Ձուլվածքների չափային ճշգրտության վրա ազդող հիմնական գործոնները

1. Գործադիր ամփոփագիր

Ձուլման չափերի ճշգրտությունը բազմաթիվ փոխազդող պատճառների զուտ արդյունքն է: նյութական ֆիզիկա (նեղացում & փուլային փոփոխություններ), գործընթացի դինամիկան (հորդառատ, ամրացում), գործիքավորման ճշգրտություն (օրինակը & միջուկի պատրաստում), դիզայնի երկրաչափություն (բաժինները & հատկանիշները), ջերմային բուժում, բեռնաթափման և չափման միջավայր.

Սրանցից որևէ մեկը կարող է ներկայացնել միլիմետրեր (կամ միլիմետրի կոտորակները) շեղում տվյալ հատկանիշի վրա.

Լավ արդյունքները գալիս են դիզայների և ձուլարանի վաղ համագործակցությունից, բացահայտ տեղաբաշխում ինչպես-ձուլված ընդդեմ մեքենայացված հատկանիշների, և դիզայնի կանոնների խառնուրդ, գործընթացի վերահսկում և ստուգում.

2. Ո՞րն է ձուլման չափերի ճշգրտությունը?

Ձուլվածքների չափային ճշգրտությունը վերաբերում է նրան, թե որքանով է ձուլված բաղադրիչի վերջնական երկրաչափությունը համընկնում անվանականին (նախատեսված է) չափերը, որոնք նշված են ինժեներական գծագրի կամ CAD մոդելի վրա.

Այլ կերպ ասած, դա այն աստիճանն է, որով «որպես դերասանական» ձևը կրկնում է «Ինչպես նախագծված է» ձեւավորել.

Քանի որ ձուլման բոլոր գործընթացները ներառում են մետաղի կրճատում, ջերմային գրադիենտներ, կաղապարի աղավաղման և գործիքավորման փոփոխականներ, ձուլվածքները չեն կարող կատարելապես համապատասխանել տեսական չափերին.

Փոխարեն, չափերի ճշգրտությունը վերահսկվում և գնահատվում է միջոցով հանդուրժողականություններ, երկրաչափական հսկիչներ, մի քանազոր վիճակագրական չափում.

Ճշգրտության ստանդարտացում: հանդուրժողականության դասեր

Ձուլվածքների չափերի ճշգրտությունը գլոբալ ստանդարտացված է, առավել ուշագրավ կողմից:

Iso 8062-1/2/3

• CT (Ձուլման հանդուրժողականություն) դաս գծային չափերի համար — CT1 (շատ բարձր ճշգրտություն) դեպի CT16 (կոպիտ).
• GCT (Երկրաչափական ձուլման հանդուրժողականություն) հարթության համար, կլորություն, պաշտոնը, եւ այլն.

Հաճախ հիշատակվում են այլ ստանդարտներ

• Դեպի 1680
• ANSI/ASME Y14.5 (GD-ի համար&T վրա հաստոցային հատկանիշների)
• ASTM A802 (պողպատե ձուլման հանդուրժողականություն)

Այս շրջանակները թույլ են տալիս դիզայներներին և ձուլարաններին հստակորեն փոխանցել հանդուրժողականությունը և կանխատեսել հասանելի ճշգրտություն յուրաքանչյուր գործընթացի համար.

3. Ազդող գործոնների բարձր մակարդակի դասակարգում

1. Ներքին նյութ - համաձուլվածքի նեղացում, փուլային վերափոխումներ, անիզոտրոպ ընդլայնում.
2. Գործընթացների ֆիզիկա - հալման ջերմաստիճանը, տուրբուլենտություն, լցնում, ամրապնդման օրինաչափություն.
3. Գործիքավորում & կաղապարներ - օրինաչափության ճշգրտություն, հիմնական տեղաշարժը, կաղապարի տեղաշարժ/տեղավորում.
4. Երկրաչափություն & դիզայն - հատվածի մոդուլը, կղզիներ, բարակ ընդդեմ հաստ պատերի.
5. Ջերմային & հետընտրական բուժում - ջերմային բուժման աղավաղում, սթրեսները մարող.
6. Հետմշակում & բեռնաթափում - հաստոցների հաջորդականությունը, հարմարանքների շեղում.
7. Չափում & միջավայրը - ջերմաստիճանը ստուգման ընթացքում, տվյալների կայունություն.
8. Մարդկային & համակարգի վերահսկում - օպերատորի պրակտիկա, SPC, բաղադրատոմսի շեղում.

