La Andy Marine, credem că cunoștințele practice de producție sunt unul dintre cele mai valoroase active construite de-a lungul timpului.
În atelierul nostru, există ingineri, specialiști în producție și tehnicieni cu experiență care au petrecut ani de zile lucrând cu feronerie marine din oțel inoxidabil - de la selecția materialelor și procesele de turnare până la finisare și controlul calității.
Multe dintre aceste perspective sunt învățate prin experiența zilnică de producție: înțelegerea de ce o componentă se defectează, modul în care diferitele materiale funcționează în mediile marine și ce detalii contează cu adevărat atunci când se dezvoltă hardware fiabil.
Cu toate acestea, aceste cunoștințe practice sunt adesea împărtășite doar în cadrul atelierului și ajung rareori la clienții care iau decizii de aprovizionare și de inginerie.
INGINERUL VORBEȘTE este efortul nostru de a organiza aceste conversații și de a împărtăși experiența de producție din spatele hardware-ului marin.
Prin această serie, discutăm despre materiale, procese de producție, considerente de proiectare și lecții din lumea reală din perspectiva unui producător de hardware marin.
DISCUȚIILE DE AZI DE LA INGINER Ep.26 este prezentat de inginerul Li, scris de mine, editorul.
Când rezistența crește, mișcarea utilă este să se oprească
Un dispozitiv de fixare inoxidabil care se rotește liber pentru prima parte a cursei și apoi devine progresiv mai greu de rotit, vă spune ceva despre îmbinare mai degrabă decât despre cuplul aplicat până acum. Instinctul la instrument este de a adăuga forță și de a pune dispozitivul de fixare. Acesta este momentul în care o mică intrare suplimentară poate transforma un ansamblu marginal într-un ansamblu blocat - sau într-un element de fixare care este imposibil de îndepărtat la următorul service.
Partea incomodă a uzării firului este că nu se anunță într-un certificat de inspecție. Elementele de fixare din inox care trec verificările primite pentru forma filetului, materialul și proprietățile mecanice pot încă să nu funcționeze împreună ca o pereche. Galling nu este, de obicei, un defect așezat pe bancă care așteaptă să fie măsurat; este o condiție creată în timpul asamblarii, între două suprafețe care erau acceptabile fiecare singură.
Deci răspunsul util la creșterea rezistenței este mai degrabă o decizie decât un număr: opriți, citiți dovezile și apoi decideți dacă îmbinarea ar trebui reasamblată, reprelucrată sau re-specificată. Înainte de a lua această decizie, este de ajutor să știi care dintre mai multe condiții destul de diferite te uiți, deoarece nu toate necesită aceeași acțiune.
Patru condiții care se prezintă drept „Nu se va întoarce”
Uzura este adesea folosită ca un termen general pentru orice filet din inox care se oprește să se rotească. Cel puțin patru condiții sunt prezente în moduri similare la instrument și indică în direcții diferite:
| Ce arată instrumentul și piesele | Verificați mai întâi | Ceea ce nu demonstrează | Următorul pas |
|---|---|---|---|
| Rezistența crește brusc parțial prin strângere, cu metal rupt, mânjit sau transferat pe flancuri | Alinierea și dacă starea de frecare se potrivește cu specificațiile ansamblului | Că nota este greșită sau elementul de fixare este defect | Opriți-vă, înapoiați dispozitivul de fixare și examinați ambele fire înainte de orice altceva |
| Un fir care nu a intrat curat din prima viraj, cu contact de flanc vizibil decalat | Dacă elementul de fixare a fost pornit drept cu gaura | Că materialul este de vină | Scoateți elementul de fixare, curățați firele de plumb și reporniți la metoda specificată |
| Nisip, resturi sau compus uscat care se află între fire | Curățarea firelor și mediul de asamblare | Că designul îmbinării sau materialul este greșit | Curățați ambele fire și reasamblați conform specificațiilor |
| Un dispozitiv de fixare care s-a învârtit liber când este instalat și nu se va desprinde mai târziu, cu produse de coroziune în jurul îmbinării | Dacă ansamblul a fost în funcțiune și ce depozite sunt prezente | Care dintre cele două părți este responsabilă | Tratați-l ca pe un ansamblu blocat și evaluați-l înainte de a aplica forță suplimentară |
Aceste categorii se suprapun în practică. Resturile din fire nu dispar, deoarece piesele sunt, de asemenea, ușor de-aliniate, iar contaminarea este adesea un precursor al uzuririi, mai degrabă decât o explicație separată. O categorie este o direcție pentru investigație, nu un diagnostic și nu vă spune dacă articulația este sigură de repusă în funcțiune.
