1.0 Indledning
En grat er en ujævn flydende kant på metalenden af et koldt snit, varm sav eller flammesnit, såvel som det ekstruderede ekstra metal ved svejsesømmen under svejseoperationer. Grater dannes under klipning, bøjning, skæring, gennemboring og komprimering af materialer. De er almindelige på koldskårne produktender, og deres tykkelse bestemmes af afstanden mellem knivbladene.
Afgratning er en bearbejdningsteknik, der forbedrer den endelige kvalitet af et produkt ved at fjerne hævede kanter og uønskede materialestykker, der er tilbage fra tidligere bearbejdningsprocesser. Grater fjernes ved hjælp af mekaniske, elektrokemiske og termiske processer. Afgratning er det mest kritiske trin i forberedelsen til bearbejdning og opnåelse af enestående overfladekvalitet hos CNC Milling China.
1.1 Vigtigheden af afgratning
Uanset vanskelighederne og omkostningerne er afgratning en vigtig del af produktionsprocessen, fordi:
- Grater hindrer korrekt montering og montering af delene.
- Korrosion dannes hurtigt i revner og grater.
- Grater hindrer ekstra specifik bearbejdning.
I tilfælde hvor grater ikke fjernes før en mekanisk efterbearbejdning eller en overfladeoxidationsprocedure, vil der ophobes en masse restmateriale på den smalle kant under hele processen, hvilket forårsager defekter, hvis der belægges eller svejses.
- Grater har indflydelse på delens levetid, form, funktion og kvalitet.
- Grater er en trussel for både medarbejdere og kunder.
Grater, som en skarp kant, er mere tilbøjelige til at forårsage skade på personale under transport og montering af dele, samt under produktbrug og vedligeholdelse, hvilket øger risikoen for skader under arbejdet.
2.0 Typer af kværne
Grater klassificeres baseret på deres struktur og dannelsesmetode.
2.1 Formbaseret klassificering
Flyvende kantgrater, skarpkantede grater og stænk er de mest almindelige former for grater i metalbearbejdning.
I. Flyvende kant
Disse dannes normalt i formens åbnings- og lukkepositioner, såsom skillefladen på de dynamiske og statiske forme og den glidende del af skyderen. Den flyvende kant skyldes oftest svigt i formens eller maskinens fastspændingskraft.
II. Skarpe grater
Skarpe grater har skarpe kanter og ligner knust glas. Undersiden af skærefladen er ru som en del af den stærke fastgørelse.
III. Splash
Stænk forekommer ofte under overgangen fra smeltet metal til smeltebadet.
2.2 Klassificering baseret på dannelsesmetode
Grater karakteriseres her i henhold til deres udviklingsmekanisme. Disse kaldes Poisson-grater, tumbling-grater, rivegrater, skæregrater og varmegrater.
I. Poisson Burr:
Når et materiale udsættes for trykspændinger, deformeres og forlænges kanterne af det område, der er i kontakt med emnet, plastisk, hvilket resulterer i grater. Når skæreværktøjets spids møder emnet, forvrænges snittets kanter på grund af tryk- og forskydningskræfter. Disse deformationer er også kendt som indgangsgrater, som opstår ved skæreværktøjets indgangspunkt.
II. Tromlende kværne
Når skæreværktøjet er færdigt med at skære, følger noget af det resterende materiale med og folder sig sammen mod indgangspunktet eller skærekanten. Derudover kan spåner eller ruller blive tykkere med dybden, hvilket kan spille en rolle i dannelsen af flippende grater. Effektiv forebyggelse af grater kræver brug af materialer med tilstrækkelig duktilitet til at forhindre spåner i let at løsne sig fra komponenten.
III. Der dannes grater
Når spåner rives af i stedet for at klippes af emnet, opstår der rivegrater. Selvom der kan forekomme grater i enhver skæreproces, er sidefræsningsprocedurer de enkleste at fremstille. Spånen drives op og fremad af fræserens tænder. Spånens sider skrælles væk fra emnet som følge af dette. Den tilbageblevne del af emnet kaldes en rivegrat. En rivegrat dannes i stansepresseoperationer. Blændkilen blev oprindeligt omtalt som en trækgrat i tidlige studier.
