ทำอย่างไรจึงจะได้-ความคลาดเคลื่อนที่มีความแม่นยำสูงผ่านการประมวลผลหลัง-

หลักการทางเทคนิค: กลไกการแก้ไขความอดทนที่ทำงานร่วมกับสาขาทางกายภาพที่แตกต่างกันเพื่อทำงานร่วมกัน
เทคโนโลยีหลังการประมวลผล-ใช้ผลกระทบที่รวมกันของสาขาเครื่องกล เคมี อุณหพลศาสตร์ และทางกายภาพอื่นๆ เพื่อเปลี่ยนโครงสร้างจุลภาคและปรับปรุงประสิทธิภาพของชิ้นส่วนที่ได้รับการประมวลผล หลักการสำคัญมีสามกลุ่มหลัก:
แก้ไขการบรรเทาความเครียดทางกล
เมื่อคุณตัดเฉือนชิ้นส่วนโลหะ พวกมันจะสร้างความเค้นตกค้าง ซึ่งจะทำให้รูปร่างเปลี่ยน ตัวอย่างเช่น หลังจากการหลอมด้วยเลเซอร์ แรงตึงภายในของชิ้นส่วนโลหะผสมไทเทเนียมที่สร้างด้วยการพิมพ์ 3 มิติอาจสูงถึง 200 ถึง 300 MPa ค่าเบี่ยงเบนของพิกัดความเผื่ออาจมากกว่า 0.05 มม. หากไม่ทำการลดความเค้น ด้วยการใช้การสั่นสะเทือนที่ความถี่ที่กำหนด (โดยทั่วไประหว่าง 15 ถึง 100 เฮิรตซ์) เทคโนโลยีอายุการสั่นสะเทือนจะจัดเรียงเกรนขนาดเล็กจิ๋วและเร่งความเร็วอัตราการปลดปล่อยความเครียดให้มากกว่า 85% ผู้ผลิตการบินและอวกาศของเยอรมนีใช้วิธีนี้ และอัตราคุณสมบัติของชิ้นส่วนดาวเทียมเปลี่ยนจาก 85% เป็น 95% ช่วงความผันผวนของพิกัดความเผื่อยังลดลงเหลือ ± 0.003 มม.
การเลือกแก้ไขการละลายทางเคมี
ด้วยการปรับอัตราการละลายขั้วบวก เทคนิคการขัดด้วยไฟฟ้าจะทำให้สัณฐานวิทยาทางเรขาคณิตขนาดเล็กของพื้นผิวมีความสม่ำเสมอมากขึ้น ตัวอย่างเช่น การรักษาช่องด้านในของสแตนเลส 316L ในกรดฟอสฟอริกและกรดซัลฟิวริกผสมอิเล็กโทรไลต์ด้วยแรงดันไฟฟ้า 15V เป็นเวลา 3 นาทีสามารถลดความหยาบของพื้นผิวจาก Ra2.5 μ m ถึง Ra0.4 μ m และแก้ไขค่าเบี่ยงเบนความคลาดเคลื่อนจาก ± 0.02 มม. ถึง ± 0.005 มม. วิธีการนี้ทำงานได้ดีที่สุดกับโครงสร้างช่องภายในที่ซับซ้อน เช่น การเจาะรูขนาดเล็กของหัวฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงในรถยนต์ ซึ่งสามารถกำจัดครีบที่เหลือจากการตัดเฉือน และตรวจสอบให้แน่ใจว่าการฉีดเชื้อเพลิงมีความสม่ำเสมอ
การแก้ไขการเปลี่ยนเฟสทางอุณหพลศาสตร์
เทคนิคการบำบัดความร้อนจะเปลี่ยนโครงสร้างผลึกของวัสดุโดยการจัดการเส้นโค้งการให้ความร้อนและความเย็น ซึ่งแก้ไขความคลาดเคลื่อนของมิติ ตัวอย่างเช่น การบำบัดด้วยความร้อน T6 (การเสื่อมสภาพของสารละลาย 540 องศา + 175 องศา) สามารถลดค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นของชิ้นส่วนโลหะผสมอลูมิเนียมได้ 12% และเพิ่มความเสถียรของมิติได้ 30% ผู้ผลิตเครื่องยนต์ของสหรัฐอเมริกาใช้ขั้นตอนนี้เพื่อรักษาจานกังหัน โดยจะลดช่วงความผันผวนของพิกัดความเผื่อจาก ± 0.03 มม. เหลือ ± 0.01 มม. และยืดอายุความล้าเป็น 2.5 เท่าของเดิม