Ce se întâmplă de fapt: uzura adezivă care se accelerează singură
Uzura este o formă de uzură severă a adezivului. Două suprafețe metalice aflate în mișcare relativă ating doar punctele lor înalte - asperitățile - și atunci când un fir este strâns, acele puncte de contact sunt simultan încărcate și făcute să alunece. Pelicula de oxid de crom care menține oțelul inoxidabil pasiv este subțire și se reformează rapid în aer, dar alunecarea o îndepărtează în punctele de contact și expune metalul gol de dedesubt. Acolo unde presiunea de contact și căldura de frecare care o însoțește sunt suficiente, metalul expus poate suda în fază solidă, fără topire în vrac.
Consecința nu este o creștere ușoară a frecării. Joncțiunile sudate sunt adesea mai puternice decât metalul de bază de pe ambele părți ale acestora, astfel încât, pe măsură ce firul continuă să se rotească, defecțiunea are loc în interiorul metalului de bază mai slab: materialul este rupt dintr-o suprafață și transferat pe cealaltă. Cocoloașele transferate sunt mai dure decât suprafața de la care provin. Ei răzuiesc flancul opus, îi descompun filmul de oxid, ridică presiunea locală și creează noi puncte de contact care se pot suda la rândul lor. Daunele se hrănesc de la sine, motiv pentru care usturarea tinde să apară ca o schimbare bruscă la unealta, mai degrabă decât un avertisment gradual.
Asperități în contact real - doar punctele înalte ale flancurilor se ating
Alunecarea foarfece filmul protector de oxid și expune metalul gol
Presiunea locală plus căldura de frecare sudează metalul expus (fază solidă)
Sudura este mai puternică decât metalul de bază: metalul este rupt și transferat
Bucățile transferate răzuiesc flancul opus - mai aspre, mai fierbinte, presiune mai mare
Mai mult metal gol, mai multă sudură: ciclul se accelerează
Urmează două consecințe practice. În primul rând, acolo unde strângerea este controlată de cuplu, un coeficient de frecare în creștere înseamnă că cuplul obținut nu mai reprezintă sarcina de strângere care a fost intenționată: îmbinarea poate părea strânsă, în timp ce preîncărcarea sa se află sub ceea ce a presupus proiectul. În al doilea rând, în cazul extrem, rezistența la rotație ulterioară poate depăși rezistența la torsiune a filetului exterior, iar elementul de fixare eșuează la torsiune în loc să ajungă la locul său. O citire a cuplului care își atinge ținta nu este, prin urmare, în sine, o dovadă că articulația este preîncărcată corect.
De ce firele inoxidabile austenitice sunt setarea obișnuită
Majoritatea plângerilor urâtoare implică ambii membri ai perechii fiind din oțel inoxidabil din seria 300, iar motivul nu este misterios. Oțelurile inoxidabile austenitice sunt relativ moi și ductile, pelicula lor pasivă este subțire și ușor de forfecat în timpul alunecării și disipă căldura de frecare mai puțin ușor decât oțelul carbon, generând în același timp mai multă frecare. În plus, materialele de același tip și aceeași duritate sunt în general mai predispuse la uzură decât cele diferite - și un șurub 316 într-un corp filetat 316 este exact acea pereche. Un finisaj sau o acoperire pe unul dintre elemente tinde să lucreze în cealaltă direcție.
