Жоғары беріктік үшін шойылудағы дән ағынын түсіну

ҚЫСҚАША

Материалдың дән тарамы — бұл соқару процесі арқылы жеткізілетін металдың ішкі кристалдық құрылымының бағытталған туралауы. Бұл бақыланатын бағдарлау деталь пішінін қайталайтындай етіп дәндерді бағыттайды және механикалық қасиеттерін айтарлықтай жақсартады. Нәтижесінде құю немесе өңдеу арқылы жасалған бөлшектерге қарағанда беріктігі, төзімділігі және усталуға мен соққыға төзімділігі жоғары болатын компонент алынады.

Материалдың дән ағымы деген не?

Дән ағымын түсіну үшін алдымен металдың негізгі құрылымын түсіну керек. Микроскопиялық деңгейде барлық металдар жеке кристалдардан, яғни дәндерден тұрады. Таза материалда, мысалы құйма немесе стандартты кесіндіде, бұл дәндердің бағдары әдетте кездейсоқ және біркелкі емес. Оны құмның шошқаны сияқты елестетуге болады — жеке дәндердің бағытталуы жоқ. Әртүрлі, кездейсоқ бағдарланған дәндердің жанасқан жерлері дән шекаралары деп аталады.

Дән ағыны - бұл металл шөгіндіде, мысалы, соқарта өңдеу кезінде пластикалық деформацияға ұшырағанда, дәндердің қабылдайтын бағыттық бағдарлануы. Өзіне ұқсас мысал ретінде ағаш тақтаның дәнін алуға болады. Ағаш тақта оның дәнінің бағытымен созылғанда ең берік болады және керісінше бағытта күш түсіргенде оңай жарылады. Дәл осылайша, соқарта өңделген металл бөлшегі өзінің дән ағыны бағытымен ең берік болады. Сарапшылардың түсіндіруінше Trenton Forging , бұл бағыттық бағдарлану кездейсоқ нәтиже емес; ол соқарта өңдеу процесінің мақсатты және өте пайдалы нәтижесі болып табылады және материалдың кернеу астындағы өнімділігін негізінен өзгертеді.

Құйма бөлшекте дәндер созылып, бөлшектің пішінін қайталауға мәжбүр болады. Бұл үздіксіз, үзілмейтін ішкі құрылымды жасайды. Кездейсоқ бағытталған дәндері бар таза металдан айырмашылығы, құйма бөлшектің беріктігіне оптималды құрылымы бар, ол ішкі күштерді әлсіз, кездейсоқ бағытталған дән шекараларына қарсы емес, осы үздіксіз жолдар бойынша бағыттайды.

Құю Процесі: Дән Ағымы Қалай Қалыптасады

Оптималды дән ағымының қалыптасуы - металды балқытпай, пластиктік күйге дейін қыздырып, үлкен сығылу күштерін қолданып пішіндеу арқылы жүзеге асырылатын құю процесінің тікелей нәтижесі болып табылады. Бұл процесс металдық болатты қажетті пішінге ие болу үшін матрицалармен сығу немесе соққылау арқылы жүзеге асады. Металл матрица ойығына сәйкес қозғалуға және пішінге келуге мәжбүр болған кезде оның ішкі дәндері деформацияланады, созылады және қайта бағытталады.

Дән ағымының бағыты матрицалардың құрылымы мен ыстық өңдеу процедуралары арқылы анықталады. Белгіленгендей Milwaukee Forge бұл дәннің бұрыштарды айналып, бөлшектің пішінін қайталауына мүмкіндік береді. Дән құрылымы кесілмейді, оның орнына бағытталады, соның арқасында бөлшектің барлық бойында, әсіресе бұрыштар мен фаскалар сияқты критикалық жерлерде дәннің үздіксіз туралануы қамтамасыз етіледі. Бұл бақыланатын деформация металлды тығыздауға, құймалы материалдарда болуы мүмкін ішкі бос кеңістіктерді жабуға және дән құрылымын беріктеуі мен пластикалығын арттыруға ықпал етеді.

Жоғары өнімді бөлшектерді жасау үшін бұл процесс маңызды. Қатаң салалардағы компаниялар үшін осы процесті пайдалану негізгі фактор болып табылады. Мысалы, автомобиль өнеркәсібіндегі мамандандырылған фирмалар экстремалды жүктемелерге шыдай алатын бөлшектерді жасау үшін алдыңғы қатарлы ұсталық әдістерін қолданады. Осындай қамтамасыз еткіштің бірі Shaoyi Metal Technology автомобиль бөлшектері үшін IATF16949 сертификатталған ыстық ұстаумен айналысады және кіші сериялы прототиптерден бастап массалық өндірілетін бөлшектерге дейінгі барлығында максималды сенімділік пен өнімділікті қамтамасыз ету үшін осы принциптерді қолданады.

