Принцип работы криогенной машины для удаления заусенцев: объяснение

By Майк ЧенДиректор по производству | Более 12 лет опыта в производстве резиновых изделий |LinkedIn

Основные выводы

• Криогенная машина для удаления заусенцев удаляет заусенцы путем замораживания их жидким азотом до тех пор, пока они не станут хрупкими, а затем разрушает их ударным воздействием внутри вращающегося ролика.
• Этот процесс работает потому, что тонкий слой облоя остывает и становится хрупким гораздо быстрее, чем более толстый корпус детали, поэтому облой отслаивается, а деталь остается целой.
• Результат зависит от трех параметров: рабочей температуры (до −150 °C), скорости вращения роликов (20–70 об/мин) и времени цикла (менее 8 минут).
• Это физический, бесконтактный принцип, позволяющий удалять мельчайшие заусенцы без использования режущих инструментов, поэтому он обеспечивает процент успешного удаления прецизионных деталей выше 98%.

Краткий ответ: Криогенная машина для удаления заусенцев и облоя удаляет заусенцы и нагар за счет изменения поведения материала при низкой температуре. Она замораживает детали жидким азотом до тех пор, пока тонкий заусенец не станет твердым и хрупким, а затем перемешивает их во вращающемся ролике, так что ударная нагрузка разрушает заусенец, отделяя его от еще пластичной детали. Это физический, бесконтактный процесс: никаких лезвий, никаких абразивов, никакого ручного удаления.

Большинство методов финишной обработки срезают, шлифуют или оттирают материал. Криогенное удаление заусенцев делает нечто иное: оно изменяет сам материал, делая нежелательный заусенец более легко удаляемым, чем сам продукт, к которому он прикреплен. Принцип звучит скорее как физика, чем как механическая обработка, и это именно так.

В этом руководстве объясняется научная основа процесса, пошагово описывается цикл работы станка, разбираются ключевые компоненты и параметры, а также разъясняется, почему облой разрушается, а деталь остается целой. Если вы когда-либо задавались вопросом, как станок может удалить облой с детали, не касаясь ее, то это ответ.

Что такое криогенное удаление закиси азота?

Криогенная обработка для удаления заусенцев — это финишный процесс, при котором заусенцы, облой и излишки материала с линии разъема удаляются с формованных деталей путем охлаждения их до криогенных температур, в результате чего тонкий избыток материала становится хрупким, а затем с помощью механического удара этот хрупкий заусенец отламывается.Термин «криогенный» относится к использованию очень низких температур, обычно достигаемых с помощью жидкого азота.

В отличие от механического удаления заусенцев, при котором используется вращающийся барабан и часто режущее или шлифовальное действие, при криогенном удалении заусенцев в качестве основного инструмента используется холод.Поскольку в этом процессе лезвие не прижимается к детали, он удаляет заусенцы с мелких деталей, внутренних кромок и сложных форм, недоступных для режущего инструмента.Именно поэтому он стал стандартом для прецизионных уплотнений, миниатюрных аэрокосмических компонентов и микроэлектронных деталей.

Физические принципы, лежащие в основе процесса.

Весь метод основан на одном свойстве материала: температуре стеклования, или Tg.Выше температуры стеклования (Tg) резиновая смесь мягкая и эластичная; ниже этой температуры тот же материал становится твердым, стекловидным и хрупким.Точная температура стеклования (Tg) варьируется в зависимости от состава: натуральный каучук и многие синтетические материалы становятся хрупкими при температуре значительно ниже 0°C, в то время как силикон сохраняет гибкость при более низких температурах, но этот принцип применим ко всем эластомерам.

Вот ключевое наблюдение, которое делает этот процесс избирательным.Вспышка тонкая и легкая, поэтому обладает очень малой тепловой инерцией и почти мгновенно охлаждается ниже температуры стеклования при воздействии жидкого азота.Основная часть детали толще и тяжелее, поэтому она дольше удерживает тепло и остается выше точки хрупкости. За короткое время, проведенное деталью в ролике, облой становится хрупким, в то время как деталь сохраняет достаточную пластичность, чтобы выдержать последующий удар.

В качестве источника заморозки используется жидкий азот, поскольку он чрезвычайно холодный — его температура кипения составляет около −196°C — и недорогой. Машина впрыскивает его, чтобы снизить рабочую температуру роликовой камеры до −150°C, температуры, достаточно низкой для быстрого охрупчивания примесей, но при этом позволяющей оператору контролировать технологический диапазон.

Как работает машина, шаг за шагом.

Цикл работы машины прост в управлении, но зависит от точного соблюдения временных параметров и температуры. Вот последовательность действий внутри типичной криогенной машины для удаления заусенцев:

1. Загрузите партию.Детали загружаются в роликовую камеру, вмещающую до 80 л — примерно 15–20 кг продукции в зависимости от плотности детали.
2. Охладите камеру.Для снижения температуры валков до рабочей точки −150°C впрыскивается жидкий азот. Номинальная холодопроизводительность 1,1 кВт помогает поддерживать стабильную температуру в течение цикла.
3. Сделать вспышку хрупкой.Тонкий слой остывает ниже температуры стеклования и становится твердым и хрупким, в то время как более толстая часть остается относительно пластичной.
4. Перекатываться и разбиваться вдребезги.Валик вращается со скоростью 20–70 об/мин, перекатывая детали, так что они ударяются друг о друга и о барабан. Энергия удара отламывает хрупкий заусенец по линии разъема.
5. Выдержать в течение всего цикла.Полный цикл занимает менее 8 минут — достаточно долго, чтобы удалить заусенцы, и достаточно коротко, чтобы деталь не остыла до такой степени, что начнет повреждаться.
6. Разгрузить и разделить.Отделившиеся от вспышки части материала высвобождаются вместе с разлетающимися осколками вспышки, которые затем отделяются от готового изделия.