2, การดำเนินการตามกระบวนการ: คำตอบที่แน่นอนสำหรับแต่ละสถานการณ์
1. การประมวลผลรายการโลหะที่พิมพ์แบบ 3 มิติ
เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะ เช่น SLM และ EBM อาจทำให้เกิดโครงสร้างที่ซับซ้อน แต่ปกติแล้วความหยาบของพื้นผิวจะอยู่ที่ Ra10-20 μm และมีปัญหาเช่นผงไม่ละลาย เพื่อควบคุมความคลาดเคลื่อนหลังการประมวลผล คุณต้องทำสามสิ่ง:
หากต้องการถอดโครงสร้างรองรับออก ให้ใช้การตัดวอเตอร์เจ็ทหรือการตัดเฉือนด้วยไฟฟ้า (EDM) ซึ่งจะทำให้รูปร่างไม่เปลี่ยนแปลงเนื่องจากการหนีบเชิงกล ตัวอย่างเช่น GE Aviation ใช้ EDM เพื่อถอดส่วนรองรับออกอย่างแม่นยำ และรักษาข้อผิดพลาดของพิกัดความเผื่อไว้ภายใน ± 0.008 มม. เมื่อสร้างหัวฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องยนต์ LEAP
การบำบัดเพื่อเพิ่มความหนาแน่นของพื้นผิว: การกดแบบไอโซสแตติกแบบร้อน (HIP) ใช้กับวัสดุที่มีรูพรุน หลังจากการบำบัดที่อุณหภูมิ 1200 องศาและ 150 MPa เป็นเวลา 4 ชั่วโมง ความพรุนอาจลดลงจาก 5% เป็น 0.1% และอัตราการหดตัวของขนาดสามารถรักษาไว้ที่ 0.3% ถึง 0.5% ซึ่งรับประกันความแม่นยำในความคลาดเคลื่อน
การขัดที่แม่นยำ: ด้วยการใช้เทคโนโลยีการขัดแบบไหลแบบขัด ความหยาบของโพรงด้านในสามารถลดลงจาก Ra12 μm เป็น Ra0.8 μm โดยการบำบัดด้วยสารขัดถูซิลิคอนคาร์ไบด์ที่ความดัน 0.5MPa เป็นเวลา 10 นาที ความผันผวนของพิกัดความเผื่อต้องอยู่ต่ำกว่า ± 0.005 มม.
2. หลังจากประมวลผลส่วนประกอบที่กลึง CNC แล้ว
แม้ว่าการตัดเฉือน CNC จะมีความแม่นยำมาก แต่สิ่งต่างๆ เช่น การสึกหรอของเครื่องมือและการบิดเบือนจากความร้อน ก็ยังสามารถทำให้เกิดข้อผิดพลาดด้านพิกัดความเผื่อได้ การประมวลผลภายหลัง-จะต้องบูรณาการเข้ากับเทคโนโลยีที่ตามมา:
การชดเชยเครื่องมืออัจฉริยะ: เซ็นเซอร์คอยจับตาดูความแปรผันของเส้นผ่านศูนย์กลางของเครื่องมือแบบเรียลไทม์ และปรับเส้นทางการตัดโดยอัตโนมัติ ตัวอย่างเช่น ระบบ CNC ของ Fanuc สามารถกำหนดค่าพิกัดได้โดยอัตโนมัติเมื่อเครื่องมือสึกหรอลง 0.03 มม. ตรวจสอบให้แน่ใจว่าค่าเผื่อรูรับแสงอยู่ที่ ± 0.005 มม.