Нәтижеде, пышақтау процесі тек металды сырттай пішіндемейді, сонымен қатар оның ішкі құрылымын негізінен қайта өңдейді. Бұл металлургиялық түрлену шойын бөлшектерге тән беріктік пен серпімділік береді және оларды қауіпсіздіктің маңызды қолданылуы үшін ауыстыруға келмейтін етеді.

Механикалық артықшылықтар: Неліктен дән ағыны бөлшектің беріктігі үшін маңызды

Дән ағынын өндіруде бағалайтын негізгі себеп – бұл бөлшектің механикалық қасиеттеріне әкелетін айтарлықтай жақсару. Пайдалану кезінде бөлшекке әсер ететін негізгі кернеулер бағытымен дән құрылымын сәйкестендіру арқылы пышақтау кездейсоқ немесе үзілген дән құрылымы бар бөлшектерден әлдеқайда жоғары компонент жасайды. Бұл жақсарту незгіш емес; бұл бөлшектің сенімділігі мен қызмет ету мерзімін негізінен арттырады.

Оптимизацияланған дән ағынының негізгі артықшылықтарына мыналар жатады:

• Созылу және соққыға төзімділіктің артуы: Дәндер бір бағытта орналасқан кезде бөлшек сынбай-ақ кернеу мен соққы күштерге төтеп бере алады. Үздіксіз ағым дән құрылымының толық ұзындығы бойынша кернеуді таратады және әлсіз нүктелерде шоғырлануын болдырмайды. Cornell Forge шойын бөлшектерге қарағанда шойылтылған бөлшектердің созылу беріктігі 26% жоғары болуы мүмкін екенін көрсететін зерттеуді көрсетеді.
• Қажуға төзімділіктің артуы: Қажу себебімен пайда болатын сындар, циклді жүктеме әсерінен материалда пайда болатын микроскопиялық трещинадан басталады. Шойылтылған бөлшектерде үздіксіз дән ағымы трещиналардың таралуына қарсы тұрады, өйткені сынудың жеңіл жолы ретінде әрекет ететін кенеттен болатын дән шекаралары жоқ. Бұл вибрациялы немесе жоғары кернеулі орталарда қызмет көрсету ұзақтығының едәуір артуына әкеледі.
• Пластиктіліктің және серпінділіктің жақсаруы: Пластиктілік — бұл сынбай деформациялану қабілеті, ал беріктік — энергияны жұту қабілеті. Шойылған бөлшектің дамытылған және бағытталған дән құрылымы осы екеуін де жақсартады, сондықтан артық жүктеме кезінде компоненттің сынғыш түрде істен шығу ықтималдығы төмендейді.

Бұл қасиеттер тек теориялық артықшылықтар ғана емес, сонымен қатар ұшу-қону жабдықтары, автомобильдің басқару механизмдері мен мұнай газ өнеркәсібіндегі жоғары қысымды қосылыстар сияқты жерлерде істен шығуға жол берілмейтін қолданулар үшін маңызды.

Шойылудағы дән ағыны және басқа өндіріс әдістері

Өнімдерінің дән құрылымын шойылу әдісімен құйма және механикалық өңдеу әдістерімен салыстырғанда шойылудың артықшылығы айқын көрінеді. Әрбір әдіс негізінен әр түрлі ішкі құрылым қалыптастырады, бұл тікелей өнімнің жұмыс істеу сапасына әсер етеді.

Шойылу мен құю: Құю процесі балқытылған металды қалыпқа құйып, оны қатайту арқылы жүзеге асырылады. Бұл процесс кездейсоқ, бағытталмаған (теңось) дәнекер құрылымын қалыптастырады. Металл суыйтын кезде қуыстар (кішкентай бос орындар) мен сығылу сияқты ақаулар пайда болуы мүмкін, бұл табиғи түрде әлсіз жерлердің пайда болуына әкеледі. Құйылған бөлшек шойылтылған өнімнің үздіксіз дәнекер ағымынан айырылғандықтан, соққыға және шаршауға төзімділігі едәуір төмен болады.

Шойылту мен механикалық өңдеуді салыстыру: Механикалық өңдеу материалдың қатты таяқшасынан басталады, онда бастапқы илемдеу процесінен туындайтын бір бағытты дәнекер ағымы бар. Дегенмен, механикалық өңдеу процесі финалдық пішінді алу үшін материалды кесу арқылы жүргізіледі. Бұл кесу әрекеті дәнекер ағымының сызықтарын үзеді. Дәнекер ағымы қайдан үзілсе, сол жерде кернеу концентрациясы пайда болатын және шаршау трещиндерінің пайда болуы мүмкін нүктелері ретінде қызмет ететін ашық дәнекер ұштары пайда болады. Механикалық өңделген бөлшек қажет пішінге ие болуы мүмкін, бірақ оның ішкі беріктігі нашарлайды.

