مواد التصنيع باستخدام الحاسب الآلي: كيف يؤدي اختيار المواد إلى زيادة التفاوتات وعمر الأداة وتكلفة الأجزاء
لقد حددت 6061-T6، ورسمت جدارًا بقطر 0.6 مم على أرضية الجيب، وحددت التسطيح عند 0.05 مم. سوق دبي المالي يعود:تخفيف التوتر مطلوب قبل الانتهاء من المرور؛ قد يتحرك الجدار عند إطلاق التثبيت.ولم تكن المادة هي التي تسببت في هذه المشكلات وحدها-ولكنها حددت الشروط الحدودية التي جعلتها أمرًا لا مفر منه.
هذا مامواد التصنيع باستخدام الحاسب الآليالاختيار في الواقع هو: أنك لا تختار ورقة مواصفات، بل تختار مجموعة قيود تتبع الجزء خلال كل إعداد، وكل تغيير للأداة، وكل سطر في تقرير الفحص. احصل عليه بشكل صحيح مبكرًا والجزء يكاد يكون آليًا. إذا أخطأت في الفهم، فأنت تقوم بإعادة التسعير في منتصف التشغيل-.
هذه هي الطريقة التي نفكر بها في اختيار المواد فيمنتصف الدقة-عبر سبائك الألومنيوم، ودرجات التيتانيوم، والعائلات المقاومة للصدأ، والبلاستيك الهندسي التي تنتقل عبر متجرنا يوميًا.
يصل مهندسو عائلات مواد التصنيع باستخدام الحاسب الآلي الخمسة إلى المركز الأول
توجد تقييمات قابلية التصنيع على نطاق واسع، وكذلك التكلفة. يوضح الجدول أدناه العائلات التي نقوم بمعالجتها في أغلب الأحيان مقابل المتغيرات التي تهمك في الرسم.
| مادة | مؤشر قابلية التشغيل الآلي | أرضية التسامح (الطحن) | رع يمكن تحقيقه | ارتداء الأداة النسبية | القطاعات النموذجية |
|---|---|---|---|---|---|
| آل 6061-T6 | ~100% | ±0.005 مم (±0.002 مم مع تجويف الرقصة) | 0.4 ميكرومتر (0.1 ميكرومتر قطع ذبابة-) | قليل | أشباه الموصلات، الأتمتة الصناعية |
| آل 7075-T651 | ~70% | ± 0.005 مم | 0.4µm | منخفض – متوسط | إطارات الفضاء الجوي،-أذرع تحمل |
| Ti-6Al-4V Gr.5 | ~22% | ±0.008 مم (±0.005 مم مع العناية) | 0.8 ميكرومتر (0.4 ميكرومتر ممكن) | عالي | الهياكل الهوائية والطبية المزروعة |
| 316L غير القابل للصدأ | ~45% | ± 0.008 مم | 0.4µm | متوسطة - عالية | مجمعات السوائل، الأدوات الجراحية |
| 17-4PH H900 | ~38% | ± 0.008 مم | 0.4µm | عالي | تجهيزات الفضاء الجوي،-أعمدة عالية القوة |
| نظرة خاطفة | ~75% | ±0.02 مم (يعتمد على -الرطوبة) | 0.8µm | قليل | الطبية وأشباه الموصلات والكيميائية |
يشير مؤشر قابلية التصنيع إلى 160 HB خاليًا من -تصنيع الفولاذ=100%.
هناك اختلاف واحد لا يظهره الجدول: "يمكن تحقيقه" و"قابل للتكرار عبر دفعة" ليسا نفس الرقم. يعد ضرب ± 0.002 مم على جزء واحد من الألومنيوم أمرًا سهلاً في البيئة المناسبة. يعد الاحتفاظ بها عبر 80 قطعة مع التثبيت القياسي وتقلبات درجة الحرارة المحيطة مشكلة في تصميم العملية، وليست فجوة في القدرات.