การทำความเย็นด้วยอุณหภูมิต่ำ-: ในระหว่างการประมวลผล ให้ฉีดไนโตรเจนเหลวที่ -40 องศาอย่างต่อเนื่องเพื่อป้องกันไม่ให้อุณหภูมิของชิ้นงานเปลี่ยนแปลงมากกว่า 2 องศา ซึ่งจะทำให้ชิ้นงานไม่ขยายตัวมากเกินไปและทำให้เกิดความแปรผันของมิติ อัตราการรับรองความทนทานของชิ้นส่วนที่มีผนังบางเพิ่มขึ้นจาก 78% เป็น 95% หลังจากที่บริษัทญี่ปุ่นที่ผลิตชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำใช้วิธีนี้
การสอบเทียบด้วยเลเซอร์อินเทอร์เฟอโรมิเตอร์: ใช้เลเซอร์อินเทอร์เฟอโรมิเตอร์เป็นประจำเพื่อตรวจสอบความแม่นยำของตำแหน่งเครื่องมือกล และแก้ไขข้อผิดพลาดทางเรขาคณิตโดยใช้อัลกอริธึมการชดเชย ตัวอย่างเช่น หลังจากการสอบเทียบ ความแม่นยำของการวางตำแหน่งเชิงพื้นที่ของแมชชีนนิ่งเซ็นเตอร์ห้า-แกนอาจเปลี่ยนจาก 0.015 มม./1000 มม. เป็น 0.005 มม./1000 มม.
3. หลังการรักษาชิ้นส่วนวัสดุคอมโพสิต
หลังการประมวลผล วัสดุคอมโพสิต (เช่น พลาสติกที่เสริมด้วยคาร์บอนไฟเบอร์) มีแนวโน้มที่จะเกิดข้อบกพร่อง เช่น การแยกชั้นและครีบ การควบคุมความคลาดเคลื่อนจะต้องกระทำโดยการประมวลผลภายหลัง-
การทำความสะอาดอัลตราโซนิก: การทำความสะอาดโดยใช้คลื่นอัลตราโซนิกที่ความถี่ 40 kHz เป็นเวลา 10 นาที สามารถกำจัดสิ่งตกค้างจากการประมวลผลได้มากกว่า 90% วิธีนี้จะหยุดการฝังตัวของอนุภาคระหว่างการประกอบไม่ให้ทำให้เกิดการเบี่ยงเบนของพิกัดความเผื่อ
การขัดเงาด้วยเลเซอร์: การใช้เลเซอร์ระดับนาโนวินาที (ความกว้างพัลส์ 100ns) เพื่อประมวลผลขอบระดับไมโคร- โดยถอดวัสดุออกระหว่าง 0.001 ถึง 0.005 มม. และกำหนดความแปรผันของพิกัดความเผื่อจาก ± 0.05 มม. ถึง ± 0.01 มม.
การกดร้อนด้วยสุญญากาศ: การกดร้อนเป็นเวลา 30 นาทีที่ 180 องศา และ 5 MPa ในสุญญากาศสามารถกำจัดความเข้มข้นของความเค้นในวัสดุคอมโพสิต และทำให้มีขนาดมีเสถียรภาพมากขึ้น 40% ในแง่ของขนาด
3 การใช้งานในอุตสาหกรรม: ตัวอย่างทั่วไปในภาคการผลิตระดับสูง-
1. สาขาการบินและอวกาศ
หลังจากใช้เทคโนโลยี SLM เพื่อสร้างใบพัดเครื่องยนต์ของ Boeing 787 Dreamliner แล้ว ขั้นตอนหลังการประมวลผลต่อไปนี้-จะถูกนำมาใช้เพื่อควบคุมพิกัดความเผื่อ:
สำหรับการรักษา HIP ให้อุ่นวัสดุที่ 1250 องศาและ 170 MPa เป็นเวลา 6 ชั่วโมงเพื่อกำจัดรูขุมขนภายในและรักษาอัตราการหดตัวของขนาดไว้ที่ 0.4%
การขัดเงาด้วยไฟฟ้า: ใช้อิเล็กโทรไลต์ที่มีฟอสเฟต-ซึ่งมีแรงดันไฟฟ้า 12V เป็นเวลา 5 นาทีเพื่อทำให้พื้นผิวเรียบขึ้น ตั้งแต่ Ra15 μm ถึง Ra0.2 μm และแก้ไขค่าเบี่ยงเบนความคลาดเคลื่อนของพิกัดความเผื่อจาก ± 0.03 มม. ถึง ± 0.005 มม.
