اصول کار دستگاه دی فلش کرایوژنیک توضیح داده شده است

By مایک چن، مدیر تولید | بیش از ۱۲ سال سابقه در تولید لاستیک |لینکدین

نکات کلیدی

• یک دستگاه کرایوژنیک (cryogenic deflashing machine) با منجمد کردن پلیسه با نیتروژن مایع تا زمانی که شکننده شود، آن را از بین می‌برد و سپس آن را با ضربه غلتشی درون یک غلتک چرخان خرد می‌کند.
• این فرآیند به این دلیل کار می‌کند که لایه نازک فلزی خیلی سریع‌تر از بدنه قطعه ضخیم‌تر خنک و شکننده می‌شود، بنابراین لایه نازک فلزی می‌شکند در حالی که قطعه سالم می‌ماند.
• سه پارامتر نتیجه را کنترل می‌کنند: دمای عملیاتی (تا -150 درجه سانتیگراد)، سرعت غلتک (20-70 دور در دقیقه) و زمان چرخه (کمتر از 8 دقیقه).
• این یک اصل فیزیکی و غیر تماسی است که پلیسه بسیار ریز را بدون ابزار برش از بین می‌برد، به همین دلیل است که در قطعات دقیق به نرخ عبوری بالای ۹۸٪ می‌رسد.

پاسخ کوتاه: یک دستگاه کرایوژنیک دی‌فلاشینگ، با استفاده از تغییر رفتار مواد در دمای پایین، فلاش و پلیسه‌ها را از بین می‌برد. این دستگاه قطعات را با نیتروژن مایع منجمد می‌کند تا فلاش نازک سخت و شکننده شود، سپس آنها را در یک غلتک چرخان می‌غلتاند تا ضربه، فلاش را از قطعه هنوز انعطاف‌پذیر جدا کند. این یک فرآیند فیزیکی و بدون تماس است: بدون تیغه، بدون مواد ساینده، بدون برداشتن دستی.

بیشتر روش‌های پرداخت، مواد را برش، ساییدن یا ساییدن می‌دهند. اما روش کرایوژنیک دی‌فلاشینگ کار متفاوتی انجام می‌دهد: خود ماده را تغییر می‌دهد و باعث می‌شود که فلاش ناخواسته راحت‌تر از محصولی که به آن متصل است، شکسته شود. این اصل بیشتر شبیه فیزیک است تا ماشینکاری، و دقیقاً هم همینطور است.

این راهنما، علم پشت این فرآیند را توضیح می‌دهد، چرخه ماشین را گام به گام بررسی می‌کند، اجزا و پارامترهای کلیدی را تجزیه و تحلیل می‌کند و توضیح می‌دهد که چرا فلش می‌شکند در حالی که قطعه سالم می‌ماند. اگر تا به حال به این فکر کرده‌اید که چگونه یک دستگاه می‌تواند بدون لمس قطعه، فلش آن را از بین ببرد، این پاسخ شماست.

دیفلاشینگ کرایوژنیک چیست؟

پلیسه‌گیری برودتی یک فرآیند پرداخت‌کاری است که پلیسه، پلیسه‌ها و اضافات خط جدایش را از قطعات قالب‌گیری شده با خنک کردن آنها تا دماهای برودتی حذف می‌کند، به طوری که ماده نازک اضافی شکننده می‌شود و سپس با استفاده از ضربه مکانیکی آن پلیسه شکننده از بین می‌رود.کلمه «کرایوژنیک» به استفاده از دماهای بسیار پایین اشاره دارد که معمولاً توسط نیتروژن مایع ارائه می‌شود.

برخلاف دی‌فلاشینگ مکانیکی که از یک بشکه چرخان و اغلب یک عمل برش یا سنگ‌زنی استفاده می‌کند، دی‌فلاشینگ برودتی از سرما به عنوان ابزار اصلی استفاده می‌کند.از آنجا که در این فرآیند تیغه‌ای به قطعه فشار داده نمی‌شود، پلیسه را از جزئیات ظریف، لبه‌های داخلی و اشکال پیچیده‌ای که ابزار برش نمی‌تواند به آنها دسترسی پیدا کند، حذف می‌کند.به همین دلیل است که به استانداردی برای آب‌بندی‌های دقیق، قطعات هوافضای مینیاتوری و قطعات میکروالکترونیک تبدیل شده است.

