docSterowanie I Kontrola Procesa Kulowania
download 
Reklamacja Transkrypt
Sterowanie I Kontrola Procesa Kulowania
Layout 26.07.2005 13:37 Uhr Seite 45 R O Z D Z I A ¸ D W U N A S T Y Kontrolowany proces kulowania tym si´ ró˝ni od innych metod produkcyjnych, ˝e nie istniejà metody nieniszczàce pozwalajàce sprawdziç, czy proces ten zosta∏ przeprowadzony zgodnie z za∏o˝onà (i sprawdzonà) specyfikacjà. Takie techniki jak np. pomiar napr´˝eƒ w∏asnych metodà rentgenowskà wymagajà zniszczenia jednego elementu w celu dokonania pe∏nej analizy rozk∏adu napr´˝eƒ w∏asnych Êciskajàcych. W celu dobrania w∏aÊciwych parametrów kulowania dla ca∏ej partii obrabianych cz´Êci nale˝y ustaliç nast´pujàce czynniki: o o o o Êrut (rodzaj i granulacja) intensywnoÊç kulowaia stopieƒ pokrycia urzàdzenie do kulowania Obecnie MIC mo˝e sprostaç najwy˝szym wymaganiom dotyczàcym jakoÊci produktów w przemyÊle lotniczym i motoryzacyjnym. MIC posiada lub ubiega si´ o certyfikaty jakoÊci ISO 9002 i QS 9000. KONTOLA MEDIUM (ÂRUTU) Na rys. 12-1 przedstawiono dopuszczalne i niedopuszczalne kszta∏ty Êrutu do kulowania. Ârut u˝ywany do Kszta∏ty dopuszczalne kulowania musi mieç kszta∏t kulisty. JeÊli w czasie procesu nast´pujà Kszta∏ty niedopuszczalne p´kni´cia Êrutu to uszkodzony Êrut musi byç usuni´ty Rys. 12-1 Dopuszczalne z obiegu w celu i niedopuszczalne kszta∏ty Êrutu zabezpieczenia obrabianej powierzchni przed uszkodzeniami przez ostre kraw´dzie p´kni´tych Êrucin. Rys. 12-2A przedstawia wyglàd powierzchni kulowanej (powi´kszenie 100 X) z widocznymi uszkodzeniami powierzchni przez p´kni´te Êruciny. Na rys. 12-2B widoczna jest powierzchnia kulowana (powi´kszenie 100 X) Êrutem o dopuszczalnym kszta∏cie. Ârut dobrany do danego procesu kulowania musi mieç równomiernà, w przyj´tym przedziale tolerancji, graulacj´. Energia kinetyczna Êrutu jest funkcjà jego masy i pr´dkoÊci. Ârut o wi´kszej granulacji ma wi´kszà mas´ i energi´ uderzenia. JeÊli do kulowania u˝yte b´dà pomieszane partie Êrut o ró˝nej granulacji, wi´kszy Êrut b´dzie wytwarza∏ grubszà warstw´ z napr´˝eniami Êciskajàcymi. Wytworzona warstwa z napr´˝eniami Êciskajàcymi b´dzie nierównomierna co w rezultacie wp∏ynie na niespójne wyniki badaƒ zm´czeniowych. Na rys. 12-3A widoczny jest Êrutu o odpowiedniej granulacji i w∏aÊciwej charakterystyce kszta∏tu. Na rys. 12-3B widaç Êrutu o niew∏aÊciwej jakoÊci. Rys. 12-2A Uszkodzenia spowodowane p´kni´tymi Êrucinami Rys. 12-2B Wyglàd powierzchni Rys. 12-3A Ârut o wysokiej jakoÊci STEROWANIE I KONTROLA PROCESU KULOWANIA KONTROLOWANIE PROCESU Rys. 12-3B Ârut o z∏ej jakoÊci 45 Layout 26.07.2005 13:38 Uhr STEROWANIE I KONTROLA PROCESU KULOWANIA R O Z D Z I A ¸ 46 Seite 46 D W U N A S T Y W celu usuni´cia Êrutu niew∏aÊciwego (o zbyt ma∏ej i zbyt du˝ej Êrednicy) MIC stosuje system przesiewowy. System jest oparty na zró˝nicowanej pr´dkoÊci toczenia si´ Êrutu po powierzchniach obracajàcych si´ mis. Dzia∏anie separatora przedstawione jest na rys. 12-4. Ârut zostaje doprowadzony przewodem i wysypuje si´ na sto˝ek w górnej cz´Êci uk∏adu, a stacza si´ na wewn´trznà mis´. Ârut okràg∏y uzyskuje pr´dkoÊç dostatecznie du˝à, aby przedostaç si´ do zewn´trznej misy. Zebrany tu Êrut mo˝e byç ponownie u˝yty. Ârut po∏amany i wykruszenia Êrutu majà mniejszà pr´dkoÊç toczenia i pozostajà w misie wewn´trznej, z której sà usuwane. KONTROLA INTENSYWNOÂCI IntensywnoÊç kulowania jest miarà energii strumienia Êrutu. IntensywnoÊç jest jednym z podstawowych Êrodków, którego Rys. 12-4 Spiralny separator do kontrola zapewnia powtarzalnoÊci procesu. Energia strumienia klasyfikacji Êrutu Êrutu jest bezpoÊrednio zwiàzana z napr´˝eniami wytworzonymi w kulowanej cz´Êci. IntensywnoÊç mo˝e byç podwy˝szona przez stosowanie Êrutu o wi´kszej granulacji i/lub przez zwi´kszenie pr´dkoÊci strumienia Êrutu. Inne zmienne, które nale˝y braç pod uwag´ przy kulowaniu, to kàt uderzenia Êrutu i media do kulowania. IntensywnoÊç jest mierzona przy u˝yciu p∏ytek Almena. P∏ytka Almena to p∏ytka wykonana ze spr´˝ynowej stali SAE1070, obrobionej cieplnie na twardoÊç 44-50 HRC, którà mocuje si´ w specjalnym uchwycie i kuluje tylko z jednej strony. Wywo∏ane kulowaniem napr´˝enia w∏asne Êciskajàce powodujà wygi´cie si´ p∏ytki w ∏uk, wypuk∏y w kierunku strony kulowanej (rys. 12-5). WysokoÊç ∏uku p∏ytki Almena jest funkcjà energii strumienia Êrutu i stanowi liczbowà miar´ intensywnoÊci. Istniejà trzy rodzaje p∏ytek Almena stosowane w zale˝noÊci od przyj´tych parametrów kulowania: o o o p∏ytki „N“- gruboÊç 0,79 mm, p∏ytki „A“- gruboÊç 1,29 mm, p∏ytki „C“- gruboÊç 2,39 mm. Przy kulowaniu z wi´kszà intensywnoÊcià stosuje si´ p∏ytki grubsze. Pomiar wysokoÊci ugi´cia przyrzàdem Almena. Oznaczenie intensywnoÊci GruboÊci p∏ytek Almena Almena to pomierzona wysokoÊç ugi´cia mierzona przyrzàdem Almena) i symbol oznaczajàcy rodzaj p∏ytki, np. wysokoÊç ugi´cia 0,30 mm uzyskanà na WysokoÊç ∏uku p∏ytce „A“ oznaczamy 0,30A. Praktyczny zakres p∏ytki Almena typu „A“ wynosi P∏ytka po kulowaniu. Napr´˝enia 0,10 –0,61 mm ale p∏ytk´ o w∏asne wywo∏ujà ugi´cie wi´kszej gruboÊci powinno si´ zastosowaç gdy Rys. 12-5 P∏ytki Almena i przyrzàd Almena do pomiaru wysokoÊç ugi´cia osiàga wysokoÊci ugi´cia wartoÊç 0,51 mm. WartoÊç intensywnoÊci osiàgni´ta na p∏ytce typu „N“ stanowi ok. 1/3 wartoÊci na p∏ytce „A“, a intensywnoÊç osiàgni´ta na p∏ytce „C“ jest oko∏o trzy razy wi´ksza od wartoÊci z p∏ytki A (N~ 1/3A, C ~ 3A). 