Дорнирование отверстий: что это такое, обработка стволов и труб

alexxlab | 04.07.1978 | 0 | Разное

что это такое, обработка стволов и труб

Дорнирование отверстий – процесс, связанный с получением более прочной поверхности внутри канала отверстия методом пропускания через него специального инструмента дорна и пластичной деформации участка соприкосновения металла с инструментом.

Работа механических узлов машин сопровождается серьезной нагрузкой на поверхность деталей, особенно это касается различных отверстий. Верхний контактный слой металла берет на себя львиную долю механических воздействий и усилий, предотвращая разрушающее влияние на внутренние слои. Чем прочнее будет этот внешний слой, тем общая износостойкость изделия будет выше. Чтобы искусственно укрепить поверхность отверстий, применяют такой технологический прием, как дорнирование отверстий.

В машиностроении дорнование – это применение процесса укрепления поверхности отверстия методом калибрования или протягивания деформирующего. Кроме этого, дорнирование позволяет получить формообразующую либо чистовую обработку ствола отверстий.

Слой, который укрепляется, может быть разной толщины, это зависит от величины натяжения.

Назначение и сферы применения дорнирования

Как вкратце говорилось выше, дорнирование необходимо, чтобы укрепить поверхность стволов отверстий, придать им большую прочность, таким образом повышая износостойкость изделия. Все это осуществляется за счет возможности пластически деформировать металл на протяжении зоны контакта при помощи дорна. Дорны бывают двух типов: скольжения и качения. Чаще всего процесс протекает при холодном состоянии заготовки.

Когда инструмент дорн с определенным уровнем натяга движется по стволу, вместе с укреплением стенок решаются и другие задачи:

• подгонка диаметра отверстия под нужные параметры, стволов отверстий прямоугольного сечения до нужных размеров;
• избавление от неровностей, любых шероховатостей, которые были допущены предыдущей обработкой ствола;
• возможность сформировать определенную форму сечения, например, создать шлицы, борозды или оригинальный рисунок на внутренней поверхности.

Дорнирование применяется не только в гражданском машиностроении, но и на оружейном производстве. С его помощью укрепляют оружейные стволы танковых и других машин, используют при изготовлении гильз.

Когда планируется применить дорнирование к тому или иному отверстию, важно, чтобы дорн имел диаметр больший, чем поперечное сечение ствола отверстия на толщину натяжения. Все это очень точно рассчитывается, чтобы не было разрыва заготовки.

Технологический процесс дорнования

Особенность процесса дорнирования технически будет зависеть от выбора схемы обработки металла, которых бывает три:

• когда применяют растяжение;
• используют сжатие;
• комбинируют процесс сжатия и растяжения.

При использовании любой из двух первых схем воздействие на изделие проходит на конкретном отрезке. Дорнирование по комбинированному принципу предполагает, что нагрузка будет распределена по всей поверхности детали с внутренней стороны ствола.

Если нужно обработать ствол детали в объемном виде, технологические схемы выбирают следующие:

• нейтральное противонатяжение;
• активное;
• пассивное.

Применение этих схем связано с использованием осевого напряжения, и нужны дополнительные элементы – опоры подвижного типа, чтобы укорачивание изделия не выходило за допустимые пределы.

Использование разных типов дорнов в любом случае предполагает, что инструмент будет двигаться внутри канала ствола под воздействием специального протяжного механизма или суппорта вибрационного на гидроприводе. При этом происходит постоянная смазка канала с целью уменьшения трения о слой металла и более плавного прохода.

Разновидности

Под разновидностями дорнирования понимают свободный и несвободный процесс проведения операции. Когда дорнирование свободное, изделие, а именно его поверхность, не ограничивается в возможности деформирования. Приемлем такой вид процесса при объемных работах с трубами электросварными либо при бесшовном литье, где толщина стенки ствола определяется как усредненная величина.

Дорнирование свободное не подходит для таких заготовок, как, например, трубы с тонкими стенками ствола. Здесь применяют несвободное дорнирование, которое позволяет избежать следующих последствий:

• осевого смещения заготовки;
• понижения устойчивости вдоль направления ствола;
• выглаживания металла с недостаточным качеством.

Для реализации операции несвободного дорнирования деталь перед прохождением дорна закрепляют в специальных обоймах жесткой и упругой конструкции.

Использование любого из способов дорнирования требует применения смазочных материалов, чтобы уменьшить трение, ускорить процесс обработки, избежать порчи заготовки или инструмента.

Объемное и поверхностное дорнование

Дорнирование как способ обработки ствола отверстия, когда отсутствует процесс удаления стружки, можно выполнить поверхностным образом либо объемно. При объемном методе операция захватывает всю заготовку (имеется в виду поперечное сечение). Совершая один проход инструментом, рабочая часть которого оснащена несколькими зубьями, добиваются фактической шероховатости в пределах 0.63–0.04 микрон с большой точностью отверстия.

Объемное дорнирование ввиду своей эффективности призвано заменять менее эффективный метод, когда заготовки подвергают растачиванию черновому. Применяют объемную деформацию для обработки любых типов труб, цилиндров с длинным стволом, при этом прямолинейность изделий сохраняется в нужных границах.

Применение поверхностного дорнирования позволяет получить в канале ствола шероховатость в пределах 0.32–0.04 микрон. Основное назначение метода – упрочнить поверхностный слой и, возможно, избежать сложных технологических приемов: развертывания, шлифования, выглаживания и хонингования металла.

Пластическое деформирование и калибровка

Суть пластического деформирования заключается в том, что дорн с диаметром рабочей части больше, чем ствол отверстия, вдавливается в последний под воздействием силы станка. Калибровка же внутренней поверхности труб протекает при воздействии на обрабатываемый участок источника тепловой энергии для разогрева и последующего внедрения в область инструмента дорна. Недостаток калибровки – в возможном изменении параметров заготовки и в большей сложности процесса относительно пластической деформации.

Метод ударных импульсов

Способ, при котором подача инструмента дорна по каналу отверстия ствола проходит не в постоянном поступательном режиме, а толчками с одинаковой частотой, называется методом ударных импульсов. Такой процесс очень эффективен, так как снижает нагрузку на инструмент, на канал и позволяет достичь максимальной точности обработки.

Специалисты-практики в области обработки металла и все, кто имеет непосредственный опыт проведения процесса дорнирования отверстий, поддержите тему в комментариях. Для начинающих умельцев ваши знания имеют неоценимое значение!

Дорнование – что представляет собой и как выполняется? + Видео

Способ обработки металлических изделий без удаления стружки – это дорнование, его также достаточно часто называют дорнированием.

1 Что представляет собой дорнование?

Во время эксплуатации поверхности металлических деталей испытывают серьезные нагрузки, которые практически не воспринимаются внутренними слоями изделий. Именно слои, находящиеся сверху, противодействуют разнообразным негативным влияниям, начиная от теплового воздействия и коррозии, и заканчивая изнашиванием деталей.

Дорнование, как процесс эффективной обработки поверхностей, как раз и был создан для того, чтобы нивелировать все указанные проявления, увеличивая тем самым уровень износостойкости и надежности изделий из металла.

Дорнирование представляет собой инновационный вариант обработки отверстий деталей методом локального холодного деформирования, выполняемого по пластической технологии. Его суть следующая: дорн (специальное рабочее приспособление) передвигается внутри ствола изделия и за счет натяга обеспечивает:

• модификацию геометрических параметров и форм детали в целом и ее поперечного сечения в частности;
• качественное нивелирование имеющихся шероховатостей;
• упрочнение поверхностного слоя металла.

Величина поперечного диаметра отверстия обрабатываемой детали всегда меньше показателя сечения дорна на показатель натяга.

2 Дорнирование ствола – объемное и поверхностное

Процесс обработки отверстий без удаления стружки в настоящее время может выполняться объемно либо поверхностно. В первом случае процедура ведется по всему сечению (поперечному) заготовки. Она позволяет получать за один проход рабочего инструмента, оснащенного несколькими зубьями, величину шероховатости от 0,04 до 0,63 микрометров при точности отверстий на уровне 11 единиц по шкале IT.

Объемное дорнование рекомендовано для обработки длинных цилиндров, трубных изделий, изготовленных в виде гильз. Оно с успехом заменяет собой менее эффективную операцию чернового растачивания таких деталей. Объемное деформирование дает возможность работать с любыми по длине трубами, обеспечивая необходимый показатель их прямолинейности.

Дорнование поверхностного типа гарантирует получение шероховатости в пределах 0,04–0,32 микрометра при точности не менее 6 и не более 9 квалитетов. При таком способе деформирования на поверхности создается прочный слой, поэтому эта методика может заменить ряд сложных процедур, в частности:

3 Описание разновидностей дорнования

Существует несвободный и свободный вид выполнения описываемой операции. При свободном дорнировании внешние поверхности изделий не имеют каких-либо ограничений на деформирование. По этой причине оно обычно используется для выполнения объемных работ с бесшовными и электросварными трубами, которые характеризуются средними величинами толщины стенки.

Несвободное дорнирование больше подходит для тонкостенных труб, так как оно гарантирует отсутствие после обработки таких явлений:

• искривление заготовки по оси;
• снижение устойчивости в продольном направлении;
• некачественное выглаживание металла.

Как правило, данный вид пластичного деформирования производится в упругих и жестких обоймах. Также достаточно часто несвободное дорнование выполняется в комбинации с холодным редуцированием деталей (процесс сужения сечения отверстий и прутков).

4 Главные показатели процедуры пластичного деформирования заготовок

К основным параметрам этой обработки относят такие величины:

• относительный натяг;
• натяг;
• скорость;
• сила;
• относительная деформация.

Под натягом, как было сказано выше, понимают разницу между номинальными сечениями отверстия и дорна. Чересчур высокий натяг может стать причиной снижения конечного показателя шероховатости, что, конечно же, нежелательно. Поэтому к выбору величины натяга относятся максимально ответственно, принимая во внимание характеристики пластичности и начальной прочности деталей.

Относительный же натяг является параметром без размерности. Под ним подразумевают отношение величины обработанного либо начального отверстия к показателю натяга дорнирования.

Сила процесса обработки отверстий подразделяется на два компонента:

• радиальный;
• осевой.

Первая требуется для повышения сечения заготовки, которая подвергается деформированию. Данный компонент обеспечивает объемную обработку. А вот осевая сила удаляет мельчайшие неровности. Она нужна для работы трения.

Относительной деформацией называют такой показатель, который определяет реальную деформацию детали по ее наружному сечению. Выражается данный параметр в процентах.

Последний показатель процесса – сила дорнования. Существенного воздействия на величину износа рабочего инструмента и качество выполнения операции он не имеет.

5 Основные схемы выполнения пластичного деформирования отверстий

Дорнирование выполняется по следующим схемам:

• растяжение;
• сжатие;
• комбинирование первых двух методик.

Подбор правильной схемы обработки очень важен, так как она устанавливает параметры осевого нагружения изделий, которое является причиной возникновения осевых напряжений.

При применении схемы растяжения либо сжатия на деталь воздействуют напряжения на каком-либо конкретном участке. А вот смешанная схема подразумевает, что нагрузку воспринимает вся длина заготовки.