Selectarea materialului este o parte legitimă a răspunsului, dar nu este o căutare. Gradele cu duritate mai mare sunt, în general, raportate că rezistă mai bine la uzură, iar microstructurile cu mai mult de o fază sau cu carburi dispersate, nitruri sau sulfuri reduc sudarea la rece între suprafețele de alunecare - în fiecare caz, rezistența la coroziune fiind în concordanță cu mediul de serviciu, care pentru lucrările maritime este constrângerea care decide de obicei întrebarea. Calitățile de prelucrare liberă ilustrează comerțul: incluziunile lor de sulfuri acționează ca un lubrifiant solid în contact de alunecare, iar performanța lor la coroziune trebuie evaluată separat.
Împerecherea de note este uneori prezentată ca un remediu pentru uzul. Exemplul citat frecvent - un șurub 304 împotriva unei piulițe 316 - nu este de încredere, deoarece diferența de duritate dintre cele două nu este neapărat suficient de mare pentru a schimba rezultatul. Clasa de proprietate este citată în același mod, iar acolo rapoartele nu sunt de acord: unele lucrări indică faptul că elementele de fixare de clasa superioară 80 rezistă la uzură mai bine decât elementele de fixare de clasa 70, în timp ce alte rapoarte susțin că munca la rece implicată crește riscul. Având în vedere că dovezile publicate indică în două direcții, nici împerecherea gradelor, nici clasa de proprietate nu reprezintă o bază pentru alegerea unui element de fixare numai pentru rezistența la uzură. În cazul în care întrebarea este critică pentru o îmbinare, aceasta aparține caietului de sarcini și poate fi rezolvată prin încercare pe ansamblul propriu-zis.
Variabilele pe care le puteți controla
Selectarea gradului este o pârghie și, de obicei, cea mai puțin mobilă odată ce un produs este în producție. Variabilele de mai jos stau în mâinile funcțiilor de producție, achiziție și asamblare și sunt acolo unde poate fi eliminat cel mai mare risc.
Calitatea filetului și bavurile
Filetele formate în rolă sunt de obicei raportate a fi mai puțin susceptibile la uzură decât firele prelucrate sau tăiate, deoarece suprafața este mai netedă și fluxul de cereale urmează forma firului în loc să fie tăiat peste ea - deși cel puțin o sursă de materie primă inoxidabilă contestă beneficiul formării la rece în materialul din seria 300, deci aceasta este o tendință raportată mai degrabă decât o regulă stabilită și nu înlocuiește evaluarea efectivă a eșecului.
Mai consistent între surse este rolul daunelor și al geometriei. Uscurile, loviturile, cusăturile, împletiturile de material și bavurile formează punctele înalte care încep ciclul, motiv pentru care un fir cu deteriorare vizibilă, sau unul care nu va trece de ecartamentul său de mers, este un semn de avertizare: interferența adaugă un cuplu predominant în partea din față a curbei de strângere și geometria deteriorată poate începe să se ușureze în apropiere. Firele fine sunt mai ușor tăiate în manipulare și necesită mai multă rotație pentru aceeași sarcină de clemă, motiv pentru care sunt, în general, tratate ca fiind mai predispuse la uzură decât firele grosiere. Finisajul suprafeței contează și la ambele capete: finisajele care sunt excesiv de netede și finisajele excesiv de aspre sunt ambele raportate a fi mai puțin favorabile decât un finisaj controlat la nivel mediu.
Manipularea și ambalarea aparțin aceleiași conversații. Elementele de fixare grele din inox scăpate sau aruncate împreună într-un recipient ies cu fire tăiate, iar o tăietură este un stimul urâtor. Verificările primite pe care un cumpărător le poate efectua sunt simple: ștergeți firul cu o cârpă și observați dacă se agăță, examinați flancul la o mărire de putere redusă, confirmați curățenia și aplicați criteriile de măsurare și acceptare pe care le denumește specificația de achiziție, mai degrabă decât un standard improvizat.
