Neseniai vienas inžinierius manęs paklausė:
Jie turi POM pavarą, o pradinis patvirtinimo procesas vyko sklandžiai.
Buvo atlikti du nusidėvėjimo bandymai, atskleidžiantys minimalius matmenų pokyčius ir puikią paviršiaus būklę, patvirtinančius, kad medžiaga neturi didelių nusidėvėjimo problemų.
Tačiau per paskutinius visos{0}}mašinos eksploatavimo trukmės bandymus, atliktus pasiekus maždaug 200 000 ciklų, keliuose mėginiuose dantys pradėjo lūžti labai vienodose vietose.
Šiuo metu bendruomenėje vyksta tam tikros diskusijos: vieni tai priskiria apdirbimo įtampai, kiti – konstrukcijų projektavimo trūkumams, treti įtaria medžiagų partijų skirtumus.
Jis uždavė labai gerą klausimą-
Jei medžiaga tikrai turėjo problemų, kodėl ankstesnis nusidėvėjimo testas davė tokius puikius rezultatus?
Tai iš tikrųjų labai dažna problema, ir daugelis komandų į ją patenka.
Tai, ką jis iš tikrųjų nurodo, yra ne konkreti parametro anomalija, o pagrindinė pažinimo klaidinga nuomonė.
Kodėl medžiaga, kuri pasižymi puikiu atsparumu dilimui, iš tikrųjų tampa labiau linkusi į nuovargio gedimą realiomis sąlygomis{0}}?
01
Daugelis žmonių nuo pat pradžių klaidingai supranta „problemos tipą“.
Kai dauguma žmonių susiduria su apibūdinimu „mažas nusidėvėjimas + vėlesnis lūžis“, pirmoji jų reakcija yra nustatyti anomalijas.
Ar ši medžiagų partija nestabili? Ar yra problemų su apdorojimu? O gal testavimo sąlygos nenuoseklios?
Bet jei išspręsite problemą, iš tikrųjų suprasite, kad...
Susidėvėjimas ir nuovargis iš esmės nėra ta pati problemų kategorija.
Iš esmės nusidėvėjimas yra paviršiaus reiškinys.
Galite įsivaizduoti, kad medžiagos paviršius nuolat „pjaunamas“ ir „braižomas“.
Kokios medžiagos reikalingos šiam procesui atlaikyti?
Tai paprasta: kieta, tanki ir sunkiai perpjaunama.
Citata: Abrazyvinių nusidėvėjimo mechanizmų tyrimas ir charakteristikos
Kaip matote, daugeliui{0}}dėvėjimui atsparių medžiagų būdingos šios savybės:
Aukštas kristališkumas
Aukštas modulis
Maža paviršiaus energija (su tepimo komponentais)
Kitaip tariant, nusidėvėjimo testai atliekami taip:
Ar paviršius gali atlaikyti išorinius pažeidimus?
Tačiau nuovargis vadovaujasi visai kita logika.
Nuovargis atsiranda medžiagoje ir yra kaupiamasis procesas.
Kiekvienas pavaros įjungimas iš esmės yra mažas lenkimo ir tempimo ciklas.
Tai tinka vienam peržiūrai, bet problema yra...
Šis veiksmas bus kartojamas šimtus tūkstančių ar net milijonus kartų
Kas vyksta medžiagos viduje šio proceso metu?
Molekulinė grandinė pakartotinai ištempiama ir atšokama.
Lokaliuose regionuose atsiranda negrįžtama deformacija.
Mikroskopiniai defektai palaipsniui didėja į įtrūkimus.
Iš pradžių nepastebėsite jokių pokyčių.
Bet kai įtrūkimas išauga iki tam tikro kritinio dydžio-
Makro pasireiškimas yra: staigus plyšimas.
Todėl pagrindinis klausimas yra ne „kodėl jis sugedo“, o veikiau:
„Nusidėvėjimo bandymo“ naudojimas siekiant įvertinti „nuovargio{0}}dominuojančią būklę“ nuo pat pradžių yra iš esmės netinkamas.
