Ovplyvní povrchová úprava tolerancie dielov?

1. Súvislosť medzi rôznymi typmi povrchových úprav a ich vplyv na toleranciu
Existujú štyri hlavné typy procesov povrchovej úpravy: povrchová úprava, povrchové legovanie, povrchový konverzný náter a povrchový náter. Rozsah vplyvu rôznych procesov na tolerancie sa značne líši.
Technológia na zmenu povrchu
Pieskovanie napríklad zdrsňuje povrch tým, že naň udiera čiastočkami piesku s vysokou rýchlosťou{0}}, ale môže diel zmenšiť o 0,01 – 0,03 mm. Valcovaním sa povrch vytvrdzuje zmenou jeho tvaru, čo môže zväčšiť priemer častí hriadeľa o 0,005–0,015 mm. Laserové spevnenie fázovej transformácie nemá takmer žiadny vplyv na veľkosť, pretože jeho tepelne-ovplyvnená zóna je taká malá.
Technológia povrchového legovania
Nauhličovanie a nitridovanie vytvárajú zliatinové vrstvy difúziou. Kvapalná nitridácia spôsobí, že hriadeľ bude o 0,01 mm širší a otvor o 0,01 mm užší, takže pri spracovaní musíte na jednej strane nechať priestor 0,01 mm. Na druhej strane iónová nitridácia môže udržať zmenu veľkosti v rozmedzí ± 0,002 mm bez použitia kvapalnej fázy.
Technológia povrchovej konverzie
Fosfátovanie vytvára na povrchu ocele fosfátový film, ktorý je zvyčajne hrubý 2 až 10 μm a má malý vplyv na tolerancie. Na druhej strane eloxovanie (ako tvrdé eloxovanie hliníkových zliatin) vytvára oxidový film s hrúbkou 30 až 50 μm, vďaka čomu sú diely väčšie v jednom smere. Aby sa to vykompenzovalo, musí sa použiť stratégia „nižší rozdiel je menší“.
Technológia pokrývania povrchov
Hrúbka galvanickej vrstvy má priamy vplyv na toleranciu. Napríklad, ak je dĺžka skrutky menšia alebo rovná päťnásobku priemeru, maximálna hrúbka povlaku by sa mala udržiavať na 8 μm. Ak tomu tak nie je, je potrebná kontrola neštandardného meracieho prístroja -. Hrúbka žiarovo{5}}pozinkovanej vrstvy je 30–80 μm, čo značne zmení rozstupový priemer spojovacích prvkov. Aby ste sa uistili, že pasujú, je potrebné zmeniť pred{9}}rozmery pokovovania.
2. Malý mechanizmus zmeny tolerancie a priemyselné údaje
Existujú tri hlavné fyzikálne a chemické procesy, ktoré ovplyvňujú tolerancie pri ošetrovaní povrchu:
Zmena objemu a fázy materiálu
Keď je oceľ sčernená, vytvára vrstvu oxidu Fe∝₄, vďaka ktorej sa objem zväčší 1,3-krát, čo spôsobuje povrchové výčnelky. Keď je hliníková zliatina eloxovaná za vzniku Al ₂ O ∝, objem sa zmenší približne o 15 %, čo môže spôsobiť mikrotrhliny.
Anizotropia pri nanášaní povlakov
Počas procesu elektrolytického pokovovania môže nerovnomerná hustota prúdu spôsobiť, že povlak bude mať rôznu hrúbku. Napríklad galvanický povlak na vnútorných závitoch je normálne o 30 % až 50 % tenší ako vonkajší povrch. Aby ste sa uistili, že sedí, je potrebná norma "údržba zóny tolerancie vnútorného závitu 6H".
Uvoľnenie zvyškového napätia pri mechanickom spracovaní
Pieskovanie pôsobí na povrch tlakovou silou, čo spôsobuje, že diely pri opätovnom použití tečú. Podľa experimentov môžu pieskované 45# oceľové komponenty hriadeľa expandovať v priemere o 0,008 mm po tom, čo boli udržiavané pri teplote 100 stupňov počas 24 hodín.
