Kako dijagnosticirati postepeni gubitak ravnosti ploče uzrokovan ponovljenim preko{0}}odstupanjima temperature?

Tokom godina rada ploča za presovanje koja je radila na temperaturama iznad svoje nazivne temperature zbog pomaka senzora, kvara na regulatoru ili nestalnog zagrijavanja počeće gubiti svoj izvorni oblik. Površina možda više nije baš ravna, ali će razviti skroman izgled gdje je središte niže od rubova. Ovaj problem nije samo obično habanje ili habanje. To je trajna, kumulativna deformacija, koja je posljedica termičkog puzanja, odnosno postepenog strujanja metala pod naprezanjem na visokoj temperaturi.

Uobičajeni način kvara u grijanim sistemima alata je problem koji se naziva progresivni gubitak ravnosti zbog promjene temperature ploče.

Razumijevanje mehanizma deformacije
Deformacija puzanja je uglavnom odgovorna za gubitak ravnosti ploče zbog zagrijavanja.

Puzanje je definisano kao:

Vremenska plastična deformacija

Pod mehaničkim stresom koji je u toku

Visoka{0}}temperatura ubrzana ispod tačke topljenja

Ako ploča naiđe na ponovljene preko-odstupanja temperature, materijal ulazi u režim u kojem je jakost tečenja značajno smanjena. Metal se polako savija pod težinom i silama stezanja mašine.

Sjećanje ploče je samo po sebi, isklesano u svom obliku, na pregrijavanje.

Prilikom hlađenja, izobličenje se ne vraća na početnu geometriju već ostaje trajno.

Precizno mjerno mapiranje površine
Dijagnoza počinje pažljivim mjerenjem spljoštenosti.

Mjerač površine s preciznim indikatorom se koristi za mapiranje površine ploče.

Procedura mjerenja
Površina ploče je podijeljena na pravilnu mrežu

Referentne tačke se kreiraju na jednako udaljenim intervalima

Indikatori biranja se očitavaju na svakom čvoru mreže.

Prikazuju se odstupanja od referentne ravni

Ovaj postupak pokazuje opštu geometrijsku tendenciju površine.

Tipičan dijagnostički ishod
Za oštećenja od termičkog puzanja očitanja su često:

Manje vrijednosti u sredini

Više vrijednosti na rubovima

Glatka, kontinuirana zakrivljenost naspram izolovanih nedostataka

Oblik zdjele profila je pokazatelj deformacije puzanja, a ne mehaničkih oštećenja ili lokaliziranog trošenja.

Diferencijacija trošenja i protoka materijala
Važan korak u dijagnozi je razlikovanje između gubitka materijala i deformacije materijala.

Kod gubitka ravnosti uzrokovanog puzanjem:

Debljina cjelokupnog materijala je gotovo nepromijenjena

Površina izgleda netaknuta bez uzoraka erozije

Deformacija je volumetrijska, a ne abrazivna

Jednostavno mjerenje debljine otkriva da nijedan materijal nije uklonjen na bilo koji smislen način.

Umjesto toga, metal se polako plastično popuštao pod kombiniranim utjecajem topline i mehaničkih naprezanja.

Uzrok: Termalni preko{0}}izletnički događaj
Ključni inicirajući element je stalno izlaganje temperaturama izvan sigurnog radnog opsega ploče.

Uzroci koji su uobičajeni su:

Neispravni temperaturni senzori

Podešavanje kontrolera nije ispravno

Odbjegle okolnosti grijača

Otkazivanje termičke povratne veze

Logika termičke zaštite neadekvatna

Čak i kratkotrajni skokovi mogu dovesti do dugotrajne akumulacije puzanja ako se ponavljaju u više ciklusa.

Svaki događaj pre-dodaje malu količinu trajne deformacije koja se akumulira tokom radnog vijeka.

Ponašanje materijala pri visokim temperaturama
Čvrstoća materijala opada s povećanjem temperature što rezultira deformacijom puzanja.

Na visokim temperaturama:

Smanjenje granice razvlačenja

Atomska difuzija je ubrzana

Pokreće se pomicanje granice zrna

Otpornost na deformacije je smanjena

U tom slučaju čak i manji mehanički stres, uzrokovan težinom ploče i silama stezanja, može dovesti do trajne promjene oblika.

Ponašanje zavisi od vremena-tj. što je duže ekspozicija veća je deformacija.

Postupak korektivnog popravka
Vraćanje ravnosti općenito uključuje proceduru korekcije u više- koraka.

1. Toplinska obrada za ublažavanje stresa
Prvo, ploča se uklanja i stavlja u kontrolirano okruženje peći.

Ključne karakteristike:

Temperatura se održava ispod kritične prijelazne temperature materijala.

Smanjite unutrašnje tenzije

Djelomična stabilizacija zaostalih deformacija uslijed puzanja

Ovo ne vraća geometriju, već priprema materijal za ponovnu{0}} mašinsku obradu.

2. Re-Mašinska obrada ili ponovno-brušenje na preciznost
Nakon ublažavanja naprezanja, ploča se ponovo brusi ili precizno obrađuje.

Ciljevi su:

Rekonstrukcija ravne referentne površine

Korekcija za geometrijsko izobličenje

Obnavljanje planarnosti i paralelizma

Ovaj postupak je važan za vraćanje ploče na radne specifikacije.

3. Završna provjera
Nakon obrade, ravnost se ponovo{0}}provjerava sa:

Tablice indikacija biranja

Poređenje površinske ploče

Laserska interferometrija (za precizne primjene)

Ploča se vraća u rad nakon verifikacije.

Izbjegavanje ponovnog gubitka ravnosti
Ispravljanje ne rješava korijenski problem.

Osnovni termalni problem mora biti riješen kako bi se izbjeglo ponavljanje.

Primarne preventivne metode su:

Kalibracija temperaturnog senzora.

Provjera podešavanja kontrolnog sistema

3. Ograničenje implementacije zaštite od pre-temperature

Redovno praćenje termičke homogenosti.

Provjera stabilnosti grijača i integriteta žice.

Deformacija puzanja će se zadržati čak i nakon ponovne{0}}obrade ako se ne korigiraju termalni izleti.

Korelacija između temperature i dugotrajne{0}}deformacije
Puzanje veoma zavisi od istorije temperature,

Mali, ali periodični izleti mogu povećati štetu tokom vremena.

Ovo čini bolest tako opasnom jer:

nije uočen trenutni kvar

Deformacija se dešava sporo

Gubitak performansi je često jedini način da se otkrije

Toplotna istorija je kodirana u fizičkoj geometriji ploče.

Rezime
Dijagnoza deformacije ploče od prekomjernog zagrijavanja uključuje sveobuhvatno mapiranje površine, provjeru debljine i poznavanje ponašanja puzanja. Mreža indikatora brojčanika, u normalnom slučaju, će pokazati karakterističnu distorziju u obliku zdjele, što ukazuje na stalni protok materijala, a ne na trošenje površine.

U slučaju ploče s temperaturnim odstupanjima, stanje postepenog gubitka ravnosti može se ispraviti preciznim ponovnim-brušenjem nakon termičke obrade-za ublažavanje naprezanja. Ali za uspješnu popravku, osnovni uzrok-ponavljajućih preko-događaja temperature-mora biti eliminisan.

Čak i čelik, kome se daje dovoljno toplote za dovoljno dugo, može polako da deluje kao viskozni materijal, teče pod stresom poput glečera. Posljedično, puzeća ploča nije samo mehanički problem već i signal upozorenja o termičkom procesu koji se mora riješiti kako bi se osigurala dugoročna-stabilnost sistema.