Ako diagnostikovať postupnú stratu plochosti platne spôsobenú opakovanými-exkurziami pri nadmernej teplote?

V priebehu rokov prevádzky lisovacia doska, ktorá pracovala pri teplotách presahujúcich svoju menovitú teplotu v dôsledku posunu snímača, poruchy regulátora alebo nekontrolovaného ohrevu, začne strácať svoj pôvodný tvar. Povrch už nemusí byť úplne plochý, ale vytvára skromný „nezmyselný“ vzhľad, kde je stred nižšie ako okraje. Tento problém nie je len obyčajným opotrebovaním či odieraním. Ide o trvalú, kumulatívnu deformáciu, ktorá je dôsledkom tepelného tečenia, tj postupného toku kovu pod napätím pri vysokej teplote.

Bežným spôsobom zlyhania v systémoch vyhrievaných nástrojov je problém nazývaný progresívna strata rovinnosti v dôsledku výkyvov teploty dosky.

Pochopenie deformačného mechanizmu
Creepová deformácia je zodpovedná hlavne za stratu rovinnosti dosky v dôsledku otepľovania.

Creep je definovaný ako:

Časová plastická deformácia

Pod neustálym mechanickým namáhaním

Vysoká-teplota zrýchlená pod bod topenia

Ak doska narazí na opakované prekročenie{0}}teploty, materiál sa dostane do režimu, v ktorom sa výrazne zníži medza klzu. Kov sa pomaly ohýba pod váhou a upínacími silami stroja.

Pamäť dosky je sama, vytesaná do jej tvaru, prehriatia.

Po ochladení sa skreslenie nevráti k pôvodnej geometrii, ale zostáva trvalé.

Presné meranie povrchového mapovania
Diagnóza začína starostlivým meraním rovinnosti.

Na mapovanie povrchu dosky sa používa povrchomer s presným číselníkom.

Postup pri meraní
Povrch dosky je rozdelený do pravidelného mriežkového vzoru

Referenčné body sa vytvárajú v rovnako vzdialených intervaloch

Číselníkové indikátory sa čítajú na každom uzle mriežky.

Vykresľujú sa odchýlky od referenčnej roviny

Tento postup ukazuje všeobecnú geometrickú tendenciu povrchu.

Typický diagnostický výsledok
Pri poškodení tepelným tečením sú hodnoty často nasledovné:

Menšie hodnoty v strede

Vyššie hodnoty na okrajoch

Hladké, súvislé zakrivenie vs. izolované chyby

Misovitý tvar profilu je znakom deformácie pri dotvarovaní a nie mechanického poškodenia alebo lokálneho opotrebovania.

Diferenciácia opotrebenia a materiálového toku
Dôležitým krokom v diagnostike je rozlíšenie medzi stratou materiálu a deformáciou materiálu.

Strata plochosti súvisiaca s tečením:

Hrúbka celkového materiálu je prakticky nezmenená

Povrch vyzerá neporušene bez eróznych vzorov

Deformácia je objemová, nie abrazívna

Jednoduché meranie hrúbky odhalí, že žiadny materiál nebol odstránený žiadnym zmysluplným spôsobom.

Namiesto toho sa kov pomaly plasticky poddával kombinovaným vplyvom tepla a mechanického namáhania.

Príčina: Pretekanie tepla-Exkurzia
Kľúčovým iniciačným prvkom je opakované vystavenie teplotám mimo bezpečného pracovného rozsahu dosky.

Príčiny, ktoré sú bežné, sú:

Chybné snímače teploty

Naladenie ovládača nie je správne

Okolnosti úniku ohrievača

Porucha slučky tepelnej spätnej väzby

Logika tepelnej ochrany je nedostatočná

Dokonca aj krátkodobé skoky v trvaní môžu viesť k dlhodobému nahromadeniu tečenia, ak sa opakujú počas mnohých cyklov.

Každá udalosť prehriatia-pridáva malé množstvo trvalej deformácie, ktorá sa nahromadí počas prevádzkovej životnosti.