26.07.2005 13:38 Uhr Seite 47 R O Z D Z I A ¸ Nasycenie kulowanej powierzchni. WysokoÊç ugi´cia nie jest miarà intensywnoÊci, póki nie zostanie uzyskane odpowiednie nasycenie powierzchni. W celu okreÊlenia nasycenia powierzchni p∏ytki Almena nale˝y uzyskaç krzywà intensywnoÊci. W tym celu kuluje si´ seri´ p∏ytek Almena przy zachowaniu ustalonych, jednakowych parametrów, ale w innych cyklach czasowych. Pozwala to na narysowanie krzywej nasycenia podobnej do przedstawionej na rys. 12-7. Nasycenie jest okreÊlane jako najwczeÊniejszy punkt na krzywej, gdzie w wyniku podwojenia czasu ekspozycji uzyskuje si´ wzrost wartoÊci ugi´cia nie wy˝szy ni˝ 10%. Rys. 12-6 Blok Almena z p∏ytkà, umieszczone na cz´Êci przeznaczonej do kulowania. Wzrost poni˝ej 10% Punkt nasycenia Czas ekspozycji Rys. 12-7 Krzywa nasycenia Nale˝y jasno stwierdziç, ˝e nasycenie p∏ytki Almena i stopieƒ pokrycia elementu to nie to samo i ˝e nie muszà byç one osiàgni´te na kulowanej cz´Êci w tym samym czasie. Nasycenie jest miarà energii strumienia Êrutu. Stopieƒ pokrycia jest to stosunek powierzchni z wg∏´bieniami do ca∏ej powierzchni kulowanej i podawany jest w procentach. Stopieƒ pokrycia sprawdzany jest specjalnymi metodami kontroli stopnia pokrycia. Nasycenie jest okreÊlane na p∏ytce Almena o twardoÊci 44-50HRC. Je˝eli obrabiana cz´Êç jest wykonana z materia∏u o ni˝szej twardoÊci ni˝ p∏ytka Almena, pokrycie b´dzie uzyskane w krótszym czasie. W sytuacji odwrotnej, gdy obrabiana cz´Êç jest wykonana z materia∏u twardszego ni˝ p∏ytka Almena, b´dzie konieczny d∏u˝szy czas dzia∏ania strumieniem Êrutu, poniewa˝ wg∏´bienia powstajàce na twardszej powierzchni b´dà mniejsze. Krzywa saturacji ustala aktualnà intensywnoÊç dla konkretnych parametrów procesu, mierzonà w pewnych punktach na kulowanej cz´Êci, tak jak to przedstawiono na rys. 12-7. Aby ustaliç i utrzymaç w∏aÊciwy przebieg i rzetelnoÊç procesu, kulowanie musi byç przeprowadzone w sterowanych urzàdzeniach gdzie p∏ytka (lub p∏ytki) Almena i cz´Êci b´dà obrabiane w takich samych warunkach jak uprzednio ustalone. STEROWANIE I KONTROLA PROCESU KULOWANIA P∏ytki Almena sà mocowane do specjalnych uchwytów, które z kolei umieszczane sà w wytypowanych rejonach cz´Êci kulowanych (rys. 12-6). Rejony mocowania uchwytów z p∏ytkami powinny obejmowaç miejsca istotne zarówno pod wzgl´dem w∏aÊciwoÊci wytrzyma∏oÊciowych obrabianej cz´Êci jak i uzyskania w∏aÊciwego stopnia pokrycia. Pomierzona na p∏ytkach Almena intensywnoÊç jest dokumentowana przed rozpocz´ciem kulowania serii wyrobów. Pozwala to stwierdziç, czy maszyna do kulowania jest nastawiona i dzia∏a zgodnie z za∏o˝onymi parametrami procesu. Instrukcja kontroli procesu kulowania powinna okreÊlaç cz´stotliwoÊç kontroli intensywnoÊci w jednostkach czasu lub iloÊci kulowanych