การรักษาพื้นผิวจะส่งผลต่อความคลาดเคลื่อนของชิ้นส่วนหรือไม่

1. ความเชื่อมโยงระหว่างการรักษาพื้นผิวประเภทต่างๆ และผลกระทบต่อความทนทาน
กระบวนการปรับสภาพพื้นผิวมีสี่ประเภทหลัก: การปรับเปลี่ยนพื้นผิว การผสมพื้นผิว การเคลือบการแปลงพื้นผิว และการเคลือบผิว ขอบเขตของผลกระทบของกระบวนการต่างๆ ต่อความคลาดเคลื่อนจะแตกต่างกันอย่างมาก
เทคโนโลยีการเปลี่ยนพื้นผิว
ตัวอย่างเช่น การพ่นทรายจะทำให้พื้นผิวหยาบขึ้นโดยการตีด้วยอนุภาคทรายความเร็วสูง- แต่สามารถทำให้ชิ้นส่วนมีขนาดเล็กลงได้ 0.01–0.03 มม. การกลิ้งทำให้พื้นผิวแข็งตัวโดยการเปลี่ยนรูปร่าง ซึ่งสามารถทำให้เส้นผ่านศูนย์กลางของชิ้นส่วนเพลาใหญ่ขึ้นได้ 0.005–0.015 มม. การเสริมกำลังการเปลี่ยนเฟสด้วยเลเซอร์แทบไม่มีผลกระทบต่อขนาด เนื่องจากบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน-มีขนาดเล็กมาก
เทคโนโลยีการผสมพื้นผิว
คาร์บูไรซิ่งและไนไตรดิ้งสร้างชั้นโลหะผสมโดยการแพร่กระจาย ไนไตรดิ้งเหลวจะทำให้เพลากว้างขึ้น 0.01 มม. และรูรับแสงแคบลง 0.01 มม. ดังนั้นคุณจึงต้องเว้นช่องว่างด้านหนึ่งไว้ 0.01 มม. ขณะประมวลผล ในทางกลับกัน ไอออนิกไนไตรเดชันสามารถรักษาขนาดให้เปลี่ยนแปลงได้ภายใน ± 0.002 มม. โดยไม่ต้องใช้เฟสของเหลว
เทคโนโลยีสำหรับการเคลือบผิวการแปลงสภาพ
การบำบัดด้วยฟอสเฟตจะสร้างฟิล์มฟอสเฟตบนพื้นผิวเหล็กซึ่งโดยปกติจะมีความหนา 2 ถึง 10 μm และมีผลกระทบเล็กน้อยต่อความคลาดเคลื่อน ในทางกลับกัน การอโนไดซ์ (เช่น การอโนไดซ์แบบแข็งของอลูมิเนียมอัลลอยด์) จะสร้างฟิล์มออกไซด์ที่มีความหนา 30 ถึง 50 μm ซึ่งทำให้ชิ้นส่วนมีขนาดใหญ่ขึ้นในทิศทางเดียว เพื่อชดเชยสิ่งนี้ ต้องใช้กลยุทธ์ "ผลต่างที่ต่ำกว่าน้อยกว่า"
เทคโนโลยีการปกปิดพื้นผิว
ความหนาของชั้นการชุบด้วยไฟฟ้ามีผลโดยตรงต่อความทนทาน ตัวอย่างเช่น หากความยาวของสกรูน้อยกว่าหรือเท่ากับห้าเท่าของเส้นผ่านศูนย์กลาง ควรรักษาความหนาการเคลือบสูงสุดไว้ที่ 8 μm หากไม่เป็นเช่นนั้น จำเป็นต้องมีการตรวจสอบสต็อปเกจที่ไม่ใช่-มาตรฐาน ความหนาของชั้นสังกะสีจุ่มร้อน-คือ 30–80 μm ซึ่งจะทำให้เส้นผ่านศูนย์กลางพิทช์ของตัวยึดเปลี่ยนแปลงได้มาก เพื่อให้แน่ใจว่าพอดี จำเป็นต้องเปลี่ยนขนาดก่อนการชุบ-
2. กลไกเล็กๆ น้อยๆ ของการเปลี่ยนแปลงความอดทนและข้อมูลอุตสาหกรรม