Объемное дорнование в последнее время все чаще осуществляется по новым схемам – с пассивным, нейтральным и активным видом противонатяжения. Для выполнения процедуры с их использованием требуются специальные опоры – натяжные подвижные механизмы, которые ограничивают укорачивание деталей при их обработке дорном.

Добавим, что описанная методика обеспечивает тем меньший показатель шероховатости, чем более высокий натяг используется. Кроме того, оптимальные величины шероховатости отверстий после деформирования отмечаются тогда, когда заготовки подвергаются перед выполнением операции механической обработке.

назначение, виды и технологические схемы

Дорнование, которое часто называют дорнированием, позволяет создать на поверхности металлического изделия защитный слой, способный эффективно противостоять воспринимаемым нагрузкам.

Дорнирование оружейного ствола

Назначение и технологические особенности

В процессе эксплуатации любого изделия, в том числе и изготовленного из металла, основную нагрузку воспринимает его наружная поверхность, в то время как внутренние слои остаются практически нетронутыми. В качестве такой нагрузки, в частности, может выступать термическое воздействие, а также внешние факторы, приводящие к коррозии или интенсивному износу металла.

Основная задача, которую решает дорнование, являющееся методом обработки металлического изделия, заключается в том, чтобы обеспечить его надежную защиту от вышеуказанных негативных факторов. Дорнование – это инновационная технология, суть которой заключается в том, что внутреннюю поверхность отверстий, выполненных в металлических деталях, подвергают пластической деформации в холодном состоянии, за счет чего на них и формируется слой, отличающийся исключительными механическими характеристиками.

Дорн – инструмент для дорнования. Различают дорны качения и дорны скольжения

Дорнование, выполняемое при помощи специального инструмента, который передвигается по внутренней поверхности отверстия с определенной степенью натяга, позволяет решить следующие задачи:

• приведение размеров внутреннего сечения обрабатываемого изделия в соответствие с требуемыми значениями;
• устранение шероховатостей, имеющихся на внутренней поверхности обрабатываемого отверстия;
• улучшение прочностных характеристик металла, формирующего внутреннюю поверхность отверстия.

Если вы планируете выполнить дорнование, следует иметь в виду, что диаметр обрабатываемого отверстия должен быть всегда меньше поперечного сечения используемого инструмента на величину натяга.

Примеры деталей после дорнования

Объемное и поверхностное дорнование

Существует два вида дорнирования стволов и труб, при котором не образуется стружка, – объемное или поверхностное. При выполнении объемного дорнования обработка осуществляется по всему поперечному сечению заготовки. В результате такой технологической операции, выполняемой при помощи инструмента, оснащенного несколькими зубьями, можно сформировать поверхность, шероховатость которой будет находиться в интервале 0,04–0,63 мкм, а точность – соответствовать 11 единицам по шкале IT.

Схема объемного дорнования отверстий малого диаметра

При помощи объемного дорнования обрабатываются отверстия большой длины, трубные заготовки или изделия, выполненные в виде гильз. Такая операция, которой можно подвергать отверстия практически любой длины, сохраняя их прямолинейность, является хорошей альтернативой черновому растачиванию.

Схема обработки детали поверхностным дорнованием

При выполнении поверхностного дорнования можно получить внутреннюю поверхность, шероховатость которой будет находиться в пределах 0,04–0,32 мкм, а точность – соответствовать 6–9 единицам. При поверхностном дорновании отверстия на внутренней поверхности последнего создается упрочненный слой металла, поэтому эту технологию обработки с успехом можно применять в качестве альтернативы таким сложным операциям, как:

• шлифование;
• хонингование;
• развертывание;
• выглаживание.

Разновидности и технологические особенности

По технологическим особенностям выполнения дорнирование может быть свободным и несвободным. При свободном дорновании, которому преимущественно подвергаются бесшовные и электросварные трубы со стенками средней толщины, величина деформирования наружных поверхностей обрабатываемых изделий не оговаривается.

В зависимости от способа закрепления детали дорнование может быть свободным или в обоймах

Несвободному дорнованию преимущественно подвергаются внутренние отверстия в тонкостенных трубных изделиях. При выполнении такой технологической операции гарантируется отсутствие следующих последствий обработки:

• искривление оси обрабатываемой заготовки;
• снижение устойчивости заготовки в ее продольном направлении;
• наличие участков поверхности, выглаживание которых выполнено некачественно.

Чтобы обеспечить такое высокое качество обработки, при несвободном дорновании изделие закрепляют в специальных обоймах, отличающихся высокой жесткостью и упругостью. Нередко такую операцию совмещают с холодным редуцированием, в процессе которого диаметр обрабатываемого отверстия и инструмента уменьшаются под воздействием низких температур.

Варианты совмещенного процесса дорнования-редуцирования

Основные параметры

Специалисты руководствуются такими параметрами дорнования, как:

• обычный и относительный натяг;
• скорость выполнения;
• сила выполнения;
• относительная деформация.

Для нормального дорнования допуск на размеры обрабатываемого отверстия должен быть в несколько раз меньше половины натяга

Натяг, который является одним из основных параметров дорнования, представляет собой разницу между диаметрами обрабатываемого отверстия и размером поперечного сечения используемого инструмента. Если данный показатель слишком велик, то в процессе обработки не получится сформировать поверхность с требуемым уровнем шероховатости. Выбирая данный параметр, следует учитывать как степень пластичности обрабатываемого изделия, так и его прочностные характеристики. Под относительным натягом дорнования понимают величину, получаемую отношением размера обработанного или необработанного отверстия к величине обычного натяга.

При дорновании прикладываемая к инструменту сила раскладывается на осевую и радиальную составляющие

Под силой, с которой выполняется дорнирование, подразумеваются усилия, которые инструмент оказывает на стенки отверстия в радиальном и осевом направлениях. При помощи усилия, оказываемого инструментом в радиальном направлении, увеличивается поперечное сечение обрабатываемого отверстия, а сила, создаваемая дорном в направлении оси обрабатываемой заготовки, позволяет удалить мельчайшие неровности с ее внутренней поверхности.

Относительная деформация, измеряемая в процентах, дает возможность определить, насколько изменился при дорновании наружный диаметр обрабатываемого изделия.

Технологические схемы

Дорнирование, которое при наличии соответствующего оборудования и инструмента можно выполнить и в домашних условиях, осуществляется:

• методом растяжения;
• сжатием;
• путем комбинирования двух вышеуказанных методик.

Схемы дорнования отверстий

Выбор технологической схемы для дорнования влияет на величину осевой нагрузки, которой будет подвергаться обрабатываемое изделие. Если такая нагрузка будет слишком большой, она может стать причиной возникновения в обрабатываемой детали осевых напряжений.

При использовании схемы растяжения или сжатия нагрузка, создаваемая дорном, приходится на отдельные участки обрабатываемой поверхности, а комбинированный метод позволяет распределять нагрузку равномерно.

Схема деформации при обработке поверхности многозубым дорном

В последнее время объемное дорнирование все чаще выполняется по инновационным схемам, предполагающим использование пассивного, нейтрального и активного противонатяжения. Такие схемы, которые достаточно сложно реализовать в домашних условиях, предполагают применение специальных опор, выполняющих функции натяжных подвижных механизмов.

Чтобы в результате дорнования получить отверстие с меньшей шероховатостью стенок, необходимо выполнять такую технологическую операцию с более высоким натягом или провести предварительную механическую обработку отверстия.

назначение, виды и технологические схемы

Дорнование, которое часто называют дорнированием, позволяет создать на поверхности металлического изделия защитный слой, способный эффективно противостоять воспринимаемым нагрузкам.

Дорнирование оружейного ствола

Назначение и технологические особенности

В процессе эксплуатации любого изделия, в том числе и изготовленного из металла, основную нагрузку воспринимает его наружная поверхность, в то время как внутренние слои остаются практически нетронутыми. В качестве такой нагрузки, в частности, может выступать термическое воздействие, а также внешние факторы, приводящие к коррозии или интенсивному износу металла.

Основная задача, которую решает дорнование, являющееся методом обработки металлического изделия, заключается в том, чтобы обеспечить его надежную защиту от вышеуказанных негативных факторов. Дорнование – это инновационная технология, суть которой заключается в том, что внутреннюю поверхность отверстий, выполненных в металлических деталях, подвергают пластической деформации в холодном состоянии, за счет чего на них и формируется слой, отличающийся исключительными механическими характеристиками.

Дорн – инструмент для дорнования. Различают дорны качения и дорны скольжения

Дорнование, выполняемое при помощи специального инструмента, который передвигается по внутренней поверхности отверстия с определенной степенью натяга, позволяет решить следующие задачи:

• приведение размеров внутреннего сечения обрабатываемого изделия в соответствие с требуемыми значениями;
• устранение шероховатостей, имеющихся на внутренней поверхности обрабатываемого отверстия;
• улучшение прочностных характеристик металла, формирующего внутреннюю поверхность отверстия.

Если вы планируете выполнить дорнование, следует иметь в виду, что диаметр обрабатываемого отверстия должен быть всегда меньше поперечного сечения используемого инструмента на величину натяга.

Примеры деталей после дорнования

Объемное и поверхностное дорнование

Существует два вида дорнирования стволов и труб, при котором не образуется стружка, – объемное или поверхностное. При выполнении объемного дорнования обработка осуществляется по всему поперечному сечению заготовки. В результате такой технологической операции, выполняемой при помощи инструмента, оснащенного несколькими зубьями, можно сформировать поверхность, шероховатость которой будет находиться в интервале 0,04–0,63 мкм, а точность – соответствовать 11 единицам по шкале IT.

Схема объемного дорнования отверстий малого диаметра

При помощи объемного дорнования обрабатываются отверстия большой длины, трубные заготовки или изделия, выполненные в виде гильз. Такая операция, которой можно подвергать отверстия практически любой длины, сохраняя их прямолинейность, является хорошей альтернативой черновому растачиванию.

Схема обработки детали поверхностным дорнованием

При выполнении поверхностного дорнования можно получить внутреннюю поверхность, шероховатость которой будет находиться в пределах 0,04–0,32 мкм, а точность – соответствовать 6–9 единицам. При поверхностном дорновании отверстия на внутренней поверхности последнего создается упрочненный слой металла, поэтому эту технологию обработки с успехом можно применять в качестве альтернативы таким сложным операциям, как:

• шлифование;
• хонингование;
• развертывание;
• выглаживание.

Разновидности и технологические особенности

По технологическим особенностям выполнения дорнирование может быть свободным и несвободным. При свободном дорновании, которому преимущественно подвергаются бесшовные и электросварные трубы со стенками средней толщины, величина деформирования наружных поверхностей обрабатываемых изделий не оговаривается.

В зависимости от способа закрепления детали дорнование может быть свободным или в обоймах

Несвободному дорнованию преимущественно подвергаются внутренние отверстия в тонкостенных трубных изделиях. При выполнении такой технологической операции гарантируется отсутствие следующих последствий обработки:

• искривление оси обрабатываемой заготовки;
• снижение устойчивости заготовки в ее продольном направлении;
• наличие участков поверхности, выглаживание которых выполнено некачественно.

