Cara efektif mengontrol deformasi sekunder yang disebabkan oleh pelepasan tegangan sisa selama pemesinan presisi pengecoran hidrolik

Pengecoran hidrolik merupakan komponen penting dalam sistem kontrol fluida presisi tinggi, yang memerlukan tingkat akurasi tinggi dalam proses penggilingan, pengeboran, dan pengasahan. Selama operasi ini, Residual Stres yang melekat dalam pengecoran didistribusikan kembali dan dilepaskan saat material dihilangkan. Fenomena ini menyebabkan Deformasi Sekunder, yang secara langsung mengganggu keakuratan posisi, toleransi geometrik, dan kinerja penyegelan akhir saluran oli internal dan lubang katup. Mengontrol deformasi ini merupakan salah satu tantangan teknis paling signifikan dalam manufaktur komponen hidrolik.

Menganalisis Sumber Stres Residu dalam Pengecoran

Memahami bagaimana tegangan sisa terbentuk adalah langkah utama dalam mengendalikan deformasi sekunder. Tegangan sisa pada pengecoran hidrolik terutama berasal dari tiga fase:

1. Solidifikasi Pengecoran: Laju pendinginan yang tidak konsisten antara penampang tebal dan tipis menyebabkan laju penyusutan dan waktu transformasi fasa yang bervariasi di berbagai area. Tegangan termal diferensial ini merupakan sumber tegangan sisa yang dominan.

2. Pengekangan Inti dan Cetakan: Saluran minyak internal yang kompleks seringkali memerlukan struktur inti yang kompleks. Pengekangan kaku yang diberikan oleh inti pada logam saat mengeras menghambat kontraksi bebas pengecoran, membentuk sistem tegangan tarik dan tekan yang seimbang di dalam komponen.

3. Pasca Pemrosesan: Operasi seperti pengguncangan, penghilangan pasir, penggilingan yang tidak memadai, dan perlakuan panas yang tidak tepat juga dapat menimbulkan tekanan tambahan pada struktur pengecoran.

Pra-Perawatan: Kunci untuk Menghilangkan atau Menstabilkan Residu Stres

Sebelum pemesinan presisi dimulai, sangat penting untuk memaksimalkan penghapusan atau stabilisasi tegangan sisa internal melalui metode seperti perlakuan panas atau penuaan alami.

1. Anil Penghilang Stres

Anil pelepas stres adalah metode yang paling efektif dan banyak diterapkan untuk mengurangi tegangan sisa pengecoran.

• Mekanisme Kerja: Pada suhu tinggi ini, kekuatan luluh material menurun secara signifikan, dan difusi atom semakin cepat. Hal ini memungkinkan tekanan internal mereda melalui deformasi plastik mikroskopis.

• Laju Pendinginan: Proses pendinginan tungku yang terkontrol dan sangat lambat harus diterapkan. Pendinginan yang cepat dapat menimbulkan kembali tekanan termal baru, sehingga sangat mengurangi atau bahkan meniadakan efek pelepas stres.

2. Penuaan Alami dan Getaran

• Penuaan Alami: Melibatkan penyimpanan coran pada suhu kamar untuk jangka waktu lama (beberapa bulan atau bahkan satu tahun). Metode ini mengandalkan ketidakstabilan termodinamika material dan mulur untuk melepaskan tegangan secara perlahan. Meskipun hasilnya stabil, durasinya tidak praktis untuk manufaktur modern dengan efisiensi tinggi.

• Getaran Stress Relief (VSR): Sebuah teknik yang menggunakan energi getaran untuk membantu relaksasi stres. Dengan memberikan getaran dengan frekuensi dan energi tertentu pada pengecoran, tekanan internal dibantu menuju keadaan keseimbangan baru. Metode ini efisien tetapi memerlukan pencocokan parameter getaran yang tepat dengan geometri pengecoran.

Strategi Pengendalian Stres Selama Pemesinan Presisi

Bahkan setelah pra-perawatan, sisa stres mungkin masih ada. Strategi khusus harus diterapkan selama operasi pemotongan untuk mengendalikan pelepasan stres.

1. Segmentasi Pemesinan Kasar dan Pemesinan Selesai

• Pemesinan Bertahap: Bagilah proses secara ketat menjadi tahap pemesinan kasar dan pemesinan akhir. Tujuan utama dari pemesinan kasar adalah menghilangkan secara cepat sebagian besar kelonggaran material, mengekspos dan memungkinkan tekanan internal untuk dilepaskan sebagian.

• Pereda Stres Menengah: Untuk pengecoran hidraulik kritis dengan persyaratan deformasi yang sangat ketat, seperti badan katup multi-tahap, anil pelepas tegangan menengah bersuhu rendah dapat dimasukkan setelah pemesinan kasar menghilangkan 80% stok. Hal ini memastikan bidang tegangan seimbang secara maksimal sebelum pemesinan akhir dimulai.

2. Pemotongan Simetris dan Penghapusan Berlapis

• Pemotongan Simetris: Gunakan jalur pemotongan yang simetris atau seimbang bila memungkinkan. Hindari pemindahan material yang berlebihan atau terlokalisasi pada satu sisi, yang secara drastis mengganggu keseimbangan tegangan dan dapat menyebabkan pengecoran bengkok atau terpelintir.

• Kedalaman Kecil, Banyak Lintasan: Selama fase pemesinan akhir, gunakan kedalaman potong dan kecepatan pengumpanan yang kecil, sehingga menghilangkan material yang tersisa dalam beberapa lintasan. Hal ini memungkinkan tegangan sisa dilepaskan dengan peningkatan yang lebih halus dan lebih kecil, sehingga mencegah lompatan dimensi yang tiba-tiba terkait dengan pelepasan tegangan secara tiba-tiba.

3. Desain Perlengkapan dan Kontrol Penjepit

• Perlengkapan Fleksibel: Desain perlengkapan harus mematuhi prinsip deformasi minimum. Gunakan perlengkapan fleksibel dengan dukungan multi-titik dan area kontak yang besar, hindari terciptanya tekanan penjepitan baru pada pengecoran.

• Pemantauan Gaya Penjepit: Gaya penjepit untuk komponen hidraulik presisi harus dikontrol secara tepat menggunakan kunci torsi atau sensor gaya. Hal ini memastikan gaya penjepitan cukup untuk mengamankan benda kerja tetapi tidak cukup kuat untuk menyebabkan deformasi elastis baru.

Teknik Pengukuran dan Kompensasi Deformasi

Sepanjang proses pemesinan, peralatan pengukuran presisi tinggi sangat penting untuk pemantauan deformasi secara real-time atau intermiten.

• Alat Pengukuran: Instrumen yang umum digunakan meliputi Mesin Pengukur Koordinat (CMM), pemindai laser, dan pengukur dial presisi tinggi. Ini digunakan untuk menilai secara akurat perubahan toleransi geometri seperti lokasi lubang kritis, kerataan, dan paralelisme.

• Umpan Balik Data: Jika deformasi melebihi ambang batas toleransi yang ditentukan terdeteksi, data harus segera diumpankan kembali ke peralatan mesin atau teknisi proses untuk menerapkan kompensasi dinamis atau penyesuaian parameter pemotongan berikutnya (misalnya, jalur pahat, kedalaman pemotongan). Hal ini menciptakan sistem kontrol loop tertutup yang menjamin stabilitas dalam produksi batch.