4. Նյութերի հետ կապված գործոններ

Գծային նեղացում և ծավալային կծկում

• Ինչ: բոլոր մետաղները սառչում են հեղուկից → պինդ → սենյակային ջերմաստիճանից. Գծային նեղացում (օրինակի մասշտաբի գործոն) չափումների փոփոխության գերակշռող ներդրումն է.
• Տիպիկ միջակայքեր (պատկերազարդ):ալյումինե համաձուլվածքներ ~0,6–1,5%, չուգուն ~1,0–1,6%, ածխածնային & լեգիրված պողպատներ ~1,8–2,5%, պղնձի համաձուլվածքներ ~1,8–2,2%. Փաստացի արժեքները խառնուրդ են & գործընթացից կախված; հաստատել ձուլարանով.
• Էֆեկտ: անվանական 200 մմ հատկությունը հետ 1.2% կրճատումը կրճատվում է 2.4 մմ, եթե փոխհատուցվում է օրինակով.

Փուլային փոխակերպումներ & անիզոտրոպ պնդացում

• Որոշ համաձուլվածքներ (պողպատներ, բարձր Ni-ի համաձուլվածքներ) ենթարկվել փուլային փոփոխությունների (austenite→ferrite/pearlite/martensite) որոնք ավելացնում կամ հանում են ծավալային փոփոխությունը պարզ ջերմային կծկումից դուրս. Ուղղորդված պնդացումը կարող է ստեղծել անիզոտրոպիկ նեղացում.

Կոշտացման տարանջատում & թեժ կետեր

• Միջդենդրիտիկ շրջաններում տարրերի տեղական հարստացումը/թուլացումը առաջացնում է միկրոկառուցվածքային տարբերություններ և կարող է կենտրոնացնել նեղացումը կամ ստեղծել տեղային խոռոչներ, որոնք փոխում են տեղային չափերը.

Մեղմացում: նշեք խառնուրդի և հալման հսկողությունը; խնդրեք ձուլարանին սեղմման գործոնների և նմուշի չափսերի համար; օգտագործել իզոթերմային/վերահսկվող ամրացման նմուշներ.

5. Գործընթացի հետ կապված գործոններ

Ձուլման երթուղու հնարավորություն

(Հանդուրժողականությունը ցուցադրվում է որպես բնորոշ գծային հանդուրժողականություն մեկ 100 մմ. Արժեքները տարբերվում են ըստ խառնուրդի, երկրաչափություն & ձուլման կարողություն.)

Հալեցման ջերմաստիճանը & գերտաքացում

• Ավելի բարձր գերտաքացումը մեծացնում է հեղուկությունը, բայց բարձրացնում է գազի լուծելիությունը և տուրբուլենտությունը; երկուսն էլ կարող են առաջացնել նեղացման ծակոտկենության ավելացում և չափերի անճշտություն, եթե սխալ կառավարվեն.

Լրացման դինամիկան և տուրբուլենտությունը

• Տուրբուլենտությունը թակարդում է օքսիդները, ստեղծում է անսարքություններ և սառը փակումներ; թերի լցոնումը փոխում է արդյունավետ երկրաչափությունը և կարող է աղավաղել մասերը, քանի որ սառեցված պատյանը սահմանափակում է հետագա մետաղը.

Ռումինգ, բարձրանալով & ուղղորդված ամրացում

• Վատ դարպասը հանգեցնում է անցանկալի վայրերում խոռոչների նեղացման. Բարձրացնողի ճիշտ տեղադրումն ապահովում է մետաղի սնուցումը ամրացնող գոտիներին և վերահսկում վերջնական երկրաչափությունը.

Ճնշման/վակուումային օժանդակ մեթոդներ

• Վակուումային HPDC կամ ցածր ճնշման լցոնումը նվազեցնում է գազի ծակոտկենությունը և բարելավում է բարակ հատկությունների ծավալային կայունությունը; սեղմման և կիսապինդ գործընթացները նվազեցնում են կծկման ազդեցությունը.