มีกระบวนการทางกายภาพและเคมีหลักสามกระบวนการที่ส่งผลต่อความคลาดเคลื่อนเมื่อคุณปฏิบัติต่อพื้นผิว:
การเปลี่ยนแปลงปริมาตรและเฟสของวัสดุ
เมื่อเหล็กดำคล้ำ มันจะสร้างชั้น Fe∝₄ ออกไซด์ ซึ่งทำให้ปริมาตรขยายตัว 1.3 เท่า ซึ่งทำให้พื้นผิวยื่นออกมา เมื่ออลูมิเนียมอัลลอยด์ถูกชุบอโนไดซ์ให้เป็น Al ₂ O ∝ ปริมาตรจะลดลงประมาณ 15% ซึ่งอาจทำให้เกิดรอยแตกขนาดเล็กได้
Anisotropy ในการสะสมของสารเคลือบ
ในระหว่างกระบวนการชุบด้วยไฟฟ้า ความหนาแน่นกระแสไม่เท่ากันอาจทำให้การเคลือบมีความหนาต่างกันได้ ตัวอย่างเช่น การเคลือบด้วยไฟฟ้าบนเกลียวในโดยปกติจะบางกว่าพื้นผิวด้านนอก 30% ถึง 50% เพื่อให้แน่ใจว่าพอดี จึงจำเป็นต้องมีมาตรฐาน "การบำรุงรักษาโซนความทนทานต่อเกลียวภายใน 6H"
ปลดปล่อยความเค้นตกค้างระหว่างการประมวลผลทางกล
การพ่นทรายทำให้เกิดแรงอัดบนพื้นผิว ซึ่งทำให้ชิ้นส่วนคืบคลานเมื่อนำมาใช้อีกครั้ง จากการทดลอง ส่วนประกอบเพลาเหล็ก 45# ที่พ่นทรายสามารถขยายเส้นผ่านศูนย์กลางได้ 0.008 มม. หลังจากเก็บไว้ที่ 100 องศาเป็นเวลา 24 ชั่วโมง
ข้อมูลจากอุตสาหกรรม:
บริษัทเครื่องบินแห่งหนึ่งกล่าวว่าอัตราการเปลี่ยนแปลงขนาดของชิ้นส่วนสแตนเลส 316L ที่ไม่มีการชดเชยหลังจากการขัดด้วยไฟฟ้าอยู่ที่ 12% เมื่อเว้นระยะเผื่อไว้ 0.02 มม. อัตราคุณสมบัติก็เพิ่มขึ้นถึง 98%
ภาคส่วนยานยนต์มีกฎเกณฑ์ที่เข้มงวดเกี่ยวกับค่าความคลาดเคลื่อนของสลักเกลียวชุบสังกะสีได้ สำหรับสลักเกลียว M12 จะต้องรักษาความหนาของการเคลือบไว้ระหว่าง 8 ถึง 2 μm ไม่เช่นนั้นค่าสัมประสิทธิ์แรงบิดจะเปลี่ยนไปมากกว่า 15%
3. ปัญหาทั่วไปและแนวทางแก้ไขในอุตสาหกรรม
ในด้านการบินและอวกาศ
เมื่อสร้างหัวฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องยนต์ LEAP GE Aviation ใช้วิธีการ SLM (Selective Laser Melting) และการบำบัด HIP (Hot Isostatic Pressure) ด้วยการปรับกลยุทธ์การสแกนให้เหมาะสม (การสแกนแบบเกลียว) และความหนาของชั้น (30 μm) ความหยาบของพื้นผิวจะคงอยู่ภายใน Ra12 μm การรักษาด้วย HIP จะขจัดรูขุมขน (จาก 0.8% เป็น 0.02%) ซึ่งจะช่วยยืดอายุความเหนื่อยล้าได้สามเท่า และเป็นไปตามข้อกำหนดความทนทานที่เข้มงวดของมาตรฐานการบิน
สาขาเครื่องมือแพทย์
