การโพสต์-การประมวลผลจะเสียหายต่อโครงสร้างภายในหรือไม่

ประการแรก หลักการทางเทคนิค: ปัญหาหลักเกี่ยวกับการประมวลผลหลังการประมวลผล-
วัตถุประสงค์หลักของการแปรรูปภายหลัง-คือเพื่อปรับปรุงคุณภาพพื้นผิว ความแม่นยำของขนาด หรือคุณภาพทางกลของชิ้นส่วนโดยการตัด การขัดเงา การอบชุบด้วยความร้อน และวิธีอื่นๆ วัตถุที่ผ่านการแปรรูปมักเป็นชิ้นส่วนที่ทำโดยขั้นตอนต่างๆ เช่น การผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุ (AM) การหล่อ หรือการตีขึ้นรูป โครงสร้างภายในของชิ้นส่วนเหล่านี้อาจมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:
ข้อบกพร่องระดับจุลภาค เช่น ความพรุน การขาดฟิวชันโซน (LOF) ในชิ้นส่วนที่ผลิตโดยใช้การผลิตแบบเติมเนื้อ หรือการหดตัวของรูพรุนและรอยแตกในชิ้นส่วนที่หล่อ
ความเค้นตกค้างคือแรงตึงที่สร้างขึ้นภายในวัตถุเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิหรือเฟส ซึ่งอาจทำให้วัตถุงอหรือแตกได้หลังจากผ่านการประมวลผลแล้ว
วัสดุไล่ระดับสีและโครงสร้างเกรนที่ไม่สม่ำเสมอ-เป็นตัวอย่างของการจัดระเบียบที่ไม่สม่ำเสมอซึ่งอาจเปลี่ยนแปลงวิธีการเอาวัสดุออกระหว่างการประมวลผล
การแทรกแซงในขั้นตอนหลัง-อาจแก้ไขโครงสร้างภายในเหล่านี้โดยแรงกดดันทางกล ผลกระทบจากความร้อน หรือปฏิกิริยาทางเคมี ส่งผลให้ประสิทธิภาพลดลงหรือเสี่ยงต่อความล้มเหลวเพิ่มขึ้น
2 ผลและกรณีศึกษาของขั้นตอนทั่วไป
1. การตัดด้วยกลไก: ปล่อยความเครียดและเปิดใช้งานข้อบกพร่อง
เมื่อเครื่องมือและชิ้นส่วนสัมผัสกันโดยตรงระหว่างการตัดเชิงกล (เช่น การกัดและการกลึง) วัสดุจะถูกเอาออก ซึ่งอาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างภายในของชิ้นส่วนดังต่อไปนี้:
การกระจายตัวของความเค้นตกค้าง: แรงตัดอาจส่งผลต่อสภาวะความเค้นที่พื้นผิวของชิ้นส่วน และอาจก่อให้เกิดรอยแตกขนาดเล็กภายในได้ ตัวอย่างเช่น บริษัทเครื่องบินแห่งหนึ่งสังเกตว่าความเค้นตกค้างของใบมีดโลหะผสมไทเทเนียมที่เกิดจากการผลิตแบบเติมเนื้อเปลี่ยนจาก -150MPa เป็น +80MPa หลังจากการกัด สิ่งนี้จะลดอายุความเหนื่อยล้าลง 30%
การแพร่กระจายของข้อบกพร่อง: แรงสั่นสะเทือนจากการตัดอาจทำให้รูเล็กๆ หรือบริเวณที่มีการหลอมรวมที่ไม่สมบูรณ์ภายในวัสดุขยายเป็นรอยแยกขนาดใหญ่ การศึกษาระบุว่าหลังการกัดหยาบ- ความพรุนของส่วนประกอบอลูมิเนียมอัลลอยด์ที่ผลิตโดยใช้การหลอมด้วยผงเลเซอร์ (LPBF) จะเพิ่มขึ้นจาก 0.5% เป็น 1.2% ในขณะที่ความเหนียวของการแตกหักลดลง 25%
คำตอบ:
