Cum să controlați eficient deformarea secundară cauzată de eliberarea tensiunilor reziduale în timpul prelucrării de precizie a pieselor turnate hidraulice- Ningbo Etdz Andrew Precision Cast Co., Ltd.

Piese turnate hidraulice sunt componente esențiale în sistemele de control al fluidelor de înaltă precizie, care necesită niveluri exigente de precizie în procesele de frezare, alezare și șlefuire. În timpul acestor operațiuni, stresul rezidual inerent din cadrul turnării este redistribuit și eliberat pe măsură ce materialul este îndepărtat. Acest fenomen provoacă deformarea secundară, care compromite direct precizia de poziție, toleranțele geometrice și performanța finală de etanșare a pasajelor interne de ulei și a găurilor supapelor. Controlul acestei deformări este una dintre cele mai importante provocări tehnice în fabricarea componentelor hidraulice.

Analizarea surselor tensiunii reziduale în piese turnate

Înțelegerea modului în care se formează stresul rezidual este pasul principal în controlul deformării secundare. Tensiunea reziduală în turnările hidraulice provine în principal din trei faze:

Solidificarea prin turnare: Viteza de răcire inconsecventă între secțiunile transversale groase și subțiri duce la rate diferite de contracție și timpi de transformare de fază în diferite zone. Acest stres termic diferențial este sursa dominantă de stres rezidual.
Reținerea miezului și a mucegaiului: pasajele interne complexe de ulei necesită adesea structuri complexe de miez. Reținerea rigidă exercitată de miez asupra metalului pe măsură ce se solidifică împiedică contracția liberă a turnării, instituind un sistem autoechilibrat de tensiuni de tracțiune și compresiune în cadrul componentului.
Post-procesare: Operațiuni precum scuturarea, îndepărtarea nisipului, șlefuirea inadecvată și tratamentul termic necorespunzător pot introduce, de asemenea, stres suplimentar în structura de turnare.

Pre-tratament: cheia pentru eliminarea sau stabilizarea stresului rezidual

Înainte de a începe orice prelucrare de precizie, este imperativ să se maximizeze eliminarea sau stabilizarea stresului rezidual intern prin metode precum tratamentul termic sau îmbătrânirea naturală.

1. Recoacerea pentru eliberarea stresului

Recoacere de reducere a tensiunii este metoda cea mai eficientă și aplicată pe scară largă pentru atenuarea tensiunilor reziduale de turnare.

Mecanism de acțiune: La această temperatură ridicată, limita de curgere a materialului scade semnificativ, iar difuzia atomică se accelerează. Acest lucru permite relaxarea tensiunilor interne prin deformare plastică microscopică.
Viteza de răcire: Trebuie aplicat un proces controlat, extrem de lent de răcire a cuptorului. Răcirea rapidă poate reintroduce noi solicitări termice, diminuând sever sau chiar anulând efectul de reducere a stresului.

2. Îmbătrânire naturală și vibratorie

Îmbătrânire naturală: implică depozitarea turnării la temperatura camerei pentru o perioadă îndelungată (câteva luni sau chiar un an). Această metodă se bazează pe instabilitatea termodinamică și fluajul materialului pentru a elibera lent stresul. Deși rezultatul este stabil, durata este impracticabilă pentru producția modernă de înaltă eficiență.
Vibratory Stres Relief (VSR): O tehnică care utilizează energia vibrațională pentru a ajuta la relaxarea stresului. Prin supunerea turnării la vibrații de frecvență și energie specifice, tensiunile interne sunt ajutate către o nouă stare de echilibru. Această metodă este eficientă, dar necesită o potrivire precisă a parametrilor de vibrație cu geometria turnării.

Strategii de control al tensiunii în timpul prelucrării de precizie

Chiar și după pre-tratament, poate rămâne un stres rezidual. În timpul operațiunilor de tăiere trebuie utilizate strategii specifice pentru a controla eliberarea tensiunilor.

1. Segmentarea prelucrarii brute si de finisare

Prelucrare în etape: Împărțiți strict procesul în etape de prelucrare brută și de finisare. Scopul principal al prelucrării brute este îndepărtarea rapidă a majorității adaosului de material, expunând și permițând eliberarea parțială a tensiunilor interne.
Detensionare intermediară: pentru piese turnate hidraulice critice cu cerințe de deformare extrem de strânse, cum ar fi corpurile de supape în mai multe etape, poate fi introdusă o recoacere intermediară, la temperatură joasă, după ce prelucrarea brută îndepărtează 80% din stoc. Acest lucru asigură echilibrarea maximă a câmpului de stres înainte de începerea prelucrarii de finisare.

2. Tăiere simetrică și îndepărtare stratificată

Tăiere simetrică: Folosiți căi de tăiere simetrice sau echilibrate ori de câte ori este posibil. Evitați îndepărtarea excesivă sau localizată a materialului pe o parte, ceea ce perturbă drastic echilibrul tensiunilor și poate provoca îndoirea sau răsucirea turnării.
Adâncime mică, treceri multiple: în timpul fazei de prelucrare de finisare, adoptați o adâncime mică de tăiere și viteza de avans, îndepărtând materialul rămas în treceri multiple. Acest lucru permite stresului rezidual să se elibereze într-o creștere mai lină și mai mică, prevenind scăpările bruște dimensionale asociate cu eliberarea bruscă a tensiunii.

3. Proiectarea dispozitivului de fixare și controlul prindere

Dispozitive flexibile: Designul dispozitivului trebuie să respecte principiul deformării minime. Utilizați dispozitive de fixare flexibile cu suport în mai multe puncte și zone mari de contact, evitând crearea de noi solicitări de strângere asupra turnării.
Monitorizarea forței de strângere: Forța de strângere pentru componentele hidraulice de precizie trebuie controlată cu precizie folosind chei dinamometrice sau senzori de forță. Acest lucru asigură că forța de strângere este suficientă pentru a fixa piesa de prelucrat, dar nu suficient de puternică pentru a induce o nouă deformare elastică.

Tehnici de măsurare și compensare a deformărilor

Pe tot parcursul procesului de prelucrare, echipamentele de măsurare de înaltă precizie sunt cruciale pentru monitorizarea în timp real sau intermitentă a deformării.

Instrumente de măsurare: instrumentele utilizate în mod obișnuit includ mașini de măsurare în coordonate (CMM), scanere cu laser și cadrane de înaltă precizie. Acestea sunt utilizate pentru a evalua cu precizie modificările toleranțelor geometrice, cum ar fi locațiile critice ale alezajului, planeitatea și paralelismul.
Feedback de date: Dacă este detectată o deformare care depășește pragul de toleranță specificat, datele trebuie trimise imediat înapoi mașinii-unelte sau inginerului de proces pentru a implementa compensarea dinamică sau ajustarea parametrilor de așchiere ulterioare (de exemplu, traseele sculei, adâncimea de tăiere). Acest lucru creează un sistem de control în buclă închisă care asigură stabilitatea producției pe lot.