Hidrolik dökümlerin hassas işlenmesi sırasında artık gerilimin serbest bırakılmasından kaynaklanan ikincil deformasyonun etkili bir şekilde kontrol edilmesi

Hidrolik dökümler Frezeleme, delik delme ve honlama işlemlerinde zorlu düzeyde doğruluk gerektiren, yüksek hassasiyetli akışkan kontrol sistemlerinin temel bileşenleridir. Bu işlemler sırasında, döküm içindeki doğal Artık Gerilim yeniden dağıtılır ve malzeme kaldırıldığında serbest bırakılır. Bu olay, konum doğruluğunu, geometrik toleransları ve dahili yağ geçişlerinin ve valf deliklerinin nihai sızdırmazlık performansını doğrudan tehlikeye sokan İkincil Deformasyona neden olur. Bu deformasyonun kontrol edilmesi, hidrolik bileşen imalatındaki en önemli teknik zorluklardan biridir.

Dökümlerde Artık Gerilme Kaynaklarının Analizi

Artık gerilimin nasıl oluştuğunu anlamak, ikincil deformasyonun kontrolünde birincil adımdır. Hidrolik dökümlerdeki artık gerilim esas olarak üç aşamadan kaynaklanır:

1. Döküm Katılaşması: Kalın ve ince kesitler arasındaki tutarsız soğuma hızı, farklı alanlarda farklı büzülme oranlarına ve faz dönüşüm sürelerine yol açar. Bu diferansiyel termal gerilim, artık gerilimin baskın kaynağıdır.

2. Maça ve Kalıp Kısıtlaması: Karmaşık iç yağ geçişleri çoğu zaman karmaşık maça yapıları gerektirir. Katılaşırken çekirdeğin metal üzerine uyguladığı sert kısıtlama, dökümün serbest büzülmesini engeller ve bileşen içinde kendi kendine dengeli bir çekme ve basınç gerilimi sistemi oluşturur.

3. İşlem Sonrası: Sallama, kum giderme, yetersiz taşlama ve uygunsuz ısıl işlem gibi işlemler de döküm yapısına ilave gerilim getirebilir.

Ön Tedavi: Artık Stresi Ortadan Kaldırmanın veya Dengelemenin Anahtarı

Herhangi bir hassas işleme başlamadan önce, ısıl işlem veya doğal yaşlandırma gibi yöntemlerle iç artık gerilimin ortadan kaldırılmasını veya stabilizasyonunu en üst düzeye çıkarmak zorunludur.

1. Gerilim Giderme Tavlaması

Gerilim giderme tavlaması, döküm artık gerilimini azaltmak için en etkili ve yaygın olarak uygulanan yöntemdir.

• Etki Mekanizması: Bu yüksek sıcaklıkta malzemenin akma dayanımı önemli ölçüde azalır ve atomik difüzyon hızlanır. Bu, mikroskobik plastik deformasyon yoluyla iç gerilimlerin gevşemesine olanak tanır.

• Soğutma Hızı: Kontrollü, son derece yavaş bir fırın soğutma işlemi uygulanmalıdır. Hızlı soğutma, yeni termal gerilimleri yeniden ortaya çıkarabilir, gerilim giderme etkisini ciddi şekilde azaltabilir veya hatta ortadan kaldırabilir.

2. Doğal ve Titreşimli Yaşlandırma

• Doğal Yaşlandırma: Dökümün oda sıcaklığında uzun bir süre (birkaç ay, hatta bir yıl) saklanmasını içerir. Bu yöntem, malzemenin termodinamik kararsızlığına ve gerilimi yavaşça serbest bırakmak için sürünmesine dayanır. Sonuç istikrarlı olsa da, modern yüksek verimli üretim için süre pratik değildir.

• Titreşimli Stres Giderme (VSR): Stresin gevşemesine yardımcı olmak için titreşim enerjisini kullanan bir teknik. Dökümü belirli frekans ve enerjide titreşimlere maruz bırakarak iç gerilimlerin yeni bir denge durumuna doğru ilerlemesine yardımcı olunur. Bu yöntem etkilidir ancak titreşim parametrelerinin döküm geometrisine tam olarak eşleştirilmesi gerekir.