Údaje z odvetvia:
Konkrétna letecká spoločnosť tvrdí, že miera zmeny veľkosti nekompenzovaných dielov z nehrdzavejúcej ocele 316L po elektrickom leštení je 12%. Ponechaním 0,02 mm voľnosti sa miera kvalifikácie zvýšila na 98 %.
Automobilový sektor má prísne pravidlá o tom, akú toleranciu môžu mať pozinkované skrutky. Pre skrutky M12 sa musí hrúbka povlaku udržiavať medzi 8 a 2 μm, inak sa koeficient krútiaceho momentu zmení o viac ako 15 %.
3. Bežné problémy a ich riešenia v priemysle
V oblasti letectva
Pri výrobe palivových trysiek pre motory LEAP používa GE Aviation metódu SLM (Selective Laser Melting) a úpravu HIP (Hot Isostatic Pressure). Optimalizáciou skenovacej stratégie (špirálové skenovanie) a hrúbky vrstvy (30 μm) sa drsnosť povrchu udržiava v rozmedzí Ra12 μm. Ošetrenie HIP odstraňuje póry (od 0,8 % do 0,02 %), čím sa trojnásobne zvyšuje únavová životnosť a spĺňa prísne požiadavky na toleranciu leteckých noriem.
Oblasť zdravotníckych pomôcok
Spoločnosť Johnson&Johnson Medical vytvorila kompozitný proces s názvom „vákuové žíhanie+chemické leštenie“ pre 3D-vytlačené implantáty bedrového kĺbu. Tento proces sa zbavuje zvyškového napätia pomocou vákuového žíhania a potom používa leštiaci roztok na báze kyseliny citrónovej- na vyhladenie povrchu od Ra50 μm do Ra0,8 μm, pričom je zachovaná biokompatibilita. Táto metóda dáva implantátu únavovú životnosť viac ako 20 rokov, čo je viac, ako je potrebné na klinike.
Oblasť výroby áut
Volkswagen vyrába bloky valcov motorov metódou nazývanou „fosfátovanie + elektroforéza“. Drsnosť vnútornej steny valca sa zmenila z Ra3,2 μm na Ra0,4 μm zmenou hrúbky fosfátovacieho filmu (2–3 μm) a elektroforetického náterového filmu (20–25 μm). To tiež znížilo koeficient trenia o 30 % a zvýšilo spotrebu paliva o 2 %.
4. Nová technológia a stratégie na kontrolu tolerancie
Návrh spätnej kompenzácie
Vytvorením databázy zmien vo veľkosti procesov povrchovej úpravy sa počas fázy modelovania CAD vyčleňujú prídavky. Jedna spoločnosť napríklad vyrobila „modul pred{1}}vyrovnania tolerancie“ pre technológiu galvanického pokovovania. Tento modul dokáže automaticky zmeniť veľkosť modelu na základe hrúbky povlaku, čím sa rýchlosť prvého prechodu zvýši na 95 %.
Detekcia a kontrola{0}}uzavretej slučky cez internet
Pomocou technológie 3D skenovania môžete po povrchovej úprave vidieť zmeny veľkosti v reálnom čase. Napríklad technológia „digitálneho dvojčaťa“ od spoločnosti Siemens dokáže virtuálne overiť montáž na pozinkovaných dieloch, čo znižuje pravdepodobnosť odchýlky tolerancie o 70 %.
Nový spôsob ošetrovania povrchov
Plazmová elektrolytická oxidácia (PEO) vytvára keramický film na povrchu hliníkovej zliatiny. Hrúbku fólie je možné regulovať medzi 5 a 200 μm a presnosť rozmerov je ± 1 μm. Používa sa v konštrukčných častiach kozmických lodí.
Technológia striekania za studena: Táto metóda využíva vysokorýchlostné nárazy pevných častíc na nanášanie povlakov. Tepelne ovplyvnená zóna je menšia ako 50 μm, vďaka čomu je vhodná na upevnenie a vystuženie presných dielov.