Чтобы обеспечить такое высокое качество обработки, при несвободном дорновании изделие закрепляют в специальных обоймах, отличающихся высокой жесткостью и упругостью. Нередко такую операцию совмещают с холодным редуцированием, в процессе которого диаметр обрабатываемого отверстия и инструмента уменьшаются под воздействием низких температур.

Варианты совмещенного процесса дорнования-редуцирования

Основные параметры

Специалисты руководствуются такими параметрами дорнования, как:

• обычный и относительный натяг;
• скорость выполнения;
• сила выполнения;
• относительная деформация.

Для нормального дорнования допуск на размеры обрабатываемого отверстия должен быть в несколько раз меньше половины натяга

Натяг, который является одним из основных параметров дорнования, представляет собой разницу между диаметрами обрабатываемого отверстия и размером поперечного сечения используемого инструмента. Если данный показатель слишком велик, то в процессе обработки не получится сформировать поверхность с требуемым уровнем шероховатости. Выбирая данный параметр, следует учитывать как степень пластичности обрабатываемого изделия, так и его прочностные характеристики. Под относительным натягом дорнования понимают величину, получаемую отношением размера обработанного или необработанного отверстия к величине обычного натяга.

При дорновании прикладываемая к инструменту сила раскладывается на осевую и радиальную составляющие

Под силой, с которой выполняется дорнирование, подразумеваются усилия, которые инструмент оказывает на стенки отверстия в радиальном и осевом направлениях. При помощи усилия, оказываемого инструментом в радиальном направлении, увеличивается поперечное сечение обрабатываемого отверстия, а сила, создаваемая дорном в направлении оси обрабатываемой заготовки, позволяет удалить мельчайшие неровности с ее внутренней поверхности.

Относительная деформация, измеряемая в процентах, дает возможность определить, насколько изменился при дорновании наружный диаметр обрабатываемого изделия.

Технологические схемы

Дорнирование, которое при наличии соответствующего оборудования и инструмента можно выполнить и в домашних условиях, осуществляется:

• методом растяжения;
• сжатием;
• путем комбинирования двух вышеуказанных методик.

Схемы дорнования отверстий

Выбор технологической схемы для дорнования влияет на величину осевой нагрузки, которой будет подвергаться обрабатываемое изделие. Если такая нагрузка будет слишком большой, она может стать причиной возникновения в обрабатываемой детали осевых напряжений.

При использовании схемы растяжения или сжатия нагрузка, создаваемая дорном, приходится на отдельные участки обрабатываемой поверхности, а комбинированный метод позволяет распределять нагрузку равномерно.

Схема деформации при обработке поверхности многозубым дорном

В последнее время объемное дорнирование все чаще выполняется по инновационным схемам, предполагающим использование пассивного, нейтрального и активного противонатяжения. Такие схемы, которые достаточно сложно реализовать в домашних условиях, предполагают применение специальных опор, выполняющих функции натяжных подвижных механизмов.

Чтобы в результате дорнования получить отверстие с меньшей шероховатостью стенок, необходимо выполнять такую технологическую операцию с более высоким натягом или провести предварительную механическую обработку отверстия.

Оценка статьи:

Загрузка…

Поделиться с друзьями:

дорнирование – это… Что такое дорнирование?

дорнирование — дорн ирование, я …   Русский орфографический словарь

Ндп. Дорнирование — 26. Поверхностное редуцирование Поверхностное пластическое деформирование при поступательном скольжении фильера по охватываемой им поверхности деформируемого материала Источник: ГОСТ 18296 72: Обработка поверхностным пластическим деформированием …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ДОРНОВАНИЕ — дорнирование (от нем. Dorn металлич. шип, дорн), устар. назв. калибровки отверстий …   Большой энциклопедический политехнический словарь

дорнование — дорновка, калибровка, дорнирование Словарь русских синонимов. дорнование сущ., кол во синонимов: 3 • дорнирование (2) • …   Словарь синонимов

калибровка — тарировка, тарирование, дорнование, калибрование, градуировка, дорнирование, калибрирование, сортировка Словарь русских синонимов. калибровка сущ., кол во синонимов: 12 • взаимокалибровка (1) …   Словарь синонимов

поверхностное дорнование — выглаживающее протягивание Ндп. дорнирование Поверхностное пластическое деформирование при поступательном скольжении дорна по охватывающей его поверхности деформируемого материала. Примечание В отличие от поверхностного, дорнование, при котором… …   Справочник технического переводчика

ГОСТ 18296-72: Обработка поверхностным пластическим деформированием. Термины и определения — Терминология ГОСТ 18296 72: Обработка поверхностным пластическим деформированием. Термины и определения оригинал документа: Гидрогалтовка 31. Вибрационная галтовка Определения термина из разных документов: Вибрационная галтовка Виброгалтовка 32.… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Дорнование — (дорнирование)  вид обработки заготовок без снятия стружки. Сущность дорнования сводится к перемещению в отверстии заготовки с натягом жёсткого инструмента – дорна. Размеры поперечного сечения инструмента больше размеров поперечного сечения… …   Википедия

Ижевский машиностроительный завод — Не следует путать с Ижевским механическим заводом  производителем пистолетов Макарова и Ярыгина, а также охотничьих ружей ИЖ . Сюда перенаправляется запрос «Ижевский оружейный завод». На эту тему нужна отдельная статья …   Википедия

Нарезное оружие —    …   Википедия

Лопасти несущего винта вертолета

 

 

Условия работы лопасти несущего винта вертолета во многом отличаются от условий работы крыла самолета. Основная особенность в том, что действующие на нее нагрузки являются переменными во времени. Поэтому при выборе материала элементов лопасти в качестве главных выдвигаются следующие требования:

• —    усталостная прочность: трещино стойкость (сопротивление распространению усталостной трещины) и слабая чувствительность к концентраторам напряжений;

• —    неизменность механических свойств материала элементов и их соединений от заданного времени эксплуатации, температуры и атмосферных условий окружающей среды;

• —    технологические требования: возможности производства по обеспечению заданных форм сечения элементов конструкции; повышение ресурса элементов конструкции методами упрочнения; контроль за качеством соединений и заданными геометрическими

 

размерами при изготовлении элементов конструкции в процессе сборки лопасти; ремонтопригодность конструкции лопасти в процессе ее эксплуатации.
Кроме перечисленного, необходимо учитывать стоимость материала и технологического процесса изготовления лопасти и стоимость ее эксплуатации.

С учетом вышеизложенных требований выбирают тот материал, а который имеет максимальные удельную прочность — и удельный Е модуль упругости — р.

При формировании лонжерона лопасти из гибридных композиционных материалов стремятся к максимальной их совместимости с материалом матрицы, например, по величине динамического удлинения, степени адгезии, по коэффициенту линейного и объемного расширения, влагоёмкости, времени старения, чувствительности к ударным нагрузкам.

Чувствительность к ударным нагрузкам определяется величиной ударной вязкости. Для волокнистых композитов ударная вязкость характеризуется отношением. Одним из способов повышения ударной вязкости композитов является введение в их состав более прочных и менее жестких волокон, например стеклянных или органических — в углепластики.

В процессе развития вертолетостроения основной силовой элемента лопасти — лонжерон — выполнялся из дерева, легированных сталей, алюминиевых сплавов, нержавеющей стали, титановых сплавов. В настоящее время широко практикуется изготовление лонжерона из композиционных материалов.

 

Агрегаты каркаса — обшивка, нервюры, хвостовой стрингер, ранее изготовляемые из фанеры, полотна, алюминиевых сплавов, в современных лопастях изготавливаются также из КМ.
Дерево нашло применение в практике Ухтомского вертолетного завода им. Ы.И. Камова в период его становления. Определяющими в выборе этого материала являлись следующие соображения: древесина малочувствительна к концентраторам напряжений, трещино стойкая; она не требует сложного технологического оборудования при изготовлении лонжерона и каркаса лопасти; затраты на изготовление лопасти не велики.

Центральная часть лонжерона выполнялась из дельта- древесины (склеенные тонкие листы древесины), носовая часть профиля состояла из набора склеенных сосновых реек. Хвостовая часть представляла собой каркас из фанерной обшивки, приклеенной к пенопласту. Поверхность лопасти покрывалась полотном и влагостойким лаком.
В процессе эксплуатации выявились существенные недостатки деревянной лопасти:

• —    несмотря на влагостойкое покрытие поверхности лопасти элементы конструкции насыщались влагой, что приводило к изменению центра тяжести сечения (смещался назад) и уменьшению критической скорости флаттера лопасти;

• —    пропитка антисептиками не устраняла в процессе эксплуатации гнилостного разрушения древесины, при том что ее механические свойства ухудшались.

 

В практике Московского вертолетного завода им. М.Л. Миля в лопастях НВ применялась смешанная конструкция — лонжерон выполнялся из стальной трубы, а в элементах каркаса использовалось дерево и полотно.

Требования прочности, жесткости и аэродинамики с учетом технологических возможностей привели к необходимости изменения форм сечения лонжерона по радиусу с цилиндрической на эллиптическую. Металлургическая промышленность не располагала оборудованием для формирования данного лонжерона из одной заготовки. Поэтому конструкторы вынуждены были ввести телескопические стыки, соединенные стальными заклепками, с использованием упрочняющей технологии (дорнирование отверстий), плавные переходы жесткости в месте стыка, продольную шлифовку внутренней и внешней поверхностей каждой части лонжерона.

Учитывая характер аэродинамических нагрузок по хорде профиля, переднюю часть профиля лопасти выполняли из фанеры, а заднюю — из полотна в комлевой части лопасти и фанерной обшивки в средней и концевой ее части.

Аэродинамические нагрузки и центробежная сила, действующая на каркас, через нервюры передавались на лонжерон. Передача сил и моментов на лонжерон осуществлялась через фланцы, приклепанные к лонжерону и стенке нервюры.

В процессе эксплуатации выявился ряд недостатков принятой конструктивно-силовой схемы лопасти. Наличие стыков и заклепочных соединений существенно усложнило процесс достижения необходимого ресурса лопасти. Использование в хвостовой части без моментной обшивки (полотна) приводило к тому, что под действием внешних аэродинамических сил и центробежной силы воздуха, находящегося внутри каркаса, существенно искажался профиль лопасти, что ухудшало его аэродинамические характеристики. = 1100—1300 МПа). После горячей и холодной прокатки, формообразования и закалки наружная и внутренняя поверхности трубы полируются. На внешней и внутренней поверхностях лонжерона создается наклеп виброударным способом, повышающий предел выносливости до а ю = 280—300 МПа mi» при постоянной части нагружения ат= 200—250 МПа.

В конструкции лопасти, основанной на стальной трубе, лонжерон обычно защищен каркасом и не может быть механически поврежден в эксплуатации.

Использование прессованного профиля из дюралюминиевого материала позволило формировать профиль лонжерона с наиболее целесообразным сечением ( 2.3.1). Применение замкнутого профиля, полученного методом прессования (экструзия), ограничил диапазон использования существующих дюралюминиевых сплавов. В процессе прессования происходит разделение материала на две части, поэтому в формирующем профиль инструменте (фильере) эти две части должны соединяться и свариваться давлением. Чтобы структура материала в местах сварки не ухудшалась, необходимо применять материал с высокой коррозионной стойкостью, Усталостная прочность дюралюминиевого лонжерона может снизиться из- за дефектов, возникающих в процессе прессования профиля и механической обработки .лонжерона. Поэтому необходимо не только наружную, но и внутреннюю поверхности лонжерона упрочнять виброударным способом. Предел выносливости может быть доведен до а = 55—60 МПа при о т= 60 МПа. Для исключения минимальной возможности коррозионного повреждения прессованных лонжеронов в процессе производства и в условиях эксплуатации необходимо применять гальванические покрытия (например, анодирование) после промежуточных операций его обработки.