Hassas İşleme Sırasında Gerilim Kontrol Stratejileri

Ön tedaviden sonra bile bir miktar artık stres kalabilir. Stres salınımını kontrol etmek için kesme işlemleri sırasında özel stratejiler kullanılmalıdır.

1. Kaba ve İnce İşlemenin Segmentasyonu

• Aşamalı İşleme: Süreci kesinlikle kaba ve son işleme aşamalarına bölün. Kaba işlemenin birincil amacı, malzeme payının çoğunluğunun hızlı bir şekilde ortadan kaldırılması, iç gerilimlerin açığa çıkarılması ve kısmen serbest bırakılmasına izin verilmesidir.

• Orta Gerilim Giderme: Çok kademeli valf gövdeleri gibi son derece sıkı deformasyon gereksinimleri olan kritik hidrolik dökümler için, kaba işlemeyle stokun %80'inin çıkarılmasından sonra orta, düşük sıcaklıkta gerilim giderme tavı yerleştirilebilir. Bu, son işleme başlamadan önce gerilim alanının maksimum düzeyde dengelenmesini sağlar.

2. Simetrik Kesme ve Katmanlı Kaldırma

• Simetrik Kesme: Mümkün olduğunda simetrik veya dengeli kesme yolları kullanın. Gerilim dengesini önemli ölçüde bozan ve dökümün bükülmesine veya bükülmesine neden olabilecek şekilde, bir tarafta aşırı veya lokal malzeme çıkarılmasından kaçının.

• Küçük Derinlik, Çoklu Geçişler: Son işleme aşamasında, küçük bir kesme derinliği ve ilerleme hızı benimseyin ve kalan malzemeyi birden çok geçişte çıkarın. Bu, artık gerilimin daha yumuşak, daha küçük bir artışla serbest bırakılmasına olanak tanır ve ani gerilimin serbest bırakılmasıyla ilişkili ani boyut sıçramalarının önlenmesini sağlar.

3. Fikstür Tasarımı ve Sıkıştırma Kontrolü

• Esnek Armatürler: Armatür tasarımı minimum deformasyon ilkesine uygun olmalıdır. Çok noktalı destekli ve geniş temas alanlı esnek fikstürler kullanarak döküm üzerinde yeni sıkma gerilimlerinin oluşmasını önleyin.

• Sıkıştırma Kuvveti İzleme: Hassas hidrolik bileşenler için sıkma kuvveti, tork anahtarları veya kuvvet sensörleri kullanılarak hassas bir şekilde kontrol edilmelidir. Bu, sıkıştırma kuvvetinin iş parçasını sabitlemek için yeterli olmasını ancak yeni elastik deformasyona neden olacak kadar güçlü olmamasını sağlar.

Deformasyon Ölçümü ve Telafi Teknikleri

İşleme süreci boyunca yüksek hassasiyetli ölçüm ekipmanı, deformasyonun gerçek zamanlı veya aralıklı olarak izlenmesi için çok önemlidir.

• Ölçüm Araçları: Yaygın olarak kullanılan aletler arasında Koordinat Ölçüm Makineleri (CMM'ler), lazer tarayıcılar ve yüksek hassasiyetli kadranlı göstergeler bulunur. Bunlar, kritik delik konumları, düzlük ve paralellik gibi geometrik toleranslardaki değişiklikleri doğru bir şekilde değerlendirmek için kullanılır.

• Veri Geri Bildirimi: Belirtilen tolerans eşiğini aşan deformasyon tespit edilirse, dinamik telafiyi uygulamak veya sonraki kesme parametrelerinin (örneğin takım yolları, kesme derinliği) ayarlanması için veriler derhal takım tezgahına veya proses mühendisine geri beslenmelidir. Bu, toplu üretimde istikrar sağlayan bir kapalı döngü kontrol sistemi oluşturur.