ใช้การตัดเฉือนที่มีความแม่นยำสูงพิเศษ- (เช่น การกลึงเพชรจุดเดียว-) เพื่อลดแรงตัด ดำเนินการอบด้วยความร้อน (เช่น การอบอ่อนเพื่อบรรเทาความเครียด) ก่อนตัดเพื่อให้ความเครียดภายในเท่ากัน ปรับเส้นทางเครื่องมือให้เหมาะสมเพื่ออยู่ห่างจากตำแหน่งที่มีแนวโน้มที่จะเกิดการสั่นสะท้าน
2. การรักษาความร้อน: การเปลี่ยนแปลงในองค์กรและความมั่นคงของมิติ
การเปลี่ยนสถานะเฟสของวัสดุผ่านการบำบัดความร้อน (เช่น การชุบแข็ง การแบ่งเบาบรรเทา และการกดแบบไอโซสแตติกแบบร้อน) อาจช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพ แต่ก็อาจทำให้เกิด:
การเสียรูปที่เกิดจากการเปลี่ยนเฟส: ปริมาตรที่เพิ่มขึ้นที่เกิดขึ้นระหว่างการเปลี่ยนรูปมาร์เทนซิติกอาจทำให้ชิ้นส่วนเปลี่ยนรูปร่างได้ หลังจากคาร์บูไรซิ่งและการชุบแข็งแล้ว ข้อผิดพลาดของโปรไฟล์ฟันของเฟืองยานพาหนะเฉพาะเพิ่มขึ้นจาก ± 0.02 มม. เป็น ± 0.05 มม.
ความพรุนที่เกิดจากความร้อน (TIP): หลังจากการกดไอโซสแตติกแบบร้อน (HIP) รูพรุนของก๊าซเฉื่อยอาจเพิ่มขึ้นอีกครั้งในชิ้นส่วนที่ผลิตโดยใช้สารเติมแต่ง การศึกษาระบุว่าหลัง-HIP หากระยะเวลาการอบอ่อนของโลหะผสม Ti-6Al-4V เกิน 4 ชั่วโมง ความพรุนอาจเพิ่มขึ้น 0.3%
คำตอบ:
การใช้การดับแบบให้คะแนนหรือการดับด้วยอุณหภูมิคงที่เพื่อจับตาดูจังหวะของการเปลี่ยนเฟส
หากต้องการหยุด TIP ให้-ปรับพารามิเตอร์กระบวนการ HIP อย่างละเอียด (เช่น อุณหภูมิ ความดัน และเวลา)
ความเครียดจะถูกระบายออกผ่านกระบวนการ "การกลึงหยาบ → การอบชุบด้วยความร้อน → การกลึงด้วยความแม่นยำ" ซึ่งผสมผสานการอบชุบด้วยความร้อนและการตัดเฉือนเข้าด้วยกัน
3. การเสริมสร้างพื้นผิว: ความเค้นอัดที่เหลือและความเหนื่อยล้า
เทคนิคที่เสริมกำลังพื้นผิว เช่น การขัดผิวและการกลิ้ง เพิ่มความเค้นอัดที่ตกค้าง ซึ่งจะช่วยยืดอายุความเมื่อยล้า อย่างไรก็ตาม เทคนิคเหล่านี้อาจทำให้:
ความเสียหายต่อพื้นผิว: การขัดผิวด้วยการยิงมากเกินไปอาจทำให้เกิดรอยแตกขนาดเล็กหรือการปรับแต่งเกรนของพื้นผิว ตัวอย่างเช่น หลังจากการขัดผิวด้วยการยิง ความหยาบของพื้นผิวของเพลาเครื่องยนต์อากาศยานโดยเฉพาะเปลี่ยนจาก Ra1.6 μm เป็น Ra0.4 μm ในขณะที่ความลึกของแหล่งที่มาของการแตกหักของความเมื่อยล้าเพิ่มขึ้น 0.1 มม.
ความไม่สมดุลของการไล่ระดับความเค้น: เมื่อชั้นความเค้นอัดที่เหลือและความเค้นเมทริกซ์ไม่ตรงกัน อาจทำให้เกิดการแยกชั้นได้ การศึกษาระบุว่าส่วนประกอบอะลูมิเนียมอัลลอยด์ที่ผ่านกระบวนการลอกด้วยแรงกระแทกด้วยเลเซอร์ (LSP) จะเสี่ยงต่อการแตกร้าวขนาดเล็กที่ส่วนต่อประสาน เมื่อความลึกของความเค้นอัดที่ตกค้างเกิน 0.5 มม.