الألومنيوم مقابل التيتانيوم باستخدام الحاسب الآلي: حيث{0}}تبدأ التجارة فعليًا
الأكثر شيوعااختيار المواد التصنيع باستخدام الحاسب الآليالقرار الذي نراه من عملاء الفضاء والطبابة هو هذا القرار. يقوم المهندسون بشكل غريزي بمقارنة أرقام قوة الشد، ولكن هذا ليس هو المكان الذي يكمن فيه فرق التكلفة.
الألومنيوم مقابل التيتانيوم التصنيع باستخدام الحاسب الآلييعود ذلك إلى ثلاثة عوامل مرتبطة: سرعة القطع، وإدارة الحرارة، واستراتيجية استخدام الأداة.
مع 6061-T6 أو 7075-T651، يمكنك تشغيل سرعات مغزل تزيد عن 10000 دورة في الدقيقة، واتخاذ ارتباطات شعاعية قوية، وغسل الرقائق بسرعة باستخدام مبرد الهواء أو الفيضانات. لا تحتفظ المادة بالحرارة في منطقة القطع.
مع Ti-6Al-4V، أنت تفعل العكس. تتراوح السرعات السطحية عادةً بين 40-80 م/دقيقة، أي ما يقرب من خمس ما يمكن تشغيله على 6061. والسبب ليس الصلابة وحدها؛ إنها التوصيل الحراري. يوصل التيتانيوم الحرارة عند حوالي 7 وات/م · كلفن مقابل 167 وات/م · كلفن للألمنيوم. تبقى الحرارة عند حافة القطع، وليس في الشريحة. يؤدي ذلك إلى تحلل الكربيد بسرعة إذا تمت معايرة المعلمات أو ضغط سائل التبريد بشكل خاطئ.
إليك كيفية تعيين قرار التفريز مقابل التفريز-على عمليات الجيب-وهو حكم نادرًا ما يظهر في أوراق المواصفات ولكنه يؤثر بشكل مباشر على وقت الدورة وعمر الأداة في العمليات الصعبةمواد التصنيع باستخدام الحاسب الآلي:
الطحن التروكودي (عالي الكفاءة-).يُفضل استخدام جيوب التيتانيوم التي يزيد عرضها عن 15 مم. يعمل الارتباط الشعاعي بنسبة 10-15% من قطر الأداة مع عمق محوري عالٍ ومبرد فيضان يبلغ 60+ بار. يمنع قوس الاشتباك المتسق الاحتكاك، كما يمنع -الحافة العلوية التي تقتل إدخالات الكربيد.
طحن الغطسيتولى الأمر عندما تتجاوز نسبة عمق الجيب-إلى-العرض 3:1 تقريبًا، أو عندما تكون صلابة الجزء غير كافية. تكون قوى القطع المحورية أقل من قوى القطع الشعاعية-وهذا مهم عندما يكون عمق القطع 40 مم ويكون الجزء منحرفًا بالفعل في التركيب.
من أجلكاختيار المواد التصنيع باستخدام الحاسب الآلي: إذا كانت إحدى ميزات التيتانيوم تجمع بين جيوب أعمق من 25 مم وجدران أرق من 3 مم، فقم بوضع علامة عليها قبل تجميد التصميم. تتطلب هذه المجموعات -عمليات متسلسلة وخطوات متوسطة لتخفيف الضغط لا تظهر في تقدير وقت الدورة القياسي.