فیزیک پشت این فرآیند

کل این روش بر اساس یک ویژگی ماده است: دمای انتقال شیشه‌ای یا Tg.یک ترکیب لاستیکی بالاتر از دمای انتقال حرارت (Tg)، نرم و کشسان است؛ در زیر آن، همان ماده سخت، شیشه‌ای و شکننده می‌شود.دمای انتقال حرارتی (Tg) دقیق بسته به ترکیب متفاوت است - لاستیک طبیعی و بسیاری از مواد مصنوعی در دمای بسیار کمتر از 0 درجه سانتیگراد شکننده می‌شوند، در حالی که سیلیکون در دماهای سردتر انعطاف‌پذیر باقی می‌ماند - اما این اصل در مورد همه الاستومرها صادق است.

در اینجا بینش کلیدی وجود دارد که این فرآیند را گزینشی می‌کند.فلش نازک و سبک است، بنابراین جرم حرارتی بسیار کمی دارد و تقریباً بلافاصله پس از قرار گرفتن در معرض نیتروژن مایع، تا زیر Tg خود سرد می‌شود.بدنه اصلی قطعه ضخیم‌تر و سنگین‌تر است، بنابراین گرمای بیشتری را در خود نگه می‌دارد و مدت بیشتری بالاتر از نقطه شکنندگی خود باقی می‌ماند. در مدت زمان کوتاهی که قطعات در غلتک قرار می‌گیرند، پلیسه شکننده می‌شود در حالی که قطعه شکل‌پذیری کافی را برای تحمل ضربه بعدی حفظ می‌کند.

نیتروژن مایع منبع انجماد است زیرا بسیار سرد است - در حدود 196- درجه سانتیگراد می‌جوشد - و ارزان است. دستگاه آن را تزریق می‌کند تا محفظه غلتک را تا دمای عملیاتی 150- درجه سانتیگراد پایین بیاورد، دمایی که به اندازه کافی پایین است تا فلش به سرعت ترد شود و در عین حال پنجره فرآیند اپراتور را قابل کنترل نگه دارد.

نحوه کار دستگاه، گام به گام

چرخه دستگاه ساده است اما به زمان‌بندی و دمای دقیق بستگی دارد. در اینجا ترتیب کار در داخل یک دستگاه دی‌فلاشینگ برودتی معمولی آمده است:

1. دسته را بارگیری کنید.قطعات درون محفظه غلتک بارگذاری می‌شوند که تا ۸۰ لیتر گنجایش دارد - تقریباً ۱۵ تا ۲۰ کیلوگرم محصول، بسته به چگالی قطعه.
2. محفظه را خنک کنید.نیتروژن مایع تزریق می‌شود تا دمای غلتک را تا نقطه عملکرد -150 درجه سانتیگراد کاهش دهد. ظرفیت سرمایشی 1.1 کیلوواتی به حفظ دما در طول چرخه کمک می‌کند.
3. فلش را شکننده کنید.فلش نازک از دمای انتقال شیشه‌ای خود سرد می‌شود و سخت و شکننده می‌شود، در حالی که بدنه قسمت ضخیم‌تر نسبتاً شکل‌پذیر باقی می‌ماند.
4. فرو ریختن و خرد شدن.غلتک با سرعت ۲۰ تا ۷۰ دور در دقیقه می‌چرخد و قطعات را می‌غلتاند تا به یکدیگر و به درام برخورد کنند. انرژی ضربه، پلیسه شکننده را در خط جدایش از بین می‌برد.
5. به مدت زمان چرخه صبر کنید.کل چرخه در کمتر از ۸ دقیقه انجام می‌شود - به اندازه کافی طولانی برای حذف پلیسه و به اندازه کافی کوتاه برای جلوگیری از سرد شدن قطعه تا نقطه آسیب.
6. تخلیه و جدا کنید.قطعات دی‌فلاش‌شده به همراه قطعات خردشده‌ی فلش تخلیه می‌شوند و سپس از محصول نهایی جدا می‌شوند.