Процесс прессования не позволяет изменять форму сечения по заданному закону, поэтому требуемую высоту профиля по длине лопасти можно обеспечить только за счет фрезерования внешней поверхности. В результате конструктор имеет возможность разрабатывать конструктивно-силовую схему лопасти только прямоугольной формы в плане (сужение r| = 1).

Контакт поверхности лонжерона с потоком воздуха привел к необходимости защиты этой поверхности от эрозионного повреждения.

 

Была сделана попытка формирования лонжерона лопасти из многослойного тонкого листа нержавеющей стали, соединенного в монолит при помощи склейки. Предполагалось создание конструкции, обладающей большой стойкостью к распространению усталостной трещины. Органическим недостатком данной конструкции была невозможность обеспечения качественной склейки и устранения выявленных дефектов клеевых поверхностей.

Лопасти с лонжероном замкнутой формы позволяют использовать технические средства постоянного контроля усталостных разрушений материала лонжерона. Система сигнализации повреждения цельнометаллических лонжеронов состоит из сигнализатора давления воздуха и заглушек на концах лонжерона ( 2.3.2). Внутренняя полость лонжерона заполняется воздухом под давлением, превышающим давление начала срабатывания сигнализатора.

 

В случае появления в лонжероне трещины давление воздуха в нем падает. Информация о разгерметизации полости лонжерона поступает от сигнализатора давления в виде выдвижения красного колпачка сильфона, установленного в комлевой части каждой лопасти.

Индикация давления воздуха в лонжеронах в кабину экипажа не выводится, т.к. процесс роста трещины до разрушения лонжерона в несколько раз превышает время максимально возможной длительности полета вертолета. Контроль за состоянием лопасти осуществляется при меж полетном осмотре по положению сигнализатора.

Давление воздуха в лонжероне создается с учетом температуры окружающего воздуха и с учетом давления начала срабатывания сигнализатора.

В лопастях вертолета Ми-26 стальные трубчатые лонжероны по наружной поверхности облицованы стеклолентой, за счет чего при возникновении трещины в лонжероне исключается возможность обнаружения повреждения лонжерона с помощью пневматической системы сигнализации. Для обеспечения надежного функционирования системы сигнализации повреждения лонжерона по всей длине его внешней поверхности укладываются двойные фторопластовые шнуры ( 2.3.3) и после обмотки лентами из стеклоткани производится полимеризация в пресс-форме. Фторопластовые шнуры вытягиваются, образуя воздушные каналы диаметром

2   мм, открытые со стороны внешней поверхности трубы лонжерона. Появление усталостной трещины в зоне воздушных каналов приводит к падению давления в полости лонжерона и срабатыванию сигнализатора. Каналы выполняются двойными по технологическим соображениям — всегда имеется вероятность обрыва фторопластового шнура при его вытягивании из полости длиной 14 м.

 

 

Анизотропность композиционных материалов открыла широкие возможности применения их в лопастях НВ. Применение КМ позволяет направленно формировать жесткостные характеристики лопасти (изгибные и крутильные) за счет соответствующей ориентации армирующих волокон композита с учетом сложного характера ее нагружения.

Вертолетостроение является наиболее передовой отраслью авиационной техники, здесь стали смело применять КМ в таком ответственном и сложно нагружаемом агрегате, как лопасть НВ.

 

Эффективность применения КМ в силовых элементах лопастей определяется рядом преимуществ этих материалов по сравнению с металлами. В частности, аэродинамические и аэроупругие параметры лопастей композитов могут выбираться без учета ограничений, вызываемых технологическими процессами получения катаных, экструдированных (прессованных) или механически обработанных металлических конструктивных элементов.

Композитным конструкциям можно придать сложные аэродинамические формы, а регулируемая анизотропия материала позволяет создавать требуемую жесткость в пределах заданных аэродинамических и аэроупругих параметров. В результате достигается большая аэродинамическая эффективность винтов, определяемая отношением подъемной силы к аэродинамическому сопротивлению.

С помощью КМ, обладающих более высокой удельной прочностью, изготавливают лопасти меньшей массы, чем металлические. Снижение массы лопастей, в свою очередь, оказывает влияние па центробежные силы, инерцию ротора, частотные и другие характеристики.

Регулируемая в широких пределах анизотропия КМ позволяет получать необходимые конструктивные и демпфирующие параметры лопасти. 

Частота собственных колебаний лопасти может быть изменена не только перераспределением массы, но и выбором армирующих волокон, имеющих низкий или высокий модуль упругости, включая их гибридизацию (смешивание), степени армирования и ориентации армирующих волокон относительно оси лопасти. Крутильная жесткость лопасти может быть существенно увеличена за счет добавления слоев с ориентацией ± 45° относительно размаха лопасти при незначительном изменении частот продольных колебаний.

Одним из возможных критериев оптимальности панели из КМ, обеспечивающим минимум ее массы, является условие совпадения траектории армирования с траекторией максимального главного напряжения. Как правило, КМ представляет собой совокупность однонаправленных или тканевых слоев с различными толщинами и углами ориентации волокон. Свойства такого материала определяются свойствами отдельных слоев и структурой.

Эффективная реализация достоинств композитов в конструкциях лопастей требует решения комплекса задач, связанных с выбором взаимно согласованных исходных компонентов (волокон и матрицы), определением рациональной структуры материала, соответствующей характеру внешних нагрузок и других воздействий с учетом специфических свойств материала и технологических ограничений при разработке элементов лопасти.

Механическое поведение КМ определяется высокой прочностью армирующих волокон, жесткостью матрицы и прочностью связи на границе «матрица — волокно».

Наибольшее применение получили стеклопластиковые КМ на эпоксидной матрице. Это объясняется в первую очередь низкой стоимостью стеклопластика. Дальнейшее развитие конструкции лопасти из КМ связано с использованием гибридных композиций

—   сочетания углеволокна с органоволокном и других подобных вариантов.

Углепластик, обладая высокой прочностью, чувствителен к ударным нагрузкам. Введение менее жесткого материала и защита поверхности лонжерона от каких-либо повреждений предоставляет возможности широкого применения подобных композиций.

Лонжерон с замкнутым коробчатым сечением £)-образной формы может быть изготовлен методом намотки однонаправленной лентой на оправке. Этот метод изготовления лонжеронов лопасти широко применяется при крупном серийном производстве, где целесообразно максимально автоматизировать процесс изготовления. В практике ОКБ Н.И. Камова выбрана технология изготовления лонжерона частями методом выкладки из различных тканей или лент однонаправленного материала на оправках.

Листы материала лонжерона собирают в пакеты и подвергают предварительной опрессовке в автоклаве при невысокой температуре. Листы при этом слипаются, пакеты приобретают необходимые для дальнейшей сборки форму и жесткость, а полимеризации связующего практически не происходит. После опрессовки пакеты представляют собой профиль открытого контура.

Затем пакеты собираются совместно с центровочными грузами, нагревательным элементом и комлевыми пластинами в один блок, внутри которого располагается технологическая резиновая пресс- камера. Блок пакетов с пресс- камерой помещают в специальную пресс-форму, внутренний контур которой соответствует внешнему контуру носовой части лопасти.

В пресс-камеру подается сжатый азот, а пресс-форму нагревают. При этом лонжерон приобретает необходимую форму, связующее полимеризуется и все элементы лонжерона прочно склеиваются между собой. По окончании процесса прессования лонжерон извлекают из пресс-формы, удаляют из него пресс-камеру и обрезают припуски. Такой способ производства позволяет получить лонжерон замкнутого контура из различных армирующих наполнителей на разных связующих, в любом сочетании с неограниченными возможностями по их размещению в конструкции. К сборочному приспособлению для изготовления лонжерона заданного сечения предъявляется ряд требований при назначении режимов давления, нагрева, охлаждения и выдержки при отвердении. Эти требования направлены для исключения остаточных деформаций и коробления за счет температурных напряжений и неравномерности распределения массы материала и толщин в процессе формирования лонжерона.

Тип исходных КМ для лонжеронов выбирается в зависимости от летно-технических данных вертолета. Для малонагруженных лопастей вертолетов используется дешевая стеклоткань сатинового переплетения. Для высоконагруженных лопастей используются гибридные КМ на основе высокопрочной стеклоткани, углеродной ленты и технической ткани на эпоксидном связующем.

Применение гибридных КМ позволяет основной силовой элемент — лонжерон — изготавливать с практически любым заданным распределением масс и жесткостей по длине лопасти.

В силу требований, предъявляемых к лопастям, и учитывая действующие нагрузки, хвостовые секции лопасти должны отвечать следующим требованиям: прочность конструкции, минимальная масса, жесткость конструкции, достаточный ресурс (не менее ресурса лонжерона лопастей), гладкость аэродинамической поверхности, возможность изготовления в серийном производстве, возможность ремонта в полевых условиях и др.

В эксплуатации хорошо зарекомендовали себя хвостовые секции лопасти трёхслойной сотовой конструкции. Такая секция имеет обшивку, торцевые нервюры и стрингеры из технической ткани на основе органических волокон и заполнитель из сот. Применение в конструкции хвостовых секций самого легкого КМ дает возможность снизить массу секций по сравнению со стеклопластиком и увеличить ресурс.

Большой опыт, накопленный при эксплуатации вертолетов «Ка», показал, что лопасти из КМ имеют наилучшие эксплуатационные качества. Важнейшие из них состоят в следующем:

—   большой запас прочности при фактически неограниченном по условиям выносливости ресурсе. Практический срок службы лопастей из КМ определяется степенью их естественного износа, зависящего от условий эксплуатации;

—   повышение срока службы не только лопастей несущего винта, но и всего вертолета за счет снижения статических и динамических нагрузок в несущей системе, благоприятных частотных характеристик и уменьшения уровня вибраций вертолета. Это обеспечивается технологическим процессом, который позволяет изготавливать лонжерон с переменными по длине формой сечения и толщиной стенки, а также применять совместно разные типы армирующего материала с разной ориентацией. Эти важнейшие качества дают существенные преимущества не только перед металлическими лопастями, но и перед другими конструкциями лопастей из КМ;

—   высокая степень ремонтопригодности. Благодаря ценным свойствам КМ — высокой стойкости к концентраторам напряжений и низкой скорости разрушения материала — достигается простота и доступность ремонта даже крупных повреждений лопасти в полевых условиях;

—   высокая стойкость лопастей практически ко всем видам агрессивных веществ, топливам, ядохимикатам, маслам и пр.;

—   стабильность летно-технических характеристик лопасти в процессе длительной эксплуатации в любых климатических условиях. Длительный опыт эксплуатации вертолетов с лопастями из КМ показал, что изменения механических свойств материала настолько незначительны, что они не влияют ни на летно-технические характеристики, ни на срок службы лопастей.

