بررسی Intensity (شدت) در فرایند شات پینینگ
-
تشریح شدت:
“شدت شات پینینگ” (Shot peening intensity) عبارتست از میزان انرژی جریان ذرات شات (Shot stream)، که این انرژی رابطه مستقیمی با تنش های فشاری اعمال شده بر روی قطعه دارد. این عامل یکی از اصلی ترین فاکتورها جهت کنترل و کسب اطمینان از فرایند شات پینینگ می باشد. (لازم به توضیح است که شدت (Intensity) یکی از چهار عوامل کنترل فرایند می باشد. سه عوامل دیگر عبارتند از ذرات ساینده (Media)، پوشش (Coverage) و تجهیزات (Equipment).)
-
شدت چگونه اندازه گیری می شود؟
به منظور اندازه گیری شدت از نوارهای آلمن (Almen strips) و دستگاه آلمن (Almen gage) بهره گرفته می شود. نوار آلمن از فولاد فنر SAE1070 ساخته شده است و در سه نوع مختلف براساس ضخامت دسته بندی می شود : A، N و C. نوار آلمن تنها از یک سمت شات پین می شود. تنش فشاری پسماند ناشی از فرایند شات پینینگ موجب می شود که نوار آلمن از سمت شات پین شده قوس دار شود. زاویه قوس (Degree of curvature) مطابق شکل 1 توسط دستگاه آلمن اندازه گیری می شود.
شکل 1- سیستم نوار آلمن
ارتفاع قوس که توسط دستگاه آلمن اندازه گرفته شده است، “شدت” نامیده می شود. جایگزین مناسبتری که می توان برای شدت تخصیص داد، ارتفاع قوس نوار آلمن استفاده شده است. به عنوان مثال، جایگزین مناسب برای ارتفاع قوس 0.012 اینچ (یا 0.3 میلیمتر) برای نوار آلمن نوع A به طور اختصار 0.012A (یا 0.30A) می باشد و گاهی جهت ساده سازی به صورت 12A نمایش می دهند.
-
تصدیق شدت آلمن:
تصدیق “شدت” درخواست شده نیازمند ترسیم نمودار اشباع شدت (Intensity saturation curve) است (این نمودار عبارتست از نمودار ارتفاع قوس نوار آلمن نسبت به زمان شات پینینگ یا هر پارامتر زمانی دیگر). نمودار اشباع توسط خواندن ارتفاع قوس حداقل چهار نوار آلمن که در دستگاه با تنظیمات ثابت تست گرفته شده اند ترسیم می شود. محاسبه به منظور ترسیم نمودار ارتفاع قوس به صورت دستی معمولا روشی زمانبر و غیر دقیق است. خوشبختانه امروزه این روش منسوخ شده است. در شکل 2 نرم افزار کامپیوتری به نام the Curve Solver توسط Dr. David Kirk طراحی و توسعه یافته است. ارتفاع قوس حداقل 4 نوار آلمن شات پینینگ شده را از دستگاه آلمن خوانده و وارد نرم افزار کامپیوتری کرده و نرم افزار نقطه اشباع شدت (the saturation point intensity) را محاسبه می کند. با توجه به شکل 2 می توان دید که با دو برابر شدن زمان فرایند شات پینینگ (2T) از زمان اولیه پروسه (T)، ارتفاع قوس نوار آلمن کمتر از 10% افزایش می یابد. به این “قانون 10%” می گویند و به این معنا است که فرایند در زمان T به نقطه اشباع رسیده است.
شکل 2- ترسیم نمودار اشباع توسط نرم افزار The Curve Solver – برای دریافت رایگان نرم افزار به www.shotpeener.com مراجعه کنید.
نقطه اشباع، شدت حقیقی جریان شات را در یک محل مشخص با تنظیمات ثابت دستگاه را معین می کند. اگر شدت در بازه تلرانس مشخص شده قرار نداشته باشد، آنگاه تنظیمات دستگاه باید اصلاح شده و مجددا یک نمودار اشباع جدید رسم شود. تست های دوره ای در هر هشت ساعت از کارکرد دستگاه باید اجرا شوند تا نسبت به ثبات شدت پینینگ اطمینان حاصل گردد. از آنجایی که ترسیم نمودار اشباع زمانبر است، یک روش ساده برای تصدیق شدت آلمن در تست های دوره ای در نظر گرفته شده است. یک نوار آلمن را در زمان مشخص شات پینینگ (T) که از نمودار اشباع بدست آمده است تست بگیرید. به عنوان مثال مطابق نمودار شکل 2، نوار باید در حدود 4.8 دقیقه شات پین شود. هر ارتفاع قوسی بین 0.005 تا 0.008 اینچ مورد قبول خواهد بود و فرایند را تصدیق می کند.
برای یک قطعه جدید یا تنظیمات جدید دستگاه (یا مواد ساینده جدید) نیاز به ترسیم یک نمودار اشباع جدید می باشد.
-
اشباع (Saturation) در مقابل پوشش (Coverage):
تا اینجا، مفهوم زمان اشباع و پوشش موجب سردرگمی پرسنل شات پینینگ جدید و یا حتی با تجربه ها می شود. نخست، توضیحی در مورد پوشش: پوشش معیاری است از سطح واقعی قطعه که در فرایند شات پینینگ مورد کوبش قرار گرفته است. اگر هدف “پوشش 100%” باشد، مدت زمان سیکل کاری دستگاه برای دستیابی به پوش 100% براساس سختی جنس قطعات تغییر خواهد کرد. به شکل 2 توجه کنید، به سادگی مشاهده می کنید که چرا کاربران به سادگی از تعیین زمان هر سیکل ماشین گیج می شوند. براساس این نمودار، نقطه اشباع برای ارتفاع قوس معین (شدت) برای زمان حدود 4.8 دقیقه از شات پینینگ بدست می آمد. خیلی به این اعداد نمی پردازیم. مدت پینینگ، زمان هر سیکل دستگاه نیست، تنها ابزاری است برای ترسیم شدت. از این زمان برای تنظیم دستگاه به منظور دستیابی به پوشش کامل استفاده نکنید.
شدت در فرایند شات پینینگ توسط عواملی مانند دستگاه و دانه های ساینده کنترل می شود که بر روی انرژی جریان شات تاثیر می گذارند. در مقابل پوشش توسط زمان هر سیکل فرایند کنترل می شود. شدت اشباع و پوشش لزوما در یک زمان یکسان حاصل نمی شوند اما رخداد آن هم غیر محتمل نیست.
بر گرفته از مجله THE SHOT PEENER فصل بهار سال 2009 صفحه 4
برگردان متن، شرکت فرایندطرح