Alinierea și cum este pornită dispozitivul de fixare
Părțile de împerechere trebuie aliniate, așa cum permite asamblarea înainte de strângerea finală. Acolo unde alinierea este slabă, contactul flancului este limitat la două arce mici pe părțile opuse ale filetului, astfel încât același lucru de strângere este concentrat într-o fracțiune din zona de contact prevăzută și temperatura locală și presiunea cresc în consecință. Pornirea manuală a dispozitivului de fixare pentru a vă asigura că s-a cuplat, înainte de a utiliza orice unealtă electrică, împiedică integrarea acestei stări la prima viraj. Dacă un fir poate fi folosit pentru a trage un teanc de piese împreună și modul în care trebuie pornită dispozitivul de fixare, sunt elemente pentru specificația de asamblare; Motivul pentru care există acele elemente este geometria contactului tocmai descrisă.
Viteza de asamblare și căldura de frecare
Cea mai mare parte a muncii depuse într-o îmbinare filetată merge mai degrabă în depășirea frecării decât în sarcina de prindere, iar pe flancuri acea energie este depusă într-un volum mic de metal. Cea mai mare parte a elementului de fixare poate rămâne rece în timp ce suprafața de flanc încărcată devine mult mai fierbinte decât piesa în ansamblu, iar viteza de instalare mai mare crește atât căldura generată, cât și riscul de strângere excesivă. Aceasta este baza sfatului standard al atelierului de a conduce elementele de fixare din inox mai lent decât elementele de fixare din oțel carbon de aceeași dimensiune și de a urmări cuplul scaunului mai degrabă decât ceasul. Caracteristicile de blocare merită aceeași atenție: elementele de cuplu predominante adaugă sarcină axială pe măsură ce se cuplează, ceea ce adaugă o coadă de lucru suplimentară în partea din față a curbei de strângere și modifică starea de frecare a îmbinării.
Controlul de lubrifiere și frecare aprobat
Controlul frecării este o decizie de proiectare, nu o alegere de consumabil. Adăugarea unui lubrifiant sau schimbarea unei acoperiri sau a unei plăci, schimbă relația cuplu-tensiune a îmbinării, iar cuplul de strângere specificat trebuie reevaluat ori de câte ori se întâmplă acest lucru - o cifră a cuplului de filet uscat nu se transferă la un filet lubrifiat, iar aplicarea unui procent fix de reducere la cifra inițială nu este un substitut pentru redeterminarea acesteia.
Ce lubrifiant sau acoperire este acceptabil depinde de mediul de lucru, de temperatură, de materialele în contact, de efectele galvanice și de aprobarea producătorului de elemente de fixare. Două precauții merită înregistrate pentru lucrările maritime: compușii cu grafit pot promova coroziunea galvanică a oțelului inoxidabil și, de asemenea, au limitări de temperatură ridicată, astfel încât utilizarea lor trebuie justificată mai degrabă decât presupusă; iar o grăsime care se usucă, crapă sau nu udă suprafața poate lăsa un buzunar în care se adună apa, ceea ce este o afecțiune de sine stătătoare. Acoperirile aplicate de furnizor - sisteme de ceară, PTFE sau disulfură de molibden - sunt utilizate pe scară largă pe elementele de fixare din inox și sunt mai ușor de controlat în producție decât lubrifiantul aplicat la banc. Nu există un singur produs antigrip care să se potrivească fiecărei îmbinări, iar acest articol nu recomandă în mod deliberat unul.
Cuplu, frecare și preîncărcare
Nu există o masă universală pentru cuplurile de strângere pentru elementele de fixare din inox, iar motivul este mai degrabă structural decât un gol în literatură. ISO 3506, standardul de clasă de proprietate a elementelor de fixare din inox, oferă un cuplu de rupere minim, mai degrabă decât un cuplu de strângere; Tabelele de referință publicate pentru elementele de fixare din inox sunt calculate pe baza ipotezelor declarate despre starea suprafeței și lubrifiere și sunt descrise de editorii lor ca un ghid mai degrabă decât ca o specificație, cu încercări indicate pentru aplicații critice. Prin urmare, cuplul de asamblare pentru o îmbinare dată trebuie stabilit în raport cu elementul de fixare, geometria îmbinării și starea de frecare care a fost de fapt specificată pentru aceasta - și re-verificată atunci când oricare dintre acestea se schimbă.