На характеристики КМ в процессе эксплуатации оказывает влияние влажность.

 

ФОРМИРОВАНИЕ УПРУГО-МАССОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЛОПАСТИ  НВ

Узлы и агрегаты техники

Специфические особенности самолета как изделия. Теоретические основы сборки. Технология выполнения соединений, применяемых при сборке планера, страница 11

Для увеличения прочности и выносливости заклепочных швов в ответственных местах применяют упрочнение материала детали в зоне отверстия.

si’ – максимальное растягивающее напряжения в зоне отверстия.

sупр – максимальное упрочняющее (сжимающее) напряжение в зоне отверстия.

si – действительное максимальное напряжение в зоне отверстия.

si = si’ – sупр

Для упрочнения мы добиваемся снижения коэффициента концентрации напряжений.

Методы упрочнения:

1) обжатие кромок отверстия шариками или коническими обжимками в несколько переходов.

Робж = 1,5..3 тс (шарик) (выносливость увеличивается в 3 раза)

Робж = 3…5 тс (коническая обжимка) (выносливость увеличивается в 5 раз).

2) обжатие конической части отверстия

sобж = 35 кгс/кв. см. (AL-сплав) (увеличение выносливости в 2,5 раза)

3) дорнирование. Выносливость увеличивается в 2 раза.

Q – потребное усилие = 250…500 кгс

Оборудование: стационарные и переносные прессы, протяжные устройства

Смазка: трансформаторное масло + керосин

dпу < do < Дин

dпу – отверстия под упрочнение (из под сверла), dпу ³ 4,5 мм;

Дин – диаметр дорна;

do – отверстия после упрочнения.

dн = [(Дин – dпу) / dпу] х 100 % – деформация натяга при упрочнении

dупр = [(Дин – dо) / dо] х 100 % – упругая деформация

dос = [(dо – dпу) / dпу] х 100 % – остаточная деформация

4) раскатывание. Увеличение выносливости в 1,5 раза.

Р = 35…40 кгс;     Мкр = 45 кгс мм  V = 3…20 м/мин

Оборудование: стационарные сверлильные станки и СЗУ.

Менее производительный процесс, чем дорнирование.

Применяется при больших диаметрах отверстий (dпу ³ 6 мм, причем обязательно отверстие развертывать перед процессом).

Образование гнезда под потайную головку заклепки

При потайной клепке необходимо подготовить гнезда для закладной или замыкающей головки заклепок. Потайная клепка составляет 65-70% от общего числа клепальных операций.

Способы образования гнезд:

1) зенкование верхнего листа:

Условие выполнения:

d1 > hг

Dhзн = Dhкл – Dhг

hг – высота потайной головки;

Dhзн – погрешность зенкования;

Dhкл – погрешность клепки, равная 0 … 0,2 мм;

Dhг – погрешность высоты потайной головки, равная 0 … 0,1 мм;

2) штампование верхнего листа и зенкование нижнего:

Условие выполнения:

d1 < hг; s > d

s – толщина пакета;

d – диаметр отверстия;

d1 – диаметр под заклепку.

Глубина зенкования:

Hзн = hг + (Ö2) d1 (при угле потайной головки 90°)

Hзн = hг + (2 / Ö3) d1 (при угле потайной головки 120°)

Варианты:

а) штампование пуансоном (П) и матрицей (М)

б) штампование головкой заклепки при d1 = 0,5-0,8

3) штампование верхнего и нижнего листов:

Условие выполнения:

s £ d; d1 < hг

Варианты:

а) П и М раздельно для каждого листа;

б) П и М совместно;

в) штампование верхнего листа головкой заклепки при малых d1.

Оборудование:

то же, что и для первой операции и еще прессы; насадки для регулирования глубины зенкования ЗН-1 и др.

Инструмент: зенковка с направляющей шпилькой, сверло-зенковка (цельная, составная).

Материал что и для сверления.

Контролируемые параметры:

1) глубина гнезда. Осуществляется калибр-заклепкой + индикатор

2) перпендикулярность оси гнезда к поверхности детали. Осуществляется индикатором и щупом. Допуск 1°.

Вставка заклепок и натяжка пакета

Вставка заклепок осуществляется вручную, лишь 10-15% – автоматически. Следят за диаметром, материалом и длиной заклепок. Натяжка пакета необходима для того, чтобы не происходило вытеснение заклепки в зазор между листами (ухудшение работы на срез, отрыв, разрыв; коробление; потеря жесткости шва). При прессовой клепке натяжка осуществляется с помощью прижимных планок штампа, при ударной – путем простукивания пневмомолотком вокруг заклепки или с помощью специальной клепки.

Клепка

Клепка – процесс, состоящий в осаживании выступающей из листа части заклепки и образовании из нее замыкающей головки.

По степени механизации клепка классифицируется:

– ручная – 5%

– механизированная – 35…40% (пневмомолотки)

– машинная – 50…60% (прессы)

– автоматическая – 5…10%

По способу приложения формообразующего усилия клепка классифицируется следующим образом:

Сверление отверстий – обзор

2.4.1 Метод сверления отверстий

Метод сверления отверстий для определения остаточных напряжений был впервые предложен Матаром (1934). Когда отверстие вводится в напряженное тело, напряжения расслабляются, что приводит к изменению окружающего поля деформации, которое можно измерить и сопоставить с ослабленными напряжениями. Существует три варианта этого метода:

1.

Сверление центрального отверстия включает сверление отверстия, перпендикулярного поверхности, для исследования деформации поверхности;

2.

Просверливание сквозных отверстий используется для измерения равномерных остаточных напряжений по всей толщине; и

3.

Инкрементное бурение скважин используется для измерения остаточных напряжений, меняющихся по толщине, путем бурения с последовательным приращением глубины (Reid, 2009).

Первоначально этот полудеструктивный метод был ограничен макроскопически однородными изотропными материалами, но были предприняты попытки распространить его на анизотропные армированные волокном композиты (Prasad et al., 1987), а с середины 1960-х годов – к ортотропным материалам (Lake et al. , 1970; Rendler and Vigness, 1966), но это требует больших количественных показателей, и для упрощения получаемых решений необходимо сделать несколько предположений. Высокая ортотропность композитов еще больше усложняет сами измерения, поскольку чрезвычайно трудно получить точность измерения вокруг отверстия, особенно в направлении волокна, даже с помощью высокоточных методов, таких как интерферометрия Муара (Nicoletto, 1991).

Берт и Томпсон (1968) разработали теоретическую основу для связи измеренных деформаций с остаточными напряжениями в ортотропных материалах, применив приблизительную процедуру расчета. Позже точная формулировка для равномерных остаточных напряжений по толщине в ограниченном классе ортотропных материалов была предложена Schajer и Yang (1994). Sicot и Gong (2003, 2004) провели приблизительный анализ остаточных напряжений в ортотропных композитных ламинатах, используя метод наращивания отверстий.Точная формулировка метода сквозного отверстия, позволяющего измерять равномерные остаточные напряжения по толщине в стандартном ортотропном ламинате, была опубликована Пальяро и Зуккарелло (2007). Эффекты макромасштабных остаточных напряжений, действующих на симметричные ортотропные ламинаты, также можно учитывать с помощью этого метода.

В методе сверления отверстий чаще всего используются тензодатчики, которые необходимо правильно расположить относительно отверстия. Хотя оптические методы используются не так широко, они имеют преимущество перед тензодатчиками в том, что расположение отверстия менее важно.Был разработан метод определения остаточных напряжений в ортотропных материалах с использованием интерферометрии муара для любого выравнивания решеток муара (Càrdenas-Garcìa, 2005). Двухлучевая сдвиговая съемка дает прямую деформацию в плоскости, поскольку оси симметрии в измеренной картине полос соответствуют осям главных напряжений. Несмотря на это преимущество перед муаровой интерферометрией, измерение остаточного напряжения в ортотропных материалах с помощью сдвигового сканирования в сочетании с техникой сверления отверстий, по-видимому, ограничено.Качественные измерения были получены на композитных панелях. Чтобы ускорить измерение, вместо процесса сверления отверстий было использовано микро-вдавливание (при котором небольшое углубление вдавливается в измерительную поверхность) (Hung, 1999), но этот процесс снова дал только качественные измерения.

Все текущие аналитические методы, используемые при сверлении отверстий, предполагают, что материал внутри одного слоя является однородным, и поэтому не могут разрешить микромасштабные остаточные напряжения в неоднородном слое.Однако, поскольку волокна разрезаются при просверливании отверстия в многослойном композитном материале, остаточное напряжение снимается в месте разреза, и в прилегающем материале возникает упругая реакция. Таким образом, потенциально возможно использовать технику сверления отверстий для измерения остаточного напряжения микромасштаба в GFRP. Тем не менее, область, в которой происходит значительный упругий отклик, чрезвычайно мала (Nairn, 1997). Поскольку максимальный диаметр армирующих волокон из E-стекла часто составляет менее 27 мкм, измерения необходимо проводить на небольшом расстоянии от края отверстия (Corning, 2003), что вызывает проблемы при использовании самых маленьких имеющихся в продаже тензодатчиков.Если бы для решения проблемы чувствительности были разработаны очень маленькие специальные манометры, они просто создали бы другую проблему из-за самонагрева. GFRP не является хорошим проводником тепла, поэтому эффект локального нагрева такого маленького датчика становится важным (Reid, 2009).

Волоконно-оптические решетки Брэгга использовались для измерения остаточных напряжений в композитном ламинате в модифицированной версии метода сверления отверстий, когда решетки Брэгга были встроены в ламинат (Guemes and Menéndez, 2002).Они избегают эффекта самонагревания, но слишком длинные, чтобы их можно было использовать для измерения снятия напряжения вокруг отдельных разрывов волокон. Кроме того, аналитический метод, используемый для интерпретации измеренного отклика, должен учитывать эффект жесткости преобразователя. Кажется маловероятным, что надежные измерения снятия напряжения относительно разрыва волокна могут быть выполнены с помощью этого метода (Reid, 2009).

Использование оптических методов представляет две важные проблемы, которые распространены независимо от используемой инструментальной техники (Reid, 2009).Первая значительная проблема возникает из-за введения остаточных напряжений при бурении скважины. Измеренные деформации являются результатом снятия остаточного напряжения, накладываемого на напряжения, вызванные процессом сверления отверстий, и два набора деформаций не могут быть отделены друг от друга. EDM минимизирует остаточные напряжения, вызванные проделыванием отверстия, но только там, где волокна и матрица являются проводящими, и, к сожалению, ни волокно, ни матрица в GFRP не удовлетворяют этому критерию (Reid, 2009).Можно было бы избежать введения остаточных напряжений во время сверления отверстий за счет процесса микро-вдавливания (Hung, 1999), но интерпретация измерений деформации будет осложнена неоднородностью материала в малых масштабах (Reid, 2009). . Таким образом, метод бурения скважин и его разновидности не могут быть напрямую использованы или адаптированы для использования при обнаружении микромасштабных остаточных напряжений в однонаправленном стеклопластике (Reid, 2009).