IV. Skær grat
Det resterende materiale genererer en afskæringsgrat, når den afskårne komponent adskiller eller falder af hovedsektionen. Denne grat kan være fordelagtig eller skadelig. Afskæringsgrater findes oftest i savsnit og automatiserede skruemaskinekomponenter. Grater kan forhindres ved at understøtte begge sider af snittet korrekt, indtil det er færdigt.
V. Varme grater.
Slagger dannes, når smeltet metal hærdes ved hjælp af teknikker som svejsning, plasmaskæring eller laserskæring. Slagger har andre mekaniske egenskaber end basismetal på grund af restspændinger forårsaget af opvarmning og ukontrolleret afkøling. Slagger flises typisk af med en manuel motorbørste, men slibning kan være nødvendig i nogle tilfælde.
III.0 Typer af afgratning Processer
Afhængigt af materiale, komponentform, gratstørrelse og placering, produktvolumen og omkostninger kan afgratning udføres på en række forskellige måder. Afgratning udføres enten manuelt eller mekanisk. Ikke-traditionelle teknologier til specialiserede afgratningsapplikationer omfatter elektrokemisk, termisk energi og kryogen. Fordelene og anvendelserne af de forskellige afgratningsprocedurer er anført nedenfor.
III.1 Manuel afgratning
Grater, skarpe kanter og ubehandlede kanter fjernes fra overfladen af et emne under manuel afgratning. Manuel afgratning er en fleksibel, men tidskrævende procedure. Derudover anvendes adskillige værktøjer til manuel afgratning.
III.2 Masse efterbehandling
Et stort antal emner læsses i afgratningsudstyret og afgrates på én gang. Maskiner af forskellige typer anvendes, og udstyret kan normalt fungere som en batchproces eller som en kontinuerlig flowproces. Selvom det faktiske antal massebehandlingsmaskiner i drift er ukendt, er det sandsynligvis i området 50,000. En af de mest omfattende grupper af kantbehandlingsprocedurer er massebehandling. Disse teknikker tilbyder den fordel, at de dækker størstedelen af eksponerede overflader og kanter. Fordi de arbejder på flere elementer på én gang, er de ofte de mest omkostningseffektive teknikker til en række forskellige komponenter og materialer. Derudover betragtes procedurerne som miljømæssigt fordelagtige, fordi de anvender medier, forbindelser og typisk harmløse ingredienser.
III.3 Børstning
Motordrevne børster anvendes i stort set alle større metalsektorer. Børstning er hurtig, billig og ekstremt alsidig. Det kan være en ikke-forurenende procedure, der typisk er "miljøvenlig". Den kan let tilpasses manuelt eller automatiseret udstyr og kræver kun lidt operatørtræning eller gulvplads. Børstning kombineres ofte med afgratning og polering med bundet slibning for at give færdige produktfinisher og kanter. Børstemaskiner fås fra en række forskellige producenter. Børstningens roterende bevægelse er en betydelig fordel, da den muliggør brug af en bred vifte af drivmotorer og armaturer. Børstningens industrielle anvendelighed forstærkes yderligere af evnen til at variere faktorer som børstehårsmateriale, diameter og længde. Børstning er også en nem og sikker metode.
III.4 Robotisk afgratning
Dette kræver montering af et affasnings-, slibe- eller afgratningsværktøj på en robotarm. Uregelmæssigheder, langsom omsætning og arbejdsintensivitet er de største ulemper ved manuel afgratning, og derfor eliminerer robotafgratning disse problemer ved at fjerne det menneskelige aspekt. Robotter kan pålideligt og hurtigt udføre gentagne bevægelser. Operatører kan designe specificerede bevægelser samt faktorer som kraft og værktøjshastighed ved hjælp af CNC-programmering. På trods af de højere startomkostninger er robotafgratning mere omkostningseffektiv i det lange løb på grund af lavere driftsomkostninger. Derudover er robotteknologier langt sikrere end manuelle processer.
