari, el coeficient de parell canviarà en més d'un 15%.
3. Problemes comuns i les seves solucions a la indústria
En l'àmbit aeroespacial
Quan es fabriquen broquets de combustible per a motors LEAP, GE Aviation utilitza el mètode SLM (Selective Laser Melting) i el tractament HIP (Hot Isostatic Pressure). En optimitzar l'estratègia d'escaneig (escaneig en espiral) i el gruix de la capa (30 μm), la rugositat de la superfície es manté dins de Ra12 μm. El tractament HIP elimina els porus (del 0,8% al 0,02%), la qual cosa augmenta la vida a la fatiga en tres vegades i compleix els estrictes requisits de tolerància dels estàndards d'aviació.
Àmbit dels dispositius mèdics
Johnson&Johnson Medical ha creat un procés compost anomenat "recuit al buit+polit químic" per als implants d'articulacions de maluc impresos en 3D-. Aquest procés elimina l'estrès residual mitjançant el recuit al buit i, a continuació, utilitza una solució de poliment a base d'àcid cítric-per suavitzar la superfície de Ra50 μm a Ra0,8 μm alhora que la manté biocompatible. Aquest mètode dóna a l'implant una vida de fatiga de més de 20 anys, que és més del que es necessita a la clínica.
El camp de la fabricació de cotxes
Volkswagen fa blocs de cilindres de motor mitjançant un mètode anomenat "fosfatació + electroforesi". La rugositat de la paret interior del cilindre va passar de Ra3,2 μm a Ra0,4 μm canviant el gruix de la pel·lícula de fosfatació (2-3 μm) i la pel·lícula de recobriment electroforètic (20-25 μm). Això també va reduir el coeficient de fricció en un 30% i va augmentar l'economia de combustible en un 2%.
4. Noves tecnologies i estratègies per controlar la tolerància
Disseny de compensació inversa
En fer una base de dades de canvis en la mida dels processos de tractament de superfícies, es deixen de banda les quotes durant la fase de modelatge CAD. Per exemple, una empresa ha produït un "mòdul de pre-compensació de tolerància" per a la tecnologia de galvanoplastia. Aquest mòdul pot canviar automàticament la mida del model en funció del gruix del recobriment, la qual cosa augmenta la taxa de primera passada al 95%.
Detecció i control de-bucle tancat a Internet
Mitjançant la tecnologia d'escaneig 3D, podeu veure els canvis de mida en temps real després del tractament de la superfície. La tecnologia "bessó digital" de Siemens, per exemple, pot fer la verificació virtual del muntatge de peces galvanitzades, la qual cosa redueix la possibilitat de desviació de tolerància en un 70%.
Nou mètode de tractament de superfícies
L'oxidació electrolítica de plasma (PEO) fa una pel·lícula ceràmica a la superfície de l'aliatge d'alumini. El gruix de la pel·lícula es pot controlar entre 5 i 200 μm, i la precisió de les dimensions és de ± 1 μm. S'ha utilitzat en les parts estructurals de les naus espacials.
Tecnologia de polvorització en fred: aquest mètode utilitza impactes d'alta{0}}velocitat de partícules sòlides per dipositar recobriments. La zona afectada per la calor és inferior a 50 μm, per la qual cosa és ideal per fixar i reforçar peces precises.