כיצד למנוע עיוות וסדקים של עובש בטיפול תרמי באמצעות תכנון רציונלי ובחירת חומרים נכונה?

חלק 1. תכנון רציונלי

התבנית מתוכננת בעיקר בהתאם לדרישות השימוש, ולעיתים המבנה שלה אינו יכול להיות סביר לחלוטין וסימטרי באופן שווה. זה דורש מהמתכנן לנקוט באמצעים יעילים בעת תכנון התבנית מבלי להשפיע על ביצועי התבנית, ולנסות לשים לב לתהליך הייצור, לרציונליות של המבנה ולסימטריה של הצורה הגיאומטרית.

(1) נסו להימנע מפינות חדות ומקטעים בעלי הבדלים גדולים בעובי

צריך להיות מעבר חלק בצומת בין החלקים העבים והדקים של התבנית. זה יכול להפחית ביעילות את הפרש הטמפרטורות בחתך הרוחב של התבנית, להפחית את המאמץ התרמי, ובמקביל להפחית את אי-הבו-זמניות של טרנספורמציה של רקמה על החתך, ולהפחית את המאמץ של הרקמה. איור 1 מראה שהתבנית מאמצת פילה מעבר וחרוט מעבר.

(2) הגדלה מתאימה של חורי התהליך

עבור תבניות מסוימות שאינן יכולות להבטיח חתך רוחב אחיד וסימטרי, יש צורך לשנות את החור הלא-עובר לחור עובר או להגדיל כמה חורי תהליך בהתאם מבלי לפגוע בביצועים.

איור 2א' מציג שבב עם חלל צר, אשר יעוות כפי שמוצג בקו המקווקו לאחר הקיפאון. אם ניתן להוסיף שני חורי תהליך בתכנון (כפי שמוצג באיור 2ב'), הפרש הטמפרטורה של חתך הרוחב במהלך תהליך הקיפאון מצטמצם, המאמץ התרמי מצטמצם, והעיוות משתפר משמעותית.

(3) השתמשו במבנים סגורים וסימטריים ככל האפשר

כאשר צורת התבנית פתוחה או אסימטרית, פיזור המתח לאחר הקילוף אינו אחיד וקל לעיוותה. לכן, עבור תבניות שוקת הניתנות לעיוות באופן כללי, יש לבצע חיזוק לפני הקילוף, ולאחר מכן לחתוך אותו לאחר הקילוף. חומר העבודה של השוקת המוצג באיור 3 עבר עיוות במקור ב-R לאחר הקילוף, וחיזוק (החלק המסומן באיור 3) יכול למנוע ביעילות עיוות של הקילוף.

(4) אימוץ מבנה משולב, כלומר, יצירת תבנית הסחה, הפרדת התבניות העליונות והתחתונות של תבנית ההסחה, והפרדת התבנית והאגרוף

עבור תבניות גדולות בעלות צורה וגודל מורכבים >400 מ"מ ומחוררים בעלי עובי קטן ואורך ארוך, עדיף לאמץ מבנה משולב, לפשט את המורכבות, להפחתת הגדול לקטן ולשנות את המשטח הפנימי של התבנית למשטח החיצוני, דבר הנוח לא רק לעיבוד חימום וקירור.

בעת תכנון מבנה משולב, יש לפרק אותו באופן כללי לפי העקרונות הבאים מבלי לפגוע בדיוק ההתאמה:

• התאם את העובי כך שחתך הרוחב של התבנית עם חתכים שונים מאוד יהיה אחיד בעצם לאחר הפירוק.
• להתפרק במקומות שבהם קל ליצור מאמץ, לפזר את המאמץ שלו ולמנוע סדקים.
• שתפו פעולה עם חור התהליך כדי להפוך את המבנה לסימטרי.
• זה נוח לעיבוד קר וחם וקל להרכבה.
• הדבר החשוב ביותר הוא להבטיח את השימושיות.

כפי שמוצג באיור 4, מדובר בתבנית גדולה. אם מאמצים את המבנה האינטגרלי, לא רק שטיפול החום יהיה קשה, אלא גם החלל יתכווץ באופן לא עקבי לאחר הקילוף, ואף יגרום לחוסר אחידות ועיוות מישורי של קצה החיתוך, דבר שיהיה קשה לתקן בעיבוד הבא. לכן, ניתן לאמץ מבנה משולב. לפי הקו המקווקו באיור 4, הוא מחולק לארבעה חלקים, ולאחר טיפול בחום, הם מורכבים ומעוצבים, ולאחר מכן מלוטשים ומותאמים. זה לא רק מפשט את טיפול החום, אלא גם פותר את בעיית העיוות.

חלק 2. בחירת חומרים נכונה

עיוות וסדקים בטיפול בחום קשורים קשר הדוק לפלדה שבה משתמשים ולאיכותה, ולכן יש להתבסס על דרישות הביצועים של התבנית. בחירה סבירה של פלדה צריכה לקחת בחשבון את הדיוק, המבנה והגודל של התבנית, כמו גם את אופי, כמות ושיטות העיבוד של האובייקטים המעובדים. אם לתבנית הכללית אין דרישות עיוות ודיוק, ניתן להשתמש בפלדת כלים פחמנית מבחינת הפחתת עלויות; עבור חלקים שמעווים וסדוקים בקלות, ניתן להשתמש בפלדת כלים מסגסוגת בעלת חוזק גבוה יותר ומהירות קירור וכיבוי קריטיים איטיים יותר; לדוגמה, תבנית רכיבים אלקטרוניים השתמשה במקור בפלדת T10A, שעיוות גדול וקל לסדק לאחר כיבוי במים וקירור בשמן, וחלל הכיבוי באמבט אלקלי אינו מתקשה בקלות. כעת משתמשים בפלדת 9Mn2V או פלדת CrWMn, קשיות הכיבוי והעיוות יכולים לעמוד בדרישות.

ניתן לראות שכאשר עיוות התבנית העשויה מפלדת פחמן אינו עומד בדרישות, עדיין משתלם להשתמש בפלדת סגסוגת כגון פלדת 9Mn2V או פלדת CrWMn. למרות שעלות החומר מעט גבוהה יותר, בעיית העיוות והסדקים נפתרת.

בעת בחירת חומרים בצורה נכונה, יש צורך גם לחזק את הבדיקה והניהול של חומרי הגלם כדי למנוע סדקים בטיפול בחום של עובש עקב פגמים בחומרי הגלם.

נערך על ידי מאי ג'יאנג מ-MAT Aluminum