6. Գործիքավորում & օրինակը / հիմնական գործոնները

Գործիքավորում, նախշերը և միջուկները սահմանում են սկզբնական երկրաչափություն ձուլման և հիմնականում որոշում են կրկնելիությունը և համակարգված փոխհատուցումները.

Գործիքավորելու վատ պրակտիկան կամ միջուկի անբավարար կառավարումը առաջացնում է ծավալային շեղում, հիմնական տեղաշարժ, և չվերականգնվող աղավաղումներ, որոնք հոսանքով ընթացող մշակումը միշտ չի կարող շտկել.

Կաղապարի ճշգրտություն & կրճատել փոխհատուցումը

Կաղապարի երկրաչափությունը այն ելակետն է, որտեղից կիրառվում են բոլոր կրճատումների և գործիքների փոխհատուցումները. Հիմնական կետերը:

• Կաղապարի մասշտաբավորում: նախշերը պետք է չափավորվեն՝ օգտագործելով ճիշտը գծային նեղացում գործոն համաձուլվածքի և գործընթացի համար (տարբեր համաձուլվածքներ/գործընթացներ պահանջում են մասշտաբի տարբեր գործոններ).
• Կաղապարի հանդուրժողականություն: նմուշների թույլատրելիությունը պետք է լինի ավելի խիստ, քան պահանջվող մասերի թույլատրելիությունը, որպեսզի օրինաչափության սխալը չլինի փոփոխության գերիշխող աղբյուրը.
• Համակարգված հաշվանցումներ: գործիքների խեղաթյուրում, նախշերի մաշվածությունը և ամրագոտիների անհամապատասխանությունը առաջացնում են կրկնվող փոխհատուցումներ; դրանք պետք է չափվեն և շտկվեն փորձնական վազքի ժամանակ.

Մեղմացում: փաստաթղթավորեք և ստուգեք օրինաչափությունների չափերը առաջին լցնելուց առաջ; պահանջել, որ ձուլարանը տրամադրի օրինակելի գծագրեր (կիրառված նեղացման գործոններով) և առաջին հոդվածի օրինակների ստուգման հաշվետվությունները.

Հրակայուն նյութեր և պատյանների ամրություն

Հրակայուն համակարգ (նյութական, քսուք, շերտի կառուցում, հաստությունը) վերահսկում է պատյանների կոշտությունը և ջերմային արձագանքը. Հիմնական էֆեկտներ:

• CTE անհամապատասխանություն: Տարբեր հրակայուն նյութեր ջերմության տակ տարբեր կերպ են ընդլայնվում/պայմանավորվում, ինչը փոխում է խոռոչի չափը թափվելու և հովացման ժամանակ.
• Կեղևի կոշտություն: բարակ կամ վատ կոնսոլիդացված պատյանները դեֆորմացվում են մետաղաստատիկ ճնշման տակ, առաջացնելով ուռուցիկություն կամ տեղային չափերի փոփոխություն.
• Գործընթացի փոփոխականություն: slurry խառնուրդ, ծածկույթի տեխնիկան և չորացման/այրման վերահսկումը ազդում են կեղևի խտության և կրկնելիության վրա.

Մեղմացում: ստանդարտացնել լուծույթի բաղադրատոմսերը և հատվածի շերտերի գրաֆիկները; նշեք կեղևի նվազագույն հաստությունը և ամրացման ժամանակացույցը; ստուգել պատյանների ամբողջականությունը (տեսողական, ծավալային) նախքան լցնելը կարևոր մասերի համար.

Հիմնական ճշգրտություն, հիմնական տեղաշարժ & հիմնական աղավաղում

Միջուկները տեղադրում են ներքին առանձնահատկությունները և անցքերը. դրանց ճշգրտությունն ու կայունությունը կարևոր են.

Ընդհանուր մեխանիզմներ:

• Հիմնական տեղաշարժ: վատ հիմնական նստատեղեր, միջուկի անբավարար տպումները կամ թափվելու ընթացքում թրթռումը հանգեցնում է միջուկների շարժմանը, անցքերի տեղակայման փոփոխություն.
• Հիմնական աղավաղում: չաջակցվող, երկար կամ բարակ միջուկները կարող են թեքվել կամ թրթռալ մետաղի ճնշման կամ ջերմային ցնցումների տակ, փոխելով ներքին երկրաչափությունը.
• Միջուկի էրոզիա / լվացում: բարձր արագությամբ մետաղը կարող է քայքայել թույլ միջուկային մակերեսները, հորատանցքերի հարդարման և չափերի փոփոխություն.