القدرة على التسامح حسب المادة: ماذا تعني الأرقام في الواقع
| نوع الإعداد | آل 6061/7075 | تي-6Al-4V | 316 لتر / 17-4PH |
|---|---|---|---|
| طحن قياسي، إعداد واحد | ± 0.010 مم | ± 0.015 ملم | ± 0.012 مم |
| 5 محاور مع تثبيت دقيق | ± 0.005 مم | ± 0.008 مم | ± 0.008 مم |
| التجاويف الحرجة (مملة/التوسيع) | ± 0.003 مم | ± 0.005 مم | ± 0.005 مم |
| العمليات الدقيقة (دورة سويسرية، تجويف الرقصة) | ± 0.002 مم | ± 0.003 مم | ± 0.003 مم |
| الأسطح الأرضية | ± 0.001 مم | ± 0.002 مم | ± 0.001 مم |
المفاجأة لكثير من مهندسي التصميم:من الصعب تحمل تفاوتات صارمة من الألومنيوم مما يوحي به تصنيف قابليته للتصنيع، لأنها تعمل بسرعة كبيرة وتتوسع بحرية كبيرة. يبلغ معدل CTE للألمنيوم حوالي 23.6 ميكرومتر/م · كلفن. على جزء 100 مم مع تأرجح محيطي بمقدار 10 درجات أثناء عملية طويلة، يكون هذا تقريبًا 24 ميكرومتر من انجراف الأبعاد - بالفعل 5 × ميزانية تحمل ± 0.005 مم من درجة الحرارة وحدها.
سير العمل القياسي الخاص بنا لأجزاء الألومنيوم الأكثر إحكامًا من ±0.005 مم: خشن ← تثبيت درجة الحرارة (20-30 دقيقة في منطقة خاضعة للتحكم) ← شبه - تشطيب ← تثبيت مرة أخرى ← إنهاء. إن هذا التماسك بين التشطيب الخشن وشبه النهائي- هو المكان الذي يبدأ فيه تخفيف الضغط المتبقي من التدحرج السابق للوحة. تخطيها تحت ضغط الجدول الزمني وستحصل على جزء يتم قياسه بشكل صحيح على CMM، ثم يخرج عن نطاق التسامح بعد ساعة من تبريده.
إن خطوة التثبيت هذه بين -التشطيب الخام وشبه النهائي-وليس معلمات القطع-هي السبب الجذري الأكثر شيوعًا لإعادة صياغة الألومنيوم في الأعمال ذات التفاوت الشديد-.
بالنسبة للأعمدة الطويلة النحيلة ذات L/D > 20 المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ أو التيتانيوم، تقوم خلايا الدوران السويسرية لدينا- بتشغيل جلبة توجيه خلف منطقة القطع مباشرةً، مع تنسيق عمود الدوران الرئيسي ومسند المتابعة- في نطاق 0.005 مم من بعضها البعض. بدون الاتصال بهذه العلاقة، ينحني الجزء عند الامتداد غير المدعوم تحت ضغط القطع وتفقد الاستدارة والأسطوانة قبل أن تصل إلى منتصف الطول.
تصنيع الفولاذ المقاوم للصدأ باستخدام الحاسب الآلي: تشطيب السطح وإدارة الأدوات
الانتهاء من سطح التصنيع باستخدام الحاسب الآلي الفولاذ المقاوم للصدأغالبًا ما تملي المتطلبات تسلسل العملية أكثر من تفاوتات الأبعاد. 316تحمل الأدوات الجراحية L وسائل شرح Ra أقل من أو تساوي 0.4 ميكرومتر مع صفر-معايير لدغ. 17-4تحتاج تركيبات الفضاء الجوي PH إلى تفاوتات صارمةونسيج سطحي محدد لدعم PVD أو التصاق الأنودة الصلبة.
السلوك الذي يجعل الفولاذ المقاوم للصدأ صعبًا هو تصلب العمل. 316يتصلب بسرعة إذا كانت الأداة ثابتة، أو انخفض معدل التغذية إلى ما دون الحد الأدنى، أو تم تآكل الإدخال. بمجرد أن يتصلب السطح، فإن التمريرات اللاحقة تشغل المواد بصلابة أعلى مما بدأت به. يتدفق هذا إلى كسر الأداة والانتهاء من سطح التصنيع باستخدام الحاسب الآلي الفولاذ المقاوم للصدأيكاد يكون من المستحيل استعادته دون إضافة تمريرة غير مخطط لها.
