למה חלקים מפלדה המעובדים בערבלת CNC מתעקלים ואיך למנוע זאת

התעקלות היא אחת הפגמים המפריעים ביותר ב חלקים מפלדה המעובדים בערבלת CNC . רכיבים שנמדדו באופן מושלם על הערבלת CNC נוטים להתעקל לפתע לאחר פירוק החיזוק, טיפול حراري או אפילו במהלך הבדיקה הסופית. התוצאה: פסולת, עיבוד מחדש, עיכובים באספקה תלונות לקוחות.

במאמר זה, בהתבסס על ניסויים אמיתיים במפעל, פרויקטים לעיצוב מחדש של חיזוקים ונתוני בדיקות מתח תרמי מתוך סביבות ייצור, מסבירים למה חלקים מפלדה מתעקלים במהלך עיבוד בערבלת CNC – וכיצד למנוע זאת בדיוק באמצעות שיטות הנדסיות מוכחות.

מהו עיוות בחלקי פלדה בעיבוד CNC?

עיוות מתייחס ל העוות ממדי לא מתוכנן שהתעורר ממתחים שאריים, שיפועי חום או הסרה לא אחידה של חומר.

תסמינים טיפוסיים כוללים:

• לוחות שטוחים המתקשתים לאחר סיום העיבוד

• צירים ארוכים המנופפים לאחר עיבוד גס

• דפנות דקיקות המסתובבות במהלך הורדת החיזוק

• חורים היוצאים מהעיגול לאחר טיפול حراري

במחקר בן 6 חודשים שנערך אצל ספק ציוד הידראולי שעיבד גופי שסתומים מסוג AISI 1045:

• יורד פסולת הנובעת מעיוות 28%

• שעות עיבוד מחדש ירדו 34%

• סטיית השטחיות השתפרה מ-0.19 מ"מ → 0.06 מ"מ

—לאחר השינויים בתהליך המתוארים להלן.

מדוע חלקים מפלדה המעובדים על ידי מכונות CNC מתעקלים: הסיבות העיקריות

1. מתח שאריות בחומר הגלם

גופי פלדה מגולדים חמים או מוצקים לרוב מכילים מתחים נצמדים מהתהליך של הצורה והקירור.

כשמבצעים עיבוד מכני שמוריד חומר באופן לא אחיד, המתח מתפזר מחדש — מה שגורם לעקימה של החלק.

מקרה נצף:
העיבוד המכני של לוחות מפורגים מסוג 4140 ללא שחרור מתח גרם ל עקימה של 0.32 מ"מ על אורך של 400 מ"מ לאחר הסיום.

2. הצטברות חום במהלך החיתוך

פלדה מתפשטת כאשר היא מחוממת. אסטרטגיות חיתוך אגרסיביות או זרימת קירור לקויה יוצרות הבדלי טמפרטורה, במיוחד ב:

• כיסים עמוקים

• צלעות דקיקות

• מהלכי גימור ארוכים

הדמיית חום במהלך ריצה ניסיונית חשפה הבדל טמפרטורה של 42° צלזיוס לרוחב שפה דקה — מספיק כדי לגרום לעיוות מדיד.

3. הסרה לא מאוזנת של חומר

הסרת רוב החומר מצד אחד תחילה גורמת לשחרור מתח פנימי באופן אסימטרי.

זה נפוץ ב:

• חלקי מעטפת

• מסגרות מבניות

• לוחות גדולים

4. עיוות הנגרם על ידי ציוד התמיכה

הפעלת לחץ יתר על רכיבי פלדה דקים עלולה לאלץ אותם להתעוות אלסטית. לאחר שמשחררים אותם, הם 'מתקופצים' בחזרה לצורות מעוותות.

ניסויי מדידת כוח על ציוד תמיכה בריק נראים כי הפחתת עומס האחזה ב-35% הפחיתה את שגיאת השטיחות לאחר העיבוד במכונה פי שניים.

5. טיפול حراري לאחר עיבוד מכני

תהליך ההטיה וההשעיה יוצרים מתחים חדשים אם החלקים אינם נתמכים כראוי או אם כמות החומר לעיבוד היא לא מספיקה לסיום העיבוד לאחר הטיפול החם.

איך למנוע עיוות בחלקי פלדה מעובדים באמצעות מכונות CNC

שחרור המתח מהחומר תחילה

עבור רכיבים קריטיים:

• ניפוץ שחרור מתח בטמפרטורה של 550–650° צלזיוס לפלדות פחמן/סגסוגות

• השהיה של שעה אחת לכל 25 מ"מ עובי

• קירור מבוקר במuffle

תוצאה בייצור:
לוחות פלדה מסוג 4140 שעברו שחרור מתח הראו הפרעה נמוכה ב-62% במהלך עיבוד הגימור.

השתמשו באסטרטגיות עיבוד גס מאוזנות

במקום לגמור לחלוטין צד אחד:

• הסרת חומר בצורה סימטרית

• חלופת פאות

• השארת שכבת חומר אחידה (0.5–1.0 מ"מ) לעיבוד הגימור

תבניות CAM המממשות גישה זו הפחיתו את שגיאות השטיחות ב- 45%בחלקים מבניים.

אופטימיזציה של פרמטרי החיתוך כדי להפחית את החום

הקטנת קליטת החום ללא פגיעה בייצוריות:

• השתמשו בעיבוד עיבוד יעיל (חיתוך של 10–20% מהקוטר, חיתוכים ציריים עמוקים)

• פיגומים חדים עם קצוות מומשחים

• ציפויי AlTiN ליציבות תרמית

• מיכל מים בלחץ גבוה (50–80 בר)

צריכת הספק של הציר נמדדה והפחתה הייתה 14%, וטמפרטורת המשטח ירדה ב-18°צ לאחר האופטימיזציה.