Johnson&Johnson Medical ได้สร้างกระบวนการคอมโพสิตที่เรียกว่า "การอบอ่อนด้วยสุญญากาศ+การขัดด้วยสารเคมี" สำหรับการปลูกถ่ายข้อสะโพกเทียมที่พิมพ์แบบ 3 มิติ- กระบวนการนี้กำจัดความเค้นตกค้างโดยใช้การหลอมด้วยสุญญากาศ จากนั้นใช้สารละลายขัดเงาที่มีกรดซิตริก-เพื่อทำให้พื้นผิวเรียบตั้งแต่ Ra50 μm ถึง Ra0.8 μm ในขณะที่ยังคงความเข้ากันได้ทางชีวภาพไว้ วิธีนี้ทำให้รากฟันเทียมมีอายุการใช้งานยาวนานกว่า 20 ปี ซึ่งมากกว่าที่คลินิกต้องการ
สาขาการผลิตรถยนต์
Volkswagen ผลิตเสื้อสูบเครื่องยนต์โดยใช้วิธีการที่เรียกว่า "ฟอสเฟต+อิเล็กโทรโฟรีซิส" ความหยาบของผนังด้านในของกระบอกสูบเปลี่ยนจาก Ra3.2 μ m เป็น Ra0.4 μ m โดยการเปลี่ยนความหนาของฟิล์มฟอสเฟต (2–3 μ m) และฟิล์มเคลือบอิเล็กโตรโฟเรติก (20–25 μ m) นอกจากนี้ยังลดค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานลง 30% และประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิงเพิ่มขึ้น 2%
4. เทคโนโลยีใหม่และกลยุทธ์ในการควบคุมความอดทน
การออกแบบการชดเชยย้อนกลับ
ด้วยการสร้างฐานข้อมูลการเปลี่ยนแปลงขนาดของกระบวนการปรับสภาพพื้นผิว ค่าเผื่อต่างๆ จะถูกกันไว้ในระหว่างขั้นตอนการสร้างแบบจำลอง CAD ตัวอย่างเช่น บริษัทแห่งหนึ่งได้ผลิต "โมดูลการชดเชยความคลาดเคลื่อนก่อน-" สำหรับเทคโนโลยีการชุบโลหะด้วยไฟฟ้า โมดูลนี้สามารถเปลี่ยนขนาดโมเดลได้โดยอัตโนมัติตามความหนาของการเคลือบ ซึ่งจะเพิ่มอัตราการผ่านครั้งแรกเป็น 95%
การตรวจจับและการควบคุม-วงปิดบนอินเทอร์เน็ต
ด้วยการใช้เทคโนโลยีการสแกน 3 มิติ คุณสามารถเห็นการเปลี่ยนแปลงของขนาดแบบเรียลไทม์หลังการรักษาพื้นผิว ตัวอย่างเช่น เทคโนโลยี "แฝดดิจิทัล" ของ Siemens สามารถทำการตรวจสอบการประกอบเสมือนจริงกับชิ้นส่วนที่เคลือบสังกะสี ซึ่งช่วยลดโอกาสที่จะเบี่ยงเบนของพิกัดความเผื่อได้ 70%
วิธีใหม่ในการบำบัดพื้นผิว
พลาสมาอิเล็กโทรไลต์ออกซิเดชัน (PEO) ทำให้เกิดฟิล์มเซรามิกบนพื้นผิวของโลหะผสมอลูมิเนียม ความหนาของฟิล์มสามารถควบคุมได้ระหว่าง 5 ถึง 200 μm และความแม่นยำของขนาดคือ ± 1 μm มันถูกนำไปใช้ในส่วนโครงสร้างของยานอวกาศ
เทคโนโลยีการพ่นด้วยความเย็น: วิธีนี้ใช้-การกระแทกด้วยความเร็วสูงของอนุภาคของแข็งเพื่อสะสมสารเคลือบ บริเวณที่ได้รับความร้อนน้อยกว่า 50 μm ทำให้เหมาะสำหรับการยึดและเสริมชิ้นส่วนที่แม่นยำ