Kuinka diagnosoida levyn tasaisuuden asteittainen häviäminen, joka johtuu toistuvista yli{0}}lämpötiloista?

Vuosien käytön aikana puristuslevy, joka on toiminut nimellislämpötilaansa korkeammissa lämpötiloissa anturin poikkeaman, säätimen vian tai karanneiden kuumennustapahtumien vuoksi, alkaa menettää alkuperäistä muotoaan. Pinta ei ehkä ole enää täsmälleen tasainen, mutta se voi kehittyä vaatimattomalta "lautasen" ulkonäölle, jossa keskikohta on reunoja alempana. Tämä ongelma ei ole vain tavallinen kuluminen tai hankaus. Se on pysyvä, kumulatiivinen muodonmuutos, joka on seurausta lämpövirumisesta eli metallin asteittaisesta virtaamisesta rasituksen alaisena korkeassa lämpötilassa.

Yleinen vikatapa kuumennetuissa työkalujärjestelmissä on ongelma, jota kutsutaan progressiiviseksi tasaisuushäviöksi lämpötilan poikkeamien yli.

Muodonmuutosmekanismin ymmärtäminen
Virumisen muodonmuutos on pääasiallisesti vastuussa levyn tasaisuuden menetyksestä lämpenemisen vuoksi.

Creep määritellään seuraavasti:

Ajan plastinen muodonmuutos

Jatkuvassa mekaanisessa rasituksessa

Korkea{0}}lämpötila kiihtynyt sulamispisteen alapuolelle

Jos levy kohtaa toistuvia yli{0}}lämpötiloja, materiaali joutuu tilaan, jossa myötöraja pienenee huomattavasti. Metalli taipuu hitaasti koneen painon ja puristusvoimien vaikutuksesta.

Levyn muisti on itse, sen muotoon veistetty, ylikuumenemisesta.

Jäähtyessään vääristymä ei palaa alkuperäiseen geometriaan, vaan pysyy pysyvänä.

Tarkkuusmittauspinnan kartoitus
Diagnoosi alkaa huolellisella tasaisuuden mittauksella.

Pintamittaria, jossa on tarkka mittakello, käytetään levyn pinnan kartoittamiseen.

Mittausmenettely
Levyn pinta on jaettu säännölliseen ruudukkokuvioon

Vertailupisteet luodaan tasaisin välein

Valintaosoittimet luetaan jokaisessa ruudukon solmussa.

Poikkeamat vertailutasosta piirretään

Tämä menettely osoittaa pinnan yleisen geometrisen taipumuksen.

Tyypillinen diagnostinen tulos
Lämpövirumisvaurion lukemat ovat usein seuraavat:

Pienemmät arvot keskellä

Korkeammat arvot reunoilla

Tasainen, jatkuva kaarevuus vs. yksittäiset viat

Profiilin kulhon muoto on merkki virumismuodonmuutoksesta, ei mekaanisesta vauriosta tai paikallisesta kulumisesta.

Kulumisen ja materiaalivirran erottelu
Tärkeä vaihe diagnoosissa on erottaa materiaalihäviö ja materiaalin muodonmuutos.

Virumiseen liittyvä tasaisuuden menetys:

Koko materiaalin paksuus on käytännössä muuttumaton

Pinta näyttää ehjältä ilman eroosiokuvioita

Muodonmuutos on tilavuus, ei hankaava

Yksinkertainen paksuusmittaus paljastaa, että mitään materiaalia ei ole poistettu mielekkäällä tavalla.

Sen sijaan metalli myöntyi hitaasti plastisesti lämmön ja mekaanisen rasituksen yhteisvaikutuksessa.

Syy: Terminen yli{0}}retkitapahtuma
Keskeinen aloituselementti on toistuva altistuminen lämpötiloille, jotka ovat levyn turvallisen toiminta-alueen ulkopuolella.

Yleisiä syitä ovat:

Vialliset lämpötila-anturit

Ohjaimen viritys ei ole oikein

Lämmittimen karanneet olosuhteet

Lämmön takaisinkytkentäsilmukan vika

Lämpösuojauslogiikka riittämätön

Jopa lyhytkestoiset piikit voivat johtaa pitkäaikaiseen virumiskerääntymiseen, jos niitä toistetaan useiden jaksojen aikana.

Jokainen yli{0}}lämpötilatapahtuma lisää pienen määrän pysyvää muodonmuutosta, joka kertyy käyttöiän aikana.