Când să te oprești și să investighezi
- Opriți când rezistența crește înainte ca piesele să fie față în față.Nu adăugați cuplu și nu atingeți o unealtă de impact pentru a trece dispozitivul de fixare prin obstacol. Creșterea rezistenței este o informație despre articulație, nu un obstacol de învins.
- Îndepărtați dispozitivul de fixare și uitați-vă la ambele fire.Notați metalul rupt, mânjit sau transferat, nisipul sau resturile, compusul uscat și produsele de coroziune. Verificați dacă elementul de fixare a început drept și dacă piesele au fost aliniate.
- Sortați descoperirea în categoriile de mai sus și țineți cont de suprapunerea.Un ansamblu confiscat care a fost în funcțiune este un caz diferit de un dispozitiv de fixare care s-a blocat în timpul primei asamblare și nici nu vă spune singur care membru al perechii este responsabil.
- Tratați piesele deteriorate ca fiind deteriorate.Orice element de fixare sau corp cu filete strânse trebuie evaluat în raport cu îndrumările producătorului și de către personal calificat. Un fir care a fost îmbrăcat, pilit sau refăcut în alt mod la fața locului nu ar trebui să fie returnat la o conexiune portantă critică.
- Înregistrați ceea ce s-a găsit, cu condițiile.Starea de frecare, uneltele și viteza utilizate, starea de aliniere și numerele de piesă sunt cele care permit următorului ansamblu să evite același rezultat. Un eveniment supărător fără această înregistrare tinde să fie repetat în lotul următor.
Ce să puneți în specificația de achiziție și asamblare
Majoritatea riscurilor descrise mai sus pot fi mutate din compartimentul de asamblare într-un document. Pentru feronerie din inox cu conexiuni filetate, acestea sunt elementele care merită înregistrate:
- Forma filetului, diametrul, pasul și clasa de toleranță, declarat pentru ambii membri ai perechii, mai degrabă decât pentru șurub singur.
- Clasa materială și de proprietate a ambilor membri, inclusiv relația de duritate dintre ele în cazul în care o îmbinare este cunoscută ca fiind sensibilă la uzură.
- Calitatea firului și criteriile de acceptare— gabaritul sau metoda de inspecție, cerințele de curățenie și limitele de bavuri și deteriorări, convenite înainte de plasarea comenzii.
- Cerințe de ambalare și manipularecare protejează firele finite în tranzit, depozitare și montare.
- Starea de frecare prevăzută: uscat, placat, cerat sau acoperit, care lubrifiant sau acoperire este aprobat și cine îl aplică.
- Metoda de strângere: viteza de antrenare, cuplul de așezare, secvența și numărul de trepte, așa cum sunt definite de specificația de ansamblu, împreună cu baza pe care a fost stabilită relația cuplu-preîncărcare.
- Trasabilitate, astfel încât un ansamblu confiscat poate fi urmărit până la un lot și o modificare a specificațiilor.
Nimic din acestea nu este o specificație pentru un anumit furnizor. Ideea este că calitatea filetului, curățenia și starea de frecare pot fi toate notate și verificate și că lăsarea lor subînțeles este ceea ce transformă o întrebare obișnuită de asamblare într-un argument de garanție.
Discutarea cerințelor de fixare cu filet
Dacă specificați sau achiziționați feronerie marină inoxidabilă cu conexiuni filetate, trimiteți-ne desenul componentei, ansamblul căruia îi aparține și condițiile de frecare și cuplu definite de specificația dvs. Putem analiza cerințele de filet și material în raport cu aplicația și putem discuta despre ceea ce trebuie înregistrat pe comanda de achiziție, astfel încât îmbinarea să se comporte așa cum este prevăzut la asamblare și la următorul service.