Մեղմացում: նախագծել ամուր միջուկային տպումներ և դրական մեխանիկական կողպեքներ; նշեք միջուկի կարծրությունը և երկար միջուկների հենակետերը; վերահսկել հորդառատ արագությունը և դարպասը, որպեսզի սահմանափակեն ռեակտիվ էրոզիան; անհրաժեշտության դեպքում օգտագործեք միջուկային ծածկույթներ.

Կաղապարի աջակցություն & ծավալային կայունություն

Այն, թե ինչպես է կաղապարը կամ ձողը հենվում լցնելու ժամանակ, ազդում է ծավալային հետևողականության վրա:

• Մահվան շեղում: մետաղը տաքանում է և ճկվում ցիկլի տակ..
• Ավազի բորբոս նստվածք: ավազի խտացում, Օդափոխումը և սեղմիչի ճնշումը մեծ ձուլվածքներում առաջացնում են կաղապարի շարժում կամ զսպանակ.
• Գործիքների հագնում: կրկնվող ցիկլերը առաջացնում են մաշվածության ակոսներ և ծավալային շեղումներ մետաղական գործիքների մեջ.

Մեղմացում: ինժեներական մեռնելու հենարաններ և սեղմակներ՝ շեղումը նվազագույնի հասցնելու համար; վերահսկել ավազի խտացումը և կապակցող նյութի բուժումը; ժամանակացույցը մատրիցների պահպանման և վերամշակման ընդմիջումներով; վերահսկել ծավալների շեղումը SPC-ի միջոցով և կատարել գործիքների պարբերական ստուգումներ.

Կաղապարի ջերմաստիճանը

Կաղապարի ջերմաստիճանը թափվելու և պնդացման ժամանակ ազդում է լցոնման վրա, նեղացում և մնացորդային սթրեսներ:

• Սառը բորբոս: չափազանց ջերմային գրադիենտը կարող է ցրտի պատճառ դառնալ, դիսպուններ, կամ ավելացել է առաձգական լարումները և ճեղքերը.
• Տաք բորբոս: Կաղապարի չափազանց բարձր ջերմաստիճանը մեծացնում է կաղապարի նյութերի ընդլայնումը և կարող է փոխել ձուլման չափերը և մեծացնել հացահատիկի կոպիտությունը.
• Ջերմային գրադիենտներ: կաղապարի անհավասար տաքացումը հանգեցնում է ասիմետրիկ ամրացման և աղավաղման.

Մեղմացում: ստանդարտացնել կաղապարի/ձեռոցի նախնական տաքացման և ջերմաստիճանի վերահսկման ընթացակարգերը; մոնիտորինգի ջերմաստիճանը կրիտիկական վայրերում; օգտագործեք ջերմային սիմուլյացիա՝ բարդ մասերի գրադիենտները կանխատեսելու և փակագծերի/սառեցման տեղադրությունը կարգավորելու համար.

7. Դիզայն & երկրաչափական գործոններ

Հատվածի հաստության փոփոխություն

• Հաստ մեկուսացված հատվածները դանդաղորեն ամրանում են և ստեղծում տաք կետեր և նեղացող խոռոչներ; բարակ հատվածները արագ սառչում են և կարող են աղավաղվել կամ հանգեցնել սխալների. Խուսափեք հաստության կտրուկ փոփոխություններից.

Կղզիներ, ղեկավարները, կողիկներ և ֆիլեներ

• Խոշոր ղեկավարները ստեղծում են տեղական նեղացման գոտիներ; կողիկներն օգնում են կոշտությանը, բայց պետք է չափսեր ունենան, որպեսզի խուսափեն ջերմությունից. Ֆիլեները նվազեցնում են սթրեսի կոնցենտրացիան և բարելավում մետաղի հոսքը.

Երկար բարակ հատկություններ և աղավաղում

• Երկար բարակ հատվածներ (լիսեռներ, լողակներ) խոցելի են կարծրացումից առաջացած աղավաղման և հետագա մեքենայական աղավաղումների նկատմամբ.

