Låg plasticitetspolering

Låg plasticitetspolering ( LPB ) är en metod för metallförbättring som ger djupa, stabila yttryckande restspänningar med lite kallarbete för förbättrad skadetolerans och förlängning av metallutmattningslivslängden . Förbättrad slittrötthet och spänningskorrosionsprestanda har dokumenterats, även vid förhöjda temperaturer där kompressionen från andra metallförbättringsprocesser slappnar av. Det resulterande djupa lagret av återstående tryckspänning har också visat sig förbättra prestanda med hög cykelutmattning (HCF) och låg cykelutmattning (LCF).

Historia

Till skillnad från LPB består traditionella poleringsverktyg av ett hårt hjul eller fast smord kula som pressas in i ytan av ett asymmetriskt arbetsstycke med tillräcklig kraft för att deformera ytskikten, vanligtvis i en svarv. Processen gör flera pass över arbetsstyckena, vanligtvis under ökande belastning, för att förbättra ytfinishen och avsiktligt kallbearbeta ytan. Rull- och kulpolering har studerats i Ryssland och Japan och användes mest i Sovjetunionen på 1970-talet. Olika poleringsmetoder används, särskilt i Östeuropa, för att förbättra utmattningslivslängden. Förbättringar av HCF, korrosionsutmattning och SCC är dokumenterade, med förbättring av utmattningshållfastheten som tillskrivs förbättrad finish, utvecklingen av ett tryckande ytskikt och den ökade sträckgränsen för den kallbearbetade ytan.

LPB utvecklades och patenterades av Lambda Technologies i Cincinnati, Ohio 1996. Sedan dess har LPB utvecklats för att producera kompression i ett brett spektrum av material för att mildra ytskador, inklusive slitage, korrosionsgropar, spänningskorrosionssprickor ( SCC ) och främmande föremålsskada (FOD), och används för att hjälpa till i dagliga MRO-operationer. Till denna dag är LPB den enda metallförbättringsmetoden som tillämpas under kontinuerlig sluten processkontroll och har framgångsrikt tillämpats på turbinmotorer, kolvmotorer, propellrar, åldrande flygplansstrukturer, landningsställ, kärnavfallsbehållare, biomedicinska implantat, rustning, träningsutrustning och svetsfogar. Applikationerna involverade titan-, järn-, nickel- och stålbaserade komponenter och visade förbättrad skadetolerans samt hög- och lågcykelutmattningsprestanda i en storleksordning.

Hur det fungerar

Det grundläggande LPB-verktyget är en kula, hjul eller annan liknande spets som stöds i ett sfäriskt hydrostatiskt lager . Verktyget kan hållas i vilken CNC- maskin som helst eller av industrirobotar, beroende på applikation. Verktygsmaskinens kylvätska används för att trycksätta lagret med ett kontinuerligt flöde av vätska för att stödja kulan. Kulan kommer inte i kontakt med det mekaniska lagersätet, även under belastning. Kulan laddas i normalt tillstånd till ytan av en komponent med en hydraulcylinder som finns i verktygskroppen. LPB kan utföras i samband med spånformande bearbetningsoperationer i samma CNC-bearbetningsverktyg.

Kulan rullar över ytan på en komponent i ett mönster som definieras i CNC-koden, som vid alla bearbetningsoperationer. Verktygsbanan och normalt tryck som appliceras är utformade för att skapa en fördelning av kvarvarande tryckspänning. Formen på fördelningen är utformad för att motverka applicerade spänningar och optimera utmattning och spänningskorrosionsprestanda. Eftersom det inte finns någon skjuvning på kulan är den fri att rulla i vilken riktning som helst. När kulan rullar över komponenten orsakar trycket från kulan plastisk deformation i ytan av materialet under kulan. Eftersom huvuddelen av materialet begränsar det deformerade området, lämnas den deformerade zonen i kompression efter att bollen har passerat.

Fördelar

LPB-processen inkluderar ett unikt och patenterat sätt att analysera, designa och testa metallkomponenter för att utveckla den unika metallbehandling som krävs för att förbättra prestanda och minska metallutmattning, SCC och korrosionsutmattningsfel . Lambda modifierar processen och verktygen för varje komponent för att ge bästa möjliga resultat och för att säkerställa att apparaten når varje tum på komponenten. Med denna praxis av anpassning tillsammans med det slutna processkontrollsystemet har LPB visat sig ge en maximal kompression på 12 mm, även om genomsnittet är runt 1-7+ mm. LPB har till och med visat sig ha förmågan att producera genomtjocklekskompression i blad och skovlar, vilket kraftigt ökar deras skadetolerans över 10 gånger, vilket effektivt mildrar de flesta FOD och minskar inspektionskraven. Inget material tas bort under denna process, även vid korrigering av korrosionsskador. LPB jämnar ut ytor under bearbetning och lämnar en förbättrad, nästan spegellik ytfinish som är mycket snyggare och bättre skyddad än till och med en nytillverkad komponent.

Kallarbete

Kallarbetet som produceras från denna process är vanligtvis minimalt, liknande det kalla arbete som produceras av laserbläsning , bara några få procent, men mycket mindre än kulblästring , gravitationsblästring eller djupvalsning. Kallarbete är särskilt viktigt eftersom ju högre kallt arbete är på ytan av en komponent, desto mer känsligt för förhöjda temperaturer och mekanisk överbelastning kommer den komponenten att vara och desto lättare kommer den fördelaktiga ytrestkompressionen att slappna av, vilket gör behandlingen meningslös. Med andra ord, en komponent som har varit mycket kallbearbetad kommer inte att hålla kompressionen om den kommer i kontakt med extrem värme, som en motor, och kommer att vara lika sårbar som den var att starta. Därför sticker LPB och laserblästring ut i ytförbättringsindustrin eftersom de båda är termiskt stabila vid höga temperaturer. Anledningen till att LPB producerar så låga andelar kallt arbete är på grund av den tidigare nämnda processtyrningen med slutna slinga. Konventionella kulblästringsprocesser har vissa gissningar inblandade och är inte alls exakta, vilket gör att proceduren måste utföras flera gånger på en komponent. Till exempel, kulblästring, för att säkerställa att varje fläck på komponenten behandlas, anger vanligtvis täckning på mellan 200 % (2T) och 400 % (4T). Detta innebär att vid 200 % täckning (2T), 5 eller fler effekter inträffar på 84 % av platserna och vid 400 % täckning (4T), är det betydligt fler. Problemet är att ett område kommer att träffas flera gånger medan området bredvid träffas färre gånger, vilket ger ojämn kompression vid ytan. Denna ojämna kompression resulterar i att hela processen lätt "ångras", som nämnts ovan. LPB kräver endast ett pass med verktyget och lämnar en djup, jämn, fördelaktig tryckspänning.

LPB-processen kan utföras på plats i butiken eller på plats på flygplan med hjälp av robotar, vilket gör den enkel att integrera i det dagliga underhålls- och tillverkningsförfarandet. Metoden tillämpas under kontinuerlig sluten processkontroll (CLPC), vilket skapar en noggrannhet inom 0,1 % och varnar operatören och QA omedelbart om bearbetningsgränserna överskrids. Begränsningen med denna process är att olika CNC-bearbetningskoder måste utvecklas för varje applikation, precis som alla andra bearbetningsuppgifter. Den andra frågan är att det på grund av dimensionsbegränsningar kanske inte är möjligt att skapa de verktyg som krävs för att arbeta med vissa geometrier, även om det ännu inte är ett problem.

Se även

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Low_plasticity_burnishing&oldid=1052013581 "