cz´Êci, aby zapewniç ca∏ej partii kulowanych detali takie same warunki procesu. D W U N A S T Y WysokoÊç ∏uku Layout 47 Layout 26.07.2005 13:38 Uhr STEROWANIE I KONTROLA PROCESU KULOWANIA R O Z D Z I A ¸ Seite 48 D W U N A S T Y KONTROLA STOPNIA POKRYCIA Ca∏kowite pokrycie powierzchni kulowanej cz´Êci jest bardzo wa˝ne i decyduje o w∏aÊciwoÊciach wytrzyma∏oÊciowych umacnianej cz´Êci. Stopieƒ pokrycia jest okreÊlany jako miara (w procentach) jednolitego i ca∏kowitego pokrycia wg∏´bieniami pierwotnej powierzchni obrabianej cz´Êci. Pokrycie nie powinno byç nigdy mniejsze ni˝ 100% poniewa˝ p´kni´cia zm´czeniowe i wynikajàce z korozji napr´˝eniowej mogà rozwinàç si´ w obszarze niekulowanym, w którym nie wytworzono napr´˝eƒ Êciskajàcych. Na rys. 12-8A przedstawiono powierzchni´ ca∏kowicie pokrytà odciskami Êrutu, a na rys. 12-8B powierzchni´ nie w pe∏ni pokulowanà. JeÊli w przyj´tych warunkach kulowania ustalono, ˝e pokrycie ma byç wi´ksze ni˝ 100%, np. 150%, 200%, to czas kulowania wg krzywej intensywnoÊci ustalonej dla 100% musi byç podwy˝szony o ten wspó∏czynnik (dla 200% czas ekspozycji musi byç dwukrotnie d∏u˝szy) Rys. 12-8A Widok powierzchni pokulowanej ca∏kowicie Rys. 12-8B Widok powierzchni nie w pe∏ni pokulowanej Peenscan® - metoda kontroli pokrycia. OkreÊlenie stopnia pokrycia mo˝e byç bardzo ∏atwe gdy kulowane sà materia∏y o niskiej twardoÊci i wg∏´bienia po kulowaniu sà dobrze widoczne. W takich warunkach u˝ycie szk∏a powi´kszajàcego 10 X jest zupe∏nie wystarczajàce. Jednak˝e w wielu przypadkach ustalenie stopnia pokrycia jest znacznie trudniejsze. Wewn´trzne powierzchnie otworów, niewielkie promienie przejÊç, bardzo twarde materia∏y i du˝e obszary powierzchni stwarzajà dodatkowe trudnoÊci w ustaleniu stopnia pokrycia. Metal Improvement Company opracowa∏o metod´ PEENSCAN®, w której u˝ywa si´ penetrujàcego p∏ynu fluorescencyjnego DYESCAN® w celu okreÊlenia stopnia pokrycia. PEENSCAN® jest odpowiedni do kontroli równomiernoÊci stopnia pokrycia w utrudnionych warunkach kontroli. Jasnozielona farba nie jest widoczna w normalnym Êwietle. Pokryta nià cz´Êç musi byç kontrolowana w czarnym Êwietle UV. Przed kulowaniem sprawdza si´ równomiernoÊç pokrycia farbà obszaru przeznaczonego do kulowania. P∏yn DYESCAN® mo˝e byç nak∏adany poprzez zanurzanie, malowanie p´dzlem czy napylanie na powierzchni´ badanej cz´Êci przed kulowaniem. Uderzenia Êrutu usuwajà fluorescencyjnà, elastycznà warstw´ w stopniu proporcjonalnym do rzeczywistego stopnia pokrycia. Gdy cz´Êç jest ponownie kontrolowana w Êwietle UV, nierównomierne pokrycie po kulowaniu jest doskonale widoczne. Parametry kulowania muszà byç wówczas zmienione tak, aby kontrola PEENSCAN® potwierdzi∏a ca∏kowite pokrycie obrabianej