유압주조품의 정밀 가공 시 잔류응력 해제로 인한 2차 변형을 효과적으로 제어하는 ​​방법

유압 주조 밀링, 보링, 호닝 공정에서 높은 수준의 정확도가 요구되는 고정밀 유체 제어 시스템의 필수 구성 요소입니다. 이러한 작업 중에 주물 내 고유의 잔류 응력은 재료가 제거됨에 따라 재분배되고 방출됩니다. 이 현상은 위치 정확도, 기하학적 공차 및 내부 오일 통로와 밸브 보어의 궁극적인 밀봉 성능을 직접적으로 손상시키는 2차 변형을 유발합니다. 이러한 변형을 제어하는 ​​것은 유압 부품 제조에서 가장 중요한 기술적 과제 중 하나입니다.

주물의 잔류 응력 원인 분석

잔류 응력이 어떻게 형성되는지 이해하는 것이 2차 변형을 제어하는 기본 단계입니다. 유압 주조의 잔류 응력은 주로 다음 세 단계에서 발생합니다.

1. 주조 응고: 두꺼운 단면과 얇은 단면 사이의 냉각 속도가 일정하지 않아 영역마다 수축률과 상 변환 시간이 달라집니다. 이러한 차등 열 응력은 잔류 응력의 주요 원인입니다.

2. 코어 및 금형 구속: 복잡한 내부 오일 통로로 인해 복잡한 코어 구조가 필요한 경우가 많습니다. 금속이 응고될 때 코어가 금속에 가하는 견고한 구속력은 주조물의 자유 수축을 방해하여 구성 요소 내에서 인장 응력과 압축 응력의 자체 균형 시스템을 설정합니다.

3. 후처리: 쉐이크아웃, 모래 제거, 부적절한 연삭, 부적절한 열처리와 같은 작업으로 인해 주조 구조에 추가적인 응력이 발생할 수도 있습니다.

전처리: 잔류 스트레스를 제거하거나 안정화하는 열쇠

정밀가공을 시작하기 전, 열처리나 자연시효 등의 방법을 통해 내부 잔류응력의 제거 또는 안정화를 극대화하는 것이 필수적입니다.

1. 응력 완화 어닐링

응력 제거 어닐링은 주조 잔류 응력을 완화하기 위해 가장 효과적이고 널리 적용되는 방법입니다.

• 작용 메커니즘: 이렇게 높은 온도에서 재료의 항복 강도가 크게 감소하고 원자 확산이 가속화됩니다. 이는 미세한 소성 변형을 통해 내부 응력을 완화시킵니다.

• 냉각 속도: 제어되고 극도로 느린 용광로 냉각 프로세스를 시행해야 합니다. 급속 냉각은 새로운 열 응력을 다시 발생시켜 응력 완화 효과를 심각하게 감소시키거나 심지어 무효화시킬 수 있습니다.

2. 자연 및 진동 노화

• 자연 숙성: 주물을 실온에서 장기간(몇 달 또는 1년) 보관하는 과정입니다. 이 방법은 재료의 열역학적 불안정성과 크리프에 의존하여 천천히 응력을 해제합니다. 결과는 안정적이지만 현대의 고효율 제조에는 지속 시간이 비현실적입니다.

• 진동 응력 완화(VSR): 진동 에너지를 사용하여 응력 완화를 돕는 기술입니다. 주조물에 특정 주파수와 에너지의 진동을 가함으로써 내부 응력이 새로운 평형 상태로 전환되도록 돕습니다. 이 방법은 효율적이지만 주물의 기하학적 구조에 대한 진동 매개변수의 정밀한 일치가 필요합니다.

정밀 가공 중 응력 제어 전략

전처리 후에도 약간의 잔류응력이 남아있을 수 있습니다. 응력 방출을 제어하려면 절단 작업 중에 특정 전략을 사용해야 합니다.

1. 황삭과 정삭 가공의 세분화

• 단계별 가공: 공정을 황삭 가공 단계와 정삭 가공 단계로 엄격하게 나눕니다. 황삭 가공의 주요 목표는 대부분의 재료 공차를 신속하게 제거하여 내부 응력을 노출시키고 부분적으로 해제하는 것입니다.

• 중간 응력 제거: 다단계 밸브 본체와 같이 매우 엄격한 변형 요구 사항이 있는 중요한 유압 주조의 경우 거친 가공으로 소재의 80%가 제거된 후 중간 저온 응력 제거 어닐링을 삽입할 수 있습니다. 이렇게 하면 정삭 가공이 시작되기 전에 응력장이 최대로 균형을 이루게 됩니다.

2. 대칭 절단 및 레이어 제거

• 대칭 절단: 가능할 때마다 대칭 또는 균형 잡힌 절단 경로를 사용하십시오. 한쪽 면에서 재료를 과도하게 또는 국부적으로 제거하는 것을 피하십시오. 이렇게 하면 응력 평형이 크게 붕괴되고 주물이 구부러지거나 비틀릴 수 있습니다.

• 작은 깊이, 다중 패스: 마무리 가공 단계에서는 작은 절입 깊이와 이송 속도를 채택하여 다중 패스를 통해 나머지 재료를 제거합니다. 이를 통해 잔류 응력이 보다 부드럽고 작은 증분으로 해제되어 갑작스러운 응력 해제와 관련된 갑작스러운 치수 점프 아웃을 방지할 수 있습니다.

3. 고정구 설계 및 클램핑 제어

• 유연한 고정 장치: 고정 장치 설계는 변형 최소화 원칙을 준수해야 합니다. 주물에 새로운 클램핑 응력이 발생하는 것을 방지하면서 다중 지점 지지력과 넓은 접촉 면적을 갖춘 유연한 고정 장치를 사용하십시오.

• 조임력 모니터링: 정밀 유압 부품의 조임력은 토크 렌치나 힘 센서를 사용하여 정밀하게 제어되어야 합니다. 이렇게 하면 클램핑 힘이 작업물을 고정하기에 충분하지만 새로운 탄성 변형을 유발할 만큼 강하지는 않습니다.

변형 측정 및 보상 기술

가공 공정 전반에 걸쳐 변형을 실시간 또는 간헐적으로 모니터링하려면 고정밀 측정 장비가 중요합니다.

• 측정 도구: 일반적으로 사용되는 도구에는 좌표 측정기(CMM), 레이저 스캐너 및 고정밀 다이얼 게이지가 포함됩니다. 이는 임계 보어 위치, 평탄도 및 평행도와 같은 기하학적 공차의 변화를 정확하게 평가하는 데 사용됩니다.

• 데이터 피드백: 지정된 공차 임계값을 초과하는 변형이 감지되면 데이터를 공작 기계나 프로세스 엔지니어에게 즉시 피드백하여 동적 보정을 구현하거나 후속 절단 매개변수(예: 공구 경로, 절단 깊이)를 조정해야 합니다. 이는 배치 생산의 안정성을 보장하는 폐쇄 루프 제어 시스템을 생성합니다.