ضوابط العملية لدينا للمكونات الدقيقة غير القابل للصدأ:
حافظ على المشط الإيجابي على إدخالات التشطيب-المشط السالب على الأدوات البالية يسبب الاحتكاك قبل القطع. لا تتوقف أبدًا عن ملامسة الأداة الدوارة لسطح مقاوم للصدأ. استخدم كربيد تحت الميكرون المطلي بـ PVD- لإنهاء التمريرات؛ غير مطلي للخشن على 17-4PH H900 للحفاظ على هندسة الحافة. بالنسبة إلى Ra أقل من أو يساوي 0.2 ميكرومتر، قم بإضافة تمريرة نهائية دقيقة بعمق محوري أقل من أو يساوي 0.05 مم مع تدفق سائل التبريد.
إحدى التبعيات النهائية تستحق التتبع: العديد من المكونات الطبية غير القابلة للصدأ تذهب إلى التلميع الكهربائي بعد التصنيع. إذا كان سطح ما قبل-EP أعلى من Ra 0.8μm، فإن الصقل الكهربائي عادةً لن يصل إلى مواصفات Ra 0.1μm-، حيث تقوم الكيمياء بإزالة المادة بشكل موحد، ولا تملأ القمم. الالانتهاء من سطح التصنيع باستخدام الحاسب الآلي الفولاذ المقاوم للصدأيجب أن تكون قريبة قبل أن يغادر الجزء الجهاز.
ما تكتشفه مراجعات سوق دبي المالي هو ما لا تلتقطه أوراق البيانات المادية
تخبرك أوراق بيانات المواد ما هي المادةيكون. تخبرك مراجعة سوق دبي المالي بما يحدث عندما تحاول تقسيمه إلى شكل هندسي محدد باستخدام وسائل الشرح المحددة.
فيمنتصف الدقة، المادة هي المرشح الأول في أي مراجعة لملف STEP-ولكن تتم قراءتها دائمًا مقابل الشكل الهندسي ومجموعة التفاوتات معًا. يعتبر التجويف المحكم -في الألومنيوم أمرًا روتينيًا. يمثل نفس التجويف بجدار 0.8 مم على جانب واحد مشكلة مختلفة في التثبيت والتسلسل.
إشارات سوق دبي المالي التي تظهر في أغلب الأحيانمواد التصنيع باستخدام الحاسب الآلي:
نصف قطر الزاوية أصغر من حجم الجيب.يتطلب الجيب العميق 10 ملم ونصف القطر الداخلي 0.3 ملم أداة يقل قطرها عن 0.6 ملم. تعمل هذه الأدوات ببطء، وتتكسر بسهولة، وتضيف وقت دورة لا يتناسب مع مساحة الجيب. تؤدي زيادة R1mm-أو مطابقة نصف القطر إلى 55-65% من عمق الجيب- إلى خفض تكلفة الأدوات بشكل كبير. إذا كان نصف القطر موجودًا للتخليص فقط، فافتحه.
سمك الجدار غير متطابق مع صلابة المواد.يمنح معامل التيتانيوم (≈114 GPa) الجدران الرقيقة مقاومة أكبر لانحراف قوة القطع- مقارنة بـ 6061 (≈69 GPa). لكن السلوك الحراري للتيتانيوم لا يزال يحد من مدى قوة دفع الأداة بالقرب من جدار رقيق. كلا العاملين لا يلغيان ببساطة.
لم يتم تعديل عمق الخيط من أجل القوة الكبيرة.1.5 × القطر الاسمي هو القطر الافتراضي القياسي. في PEEK أو الألومنيوم الناعم، يعتبر 2× تأمينًا رخيصًا ضد السحب-ولا يكلف شيئًا تقريبًا في وقت الدورة.
تصنيع 5 محاوريزيل الإعدادات التي قد تجبرك على التنازل عن الهندسة. الميزات التي لا يمكن الوصول إليها من اتجاهات المحاور الثلاثة- غالبًا ما تتم إعادة تصميمها بشكل غير ضروري-أنصاف أقطار مبسطة، وإزالة الأجزاء السفلية، وإضافة خطوط مقسمة. أرسل لنا الخطوة قبل تبسيط الجزء.