powierzchni. Rys. 12-9A Pokrycie metodà PEENSCAN® przed kulowaniem Rys. 12-9B Cz´Êciowe usuni´cie pokrycia PEENSCAN®, Êwiadczàce o niepe∏nym pokryciu Rys. 12-9C Pokrycie PEENSCAN® usuni´te ca∏kowicie – powierzchnia w pe∏ni pokryta Na rys. 12-9A, 12-9B i 12-9C przedstawiono zasad´ procesu PEENSCAN®. Przedstawione figury to komputerowa symulacja ∏opat turbiny gdzie kolor zielony reprezentuje widocznà w Êwietle UV blado - zielonà farb´. W miar´ usuwania farby pod wp∏ywem uderzeƒ Êrutu ods∏aniany jest materia∏ ∏opaty, a˝ do chwili gdy ca∏oÊç jest ju˝ koloru niebieskiego tzn. pokrycie po kulowaniu jest 100 %. 48 Proces kontroli PEENSCAN® jest bardziej wiarygodny ni˝ kontrola przy u˝yciu szk∏a powi´kszajàcego 10 X. Layout 26.07.2005 13:38 Uhr Seite 49 R O Z D Z I A ¸ D W U N A S T Y OÊrodki MIC na ca∏ym Êwiecie wyposa˝one sà w podobne typy automatycznych urzàdzeƒ do kulowania. Tak wyposa˝ona sieç placówek pozwala na wydajne, ekonomiczne wykonanie obróbki w miejscu najbardziej korzystnym dla klienta, a tak˝e na powtórzenie procesu z zachowaniem za∏o˝onych parametrów w dowolnym miejscu na Êwiecie. MIC oferuje tak˝e kulowanie monitorowane komputerowo (CMSP). Kulowanie monitorowane komputerowo jest stosowane w przypadku cz´Êci, które wymagajà nie tylko standardowego Êwiadectwa kulowania lecz tak˝e dokumentu przeprowadzenia operacji kulowania zgodnie z normami AMS-S-13165, MIL-S-13165, AMS 2430 itp. Cz´Êci, które z za∏o˝enia muszà mieç wysokà wytrzyma∏oÊç zm´czeniowà, muszà podlegaç procesowi komputerowo kontrolowanego kulowania zgodnie z normà AMS 2432. MIC opracowa∏ urzàdzenia do monitorowania komputerowego, które mogà monitorowaç, sprawdzaç i dokumentowaç nast´pujàce parametry procesu kulowania: o o o o o ciÊnienie powietrza i iloÊç Êrutu, przep∏ywajàcego przez ka˝dà dysz´, pr´dkoÊç ko∏a wirnika i iloÊç Êrutu podawanego na ka˝dy wirnik, obroty i/ lub pr´dkoÊç przemieszczania si´ cz´Êci kulowanych, przesuw dyszy, ca∏kowity czas obróbki Parametry te sà stale monitorowane i porównywane z dopuszczalnà tolerancjà zapisanà w programie komputera. W przypadku niedopuszczalnych odst´pstw w procesie kulowania nast´puje natychmiastowe wy∏àczenie maszyny i zostaje zasygnalizowany rodzaj i zakres odst´pstwa. Maszyna nie b´dzie mog∏a byç uruchomiona jeÊli nie zostanà usuni´te nieprawid∏owoÊci. Rys.12-10A Sterowana komputerowo maszyna z lancà do kulowania otworów Po zakoƒczeniu operacji kontrolowanego kulowania mo˝e byç sporzàdzony wydruk z przebiegu procesu. Wszelkie przerwy w przebiegu procesu sà na nim udokumentowane. Przebieg procesu jest zachowany w archiwach jakoÊci w MIC i mo˝e byç udost´pniony do wglàdu. Na rys. 12-10A przedstawiona jest maszyna do procesu komputerowo kontrolowanego kulowania, stosowana do kulowania wewn´trznych otworów Rys. 12-10B Sterowana komputerowo cz´Êci dla przemys∏u lotniczego. Na rys. 12-10B wielodyszowa maszyna do kulowania widoczna jest maszyna wielodyszowa do procesu komputerowo kontrolowanego kulowania. Na obu zdj´ciach widaç procesory komputera. STEROWANIE I KONTROLA PROCESU KULOWANIA AUTOMATYCZNE URZÑDZENIA DO KULOWANIA. 