Buchmann et al. (2000) описывают новый подход к моделированию процесса термического напыления путем моделирования движущегося источника тепла в сочетании с процессом переноса и осаждения материала.Их количественные напряжения и деформации согласуются с экспериментальными измерениями остаточного напряжения с помощью усовершенствованного метода сверления отверстий. Согласно Prasad et al. (1987), метод полуразрушающего сверления отверстий для измерения остаточных напряжений хорошо зарекомендовал себя для изотропных материалов, и они сделали попытки распространить этот метод на ортотропные композитные материалы. Пальяро и Зуккарелло (2007) занимались разработкой и применением метода сквозного бурения для анализа остаточных напряжений в ортотропных материалах.

Балалов и др. (2007) подробно рассмотрены основные особенности, присущие упрощенному подходу к определению остаточных напряжений в цилиндрических оболочках и трубах с внешним диаметром не менее 60 мм, путем сочетания метода сверления отверстий и интерферометрии на отражательной голограмме. Стефанеску et al. (2006) представил результаты, продвигающие и улучшающие полезность, точность и эффективность инкрементного бурения центральных отверстий как метода измерения полей остаточных напряжений, близких к поверхности.Shokrieh и Kamali (2005) изучали остаточные напряжения в термореактивных полимерных композитах. Shokrieh и Ghasemi (2007a, b) представили новый метод (метод моделирования сверления отверстий) для расчета калибровочных коэффициентов для измерения остаточных напряжений в различных системах материалов. Балди (2007) проанализировал проблему определения остаточного напряжения в ортотропном материале, используя технику сверления отверстий в сочетании с бесконтактными оптическими методами с полным полем поля. Schajer (1988, 2007) и Schajer and Yang (1994) представили эффективную процедуру, позволяющую проводить стабильные расчеты остаточных напряжений при бурении скважин с использованием данных о деформации из измерений, выполненных с большим количеством небольших приращений глубины скважины.Шайер (1988, 2007) описал использование регуляризации Тихонова для снижения чувствительности к шуму, характерной для точных вычислений, и объединил эту математическую процедуру с критерием Морозова, чтобы определить оптимальную степень регуляризации, которая уравновешивает конкурирующие тенденции уменьшения шума и искажение напряженного решения.

Шайер и Янг (1994) использовали метод сверления отверстий для измерения остаточных напряжений в ортотропном материале. Sicot et al. (2003) представил новый метод измерения остаточного напряжения в многослойных композитных материалах с использованием трех условий охлаждения для получения различных уровней остаточного напряжения.Shokrieh и Ghasemi (2007a, b) определили, что калибровочные коэффициенты для ортотропных пластин основаны на методе точного решения. Берт и Томпсон (1968) и Lake et al. (1970) расширил метод, включив в него ортотропные материалы, введя новые коэффициенты калибровки, и исследовал применимость метода полудеструктивного сверления отверстий для экспериментального определения остаточных напряжений в относительно тонких прямоугольных ортотропных материалах.

Как удалось повысить производительность бурения отверстий на поверхности 65% | Конференция и выставка SPE / IADC по бурению

В этом документе описывается, как повышенная производительность была достигнута при бурении поверхностных скважин большого диаметра через твердые породы, склонные к серьезной потере циркуляции.Статья основана на полевом опыте в Йемене. Для значительного увеличения скорости проходки использовались модифицированные конструкции ударных долот и мощные ударные молотки для строительной отрасли. Высокие скорости проходки требовали эффективной среды для удаления шлама. Для этой цели была выбрана система усиленной полимером пены, которая успешно очищала ствол скважины от выбуренной породы с максимальной скоростью проникновения. За счет изменения свойств пены, скорости нагнетания воздуха, конструкции долота, размера ударника и глубины, на которой установка ударного бурения была заменена на установку для роторного бурения, время, необходимое для бурения скважин на поверхности, было сокращено на 65%.

Введение

В этом документе описываются достижения, которые значительно улучшили производительность при бурении поверхностных скважин большого диаметра через твердые породы, склонные к серьезной потере циркуляции. Обсуждение сосредоточено на опыте канадской компании Occidental Petroleum Ltd. (канадская Oxy) на месторождениях в Йеменской Республике, где компания занимается разработкой нефтяных месторождений, сделанных с момента начала разведочного бурения в сентябре 1990 года.

Интервалы на поверхности для обсуждаемых скважин в этой статье были пробурены 1000 футов твердого, трещиноватого известняка с использованием как роторных, так и ударных буровых установок.Скорость проходки более 10 футов / час была редкой при бурении обычных буровых долот с трехгранным ротором большого диаметра. Такая низкая скорость проходки (ROP) в сочетании с высокой стоимостью бурения в Йемене сделали бурение скважин с поверхности очень дорогим.

В начале программы разработки интервал ствола скважины был определен как важная область для повышения производительности, поскольку он предоставлял одну из самых больших возможностей для снижения затрат. В результате для значительного увеличения средней скорости проходки вблизи поверхности были использованы модифицированные ударные коронки и мощные молоты для строительной отрасли.Более высокие скорости проникновения требовали эффективной среды для удаления шлама, чтобы поддерживать скважину в чистоте и сокращать время на выполнение соединений. Для этой цели была выбрана усиленная полимером система пенопласта, которая успешно поддерживала чистоту ствола скважины с максимально достижимой конструкцией ROPS как с использованием ударных, так и роторных буровых установок.

За счет изменения свойств пены, скорости нагнетания воздуха, конструкции долота, размера ударника и глубины, на которой установка ударного бурения была заменена на установку для роторного бурения, время, необходимое для бурения 17 отверстий диаметром 1/2 дюйма, было сокращено на 65 %.Точно так же время, необходимое для бурения 26-дюймовых скважин с поверхности, было сокращено на 35%.

ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА ОБЕСПЕЧИВАЕТ ИНТЕРЕСНЫЕ ПРОБЛЕМЫ

Скважины, производительность бурения с поверхности которых была значительно улучшена, расположены на высоком пустынном плато в блоке Масила в восточно-центральном Йемене (см. Рис. 1). Вершина плато покрыта глыбами породы, а нижележащая поверхность представляет собой толстую часть твердого трещиноватого известняка. Поверхностное образование на плато представляет собой сложную проблему для бурения не только потому, что оно твердое, но и из-за возможности потери циркуляции.

Роторные буровые установки для взрывных скважин | Широкий ассортимент буровых установок

Произведенные в Гарленде, штат Техас, и Нанкине, Китай, наши машины построены на современном производственном оборудовании и отличаются высочайшим качеством, что позволяет производить их в течение нескольких ремонтов. Компания «Эпирок» имеет долгую историю проектирования и производства основных конструкций буровых установок, благодаря чему наши роторные буровые установки для взрывных скважин являются лучшими в своем классе.

Ассортимент взрывных скважин включает серию Drill Master, которая и по сей день является признанным лидером на рынке, и серию Pit Viper, продукт премиум-класса, обеспечивающий высокоэффективное бурение с полностью автономными возможностями.

Серия Drill Master, продукт с таким надежным наследием, что он был частью обучения большинства мастеров бурения во всем мире. Продукт DM на протяжении многих лет зарекомендовал себя как рабочая лошадка для клиентов по всему миру, год за годом обеспечивая производительность, надежность и низкие эксплуатационные расходы. Наша экономичная серия сверлит отверстия диаметром от 5 1/2 до 9 7/8 дюймов и с диапазоном опускания от 30 000 до 75 000 фунтов.

Серия Pit Viper обеспечивает диаметр отверстия от 6 дюймов до 16 дюймов и диапазон натяжения от 60 000 фунтов до 125 000 фунтов.PV-230, PV-270 и PV-310 предлагают однопроходные и многопроходные варианты, основанные на высочайших отраслевых стандартах производительности и инноваций.

Серия Pit Viper, превосходный продукт для горнодобывающей промышленности, может быть оснащена нашими многочисленными опциями для удовлетворения конкретных потребностей заказчика. Ведущая в отрасли линейка машин Pit Viper обеспечивает производительность и надежность на другом уровне, что в конечном итоге способствует самой низкой совокупной стоимости владения в отрасли бурения взрывных скважин в своем классе.

С помощью системы управления буровой установкой (RCS) компании Epiroc серию Pit Viper можно настроить с масштабируемыми функциями автоматизации, такими как AutoDrill и AutoLevel. Его можно запускать с оператором вне буровой установки, а также с дополнительным пакетом BenchREMOTE, позволяющим одному оператору запускать один или несколько агрегатов. Он обеспечивает основу для добавления новых функций и опций в дальнейшем без серьезной перестройки машины. Автономное бурение может быть реализовано практически без взаимодействия человека с буровым станком.

Объяснение сверления печатной платы: что можно и чего нельзя

Сверление – самый дорогой и трудоемкий процесс при производстве печатных плат. Процесс сверления печатной платы должен быть тщательно реализован, поскольку даже небольшая ошибка может привести к большим потерям. Процесс сверления считается самым критичным и узким местом при производстве печатных плат. Инженер-проектировщик печатных плат должен всегда проверять возможности производителей плат перед размещением заказа.

Процесс сверления – это основа для переходных отверстий и связи между различными слоями. Уменьшение размеров электронных устройств, таких как телевизоры и телефоны, привело к переходу от стационарных к портативным. Для уменьшения размера требуется качественная микрообработка. Процесс сверления играет жизненно важную роль в этом. Следовательно, применяемая технология бурения имеет значение.

В этой статье мы рассмотрим следующие моменты:

Drill Tech для печатных плат

В основном существует два вида технологий сверления: механическое и лазерное.

Механические дрели менее точны, но просты в исполнении. Эта технология бурения реализует буровые коронки. Наименьший диаметр отверстия, которое можно просверлить этими сверлами, составляет около 6 мил (0,006 дюйма).

С другой стороны, лазерные сверла могут просверливать отверстия намного меньшего размера. Лазерное сверление – это бесконтактный процесс, при котором заготовка и инструмент не соприкасаются друг с другом. Здесь можно легко контролировать глубину сверления.

Лазерная технология используется для легкого сверления глухих и заглубленных переходных отверстий.Здесь можно точно просверлить отверстие диаметром минимум 2 мил (0,002 дюйма).

Ограничения на лазерное сверло

Печатная плата изготовлена ​​из меди, стекловолокна и смолы. Эти материалы для печатных плат имеют разные оптические свойства. Из-за этого лазерному лучу сложно эффективно прожигать доску.

Срок службы сверл механических

Механические сверла могут использоваться для 800 ударов при работе с более мягкими материалами, такими как FR4.Для более плотных материалов, таких как Rogers, срок службы сокращается до 200 единиц. Если производитель печатной платы проигнорирует это, это приведет к образованию дефектных отверстий, которые превратят плату в металлолом.

На схемах Sierra лучшие сверлильные станки Hitachi реализованы с допуском размещения отверстий 1 мил.

Если дизайнер понимает, что происходит в цехе, он будет лучше понимать, как его дизайн воплощается в жизнь. Благодаря такому пониманию разработчик печатных плат обеспечивает возможность изготовления конструкций.Это, в свою очередь, снижает стоимость, и продукт может быть доставлен в минимальные сроки под ключ.

Что происходит в цехе?