Обратите внимание на то, чего нет: нет лезвия, нет абразивного материала и нет оператора, который бы вмешивался в процесс.Поскольку усилие при удалении материала создается за счет вращения самих деталей, станок равномерно обрабатывает каждую поверхность, включая подрезы и внутренние кромки.

Ключевые компоненты и их роли

Каждый компонент криогенной установки для удаления заусенцев соответствует одному из этапов принципа ее работы. Понимание их ролей упрощает настройку и устранение неполадок.

Технические характеристики откриогенная машина для удаления облоя с использованием жидкого азотаСтраница товара.

Компактные габариты машины — примерно 1200 мм в длину, 2000 мм в ширину и 1200 мм в высоту, вес 200 кг — позволяют разместить весь принцип работы в удивительно небольшом углу цеха отделки.

Почему тонкий слой облоя ломается, а деталь остается целой

Селективность криогенного удаления заусенцев — вот почему ему доверяют в высокоточных работах, и стоит подробно разобраться в этом, поскольку именно это предотвращает простое разрушение детали вместе с заусенцами.

Хрупкость распространяется по материалу с течением времени, и тонкие участки достигают хрупкого состояния раньше, чем толстые.Облой, толщина которого обычно составляет доли миллиметра, остывает до температуры стеклования почти мгновенно. Корпус детали, толщина которого в несколько раз больше, остывает медленнее, начиная с поверхности и двигаясь внутрь. В течение короткого цикла облой полностью охрупчивается, в то время как сердцевина детали — и часто ее рабочая поверхность — остается достаточно пластичной, чтобы поглотить удар при вращении без растрескивания.

Вот почему время цикла имеет такое большое значение.Если цикл обработки затянуть слишком долго, деталь остынет ниже температуры стеклования (Tg) и станет хрупкой, после чего процесс шлифовки, удаляющий облой, начнет вызывать сколы изделия.Если продолжительность вспышки слишком мала, она еще не успела стать хрупкой, поэтому вместо разрыва она растягивается. Длительность цикла менее 8 минут настроена таким образом, чтобы находиться между этими двумя крайними случаями отказа.

Параметры цикла и то, что они контролируют

Три параметра — температура, скорость и время — определяют, будет ли процесс чисто удалять заусенцы или повреждать детали. Регулируйте их одновременно, а не по отдельности.

Оптимальные настройки зависят от температуры стеклования компаунда, толщины детали и геометрии облоя. Точная настройка — это задача для каждого отдельного изделия, а не разовая операция.

Поскольку точная температура хрупкости варьируется в зависимости от состава, идеальный набор параметров различен для натурального каучука, NBR, FKM и силикона.Показатель хрупкости резины сам по себе является стандартизированным измерением — стандарты ASTM D2137 и ISO 812 описывают методы определения точки хрупкости резиновой смеси — что является полезным ориентиром при установлении температурного диапазона для нового продукта.

Материалы, пригодные для криогенного удаления заусенцев.

Этот процесс эффективен везде, где облой можно сделать более хрупким, чем сама деталь.Этот метод является предпочтительным для изготовления прецизионных деталей из резины и пластика, а также подходит для обработки широкого спектра металлических литых компонентов.

Типичные области применения включают сложные резиновые детали, миниатюрные аэрокосмические компоненты, автомобильные резиновые детали, прецизионную синтетическую резину, прецизионные пластиковые детали, микроэлектронные компоненты, сложные электронные компоненты, а также отливки из цинка, магния или алюминия и прецизионные уплотнения. Для этих деталей ключевым является бесконтактный принцип: он удаляет заусенцы, до которых не может добраться лезвие, оставляя поверхность нетронутой.

Для простых задач, требующих больших объемов работы с уплотнительными кольцами, или для силиконовых изделий, где сложнее добиться хрупкости, лучше подойдут другие принципы.Ассортимент машин для удаления резиновой крошкиВключает в себя механические и пневматические варианты привода, позволяющие полностью избежать использования жидкого азота.

Распространенные проблемы и способы их решения

Криогенная депрошивка — это процесс настройки. Большинство проблем решаются путем регулировки температуры, скорости или времени, а не заменой деталей.

Вывод: удаление облоя осуществляется за счет температуры, а не инструмента.

Принцип работы криогенной машины для удаления заусенцев элегантен в своей простоте: заморозьте заусенец до тех пор, пока он не станет хрупким, а затем ударное воздействие отколет его от еще пластичной части. Никакого лезвия, никакого абразива, никаких рук. Физические принципы делают то, что не под силу режущему инструменту — проникают в мельчайшие детали и внутренние кромки, равномерно удаляя заусенцы, не касаясь поверхности.

Процесс является избирательным, поскольку он основан на тепловой инерции: тонкий слой облоя становится хрупким раньше, чем более толстая деталь, а короткий цикл обеспечивает сохранность детали. Температура, скорость вращения валков и время цикла — это три фактора, которые удерживают процесс в пределах заданного диапазона.

Для прецизионных деталей из резины, пластика и литья под давлением это разница между финишной обработкой, которая удаляет облой, и финишной обработкой, которая удаляет заусенцы. Как только вы поймете этот принцип, станок перестанет выглядеть как холодный ящик и начнет выглядеть как контролируемый, воспроизводимый физический процесс — тот, который можно настраивать, измерять и которому можно доверять.