Správanie materiálu pri vysokej teplote
Pevnosť materiálu klesá so zvyšujúcou sa teplotou, čo vedie k creepovej deformácii.

Pri vysokých teplotách:

Zníženie medze klzu

Atómová difúzia sa zrýchľuje

Spustí sa pohyb hraníc zŕn

Odolnosť proti deformácii je znížená

V tomto prípade môže aj malé mechanické namáhanie, spôsobené hmotnosťou dosky a upínacími silami, viesť k trvalej zmene tvaru.

Správanie je závislé od času-, tj čím dlhšia expozícia, tým väčšia deformácia.

Postup opravy
Obnova rovinnosti vo všeobecnosti zahŕňa viac{0}}krokový opravný postup.

1. Tepelná úprava na zmiernenie stresu
Najprv sa doska vyberie a vloží do prostredia kontrolovanej pece.

Kľúčové vlastnosti:

Teplota sa udržiava pod kritickou teplotou prechodu materiálu.

Znížte vnútorné napätie

Čiastočná stabilizácia zvyškového napätia v dôsledku dotvarovania

Tým sa neobnoví geometria, ale materiál sa pripraví na opätovné{0}}obrobenie.

2. Pre-obrábanie alebo opätovné{2}}brúsenie na presnosť
Po uvoľnení napätia sa doska prebrúsi alebo presne opracuje.

Ciele sú:

Rekonštrukcia rovnej referenčnej plochy

Korekcia geometrického skreslenia

Obnovenie rovinnosti a rovnobežnosti

Tento postup je dôležitý pre návrat valca k prevádzkovým špecifikáciám.

3. Záverečná kontrola
Po opracovaní sa rovinnosť znova-skontroluje pomocou:

Indikačné tabuľky číselníka

Porovnanie povrchovej dosky

Laserová interferometria (pre presné aplikácie)

Po overení sa raznica opäť uvedie do prevádzky.

Zabránenie opakovanej strate plochosti
Oprava nevyrieši problém s koreňom.

Základný tepelný problém musí byť odstránený, aby sa zabránilo opakovaniu.

Primárne preventívne metódy sú:

Kalibrácia snímača teploty.

Overenie vyladenia riadiaceho systému

3. Obmedzenie implementácie ochrany proti prehriatiu-

Pravidelné monitorovanie tepelnej homogenity.

Kontrola stability ohrievača a integrity drôtu.

Deformácia dotvarovania bude pretrvávať aj po opätovnom{0}}obrobení, ak sa teplotné odchýlky neopravia.

Korelácia medzi teplotou a{0}}dlhodobou deformáciou
Creep je veľmi závislý od teplotnej histórie,

Malé, ale opakujúce sa výlety môžu časom viesť k poškodeniu.

Toto robí chorobu tak zhubnou, pretože:

nie je pozorované žiadne okamžité zlyhanie

Deformácia prebieha pomaly

Strata výkonu je často jediným spôsobom, ako to zistiť

Tepelná história je zakódovaná vo fyzickej geometrii dosky.

Zhrnutie
Diagnóza deformácie platne prehriatím-zahŕňa komplexné mapovanie povrchu, kontrolu hrúbky a znalosti o tečení. Indikačná mriežka číselníka bude v normálnom prípade vykazovať charakteristické miskovité skreslenie-, čo naznačuje skôr trvalý tok materiálu než opotrebenie povrchu.

V prípade teplotných výkyvov platne možno stav postupnej straty rovinnosti napraviť presným opätovným{0} brúsením po tepelnom spracovaní na zmiernenie napätia-. Na úspešnú opravu je však potrebné odstrániť základnú príčinu-opakovaných{4}}teplotných udalostí-.

Dokonca aj oceľ, ktorá dostáva dostatok tepla po dostatočne dlhú dobu, sa môže pomaly správať ako viskózny materiál, ktorý pod tlakom tečie ako ľadovec. Pohyblivá doska preto nie je len mechanickým problémom, ale aj varovným signálom tepelného procesu, ktorý je potrebné riešiť, aby sa zabezpečila dlhodobá-stabilita systému.