III.5 Mekanisk afgratning
Maskiner bruges til at afgrate et emne. Sammenlignet med manuel afgratning har operatøren mindre kontrol over aggressiviteten og lokaliseringen af afgratningshandlingen. Følgende er nogle eksempler på mekaniske afgratningsmaskiner:
i. Tøndetumling
Med hensyn til driftsomkostninger er tøndetumblere et af de mest omkostningseffektive afgratningsudstyr. Våd og tør tøndetumling er de to typer, der findes. Denne maskine fjerner ikke kun grater, men polerer også delens overflader. Maskinen fungerer ved at placere en del eller mange dele, samt slibende materiale, i et kammer eller en "tønde". Afhængigt af materialet og overfladefinishen anvendes der også specielle forbindelser til tøndetumling.
ii. Vibrerende afgratning
I lighed med afgratningsmaskiner til tønder placeres delene i et kammer, der indeholder slibemediet og forskellige yderligere forbindelser. Den væsentligste forskel er kammerets bevægelse. Denne type maskine vibrerer for at generere bevægelse, mens tromlerne roterer for at skabe bevægelse inde i kammeret. Kammeret bevæger sig uafhængigt af fundamentet på grund af fjedre eller dæmpere. Indholdet af kammeret rystes af en excentrisk roterende vægt, der er forbundet med det. Kar, cirkulære skåle og trugmaskiner er blandt de mange tilgængelige konfigurationer. Delens geometri og dens anvendelse påvirker konfigurationsvalget.
iii. Vandstråleafgratning
Grater og snavs eroderes fra emnet ved hjælp af slagkraften fra højhastighedsvandstråler. Vandstråler er, ligesom robotsystemer med værktøj, CNC-drevne. For at undgå at beskadige komponenten anvender vandstråleafgratning lavere tryk end vandstråleskæring.
Som følge heraf fjernes kun grater, der er tynde og let forbundet. Større grater er vanskelige at fjerne uden at beskadige kanterne. Vandstråler har den fordel, at de kan nå områder, der ikke kan nås med konventionelle afgratningsteknologier. Som en fordel er det færdige produkt fri for olier og snavs.
III.6 Elektrokemisk afgratning
Elektrolyse anvendes i denne afgratningsteknik. På steder med korte mellemrum mellem elektroderne accelererer elektrolysen. Det er dog forbudt på steder, hvor elektroderne er adskilt af isolering. Det katodiske værktøj har samme form som emnet. Dette bruges til at koncentrere elektrolysen på områder med tendens til grater. Som en anode er emnet forbundet til kredsløbet. En elektrolyt tilsættes for at fuldende kredsløbet og overfører ladning fra værktøjet til emnet. For at forhindre opløsning af andre overflader er dele af værktøjerne afskærmet. Denne teknik er ideel til afgratning af vanskelige geometrier og ledende materialer, der er vanskelige at bearbejde. Derudover er der ingen værktøjsslid.
III.7 Termisk afgratning
Under proceduren udsættes emnet for betydelige korrosive dampe i en kort periode. Der dannes en termisk chokbølge, som hurtigt fordamper kværnen. For eksempel kværne og hævede kanter sublimerer, fordi de ikke kan fordele den enorme varme til de omkringliggende områder. Varmeafgratning er effektiv på oxiderbare materialer med begrænset varmeledningsevne.
III.8 Slibende og mikroslibende sandblæsning
Overfladefejl fjernes ved at bearbejde overfladen med et slibende medium. Slibeblæsning bruges typisk til at fjerne større grater og generere den ønskede tekstur og overfladeruhed til væskeskæreudstyr. Mikroslibeblæsning skaber glattere overflader med mere præcision uden at gå på kompromis med delens dimensionelle korrekthed. For at skabe en reguleret slibestråle, der kan målrette og fjerne mikrometer materiale, anvender denne procedure ekstremt fine slibende medier såsom aluminiumoxid, glasperler og plastmedier samt en lille dyse. Til præcisionsgenstande af høj værdi anvendes mikroslibeblæsning.
4.0 Konklusion
Selvom afgratning kan synes at være en mindre opgave, er det et vigtigt trin i metal- og harpiksbearbejdningsprocessen hos CNC Milling China. Når betydningen af afgratning mindskes, opstår der alvorlige kvalitets- og sikkerhedsproblemer. Afgratning skal derfor være præcis og prioriteret.
Forbedring af afgratningsprocessen hjælper et produktionsanlæg med at løse en række problemer. Afgratning automatiseres for eksempel for at spare tid og penge, samtidig med at det replikerer ekspertviden. Afgratning overvejes initialt under procesdesign og er inkluderet i CNC Milling Chinas træningsprogram.