02
Kodėl „pagerėjęs atsparumas dilimui“ iš tikrųjų lemia dažnesnius nuovargio gedimus?
Teisingai suskirstę problemas į kategorijas, pastebėsite reiškinį, kuris nepaiso intuicijos, tačiau yra labai paplitęs tarp aukštų{0}}balų surinkusių atvejų:
Daugelis būdų, kaip pagerinti atsparumą dilimui, iš esmės pažeidžia medžiagos atsparumą nuovargiui.
Tai nėra atsitiktinumas; tai lemia struktūra.
1. Kuo didesnis kristališkumas, tuo grandinės atkarpos tampa mažiau judrios.
Kodėl tokios medžiagos kaip POM, PBT ir PET pasižymi puikiu atsparumu dilimui?
Molekulinės grandinės yra išsidėsčiusios labai kompaktiškoje ir{0}}gerai apibrėžtoje struktūroje.
Pašaliniams labai sunku prasiskverbti į tą aplinką.
Bet čia ir slypi problema.
Periodiškai veikiant įtempimui, medžiaga turi atlikti vieną užduotį:
Energija išsiskiria per mikroskopinį molekulinių grandinių judėjimą.
Tačiau problema dėl didelio{0}}kristališkumo struktūros yra tokia:
Segmentas yra susietas.
Nemokamas tūris yra mažas.
Vietos buferio beveik nėra
Rezultatas yra:
Kai veikia išorinė jėga, jai nėra kur išsisklaidyti,{0}}todėl ji susikoncentruoja tik į tam tikrus grandinės segmentus-ir galiausiai nutrūksta pagrindinė grandinė.
2. Užpildas dažnai paaštrina problemą.
Daugelis formulių inžinierių intuityviai tiki, kad:
Dėl atsparumo dilimui → Įpilkite kietėjimo užpildo
Pavyzdžiui, stiklo pluoštas, anglies pluoštas ir neorganiniai milteliai.
Trumpuoju laikotarpiu šis metodas yra pagrįstas:
Paviršius kietesnis
Padidintas atsparumas įbrėžimams
Bet kas nutinka šiems elementams nuovargio sąlygomis?
streso keltuvas
Priežastis paprasta:
Derva yra „deformuojama“.
Užpildas „iš esmės ne{0}}deformuojamas“.
Pakartotinai apkraunant, sąsaja tarp dviejų komponentų patiria didelį šlyties įtempį.
Kas nutinka laikui bėgant?
Sąsajos delaminacija
Suformuokite mikroskyles
Įtrūkimas pradeda plisti nuo užpildo krašto.
Galiausiai, tai, ką pastebite lūžio paviršiuje, nėra vienodas lūžis.
Greičiau tai yra tipiškas nuovargio įtrūkimo atvejis, kuris išsivysto viduje.
Apibendrinant šį skyrių, jį galima apibendrinti vienu sakiniu:
Siekiate, kad medžiaga būtų „labesnė įbrėžimams{0}}atsparesnė“ ir „standaresnė“, tačiau dėl atsparumo nuovargiui ji turi būti „dinamiška ir galinti išsklaidyti energiją“.
03
Kaip šį prieštaravimą galima išspręsti inžineriniu požiūriu?
Gaminant komponentus, pvz., krumpliaračius, guolius ar stumdomas jungtis, klientų reikalavimai paprastai yra paprasti:
Jis neturi būti nei pažeistas, nei sulūžęs!
Taigi čia yra problema:
Kaip galime rasti pusiausvyrą tarp „standartumo“ ir „atsparumo“?
1 metodas: užuot vien padidinę kietumą, pirmiausia sutelkite dėmesį į trinties mažinimą.
Jei visas pastangas sutelksite į „medžiagos atsparumo pjovimui gerinimą“,
Sistemą lengva nukreipti link „didelio standumo → mažo nuovargio“ trajektorijos.
Išbandykite kitą metodą:
Užuot tiesiogiai priešinęsi trinčiai, sumažinkite trintį.
