اجزای اصلی قطعات سخت افزاری دقیق: مواد، فرآیندها و کیفیت

آنچه به عنوان یک قطعه سخت افزاری دقیق به حساب می آید

یک قطعه سخت افزاری دقیق، یک جزء فلزی است که با توجه به نیازهای ابعادی، هندسی و سطحی سخت ساخته می شود، معمولاً برای تجهیزاتی که در آن خرابی یا سست بودن عملکرد را به خطر می اندازد. این بخش براکت‌های ماشین‌کاری شده، محفظه‌ها، شفت‌ها، اتصالات، مهر و موم، بست‌ها و درج‌های ساختاری مورد استفاده در الکترونیک، ابزار دقیق، سیستم‌های خودرو، مجموعه‌های هوافضا، دستگاه‌های پزشکی و{2}}تجهیزات انرژی جدید را پوشش می‌دهد. آنچه سخت افزار دقیق را از مهر و موم یا ریخته گری معمولی جدا می کند، خود قسمت نیست، بلکه نظم و انضباط پیرامون آن است: مواد کنترل شده، تلورانس های تعریف شده، فرآیندهای مستند و بازرسی در هر مرحله.

انتخاب مواد: اولین جزء

این ماده پایه و اساس هر قطعه دقیقی است، و انتخاب یک مبادله- بین استحکام، وزن، مقاومت در برابر خوردگی، قابلیت ماشینکاری و هزینه است. موادی که اغلب مشخص می شوند عبارتند از:

فولاد ضد زنگ- 304 و 316 برای مقاومت در برابر خوردگی و استحکام؛ 17-4 PH که در آن سختی بالاتر مورد نیاز است.

آلیاژهای آلومینیوم- 6061 و 7075 برای وزن سبک، ماشینکاری خوب و سازگاری با آنودایز.

تیتانیوم و آلیاژهای تیتانیوم- درجه 2 برای خوردگی-قطعات بحرانی و درجه 5 (Ti-6Al-4V) که در آن نسبت استحکام بالا-به-وزن اهمیت دارد، مانند اتصالات هوافضا، آب بندی های اعماق دریا و بست های با کارایی بالا. تیتانیوم همچنین برای قسمت هایی که در معرض آب دریا یا بافت بدن هستند مناسب است.

آلیاژهای مس- برنج و مس بریلیوم برای کنتاکت‌های الکتریکی، پایانه‌ها و کانکتورها.

خریداران باید همیشه تأیید کنند که مواد دریافتی دارای گواهی استاندارد مربوطه است (به عنوان مثال ASTM B348 برای نوار تیتانیوم) و اینکه شیمی با الزامات ترسیم مطابقت دارد، زیرا جایگزینی های پایین دست منبع رایج خرابی کیفیت هستند.

تعریف هندسی و تحمل ها

جزء دوم تعریف مهندسی قطعه است: ابعاد، تحمل هندسی و پرداخت سطح. قطعات دقیق معمولاً با تلورانس‌هایی در محدوده 0.01-0.05 میلی‌متر برای ویژگی‌های عمومی و 0.005- 0.01 میلی‌متر برای سطوح جفت‌گیری حیاتی ترسیم می‌شوند که از طریق نمادهای GD&T و سیستم‌های مرجع بیان می‌شود. در عمل صنعت به ISO 2768 برای تلورانس های عمومی و ISO 1101 برای تحمل هندسی ارجاع می شود. هنگامی که یک نقشه یک تلورانس را مشخص می کند، کارگاه ماشین باید آن را تحت شرایط تولید واقعی - اندازه گیری دمای کنترل شده، سنج های کالیبره شده و داده های قابلیت فرآیند - نه صرفاً در تئوری، نگهداری کند.

فرآیندهای ماشینکاری که دقت را ارائه می دهند

اکثر قطعات سخت افزاری دقیق توسط ماشینکاری CNC تولید می شوند، زیرا حذف مواد سخت ترین و قابل تکرارترین تلرانس ها را می دهد:

فرز CNC- 3-محور برای منشورهای ساده، محور 4 و 5 برای زیربرها، ویژگی‌های زاویه‌دار و خطوط آزاد.

تراشکاری CNC- برای قطعات استوانه‌ای، رزوه‌ها و سوراخ‌های دقیق. تراشکاری نوع سوئیسی{1}}برای قطعات کوچک و باریک.

سیم EDM و برش لیزری- برای نمایه‌های دیوار نازک-، شکاف‌های ظریف و ویژگی‌هایی که ابزارهای برش به آنها دسترسی ندارند.

آسیاب و سنگ زنی- برای پرداخت نهایی کمتر از Ra 0.4 میکرومتر و برای مواد سخت شده.

طراحی فیکسچر، انتخاب ابزار و استراتژی خنک کننده به اندازه خود دستگاه مهم هستند. تیتانیوم، به‌ویژه، به سرعت برش پایین، نرخ تغذیه بالا، تنظیمات سخت و خنک‌کننده فراوان نیاز دارد، زیرا کار می‌کند-سخت می‌کند و گرما را هدایت نمی‌کند. مغازه ای که به طور منظم تیتانیوم را ماشین می کند، زمان چرخه و ابزار متفاوتی را نسبت به مغازه ای که این کار را نمی کند، نقل قول می کند.