49 Layout 26.07.2005 13:38 Uhr STEROWANIE I KONTROLA PROCESU KULOWANIA R O Z D Z I A ¸ Seite 50 D W U N A S T Y P r z y k ∏ a d z a s t o s o w a n i a KULOWANIE KONTROLOWANE KOMPUTEROWO PRZED¸U˚A ˚YWOTNOÂå TURBIN Znacznie wzros∏o zainteresowanie metodà kulowania kontrolowanego komputerowo, gdy FFA zezwoli∏o na podniesienie znamionowego przebiegu turbin z 700 do 1500 cykli pomi´dzy kolejnymi przeglàdami. Wyd∏u˝enie czasu mi´dzy kontrolami umo˝liwi∏o zastosowanie silników przeznaczonych do celów militarnych w urzàdzeniach cywilnych. W celu podniesienia niezawodnoÊci istniejàcych urzàdzeƒ producenci turbin zdecydowali si´ na zastosowanie kulowania tarcz wirników turbin i ch∏odnic p∏ytowych. Kulowanie kontrolowane komputerowo umo˝liwi∏o dokumentowanie parametrów kulowania najbardziej istotnych cz´Êci i zapewni∏o ich pe∏nà powtarzalnoÊç. [12.1] DOKUMENTACJA PROCESU KULOWANIA Na rys. 12-11 przedstawiono wa∏ek wielowpustowy zamocowany w dwóch ∏o˝yskach. W wyniku z∏o˝onych obcià˝eƒ gi´tno - skr´cajàcych, na zewn´trznych rowkach wpustowych i promieniach przejÊç mogà powstaç p´kni´cia zm´czeniowe. W celu zapobie˝enia tym uszkodzeniom wa∏ek taki powinien byç obrobiony w nast´pujàcy sposób: o o o strefa „A“ – musi byç kulowana, strefa „B“ – mo˝e, ale nie musi byç kulowana, strefa „C“ – musi byç zabezpieczona przed kulowaniem (os∏oni´ta). Instrukcja kulowania wa∏ka wielowpustowego: o o o o o kulowaç stref´ rowków wpustowych i przyleg∏ych promieni przejÊç (strefa „A“) przy u˝yciu Êrutu MI-110H z intensywnoÊcià 0,006“-0.009“A; pokrycie strefy rowków wpustowych – minimum 100%, potwierdzone metodà kontrolnà PEENSCAN®; kulowanie powierzchni wa∏ka o wi´kszej Êrednicy (strefa „B“) dopuszczalne, ale nie konieczne; os∏oniç oba ∏o˝yska i Êrodkowà cz´Êç wa∏ka (strefa „C“); kulowaç zgodnie ze specyfikacjà AMS-S-13165 Je˝eli wymagane sà badania nieniszczàce to nale˝y je wykonaç przed kulowaniem. MIC ma ponad pi´çdziesi´cioletnie doÊwiadczenie w rozwiàzywaniu problemów wynikajàcych z procesu kulowania. MIC specjalizuje si´ w doborze granulacji Êrutu i innych parametrów kulowania w celu zapobiegania zm´czeniu i korozji. Lokalizacja placówek MIC na ca∏ym Êwiecie podana jest na tylnej ok∏adce niniejszej publikacji. LITERATURA: 12.1 Internal Metal Improvement Co. Memo 50 Rys 12-11 Schemat wa∏ka wielowpustowego instrukcja dotyczàca kulowania