คำตอบ:
ควบคุมความเข้มของการขัดผิวด้วยการยิง (เช่น โดยการวัดความครอบคลุมของชิ้นทดสอบ Almen) ใช้ขั้นตอนการเสริมความแข็งแรงแบบคอมโพสิต (เช่น การขัดผิวและการกลิ้ง) เพื่อสร้างสมดุลของการไล่ระดับความเครียด และใช้การจำลองเชิงตัวเลขเพื่อค้นหาพารามิเตอร์กระบวนการที่ดีที่สุด
3 การบริหารความเสี่ยง: ตั้งแต่การออกแบบขั้นตอนไปจนถึงการเฝ้าดูออนไลน์
อุตสาหกรรมจำเป็นต้องสร้างระบบควบคุมกระบวนการอย่างละเอียดเพื่อจำกัดความเสียหายที่หลังการประมวลผล{0}}ส่งผลต่อโครงสร้างภายใน
ในระหว่างขั้นตอนการออกแบบกระบวนการ ให้เลือกการผสมผสานของกระบวนการหลังการประมวลผล-ที่เหมาะกับความต้องการด้านวัสดุ โครงสร้าง และประสิทธิภาพของชิ้นส่วน ตัวอย่างเช่น การขัดเงาด้วยไฟฟ้า HIP+ ดีกว่าการขัดด้วยกลไกโดยตรงสำหรับชิ้นงานที่ทำด้วยการผลิตแบบเติมเนื้อ
ใช้การวิเคราะห์องค์ประกอบไฟไนต์เอลิเมนต์ (FEA) เพื่อดูว่าความเครียดจะแพร่กระจายไปอย่างไร และสิ่งต่างๆ จะเปลี่ยนแปลงรูปร่างอย่างไรเมื่อถูกเครื่องจักร บริษัทแห่งหนึ่งใช้การจำลองเพื่อปรับปรุงการตั้งค่าการกัด ซึ่งลดความผิดปกติของการตัดเฉือนของชิ้นส่วนโลหะผสมไทเทเนียมจาก 0.15 มม. เป็น 0.03 มม.
ขั้นตอนการดำเนินการเพื่อการประมวลผล:
การใช้เครื่องมือตรวจสอบอัจฉริยะ เช่น เซ็นเซอร์ส่งเสียงและแรงตัด เพื่อให้ข้อมูลแบบเรียลไทม์{0}}เกี่ยวกับวิธีการตัดเฉือน ตัวอย่างเช่น ผู้ผลิตเครื่องมือกลบางรายได้คิดค้น "ระบบการตัดแบบปรับได้" ซึ่งสามารถเปลี่ยนอัตราการป้อนได้ทันทีเพื่อหลีกเลี่ยงการสั่นสะเทือนมากเกินไป
ใช้การควบคุมลูปปิด-และเปลี่ยนพารามิเตอร์กระบวนการโดยขึ้นอยู่กับข้อมูลจากการตรวจจับออนไลน์ หากบริษัทเครื่องบินใช้เลเซอร์อินเทอร์เฟอโรมิเตอร์เพื่อวัดความหยาบของพื้นผิว จากนั้นจะปรับแรงกดของการขัดเงาโดยอัตโนมัติ
ขั้นตอนการตรวจสอบคุณภาพ:
ใช้วิธี-การทดสอบแบบไม่ทำลาย (NDT) เช่น เครื่องเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ด้วยรังสีเอกซ์- และการทดสอบอัลตราโซนิกเพื่อค้นหาปัญหาภายในวัตถุ การศึกษาพบว่า CT ทางอุตสาหกรรมสามารถค้นหารูพรุนที่มีความกว้าง 0.02 มม. ด้วยความแม่นยำ 98%
ตั้งค่าห่วงโซ่การประมวลผลข้อมูลการทดสอบ และใช้การเรียนรู้ของเครื่องเพื่อคาดเดาว่าชิ้นส่วนจะคงอยู่ได้นานแค่ไหน ตัวอย่างเช่น ธุรกิจที่กำหนดสามารถใช้ข้อมูลที่ผ่านมาเพื่อฝึกอบรมแบบจำลองที่สามารถคาดการณ์ความน่าจะเป็นที่เกียร์จะพังล่วงหน้าหกเดือน