Materiaalin käyttäytyminen korkeissa lämpötiloissa
Materiaalin lujuus heikkenee lämpötilan noustessa, mikä johtaa virumismuodonmuutokseen.

Korkeissa lämpötiloissa:

Myötölujuuden pieneneminen

Atomidiffuusio nopeutuu

Raerajan liike käynnistyy

Muodonmuutoskestävyys vähenee

Tällöin pienikin mekaaninen rasitus, joka johtuu levyn painosta ja puristusvoimista, voi johtaa pysyvään muodonmuutokseen.

Käyttäytyminen on ajasta{0}}riippuvaista, eli mitä pidempi valotus, sitä suurempi muodonmuutos.

Korjausmenettely
Tasaisuuden palauttamiseen kuuluu yleensä monivaiheinen korjaus{0}.

1. Lämpökäsittely stressin lievitykseen
Ensin levy poistetaan ja asetetaan valvottuun uuniympäristöön.

Tärkeimmät ominaisuudet:

Lämpötila pidetään materiaalin kriittisen siirtymälämpötilan alapuolella.

Vähennä sisäisiä jännitteitä

Virumisen aiheuttaman jäännösjännityksen osittainen stabiloituminen

Tämä ei palauta geometriaa, vaan valmistelee materiaalin uudelleen{0}}työstöä varten.

2. Uudelleen-työstö tai uudelleen-hionta tarkasti
Jännityksen vähentämisen jälkeen levy hiotaan uudelleen tai tarkkuuskoneistetaan.

Tavoitteena on:

Tasaisen referenssipinnan rekonstruktio

Geometrisen vääristymän korjaus

Tasaisuuden ja rinnakkaisuuden palauttaminen

Tämä toimenpide on tärkeä, jotta levy palaa käyttöarvoihin.

3. Lopputarkastus
Koneistuksen jälkeen tasaisuus{0}}tarkistetaan uudelleen:

Kellotaulut

Pintalevyn vertailu

Laserinterferometria (tarkkoihin sovelluksiin)

Levy otetaan uudelleen käyttöön tarkastuksen jälkeen.

Toistuvan tasaisuuden menettämisen välttäminen
Sen korjaaminen ei korjaa juuriongelmaa.

Peruslämpöongelma on korjattava toistumisen välttämiseksi.

Ensisijaiset ehkäisymenetelmät ovat:

Lämpötila-anturin kalibrointi.

Ohjausjärjestelmän virityksen tarkistus

3. Yli-lämpösuojan toteutuksen rajoitus

Lämpöhomogeenisuuden säännöllinen seuranta.

Lämmittimen vakauden ja johdon eheyden tarkistaminen.

Virumamuodonmuutos säilyy uudelleen{0}}työstön jälkeenkin, jos lämpöpoikkeamia ei korjata.

Lämpötilan ja{0}}pitkän aikavälin muodonmuutoksen välinen korrelaatio
Viruminen on hyvin lämpötilahistoriasta riippuvaista,

Pienet mutta toistuvat retket voivat aiheuttaa vahinkoa ajan myötä.

Tämä tekee sairaudesta niin vahingollisen, koska:

välitöntä vikaa ei havaita

Deformaatio tapahtuu hitaasti

Suorituskyvyn heikkeneminen on usein ainoa tapa havaita

Lämpöhistoria on koodattu levyn fyysiseen geometriaan.

Yhteenveto
Levyn ylikuumenemisen -muodonmuutoksen diagnosointiin kuuluu kattava pintakartoitus, paksuuden tarkistaminen ja tieto virumiskäyttäytymisestä. Kellotaulussa näkyy normaalissa tapauksessa tyypillinen maljan muotoinen vääristymä, joka osoittaa materiaalin jatkuvaa virtausta pinnan kulumisen sijaan.

Lämpötilavaihtelulevyn tapauksessa tasaisuuden asteittaista häviämistä voidaan korjata tarkkuus{0}}uudelleenhionnalla jännityksen-poistolämpökäsittelyn jälkeen. Onnistunut korjaus edellyttää kuitenkin, että perimmäinen syy-toistuvat-lämpötilatapahtumat- on poistettava.

Jopa teräs, jolle annetaan tarpeeksi lämpöä riittävän pitkään, voi toimia hitaasti viskoosina materiaalina, joka virtaa jännityksen alaisena kuin jäätikkö. Hiipivä levy ei siis ole vain mekaaninen ongelma, vaan myös lämpöprosessin varoitussignaali, johon on puututtava järjestelmän pitkän -vakauden varmistamiseksi.