به آنچه غایب است توجه کنید: نه تیغه‌ای، نه ماده ساینده‌ای و نه اپراتوری که به فرآیند دست بزند.از آنجا که نیروی حذف توسط خود قطعات در حال غلتیدن اعمال می‌شود، دستگاه تمام سطوح، از جمله زیربرش‌ها و لبه‌های داخلی را به طور یکنواخت برش می‌دهد.

اجزای کلیدی و نقش‌های آنها

هر جزء در یک دستگاه دی‌فلشینگ برودتی، به یک مرحله از اصل مربوط می‌شود. درک نقش‌ها، تنظیم و عیب‌یابی فرآیند را آسان‌تر می‌کند.

مشخصات ازدستگاه دی فلش کرایوژنیک نیتروژن مایعصفحه محصول.

ابعاد جمع و جور دستگاه - حدود ۱۲۰۰ میلی‌متر طول، ۲۰۰۰ میلی‌متر عرض و ۱۲۰۰ میلی‌متر ارتفاع، با وزن ۲۰۰ کیلوگرم - به این معنی است که کل بخش اصلی آن در گوشه‌ای بسیار کوچک از اتاق پرداخت جای می‌گیرد.

چرا قطعه نازک فلش می‌شکند و قطعه باقی می‌ماند؟

گزینش‌پذیریِ فرآیندِ دی‌فلاشینگ برودتی دلیل اعتماد به آن برای کارهای دقیق است و درک دقیق آن ارزشمند است زیرا همین ویژگی مانع از آن می‌شود که این فرآیند به سادگی قطعه را به همراه فلش از بین ببرد.

شکنندگی به مرور زمان در ماده ایجاد می‌شود و بخش‌های نازک قبل از بخش‌های ضخیم به حالت شکننده می‌رسند.این فلش که معمولاً کسری از میلی‌متر ضخامت دارد، تقریباً بلافاصله پس از عبور از دمای انتقال حرارتی (Tg) خود، خنک می‌شود. بدنه قطعه که چندین برابر ضخیم‌تر است، از سطح به سمت داخل، آهسته‌تر خنک می‌شود. در طول این چرخه کوتاه، فلش کاملاً ترد می‌شود در حالی که هسته قطعه - و اغلب سطح کاری آن - به اندازه کافی انعطاف‌پذیر باقی می‌ماند تا ضربه غلتشی را بدون ترک خوردن جذب کند.

به همین دلیل است که زمان چرخه بسیار مهم است.اگر چرخه خیلی طولانی شود، خود قطعه به دمای زیر Tg خود خنک شده و شکننده می‌شود، در این نقطه غلتشی که باعث حذف پلیسه می‌شود، شروع به لب‌پر شدن محصول می‌کند.اگر خیلی کوتاه روشن بماند، فلش هنوز شکننده نشده است، بنابراین به جای شکستن، کش می‌آید. بازه زمانی چرخه کمتر از ۸ دقیقه طوری تنظیم شده است که بین این دو خرابی قرار بگیرد.

پارامترهای چرخه و آنچه آنها کنترل می‌کنند

سه شاخص - دما، سرعت و زمان - تعیین می‌کنند که آیا این فرآیند، فلش را به طور تمیز از بین می‌برد یا به قطعات آسیب می‌رساند. آن‌ها را با هم تنظیم کنید، نه جداگانه.

تنظیمات بهینه به Tg ترکیب، ضخامت قطعه و هندسه‌ی فلش بستگی دارد. تنظیم دقیق برای هر محصول انجام می‌شود، نه یک تنظیم یکباره.