التعليمات
ما هو نصف قطر الزاوية الذي يجب أن أستخدمه للحفاظ على تكاليف الأدوات معقولة؟
استهدف نصف القطر الداخلي أكبر من أو يساوي 55% من عمق الجيب، أو قم بالانطباق على أحجام المطحنة النهائية القياسية (R0.5، R1، R2، R3، R4، R5، R6mm). أقل من R0.5mm في أيمواد التصنيع باستخدام الحاسب الآليأصعب من الألومنيوم، فأنت في-منطقة الأدوات الدقيقة-إعداد منفصل، وسرعات أبطأ، وفحص مخصص. هذا التغيير التدريجي في التكلفة غير متناسب مع المساحة التي يتم قطعها. إذا كان نصف القطر الضيق مخصصًا للتخليص وليس للوظيفة، فقم بتغييره.
هل يمكنك الاحتفاظ بـ ±0.005 مم على جزء من الألومنيوم مقاس 100 مم دون طحن؟
نعم، مع-التخشين المستقر لدرجة الحرارة، والتصميم المناسب للتركيبات، وتسلسل التثبيت الموضح أعلاه. ليست هناك حاجة إلى الطحن لمعظم أعمال الألومنيوم ± 0.005 مم. أقل من ±0.003 مم على الأسطح الحرجة، نضيف ثقبًا تهزهزًا-أو ممرًا مملًا دقيقًا-. أقل من ±0.001 مم، يدخل الطحن في العملية.
هل يعتبر 7075-T651 دائمًا الخيار الأفضل على 6061-T6 للأجزاء ذات القوة الحرجة؟
ليس تلقائيًا. 7075 لديه قوة شد أعلى ولكن مقاومة أقل للتآكل، وأكسيد أقل انتظامًا، وغير قابل للحام بشكل عام. بالنسبة للأجزاء التي تجمع بين التفاوتات الضيقة والأكسدة الصلبة ولحام التجميع النهائي، غالبًا ما يكون 6061-T6 هو الصحيحاختيار المواد التصنيع باستخدام الحاسب الآليحتى لو كان FEA هامشيًا-فإن نتوء سمك الجدار يكلف أقل من فشل التصاق الطلاء في الحقل.
ما هو الحد الأدنى لسمك الجدار الذي يمكنك الاعتماد عليه في تصنيعه في Ti-6Al-4V؟
في أعمال الإنتاج الفضائية، يمكن تحقيق جدران 0.8 مم في Ti-6Al-4V باستخدامالتصنيع باستخدام الحاسب الآلي الدقةعندما يكون تصميم التركيبات مسؤولاً عن الاهتزاز ويحافظ مسار الأداة على تفاعل شعاعي منخفض طوال الوقت. أقل من 0.5 مم، تصبح التوصيل الحراري للتيتانيوم مشكلة نشطة-تتراكم الحرارة عند الجدار، وينحرف الجدار، وينكسر استقرار الأبعاد من خلال القطع. إذا كان تصميمك يستهدف جدرانًا من التيتانيوم أقل من 0.5 مم، فأدخلنا في المحادثة قبل الانتهاء من الرسم.
وسيلة شرح المواد الخاصة بك هي أيضًا خطة عملية. إن التفاوتات التي تحتاجها، والتشطيبات السطحية التي تحددها، والهندسة التي ترسمها، كلها تتفاعل مع المادة بطرق لا تظهر في أي ورقة بيانات.
أرسل إلينا ملف STEP لمراجعة سوق دبي المالي-وسيقوم مهندسو العمليات لدينا بقراءة المواد الخاصة بك، والهندسة، ومجموعة التفاوتات الخاصة بك معًا، وسيعودون إليك بعرض أسعارومذكرة قابلية التصنيع أينما كان الأمر مهمًا.
