Hur man effektivt kontrollerar sekundär deformation orsakad av restspänningsutlösning under precisionsbearbetning av hydrauliska gjutgods

Hydrauliska gjutgods är viktiga komponenter i högprecisionsvätskekontrollsystem, som kräver krävande noggrannhetsnivåer i fräsnings-, borrnings- och honingprocesser. Under dessa operationer omfördelas den inneboende restspänningen i gjutgodset och frigörs när materialet avlägsnas. Detta fenomen orsakar sekundär deformation, vilket direkt äventyrar positionsnoggrannheten, geometriska toleranser och slutliga tätningsprestanda hos interna oljepassager och ventilhål. Att kontrollera denna deformation är en av de viktigaste tekniska utmaningarna vid tillverkning av hydrauliska komponenter.

Analysera källorna till kvarvarande stress i gjutgods

Att förstå hur restspänningar bildas är det primära steget för att kontrollera sekundär deformation. Restspänningar i hydrauliska gjutgods härrör huvudsakligen från tre faser:

1. Gjut stelning: Den inkonsekventa kylhastigheten mellan tjocka och tunna tvärsnitt leder till varierande krymphastigheter och fasomvandlingstider i olika områden. Denna differentiella termiska spänning är den dominerande källan till kvarvarande spänning.

2. Kärn- och mögelbegränsning: De komplexa interna oljepassagerna kräver ofta komplexa kärnstrukturer. Den styva begränsningen som kärnan utövar på metallen när den stelnar hindrar gjutstyckets fria sammandragning, vilket skapar ett självbalanserat system av drag- och tryckspänningar i komponenten.

3. Efterbearbetning: Operationer som skakning, borttagning av sand, otillräcklig slipning och felaktig värmebehandling kan också införa ytterligare påfrestning i gjutstrukturen.

Förbehandling: Nyckeln till att eliminera eller stabilisera kvarstående stress

Innan någon precisionsbearbetning påbörjas är det absolut nödvändigt att maximera elimineringen eller stabiliseringen av intern restspänning genom metoder som värmebehandling eller naturlig åldring.

1. Stresslindring glödgning

Avspänningsglödgning är den mest effektiva och allmänt använda metoden för att lindra kvarvarande gjutspänningar.

• Verkningsmekanism: Vid denna förhöjda temperatur minskar materialets sträckgräns avsevärt och atomär diffusion accelererar. Detta gör att de inre spänningarna kan slappna av genom mikroskopisk plastisk deformation.

• Kylhastighet: En kontrollerad, extremt långsam ugnskylningsprocess måste tillämpas. Snabb kylning kan återinföra nya termiska spänningar, kraftigt minska eller till och med förneka den avspänningsavlastande effekten.

2. Naturligt och vibrerande åldrande

• Naturligt åldrande: Innebär att gjutgodset lagras i rumstemperatur under en längre period (flera månader eller till och med ett år). Denna metod förlitar sig på materialets termodynamiska instabilitet och krypning för att långsamt frigöra stress. Även om resultatet är stabilt, är varaktigheten opraktisk för modern högeffektiv tillverkning.

• Vibratory Stress Relief (VSR): En teknik som använder vibrationsenergi för att hjälpa till med stressavslappning. Genom att utsätta gjutgodset för vibrationer av specifik frekvens och energi, hjälps de inre spänningarna mot ett nytt jämviktstillstånd. Denna metod är effektiv men kräver exakt anpassning av vibrationsparametrar till gjutgodsets geometri.

Stresskontrollstrategier under precisionsbearbetning

Även efter förbehandling kan viss restspänning kvarstå. Specifika strategier måste användas under skäroperationer för att kontrollera spänningsfrigöring.

1. Segmentering av grov- och finbearbetning

• Fasad bearbetning: Dela upp processen strikt i grov- och slutbearbetningssteg. Det primära målet med grovbearbetning är att snabbt ta bort större delen av materialtillåten, exponera och tillåta inre spänningar att delvis släppa.

• Mellanspänningsavlastning: För kritiska hydrauliska gjutgods med extremt snäva deformationskrav, såsom flerstegsventilkroppar, kan en mellanliggande spänningsavlastningsglödgning vid låg temperatur infogas efter att grovbearbetning har tagit bort 80 % av materialet. Detta säkerställer att spänningsfältet är maximalt balanserat innan slutbearbetningen påbörjas.

2. Symmetrisk skärning och skiktad borttagning

• Symmetrisk skärning: Använd symmetriska eller balanserade skärbanor när det är möjligt. Undvik överdriven eller lokaliserad borttagning av material på ena sidan, vilket drastiskt stör spänningsjämvikten och kan få gjutgodset att böjas eller vridas.

• Litet djup, flera pass: Under slutbearbetningsfasen, anta ett litet skärdjup och matningshastighet, och ta bort det återstående materialet i flera passager. Detta gör att den kvarvarande spänningen släpper i ett jämnare, mindre steg, vilket förhindrar plötsliga dimensionella hopp i samband med plötslig spänningsfrigöring.

3. Fixturdesign och fastspänningskontroll

• Flexibla fixturer: Fixturdesign måste följa principen om minimal deformation. Använd flexibla fixturer med flerpunktsstöd och stora kontaktytor, undvik skapandet av nya klämspänningar på gjutgodset.

• Spännkraftsövervakning: Spännkraften för hydrauliska precisionskomponenter måste kontrolleras exakt med hjälp av momentnycklar eller kraftsensorer. Detta säkerställer att klämkraften är tillräcklig för att säkra arbetsstycket men inte tillräckligt stark för att inducera ny elastisk deformation.

Deformation Measurement and Compensation Techniques

Under hela bearbetningsprocessen är mätutrustning med hög precision avgörande för realtids- eller intermittent övervakning av deformation.

• Mätverktyg: Vanligt använda instrument inkluderar Coordinate Measuring Machines (CMMs), laserskannrar och högprecisionsmätare. Dessa används för att noggrant bedöma förändringar i geometriska toleranser såsom kritiska borrplatser, planhet och parallellitet.

• Dataåterkoppling: Om deformation som överskrider den specificerade toleranströskeln detekteras måste data omedelbart återkopplas till verktygsmaskinen eller processingenjören för att implementera dynamisk kompensation eller justering av efterföljande skärparametrar (t.ex. verktygsbanor, skärdjup). Detta skapar ett slutet styrsystem som säkerställer stabilitet i batchproduktion.