از آنجا که دمای دقیق شکنندگی بسته به ترکیب متفاوت است، مجموعه پارامترهای ایده‌آل برای لاستیک طبیعی، NBR، FKM و سیلیکون متفاوت است.رفتار شکنندگی لاستیک خود یک اندازه‌گیری استاندارد است - ASTM D2137 و ISO 812 روش‌هایی را برای تعیین نقطه شکنندگی یک ترکیب لاستیکی توصیف می‌کنند - که مرجع مفیدی هنگام تعیین بازه دمایی برای یک محصول جدید است.

مواد مناسب برای رفع شعله برودتی

این فرآیند در هر جایی که بتوان فلش را شکننده‌تر از قطعه کرد، کار می‌کند.این روش انتخابی برای قطعات لاستیکی و پلاستیکی دقیق است و همچنین طیف وسیعی از اجزای ریخته‌گری شده فلزی را نیز پوشش می‌دهد.

کاربردهای معمول شامل قطعات لاستیکی پیچیده، قطعات هوافضای مینیاتوری، قطعات لاستیکی خودرو، لاستیک مصنوعی دقیق، قطعات پلاستیکی دقیق، قطعات میکروالکترونیک، قطعات الکترونیکی پیچیده و ریخته‌گری‌های تحت فشار روی، منیزیم یا آلومینیوم، به علاوه آب‌بندی‌های دقیق است. برای این قطعات، اصل عدم تماس نکته اصلی است: این روش، زائده‌ای را که تیغه نمی‌تواند به آن برسد، حذف می‌کند و سطح را دست نخورده باقی می‌گذارد.

برای کارهای ساده‌تر و پرحجم با حلقه‌های اورینگ یا برای سیلیکون که ایجاد شکنندگی در آنها دشوارتر است، اصول دیگری ممکن است مناسب‌تر باشند.محدوده دستگاه جوش زدایی لاستیکشامل گزینه‌های مکانیکی و نیروی هوایی است که به طور کامل از نیتروژن مایع اجتناب می‌کنند.

مشکلات رایج و نحوه رفع آنها

دی‌فلاشینگ کرایوژنیک یک فرآیند تنظیم است. اکثر مشکلات با تنظیم دما، سرعت یا زمان حل می‌شوند - نه با تعویض قطعات.

نتیجه‌گیری: برق‌زدایی با دما، نه با ابزار

اصل کار دستگاه کرایوژنیک دی‌فلاشینگ در عین سادگی، بسیار زیبا است: فلاش را منجمد کنید تا شکننده شود، سپس اجازه دهید ضربه ناشی از غلتیدن، آن را از قسمت هنوز انعطاف‌پذیر جدا کند. بدون تیغه، بدون ساینده، بدون دست. فیزیک کار را انجام می‌دهد کاری که یک ابزار برش نمی‌تواند انجام دهد - به جزئیات ریز و لبه‌های داخلی دسترسی پیدا می‌کند و فلاش را به طور یکنواخت و بدون تماس با سطح، برمی‌دارد.

این فرآیند انتخابی است زیرا به جرم حرارتی متکی است: قطعات نازک قبل از قطعات ضخیم‌تر شکننده می‌شوند و بازه زمانی کوتاه چرخه، قطعه را ایمن نگه می‌دارد. دما، سرعت غلتک و زمان چرخه سه اهرمی هستند که فرآیند را در این بازه زمانی نگه می‌دارند.

برای قطعات لاستیکی، پلاستیکی و ریخته‌گری دقیق، این تفاوت بین پرداختی است که محصول را برش می‌دهد و پرداختی که لبه‌ی بیرونی را برش می‌دهد. وقتی اصل مطلب را بفهمید، دستگاه دیگر شبیه یک جعبه‌ی سرد به نظر نمی‌رسد و شبیه یک فرآیند فیزیکی کنترل‌شده و تکرارپذیر می‌شود - فرآیندی که می‌توانید تنظیم، اندازه‌گیری و به آن اعتماد کنید.