Дән ағысын тексеру және растау

Дұрыс дән ағысы шойытпа бөлшектің жұмыс істеуі үшін маңызды болғандықтан, өндірушілер оны растау үшін сапаны басқару әдістерін қолданады. Бұл тексеру процесі шойытпа процесінің қажетті ішкі құрылымды жасағанын және бөлшектің инженерлік талаптарға сай келетінін қамтамасыз етеді. Дән ағысын растау — бұл разрушительный сынақ әдісі, сондықтан оны әдетте өндірістің сериясынан алынған үлгі бөлшекке қолданады.

Дән ағымын визуализациялаудың ең кең тараған әдісі бірнеше негізгі қадамдарды қамтиды. Біріншіден, ұсталымнан үлгі алынады, жиі дəл сол жерде, мұнда кернеу ең жоғары болуы күтіледі. Кесілген бет мұқият түрде өңделіп, айна сияқты жылтыр бетке дейін полирленеді. Бұл дайындық келесі қадамның құрылымды анық көрсетуі үшін маңызды.

Полирлеуден кейін бет әсер еткішпен өңделеді. Runchi Forging - ұсталым сарапшыларының айтуынша, бұл полирленген бетке дән ағымын көрінетіндей етіп түсірілетін қышқыл ерітіндісі. Содан кейін тексеруші бөлшектің пішінін қайталайтын үздіксіз, үзілмейтін ағым сызықтары үшін әсер етілген бетті тексереді. Сонымен қатар олар ұсталым процесінде қате көрсетуі мүмкін және соңғы бөлшекке әлсіз нүктені жасауы мүмкін лаптар, бүктемелер немесе кері ағым сияқты кемшіліктерді іздейді.

Ұсталымның артықшылығы: Дән ағымының әсеріне шолу

Материалдың дән ағымын түсіну — құрылымдық бөлшектер үшін ұсталыс әлі де ауыстырылмайтын өндірістік процестің негізі болып тұрғанының басты себебі. Бұл тек металлды пішіндеу әдісі ғана емес, сонымен қатар металлдың ішкі құрылымын тазартып, бағыттап, максималды беріктік пен сенімділікке жеткізетін күрделі процесс. Бөлшектің пішініне сәйкес металл дәндерін бағыттап, ұсталыс құйылған немесе өңделген бөлшектерге қарағанда табиғи түрде беріктеу және түйсігіштігі жоғары бөлшектер алуға мүмкіндік береді.

Қыздырылған заготовканың бастапқы деформациясынан бастап оның ішкі құрылымын соңғы рет тексеруге дейінгі әрбір қадам дән ағымының күшін пайдалану үшін қарастырылған. Нәтижесінде, бұл өте қатаң жағдайларда жұмыс істеген кезде қауіпсіздікті арттыратын, ұзақ қызмет ету мерзіміне ие және жоғары өнімділік көрсететін бөлшектер алынады, сондықтан ұсталыс сәтсіздікке жол бермейтін салаларда сенімді таңдау болып табылады.

Жиі қойылатын сұрақтар

1. Ұсталыста дән ағымының бағыты қандай?

Пісіру кезінде бөлшектің жалпы пішіні мен контуры бойынша дән ағыны белсенді түрде бағытталады. Бұл процесте матрицалардан туындайтын сығылу күштері металдың ішкі дәндерін деформациялауға және созылуға, сонымен қатар металдың қозғалуға мәжбүр болған бағыты бойынша өздерін ұйымдастыруға итермелейді. Жақсы құрылған пісірмеде бұл дән ағыны үздіксіз және үзілмеген дегенді білдіреді, әсіресе бұрыштарда және ең көп кернеуге түсетін бөліктерде.

2. Пісірудегі дән ағынын қалай тексереді?

Дән ағыны әдетте бұзып тексеру процесі арқылы тексеріледі. Пісірілген бөлшектен үлгі қиып алынады, одан кейін қиылған бетті тегістеп, парсып, қышқыл ерітіндісімен әсер етеді. Қышқыл металлмен әрекеттесіп, дән құрылымының үлгісін ашып, ағын сызықтарын көрінетін етеді. Содан кейін тексерушілер бұл үлгіні үлкейту арқылы қарап, оның бөлшек контурын қажетті түрде қатаң қадағалап, үзіліссіз болуын және ақаулардың жоқтығына көз жеткізеді.

3. Пісірілген немесе валцовкаланған бөлшектер үшін дән ағыны деп нені түсінесіз?

Тартылған және бұрғыланған бөлшектердің екеуінде де дән ағымы пластиктік деформация салдарынан пайда болатын металдың кристалдық дәндерінің бағытталған орналасуын білдіреді. Бұрғылау кезінде дәндер тақтайша немесе жапырақтың ұзындығы бойынша созылады. Тартуда бұл бағытталған орналасу үш өлшемді бөлшектің нақты геометриясын қамтитындай түрде одан әрі жетілдіріледі. Бұл бақыланатын бағыттау бөлшектің қызметі үшін маңызды бағыттарда жүктің берілуі мен соққыға төзімділік сияқты механикалық қасиеттерді айтарлықтай жақсартуымен негізгі артықшылық болып табылады.