DFM ուղեցույց: փորձեք պահպանել պատերի հաստությունը միատեսակ; հաստության փոխարեն օգտագործեք կողիկներ, ավելացնել կերակրման ուղիները ծանր հատվածներին, ավելացնել ֆիլե և նախագիծ.

8. Ջերմային պատմություն & հետձուլման բուժում

Ջերմային բուժում առաջացած աղավաղում

• Լուծում եփել, նորմալացնող, մարելը կամ սթրեսից ազատելը կարող է փոխել չափերը, երբեմն անկանխատեսելիորեն մեծ հատվածներում. Quenching-ը ստեղծում է գրադիենտներ և մնացորդային լարումներ, որոնք աղավաղում են մասերը.

Պնդացումից մնացորդային լարումներ

• Արագ սառեցումը և սահմանափակ կծկումը առաջացնում են մնացորդային սթրեսներ, որոնք թուլանում են հաստոցների կամ սպասարկման ընթացքում, փոփոխվող երկրաչափություն (զսպանակ).

Մեղմացում: նախապես նշեք ջերմային բուժման հաջորդականությունը; մեքենա ջերմային մշակումից հետո, որտեղ պահանջվում է ֆունկցիոնալ հանդուրժողականություն; անհրաժեշտության դեպքում օգտագործեք սթրեսից ազատում.

9. Բեռնաթափում, հաստոցների հաջորդականությունը & ամրացման էֆեկտներ

Մեքենաշինության նպաստներ & հաջորդականությունը

• Վերամբարձ հեռացնում է նյութը վերջնական ճշգրտության հասնելու համար. Հերթականություն (որն առաջին հերթին երես է մշակում) և հարմարանքները վերահսկում են կուտակային աղավաղումը. Սթրեսի ամբողջական թուլացումից առաջ հաստոցների մշակումը կարող է առաջացնել աղավաղում.

Ամրագրում & տվյալների հղումներ

• Սարքի վատ դիզայնը առաջացնում է սեղմակի աղավաղում և սխալ չափումներ. Օգտագործեք տվյալների բազայի մակերեսներ և կայուն հարմարանքներ; Չափելիս խուսափեք գերտաքացումից.

Ամրակման մոմենտները և հավաքման լարումները

• Հեղույսների ձգումը կարող է աղավաղել բարակ հատվածները և փոխել եզրի հարթությունը. Նշեք ոլորող մոմենտների սահմանները և հաջորդականությունը.

Մեղմացում: սահմանել մշակման կարգը, խորհուրդ են տալիս հարմարանքների դիզայնը, նշեք մոմենտը & հավաքման հրահանգներ.

10. Չափում, միջավայրը & չափագիտության էֆեկտներ

Ջերմաստիճանը չափման ժամանակ

• Մետաղներն ընդարձակվում են ջերմաստիճանի հետ. Ընդհանուր կանոն: ա 1 °C փոփոխությունը առաջացնում է ~16–25 ppm/°C գծային փոփոխություն պողպատի/ալյումինի համար; վրա ա 500 մմ մաս 1 °C ≈ 0,008–0,012 մմ - համապատասխանում է խիստ հանդուրժողականություններին.
  Միշտ չափեք ստանդարտ ջերմաստիճանում (սովորաբար 20 ° C) կամ փոխհատուցել.

Գործիքի ճշգրտություն & զոնդային էֆեկտներ

• CMM զոնդի տեսակը, ստիլուսի երկարությունը և զոնդավորման ռազմավարությունը ներկայացնում են չափման սխալ. Բարակ հատկանիշների համար, զոնդավորման ուժը կարող է շեղել մի մասը.

Տվյալների կայունություն & չափման կրկնելիություն

• Անհամապատասխան տվյալների ընտրությունը հանգեցնում է ցրման. Օգտագործեք կրկնվող տվյալների ամրագրում և սահմանեք չափման արձանագրություններ.

Մեղմացում: նշեք չափման ջերմաստիճանը, CMM ռազմավարություն, և ընդունման չափանիշները; պահանջել FAI-ն հաղորդված բնապահպանական պայմաններով.

11. Եզրափակում

Ձուլվածքների չափերի ճշգրտությունը որոշվում է ոչ թե մեկ գործոնով, այլ՝ նյութերի փոխազդեցություն, գործիքավորում, գործընթացի վերահսկում, և ջերմային վարքագիծը ամբողջ արտադրական ցիկլի ընթացքում.

