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TPM管理之设备变形概述

来源:KTPM新益为 丨 发布时间:2020-05-30 丨 浏览次数:

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您好!欢迎您来到中国TPM咨询服务中心官网,很高兴能够有机会和您一起分享TPM设备管理知识!您可以通过以下几种方式联系到我们。

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AI新时代重新定义精益管理

  中国TPM咨询服务中心TPM管理咨询公司概述:多年的TPM维修管理实践证实,虽然将磨损的零件进行修复,恢复了原来的尺寸、形状和配合性质,但是装配后仍达不到预期的效果。出现这种情况通常是由于零件变形,特别是基础零件变形使零部件之间的相互位置精度遭到破坏,影响了各组成零件之间的相互关系。

  

  TPM管理

  

  TPM管理

  

  在机械设备向高参数化迅速发展的今天,变形问题愈来愈突出,它已成为维修质量低、大修周期短的一个重要原因。TPM管理进一步研究变形的机理,了解变形的规律和危害,掌握产生变形的原因,以便采取措施防止或减少变形。

  

  1、TPM维修管理之变形的概念

  

  机械设备在工作过程中,由于受力的作用而使零件的尺寸或形状发生改变的现象称变形。变形分弹性变形和塑性变形两种。

  

  (1)弹性变形

  

  弹性变形是指外力去除后能完全恢复的那一部分变形。其机理是晶体中的原子在外力作用下,偏离了原来的平衡位置,使原子间距发生变化,造成晶格的伸缩或扭曲。

  

  (2)塑性变形

  

  塑性变形是指外力去除后不能恢复的那部分永久变形。其机理是由于多晶体有晶界存在,各晶粒位向的不同以及合金中溶质原子和异相的存在,不但使各个晶粒的变形互相阻碍和制约,而且会严重阻止位错的移动。晶粒愈细,单位体积内的晶界愈多,因而塑性变形抗力愈大,强度愈高。

  

  2、TPM维修管理之变形的危害

  

  机械设备由于工况条件恶劣,经常满载或超载工作,一些零件产生变形是常见的。如:起重运输机的机架、机床的床身、汽车和拖拉机的底盘等。有些零件因形状简单,变形产生的危害比较直观,彩的检查和校正也较容易,曲轴和连杆是最典型的例子。

  

  但是,像汽缸体、变速箱体、机架、底盘、床身等形状复杂、相互位置精度高、测量检查及校正均比较困难的基础件,它们的变形将使其他零件加速磨损,甚至断裂,还有可能导致整台机械设备被破坏,极大地降低使用寿命,所以变形的危害是十分严重的。

  

TPM管理

  

  TPM管理

  

  3、TPM维修管理之变形的原因

  

  机械零件变形的原因虽较复杂,但主要是零件的应力超过材料的屈服强度所致。大致可从下面几个因素分析。

  

  (1)外载荷

  

  当外载荷产生的应力超过材料的屈服强度时,则零件将产生过应力永久变形。这种现象在工况条件恶劣,经常满载或超载工作,频繁制动、停车和启动,有振动和冲击,结构布置不合理等情况下很容易出现。

  

  (2)温度

  

  ①温度升高,金属材料的原子热振动增大,临界切变抗力下降,容易产生滑移变形,使材料屈服强度降低。长期在400°C以上使用的铸铁,反复加热与冷却会使体积膨胀而发生变形,温度愈高,变形愈厉害。这是由于珠光体中的Fe3C在高温下分解为铁素体和石墨,引起体积增大的结果。同时各处体积膨胀不均匀还会产生内应力。

  

  ②当温度超过一定程度时,在-定温度和应力作用下,随着时间的增加,金属材料将缓慢地发生塑性变形,这种现象称蠕变,又叫高温蠕变,当温度更高时,产生蠕变的应力则相应变小。

  

  ③如果零件受热不均,各处温差较大,会产生较大的热应力和内应力而引起零件变形。

  

  (3)内应力

  