درمان سطحی: لایه محافظ و عملکردی

عملیات سطحی یک قطعه ماشینکاری شده را به یک جزء تمام شده با خواص خوردگی، سایش، الکتریکی یا آرایشی مشخص تبدیل می کند. گزینه های رایج عبارتند از آنودایز (آلومینیوم و تیتانیوم)، غیرفعال سازی (زنگ نزن و تیتانیوم)، آبکاری الکتریکی (روی، نیکل، کروم)، پوشش پودری، سندبلاست، سیاه شدن و نیکل الکترولس. هر درمان دارای مشخصات و یک نتیجه قابل اندازه گیری است: ضخامت پوشش، چسبندگی، نمک-ساعت پاشش. انتخاب باید روی نقاشی نوشته شود. پایان نامشخص یکی از دلایل مکرر اختلافات و شکست های میدانی است.

کنترل کیفیت و بازرسی

آخرین مؤلفه تأیید است. یک تامین‌کننده جدی کیفیت را در چهار لایه کنترل می‌کند: گواهی‌های مواد دریافتی، در-بازرسی فرآیند (اول-بازرسی مقاله، نمونه‌برداری ابعادی)، بازرسی نهایی با CMM (ماشین اندازه‌گیری مختصات)، اندازه‌گیری نوری و ناهمواری، و مستندات شامل گواهی‌های مواد، گزارش‌های بازرسی و{3}در صورت نیاز، قسمت سوم آزمایش{3}. گواهینامه هایی مانند ISO 9001:2015 سیستم مدیریت پشت این لایه ها را توصیف می کند. برای ایمنی{8}}صنایع حیاتی، خریداران باید سوابق بازرسی واقعی را درخواست کنند، نه فقط بیانیه انطباق.

نمونه های کاربردی

قطعات سخت افزاری دقیق هر جا که قابلیت اطمینان قابل مذاکره نباشد ظاهر می شوند: کانکتورها، ریل های راهنما و محفظه ها در الکترونیک. اجزای ترمز و تعلیق در وسایل نقلیه؛ براکت ها و اتصالات در هواپیما؛ ابزارهای قابل کاشت-در پزشکی. و کانکتورهای ترمینال، شین ها و محفظه حسگرها در{2}}سیستم های انرژی جدید. در هر مورد، همان پنج جزء تکرار می شوند - مواد، هندسه، فرآیند، سطح و بازرسی - و کیفیت قطعه تمام شده فقط به خوبی ضعیف ترین قسمت از پنج است.

سوالات متداول

ماشینکاری CNC چه تحملی می تواند روی قطعات سخت افزاری دقیق داشته باشد؟

ماشینکاری استاندارد CNC دارای 0.01-0.05 میلی متر است. با سنگ زنی، سنگ زنی و تولید با دمای کنترل شده، ویژگی های حیاتی را می توان تا 0.005 میلی متر یا بهتر نگه داشت. محدودیت عملی به اندازه قطعه، مواد و هندسه ویژگی بستگی دارد.

چرا از تیتانیوم برای قطعات سخت افزاری دقیق استفاده می شود؟

تیتانیوم نسبت استحکام بالا به وزن، مقاومت در برابر خوردگی فوق‌العاده در آب دریا و مواد شیمیایی و زیست‌سازگاری را با هم ترکیب می‌کند و آن را به ماده انتخابی برای سخت‌افزارهای هوافضا، دریایی، پزشکی و خودروها با کارایی بالا تبدیل می‌کند که در آن فولاد بسیار سنگین یا بیش از حد مستعد خوردگی است.

تفاوت بین فرز CNC و تراشکاری CNC چیست؟

چرخش قطعه کار را در برابر یک ابزار ثابت می چرخاند و برای قطعات استوانه ای ایده آل است. فرز ابزار را در برابر یک قطعه کار ثابت می چرخاند و تخت ها، شکاف ها، سوراخ ها و خطوط را کنترل می کند. بسیاری از قطعات دقیق از هر دو عملیات به صورت متوالی استفاده می کنند.

پرداخت سطح چگونه باید در نقشه مشخص شود؟

مقدار زبری مانند Ra 0.8، 0.4 یا 0.2 میکرومتر را همراه با عملیات (آنودایز، غیرفعال کردن، آبکاری) و هر ضخامت پوشش مشخص کنید. پرداخت های نامشخص توسط فروشگاه های مختلف به طور متفاوتی تفسیر می شوند، بنابراین آنها را یادداشت کنید.

تامین کننده قطعات دقیق چه مدارکی باید ارائه دهد؟

حداقل، گواهی مواد، گزارش بازرسی ابعادی (به طور ایده‌آل از یک CMM)، گزارش پایان سطح و، در صورت لزوم، گواهی‌های ضخامت پوشش و{0}}پاشش نمک. برای کارهای پزشکی یا هوافضا، ردیابی کامل دسته ای و گزارش های بازرسی{2}}طرف ثالث مورد انتظار است.

چگونه بین آلومینیوم و تیتانیوم برای یک قطعه دقیق انتخاب کنم؟

زمانی از آلومینیوم استفاده کنید که وزن، هزینه و ماشین کاری غالب است و شرایط خدمات متوسط ​​است. هنگامی که قطعه بارهای زیادی را حمل می کند، خوردگی شدید (آب دریا، مواد شیمیایی) را می بیند یا باید با MRI{1}} سازگار باشد، از تیتانیوم استفاده کنید. تفاوت چگالی کم است. اختلاف اموال زیاد است