Блок-схема сверления печатных плат

После процесса ламинирования ламинированная плита загружается на панель выходного материала на станине сверла. Выходящий материал уменьшает образование заусенцев. Заусенец – это выступающая часть меди, образующаяся, когда сверлильный шпиндель проникает сквозь доску. Сверху этой панели загружается еще несколько стопок, которые тщательно выравниваются.В конце концов, поверх всей этой стопки кладут лист алюминиевой фольги. Алюминиевая фольга предотвращает попадание заусенцев, а также рассеивает тепло, выделяемое быстро вращающимся сверлом. После того, как необходимое количество отверстий просверлено, доски отправляются на процесс удаления заусенцев и заусенцев.

Поскольку качество просверленного отверстия является решающим аспектом, необходимо учитывать геометрию инструмента. Быстрорежущая сталь (HSS) и карбид вольфрама (WC) – обычно используемые инструментальные материалы для сверления композитов.Твердосплавные инструменты обеспечивают лучший износ и стойкость инструмента при обработке стеклопластика. Сверла из твердого сплава обычно используются при сверлении печатных плат. Сверла для печатных плат имеют угол при вершине 130 ° и угол наклона спирали от 30 ° до 35 °.

Сверлильный станок с ЧПУ

Hitachi PCB сверлильный станок

Сверлильный станок представляет собой предварительно запрограммированный станок с числовым программным управлением (ЧПУ). Сверление происходит на основе координат XY, введенных в систему ЧПУ. Шпиндели вращаются с высокой частотой вращения и обеспечивают точное просверливание отверстия в печатной плате.Когда шпиндель вращается с высокой скоростью, тепло выделяется из-за трения между стенкой отверстия и шпинделем. Смола, содержащаяся на стенках отверстия, расплавляется, и в результате образуется мазок смолы. После того, как требуемые отверстия просверлены, панели выхода и входа выбрасываются. Это небольшая часть того, что происходит в цехе.

В отличие от процесса травления и нанесения покрытия, процесс сверления не имеет фиксированной продолжительности. Время сверления варьируется в зависимости от количества просверливаемых отверстий в цехе.Вот что происходит за кулисами в цехе по производству печатных плат. Чтобы узнать больше о компьютерном производстве, связанном с печатными платами, прочтите, что такое CAM или компьютерное производство?

Два важных аспекта, которые следует учитывать в процессе бурения:

• Соотношение сторон
• Просверлите зазор до меди (просверлите до ближайшей детали из меди)

Соотношение сторон

Соотношение сторон – это способность эффективно покрывать медь внутри отверстий (переходных отверстий).Меднение внутренней части отверстий является утомительной задачей при уменьшении диаметра и увеличении глубины отверстия. Для этого требуется гальваническая ванна с более высокой метательной мощностью, чтобы жидкость могла стекать в крошечные отверстия.

Соотношение сторон (AR) = (Глубина отверстия / Диаметр просверленного отверстия)

Соотношение сторон составляет 10: 1 для сквозных отверстий и 0,75: 1 для микропереходов.

Обычно для печатной платы 62 мил минимальный размер сверла может составлять 6 мил.

Сверло по меди

Зазор от сверла до меди

Сверло до меди – это зазор между краем просверленного отверстия и ближайшим медным элементом. Ближайшим медным элементом может быть медный след или любая другая активная медная область. Это решающий фактор, поскольку даже небольшое отклонение приведет к нарушению цепи. Типичное значение сверления до меди составляет около 8 мил.

Минимальный зазор = ширина кольцевого кольца + зазор перемычки паяльной маски

Классификация отверстий

Просверленные отверстия подразделяются на отверстий с покрытием (PTH) и отверстий без покрытия (NPTH) .

Металлизированные отверстия (PTH) представляют собой проводящие переходные отверстия для передачи сигналов, которые устанавливают взаимосвязь между различными слоями печатной платы.

Отверстия без покрытия (NPTH) не токопроводящие. Они используются для удержания компонентов на месте во время сборки печатной платы. Монтажные отверстия компонентов – NPTH. Для этих отверстий нет уровня допуска, поскольку компоненты не войдут внутрь, если размер отверстия слишком мал или велик.

Правило есть правило даже для отверстия

Сквозное отверстие без покрытия (NPTH)

• Размер готового отверстия (минимум) = 0.006 ″
• Зазор от края до края (от любого другого элемента поверхности) (минимум) = 0,005 ″

Металлическое сквозное отверстие (PTH)

• Размер готового отверстия (минимум) = 0,006 ″
• Размер кольцевого кольца (минимум) = 0,004 дюйма
• Зазор от края до края (от любого другого элемента поверхности) (минимум) = 0,009 ″

Бедствия при бурении

После многократного использования буровые инструменты изнашиваются и ломаются. Это приводит к следующим проблемам:

Снижена точность расположения отверстия

Когда сверло не попадает в желаемую точку и смещается в сторону по той же оси.Сдвиги в просверленном отверстии вызовут касание или разрыв кольцевых колец.

Шероховатость внутри просверленного отверстия

Шероховатость приводит к неравномерному покрытию меди. Это приводит к образованию раковин и трещин на стволе. Это также может привести к снижению сопротивления изоляции за счет проникновения раствора меднения в стенку отверстия.

Смола мазок

Смола в плите плавится из-за тепла, выделяемого во время сверления. Эта смола прилипает к стенкам отверстия и называется мазком из смолы.Это снова приводит к плохому медному покрытию и нарушению проводимости между переходным отверстием и внутренними слоями схемы. Мазок смолы удаляется химическим раствором.

Наличие заусенцев на входе и выходе

Заусенец – это нежелательная часть меди, которая выступает из отверстия после сверления. В основном они видны как на верхней поверхности самой верхней стопки печатной платы, так и на нижней поверхности самой нижней стопки печатной платы.

Головка гвоздя

Открытая медь внутренних слоев на сквозных отверстиях сформировала форму шляпки гвоздя во время сверления. Такая огромная нагрузка на отверстие приводит к тому, что неоднородная поверхность проходит сквозь отверстия и может вызвать нарушение проводимости покрытия.

Расслоение

Частичное разделение слоев печатной платы.

Все эти неровности нарушают целостность печатной платы. Эти проблемы стали кошмаром для производителей печатных плат.По этим причинам наши штатные инженеры по печатным платам причудливо определяют печатную плату как «Проблемы возвращаются!»

Чтобы устранить эти недостатки, ученые исследовали процесс сверления и конструкцию печатной платы и пришли к следующим решениям:

Средства правовой защиты

Процесс удаления смазки: Это химический процесс, при котором удаляется расплавленная смола, которая откладывается на стенках отверстия. Этот процесс устраняет нежелательную смолу и увеличивает электрическую проводимость через переходные отверстия.

Процесс удаления заусенцев: Это моторизованный процесс, который удаляет выступающие концы (коронки) металла (меди), называемые заусенцами. Любой мусор, оставшийся внутри отверстий, удаляется в процессе удаления заусенцев. После удаления заусенцев процесс удаления заусенцев повторяется.

Отслоения можно избежать с помощью лазерных сверл. Как упоминалось ранее, при лазерном сверлении заготовка и инструмент не соприкасаются, что исключает расслоение.

Ознакомьтесь с краткими инструкциями по DFM ниже, которые помогут вам сэкономить несколько долларов.

Советы по проверке сверл Quick DFM для разработчиков печатных плат

• Соотношение сторон должно быть минимальным, чтобы избежать износа сверла
• Чем больше будет добавлено сверл разных размеров, тем больше сверл потребуется изготовителю. Вместо этого, если вы уменьшите количество сверл разных размеров, время сверления сократится.
• Проверить
  • Если сверла без покрытия имеют соединения
  • Для количества сверл / размера между файлом сверла и отпечатком Fab
  • Если тип сверла определен (PTH / NPTH)
  • Для закрытых отверстий менее 0.006 ″, если да, он должен быть адресован
  • От укусов мышей
  • Если сверла и другие детали на медных слоях выходят за пределы профиля платы
  • Если размер переходных отверстий должен быть уменьшен для соответствия минимальному требованию соотношения сторон (A / R) с учетом допуска сверления
  • Для допуска сверления с покрытием менее +/- 0,002 ″ и допуска сверления NPT +/- 0,001
  • Рисунок Fab для дуг, показывающий места сверления / паза или вырезов NPT, но отсутствующий в файле сверла
  • Для требований заполнения переходных отверстий w.r.t. руководство по сборке

В последние годы процесс бурения был оптимизирован по сравнению с более ранними технологиями. С экспоненциальным ростом производства печатных плат точность сверления приближается к совершенству. Я считаю, что теперь у вас есть лучшее представление о том, как выполняется процесс сверления печатной платы. Выглядит довольно сложно, не правда ли? Не волнуйся! Просто отправьте свои файлы дизайна (Gerber) в Sierra Circuits. Позвольте нам потренироваться, пока вы расслабляетесь и смотрите Netflix и расслабляетесь.

СКАЧАТЬ РУКОВОДСТВО ПО DFM:

Основы высокоскоростного сверления отверстий EDM

Высокоскоростное сверление отверстий EDM было разработано специально для быстрого и точного сверления малых и глубоких отверстий. Небольшие отверстия, которые раньше было практически невозможно просверлить на обычных станках, теперь легко выполняются. Благодаря возможности сверления практически любого проводящего материала, использование этой технологии постоянно расширяется.

Изначально в цехах эта технология использовалась специально для начальных отверстий в электроэрозионных работах. Благодаря этой технологии материалы заготовки отправляются на термообработку перед сверлением стартового отверстия. Это устранило две проблемы: (1) необходимость программирования, определения местоположения и сверления начального отверстия обычными машинными методами в «мягкой» заготовке перед термообработкой и (2) отправка заготовки на термообработку перед сверлением начального отверстия, все напряжение снималось с заготовки до применения процесса электроэрозионной обработки.По мере того, как этот процесс стал более широко известным, испытательные прожигы стали делать не только из закаленной инструментальной стали; Испытывались карбид вольфрама, алюминий, латунь и инконель. Сфера применения высокоскоростного электроэрозионного сверления отверстий начала расширяться, включая форсунки и форсунки для производства деталей, отверстия для слива масла, гидроцилиндры и установочные штифты, а также лопатки турбин, шарикоподшипники и отверстия для предохранительной проволоки в шестигранных гайках, и это лишь некоторые из них.

Основные характеристики сверлильного станка EDM

• Рабочий стол из нержавеющей стали
• Вращающийся шпиндель
• Сверлильный патрон или цанговая система для удержания электродов
• Керамические или алмазные направляющие
• Блок питания с панелью управления
• Блок конденсаторов
• Насос жидкий диэлектрический

Процесс сверления EDM

Процесс состоит из использования прецизионного трубчатого электрода (обычно из латуни или меди), установленного в сверлильный патрон, расположенного на оси “Z” и удерживаемого наверху заготовки керамической направляющей.Располагается верх заготовки и задается глубина сверления. Включается вращение электрода, и раствор деионизированной воды с давлением от 50 до 100 кг / см2 направляется через трубчатый электрод в качестве промывочного агента. Устанавливаются параметры источника питания, которые обычно включают время включения, время отключения, пиковый ток и величину емкости. В этот момент включается разряд, чтобы начать цикл сверления. В конце цикла сверления разряд выключается, и ось «Z» отводится над заготовкой.