Kaip tiksliai tai turėtų būti padaryta?
Pridėkite silikono{0}}pagrindo tepimo fazę
Įpilkite itin{0}}didelės molekulinės masės PE mikro-miltelių
Savaiminio{0}}tepimo sistemos kūrimas
Šių elementų savybės yra šios:
✔ Modulio žymiai nepadidina
✔ Tačiau ant paviršiaus gali susidaryti silpnas šlyties sluoksnis
Rezultatas yra:
Dalis išorinės jėgos yra „nukrenta“, o ne „įpjaunama“.
Nuovargio padaryta žala yra daug mažesnė.
② metodas: sukurkite „energijos vartojimo struktūrą“, o ne pasikliaukite viena medžiaga
Būtent čia daugelis modifikavimo gamyklų demonstruoja savo tikrąją techninę kompetenciją.
Šerdis yra ne „更强“, o veikiau:
Medžiagoje palikite erdvę energijai išsklaidyti.
Tipiškas požiūris yra toks:
Kaip lydinio sistema, pavyzdžiui, POM/TPU
POM pasižymi tvirtumu ir atsparumu dilimui.
TPU suteikia elastingumo ir energijos išsklaidymo.
Kai įtrūkimas plinta:
Kai tik atsiranda lanksti fazė...
Energija absorbuojama.
Įtrūkimai pasyvinami arba net baigiasi.
Galite paaukoti nedidelį atsparumą dilimui.
Tačiau dėl to gerokai pailgėjo gyvenimo trukmė dėl nuovargio.
3 metodas: jei leidžia biudžetas, tiesiogiai naudokite tinkamos struktūros medžiagas.
Kai kurios medžiagos išsprendžia šį prieštaravimą savo molekuline struktūra.
pvz PEEK.
Jo išskirtinis bruožas nėra „vienas rodiklis, kuris būtų ypač ekstremalus“.
Atvirkščiai, jis vienu metu turi šias struktūrines charakteristikas:
Standūs vienetai (aromatiniai žiedai, ketonų grupės)
Lankstus ryšys (eterio ryšys)
Rezultatas yra:
Ir tvirtas, ir{0}}atsparus nusidėvėjimui
taip pat pasižymi tam tikru segmentiniu mobilumu
Taigi jūs rasite tai:
Daug aukščiausios klasės{0}}dinaminių komponentų (naudojamų aviacijos ir medicinos srityse),
Galiausiai, apsukę ratą atgal, grįžtame prie šių medžiagų.
Taip yra ne todėl, kad jis brangus, o todėl, kad:
Nebrangių medžiagų „struktūrinius defektus“ sunku visiškai kompensuoti vien tik formuluojant.
Pagrindinė tokio tipo problemų problema yra ne „naudoti netinkamas medžiagas“, o veikiau:
Vertinimo sistema buvo panaudota neteisingai.
Susidėvėjimas yra energijos sąveika tarp paviršių.
Nuovargis yra vidinės energijos kaupimasis.
Jei sutelksite dėmesį tik į vienos TDS metrikos optimizavimą,
Lengva pasiekti tobulumą vienoje dimensijoje, o kitoje visiškai prarasti kontrolę.
Tikrai patyrę inžinieriai nekreipia dėmesio į „vienos metrikos optimizavimą“; vietoj to jie siekia:
Raskite standumo, kietumo, trinties ir energijos išsklaidymo pusiausvyrą, kuri užtikrina ilgalaikį{0}} veikimą.
Jei kada nors susidūrėte su tuo:
Pradinis bandymas vyko sklandžiai; tačiau, pradėjus naudoti, iškilo problemų dėl produkto naudojimo trukmės.
Ypač tą-
Situacija, kai „šlifavimo beveik nereikėjo, bet vis tiek sulūžo“.
Greičiausiai tai nėra atsitiktinumas, o įprastas nuovargio{0}}sukeltas gedimas.
Atidžiai pažiūrėkite į lūžį po mikroskopu{0}}atsakymas dažnai jau yra.