Յուրաքանչյուր քայլ՝ օրինակի ձևավորումից և նեղացման փոխհատուցումից մինչև կաղապարի կայունություն, խառնուրդի ընտրություն, և կարծրացման պայմանները - ներկայացնում է պոտենցիալ տատանումներ, որոնք պետք է հասկանալ և ակտիվորեն կառավարվեն.

Բարձր ճշգրտության ձուլումը պահանջում է:

• Ճշգրիտ նախշեր և միջուկներ վերահսկվող կրճատման նպաստներով
• Կաղապարի և կեղևի կայուն համակարգեր կանխատեսելի ջերմային և մեխանիկական վարքագծով
• Խստորեն պահպանված գործընթացի պարամետրերը ներառյալ հորդառատ ջերմաստիճանը, կաղապարի ջերմաստիճանը, և դարպասի հետևողականությունը
• Որակյալ նյութեր հայտնի ջերմային ընդարձակման և ամրացման բնութագրերով
• Ուժեղ ստուգում, SPC, և հետադարձ կապեր տատանումները վաղ հայտնաբերելու համար

Երբ այս գործոնները նախագծված են ամբողջականորեն, ձուլարանը կարող է մատակարարել ձուլվածքներ, որոնք հետևողականորեն համապատասխանում են չափերի խիստ հանդուրժողականությանը, նվազեցնել հաստոցների ծախսերը, բարելավել հավաքի համապատասխանությունը, և բարձրացնել վերջնական արտադրանքի արդյունավետությունը.

Ի վերջո, չափերի ճշգրտությունը երկուսն էլ ա տեխնիկական ձեռքբերում և ա գործընթացի կարգապահություն— մեկը, որը տարբերում է բարձր մակարդակի ձուլման մատակարարներին սովորական արտադրողներից.

 

ՀՏՀ

Համաձուլվածքի ո՞ր տեսակն է ամենամեծ ազդեցությունն ունենում չափումների ճշգրտության վրա?

Մագնեզիումի համաձուլվածքներ (1.8–2,5% գծային նեղացում) ունեն չափերի շեղման ամենաբարձր ռիսկը, մինչդեռ մոխրագույն չուգուն (0.8– 1,2%) ամենակայունն է.

Կարո՞ղ է ավազի ձուլումը հասնել չափերի բարձր ճշգրտության?

Խեժի հետ կապված ավազի ձուլումը կարող է հասնել ISO 8062 CT8–10 (±0,3–0,5 մմ 100 մմ մասերի համար), հարմար է միջին ճշգրտության մասերի համար (Է.Գ., Պոմպային տներ).

CT5-7 ճշգրտության համար, անհրաժեշտ է ներդրումային ձուլում կամ HPDC.

Ինչպես է աշխատում կաղապարի կրճատման փոխհատուցումը?

Կաղապարները չափից դուրս են՝ համաձուլվածքի գծային նեղացման արագությամբ. Օրինակ, 100 մմ ալյումին (1.5% նեղացում) մասին անհրաժեշտ է 101,5 մմ կաղապար, ինչը ապահովում է վերջնական ձուլման փոքրացումը մինչև 100 մմ.

Ո՞րն է ձուլման ժամանակ աղավաղման հիմնական պատճառը?

Անհավասար սառեցում (Է.Գ., հաստ հատվածները ավելի դանդաղ են սառչում, քան բարակները) ստեղծում է ներքին սթրես, տանում է աղավաղման.

Սառը երկաթի կամ ջրային սառեցման օգտագործումը սառեցման արագությունը հավասարակշռելու համար կարող է նվազեցնել աղավաղումը 40-50%-ով.

Ինչպե՞ս է հետբուժումն ազդում չափումների ճշգրտության վրա?

Վիբրացիոն մաքրումը կարող է 0,1–0,2 մմ-ով աղավաղել բարակ պատերը, մինչդեռ ջերմային մշակման ջերմաստիճանի շեղումները (±10°C) կարող է առաջացնել 0,1–0,2 մմ չափերի փոփոխություն.

Նուրբ մաքրում (ցածր հաճախականության թրթռում) և ջերմային մշակման ճշգրիտ հսկողությունը մեղմում է այս խնդիրները.