การวัดด้วยเลเซอร์: มีการใช้เครื่องวัดพิกัดสาม- (CMM) เพื่อตรวจสอบใบมีดในขนาดเต็ม และดำเนินการวิศวกรรมย้อนกลับเพื่อแก้ไขเส้นทางการตัดเฉือนเพื่อให้ค่าความคลาดเคลื่อนถูกต้อง
2.ในธุรกิจผลิตรถยนต์
ในการสร้างตัววาล์วเกียร์ไฮบริด โตโยต้าใช้วิธีการหลังการประมวลผลต่อไปนี้-:
การลบคมด้วยไฟฟ้า: ใช้ความหนาแน่นกระแส 10A/ซม.² ในอิเล็กโทรไลต์ NaCl เป็นเวลา 2 นาทีเพื่อกำจัดครีบที่รูขวาง และตรวจสอบให้แน่ใจว่าระบบไฮดรอลิกปิดสนิทแล้ว
การขัดแบบไหลด้วยสารกัดกร่อน: ใช้สารขัดถูซิลิกอนคาร์ไบด์ 800 mesh ที่ความดัน 0.3MPa เป็นเวลา 3 นาทีเพื่อทำให้โพรงด้านในมีความหยาบน้อยลง ตั้งแต่ Ra3.2 μm ถึง Ra0.4 μm โดยมีช่วงพิกัดความเผื่อน้อยกว่า ± 0.008 มม.
การตรวจจับแบบออนไลน์: การเพิ่มเครื่องสแกนเลเซอร์ลงในสายการผลิตเพื่อจับตาดูขนาดรูรับแสงแบบเรียลไทม์ เปลี่ยนพารามิเตอร์การประมวลผลตามการควบคุมผลป้อนกลับ และเพิ่มอัตราการผ่านของเกณฑ์ความคลาดเคลื่อนเป็น 99.2%
3. สาขาเครื่องมือแพทย์
โพสต์-ขั้นตอนการประมวลผลต่อไปนี้ช่วยให้ Johnson&Johnson DePuy Synthes ผลิตถ้วยอะซีตาบูลาร์ที่เข้ากันได้ทางชีวภาพและแม่นยำในแง่ของความทนทาน:
การขัดเงาด้วยไฟฟ้า: ลดความหยาบพื้นผิวของซับสเตรต Ti6Al4V จาก Ra3.2 μm เหลือ Ra0.2 μm และกำจัดอนุภาคที่ไม่ได้ถูกหลอมรวมในระหว่างการขึ้นรูป SLM
การออกซิเดชันแบบไมโครอาร์ก: ใช้แรงดันไฟฟ้า 300V ในอิเล็กโทรไลต์แบบซิลิเกตเป็นเวลา 5 นาทีเพื่อเคลือบออกไซด์หนา 20 μm ที่มีไฮดรอกซีอะพาไทต์ ทำให้ความแข็งแรงในการยึดเกาะของกระดูกแข็งแรงขึ้น 40% และรักษาค่าเบี่ยงเบนของพิกัดความเผื่อไว้ภายใน ± 0.005 มม.
บรรจุภัณฑ์ปลอดเชื้อ: ชิ้นส่วนต่างๆ ได้รับการฆ่าเชื้อด้วยเอทิลีนออกไซด์เพื่อให้แน่ใจว่าเป็นไปตามมาตรฐาน ISO 13485 ก่อนที่จะประกอบเข้าด้วยกัน สิ่งนี้จะช่วยป้องกันการปนเปื้อนจากการเปลี่ยนขนาดของชิ้นส่วน