  有些零件的毛坯为铸件、锻件或焊接件,它们都有一个从高温冷却下来的过程,必然会产生很大的内应力。经热处理的零件也存在内应力。尤其是铸造毛坯,形状复杂、尺寸较大、厚薄不均,在浇铸后冷却的过程中,形成拉伸、压缩等不同的应力状态。内应力影响零件的静强度和尺寸的稳定性,不仅使其弹性极限降低,还会产生减小内应力的塑性变形,严重时将引起断裂。

  

  如果毛坯是在有内应力的状态下进行加工,当切除一部分表面层后,破坏了内应力的平衡。由于内应力重新分布,零件也将产生变形。在切削加工过程中,因装夹、切削力、切削热的作用,零件表层会发生塑性变形和冷作硬化,因而产生内应力,也会引起变形。

  

  (4)结晶缺陷

  

  产生变形的内在原因是材料内部缺陷,如位错、空位等,特别是位错及其移动和扩散,构成影响变形的主要内在因素。在金属材料中大量存在的位错是晶体中的线缺陷,是一种易于运动的缺陷,即在较小的切应力作用下即可运动。具有大量位错的材料是不稳定的,当外力长期作用,特别是在高温下,较小的应力就可引起位错而使金属产生滑移变形。

  

  4、TPM维修管理之减少变形的措施

  

  变形是不可避免的,我们只能根据它的规律,根据上述几个方面的原因采取相应的对策来减少变形。特别是在机械设备大修时,不能只检查配合面的磨损情况,对于相互位置精度也必须认真检查,以便修复。

  

  (1)设计

  

  设计时不仅要考虑零件的强度,还要重视零件的刚度和制造、装配、使用、拆卸、修理等问题。正确选用材料、注意工艺性能,如铸造的流动性、收缩性;锻造的可锻性、冷镦性;焊接的冷裂、热裂倾向;机加工的可切削性;热处理的淬透性、冷脆性等。

  

  要合理布置零部件,选择适当的结构尺寸,如避免尖角、棱角,改为圆角、倒角;厚薄悬殊的部分可开工艺孔或加厚太薄的地方;安排好孔洞位置,把盲孔改为通孔等。形状复杂的零件在可能条件下采用组合结构、镶拼结构,改善受力状况。在设计中注意应用新技术、新工艺和新材料,减少制造时的内应力和变形。

  

  (2)加工

  

  在加工中要采取一系列工艺措施来防止和减少变形。对毛坯要进行时效处理以消除其残余内应力。可以将生产出来的毛坯在露天存放1~2年,利用内应力在12~20个月逐渐消失的特点进行自然时效,效果最佳,但这样做周期太长;也可使毛坯经高温退火、保温缓冷而消除内应力,即进行人工时效;还可利用振动的作用来消除内应力。复杂零件和精密零件在粗加工后仍要进行人工时效。高精度零件在精加工过程中继续要安排人工时效。

  

  在制定零件机械加工工艺规程中,均要在工序、工步安排上,工艺装备和操作、上,采取减少变形的工艺措施。在加工和修理中要减少基准的转换,保留加工基准而留给维修时使用,减少维修加工中因基准不一而造成的误差。

  

  要注意预留加工余量、调整加工尺寸和预加变形,这对于经过热处理的零件来说非常必要。有些零件在知道变形规律之后,可预先加以反向变形量,经热处理后两者抵消;也可预加应力或控制应力的产生和变化,使最终变形量符合要求,达到减少变形的目的。

  

  (3)修理

  

  在修理中,不仅要满足恢复零件的尺寸、配合精度、面质等,还要检查和修复主要零件的形状及位置误差;制定出与变形有关的标准和修理规范;设计简单可靠、好用的专用量具和工夹具;大力推广三新技术,特别是新的修复工艺,如刷镀、粘接等,用来代替传统的焊接,尽量减少零件在修理中产生的应力和变形。

  

  (4)使用

  

  加强生产技术管理,制定并严格执行操作规程,不超负荷运行,避免局部超载或过热,加强机械设备的检查和维护。


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