Время сверления

Время сверления зависит от размера отверстия и типа материала. Таблица I перечисляет несколько образцов для справки.

  Таблица I  

Материал	Диаметр электрода.	Глубина сверления	Время обработки
Легированная инструментальная сталь	.020 “	0,50 “	от 25 до 35 секунд
		1.00 “	от 50 до 60 секунд
	.040 “	1,00 “	от 55 до 65 секунд
Карбид вольфрама	.020 “	0,50 “	от 4 до 5 минут
		1,00 “	от 8 до 9 минут
Алюминий	.020 “	0,50 “	от 40 до 50 секунд
		1.00 “	от 90 до 100 секунд
	.040 “	2,75 дюйма	3 минуты

Наблюдение за вышеупомянутым временем объясняет, почему высокоскоростное сверление отверстий EDM стало альтернативным методом традиционной механической обработки при производстве пресс-форм. Кроме того, этот метод сверления позволяет получать отверстия без заусенцев, что исключает вторичные процессы удаления заусенцев. Источники питания большего размера и патроны для сверл / цанговых патронов расширили диапазон диаметров стандартных просверленных отверстий с.От 010 “до .118” до .010 “до .236”. Сверление отверстий EDM теперь можно выполнять на ручном станке, станке с ZNC или ЧПУ.

Сегодня во многих машинах в качестве промывочного средства используется дистиллированная вода, что открывает новые возможности применения в области медицины. По мере постоянного совершенствования этой технологии на горизонте видится все больше и больше применений – она ​​стала совершенно новым методом производства пресс-форм и деталей.

Сверление отверстий для проверки герметичности – Микроотверстия для проверки отверстий на герметичность

Потомак – лидер в области лазерного сверления калиброванных отверстий для испытаний на герметичность.

Potomac может просверливать лазером микроотверстия в стеклянных и полимерных флаконах / ампулах с целью проверки системы отверстий для проверки герметичности. Диапазон размеров отверстий может быть создан для воспроизведения дефектов во флаконах для использования при калибровке устройств обнаружения утечек. В зависимости от толщины стенок флакона / ампулы размер отверстий может составлять всего 1 мкм. Помимо флаконов, можно также просверлить фольгу и блистерную упаковку. Potomac Photonics сертифицирована по стандарту ISO 13485, и мы просверлили сотни тысяч упаковок для фармацевтической, пищевой и медицинской промышленности.

Тестирование на утечку или Тестирование целостности закрытия контейнера (CCIT) – это анализ, который оценивает адекватность систем укупорки контейнеров для поддержания стерильного барьера против потенциальных загрязнителей. Загрязняющие вещества, которые потенциально могут пересечь барьер закрытия контейнера, включают микроорганизмы, химически активные газы и другие вещества (USP <1207>). Системы закрытия контейнеров должны поддерживать стерильность и качество конечных стерильных фармацевтических, биологических и вакцинных продуктов в течение всего срока их хранения (Ewan, S.и др., 2015).

Системы укупорки контейнеров состоят из компонентов первичной упаковки и компонентов вторичной упаковки (USP <1207>). Компоненты первичной упаковки – это те компоненты, которые вступают в прямой контакт с продуктом, например стеклянный флакон или шприц. В то время как вторичные компоненты упаковки – это те компоненты, которые жизненно важны для обеспечения правильной сборки упаковки, такие как алюминиевые колпачки над пробками (USP <1207>). (Источник: America Pharmaceutical Review)

Преимущества отверстий для проверки герметичности, просверленных лазером:

• Лучше напоминают естественные дефекты стекла (трещины) и полимеры (проколы).
• Жесткие допуски достигаются для большинства материалов и толщин.
• Наборы диаметров отверстий и калибровочные пакеты могут быть настроены в соответствии с требованиями заказчика.

Сертификат соответствия и лист данных качества прилагается к каждому заказу на сверление отверстий для проверки герметичности.

• Отверстия для проверки герметичности размером до 1 микрона
• Точное размещение отверстий утечки
• При необходимости ускоренная доставка.
• Наше измерительное оборудование откалибровано с использованием прослеживаемого стандарта NIST.
• Мы заключили партнерские отношения с лидерами отрасли, чтобы предоставить им отверстия для проверки герметичности, совместимые со всеми технологиями обнаружения.

Наши клиенты сотрудничают с нами в сверлении отверстий для проверки герметичности для таких методов тестирования, как:

• Тест электропроводности и емкости (HVLD)
• Анализ газового пространства с помощью лазера
• Извлечение массы
• Спад давления
• Индикаторный газ (режим вакуума)
• Распад вакуума

Отрасли / область применения включают:

• Фармацевтика
• Медицинское оборудование
• Биотехнология
• Продукты питания / упаковка

Упаковка:

• Флаконы
• Ампулы
• Пакеты (заполненные или ненаполненные)
• Пакеты
• Заполненные и запечатанные бутылки
• Металлические контейнеры
• Фольга и блистерные упаковки

Обзор быстрого электроэрозионного сверления

Одно из последних достижений в области электроэрозионного сверления (DM) – это электроэрозионное сверление с быстрым сверлением, которое было разработано для облегчения работ по быстрому сверлению отверстий.С помощью этой новейшей технологии электроэрозионного сверления можно просверливать прецизионные отверстия на 70 процентов быстрее, чем любой другой доступный метод сверления, независимо от типа металла и степени его твердости.

Поскольку заготовки, предназначенные для таких отраслей, как авиация, турбины для силовых двигателей и аэрокосмическая промышленность, требуют технических навыков, которые вращаются вокруг лопаток и лопастей, изготовленных таким образом, чтобы выдерживать очень высокие температуры в определенных критических секциях, необходимо преобразовать оборудование для сверления EDM с твердой аэродинамической поверхности. к конфигурациям с полым профилем.Такие охлаждающие отверстия в аэродинамической поверхности – форма поперечного сечения лопасти, крыла, пропеллера, ротора или турбины – стали отраслевым стандартом, поскольку производители двигателей начали проектировать все большее количество компонентов, использующих их. Отверстия для охлаждения предохраняют эти жизненно важные детали от чрезмерно высоких температур для большинства материалов. Температуры часто превышают температуру плавления самих материалов. Кроме того, лопасти и лопатки часто отливают из кобальтовых и никелевых сплавов, поэтому для создания обязательно небольших отверстий в таких материалах необходимы процессы лазерной обработки или электроэрозионного сверления.

Что такое EDM?

EDM – это процесс, который позволяет создать заготовку желаемой формы при производстве с использованием электрических разрядов или искр, поэтому его иногда называют искровой обработкой. В этом процессе материал удаляется с заготовки серией повторяющихся токовых разрядов между двумя отдельными электродами, которые остаются разделенными жидким диэлектриком, испытывающим заданное электрическое напряжение. Один из электродов в процессе называется электродом инструмента, или иногда «инструментом» или «электродом», в то время как другой электрод упоминается как электрод заготовки или «заготовка».”

По мере того, как время и точка, в которые электрическое напряжение между двумя электродами увеличивается и становится ближе, напряженность электрического поля в объеме между двумя электродами становится больше, чем напряженность поля диэлектрической жидкости – по крайней мере, в некоторых пятна – разрывы и позволяющие току свободно течь между двумя электродами. Одним из ключей к успеху этого процесса является то, что инструмент и заготовка никогда не вступают в физический контакт.

Это явление похоже на пробой конденсатора или конденсатора. , которое также известно как напряжение пробоя и дает тот же результат при удалении материала с электродов для достижения желаемой формы для других целей.Как только ток между двумя электродами прекращается или прекращается, что зависит от типа используемого генератора, новый жидкий диэлектрик обычно перемещается в межэлектродный объем. Этот этап позволяет вымыть и унести твердые частицы или мусор, чтобы можно было восстановить изоляционные свойства, связанные с диэлектрической жидкостью. Процесс добавления нового жидкого диэлектрика в межэлектродный объем обычно известен и называется «промывкой». После протекания тока разность потенциалов – также известная как разность потенциалов между двумя точками – между электродами восстанавливается до состояния, предшествующего пробою, что позволяет начать новый процесс пробоя жидкого диэлектрика.

Три различных типа электроэрозионных станков

Существует много специализированных видов электроэрозионных станков, промышленные электроэрозионные станки обычно относятся к одной из следующих трех основных категорий.

1. Die Sinker или “Ram” EDM

Чаще называют погружным EDM, который является задачей, созданной для труднообрабатываемых материалов, таких как вольфрам, поскольку эрозия контролируется более точно, если электроды погружены в диэлектрик. жидкость. В процессе электроэрозионной обработки с грузилом используется электрически заряженный электрод, которому придана определенная геометрическая форма.В результате геометрия электрода превращается в металлический компонент. Этот процесс обычно используется при массовом производстве штампов и пресс-форм.

2. Проволочно-электроэрозионный электродвигатель

В процессе электроэрозионной обработки электродом является проволока, которая часто изготавливается из тонкой одиночной латуни. Проволока пропускается через заготовку, затем погружается в резервуар с диэлектрической жидкостью, которая чаще всего состоит из деионизированной воды. Чтобы защитить проволоку от эрозии, которая может привести к ее разрыву, проволока наматывается между двумя катушками, чтобы активная часть проволоки могла постоянно меняться.

3. Быстрое сверление отверстий EDM

Этот тип сверления отверстий основан на использовании вращающегося трубчатого электрода под напряжением, наряду с промывкой под высоким давлением, что позволяет производить быструю и точную обработку, которая приводит к получению небольших глубоких отверстий в проводящих металлах.

Электроэрозионные станки всех типов работают по одинаковому принципу эрозии или износа за счет электрического разряда.

Каковы основные преимущества электроэрозионных станков с быстрым отверстием по сравнению с обычными электроэрозионными станками?

Электроэрозионные станки для быстрого сверления отверстий обеспечивают высокоточное сверление с высокой скоростью и высокой точностью, что сегодня важно для широкого спектра узкоспециализированных отраслей, таких как производство турбин для авиации и силовых двигателей.В этих отраслях промышленности детали должны подвергаться экстремальным условиям, таким как сильное нагревание и быстрое вращение, поэтому крайне важно, чтобы все детали имели высокий допуск и могли выдерживать эти условия и многое другое. EDM позволяет производителям вырезать и сверлить необходимые формы, которые были бы невозможны с помощью традиционного оборудования.

Ниже приведены дополнительные преимущества электроэрозионных станков с быстрым бурением по сравнению с обычными электроэрозионными станками:

• Характеристики Возможность 6-осевой обработки
• Возможность создания круглых отверстий из.Диаметр от 010 дюймов до 0,080 дюйма
• Отверстия создаются очень быстро с очень хорошей обработкой поверхности и малым количеством повторно отлитых слоев
• Можно производить отверстия с круглым, коническим и профильным профилем в соответствии с конструкциями современных основных производителей оборудования
• Электрод с одной точкой подходит для электроэрозионной обработки геометрия отверстий в форме фрезерования при одновременном создании круглого отверстия в стенке аэродинамического профиля за один этап

Hi-Tek Manufacturing находится в авангарде технологии быстрого электроэрозионного бурения

Разработанный для быстрого выполнения отверстий, электроэрозионное бурение с быстрым отверстием является одной из последних разработок электроэрозионного сверления.