Tại Andy Marine, chúng tôi tin rằng kiến thức thực tế về sản xuất là một trong những tài sản quý giá nhất được xây dựng theo thời gian.
Bên trong xưởng của chúng tôi có các kỹ sư, chuyên gia sản xuất và kỹ thuật viên giàu kinh nghiệm đã dành nhiều năm làm việc với phần cứng hàng hải bằng thép không gỉ - từ quá trình lựa chọn vật liệu và đúc đến hoàn thiện và kiểm soát chất lượng.
Nhiều thông tin chi tiết trong số này được học hỏi thông qua trải nghiệm sản xuất hàng ngày: hiểu lý do tại sao một bộ phận bị lỗi, cách các vật liệu khác nhau hoạt động trong môi trường biển và những chi tiết nào thực sự quan trọng khi phát triển phần cứng đáng tin cậy.
Tuy nhiên, kiến thức thực tế này thường chỉ được chia sẻ trong hội thảo và hiếm khi đến được với những khách hàng đang đưa ra quyết định về tìm nguồn cung ứng và kỹ thuật.
KỸ SƯ NÓI CHUYỆN là nỗ lực của chúng tôi nhằm tổ chức những cuộc trò chuyện này và chia sẻ kinh nghiệm sản xuất phần cứng hàng hải.
Thông qua loạt bài này, chúng ta thảo luận về vật liệu, quy trình sản xuất, những cân nhắc trong thiết kế và bài học thực tế từ quan điểm của một nhà sản xuất phần cứng hàng hải.
TRÒ CHUYỆN KỸ SƯ hôm nay Tập.26 do Kỹ sư Li trình bày, do tôi biên tập.
Khi mức kháng cự tăng cao, hành động hữu ích là dừng lại
Dây buộc không gỉ có thể quay tự do trong phần đầu hành trình và sau đó trở nên khó xoay dần dần, đang cho bạn biết điều gì đó về mối nối hơn là về mô-men xoắn mà bạn đã áp dụng cho đến nay. Bản năng của dụng cụ này là tăng thêm lực và cố định dây buộc. Đó là thời điểm mà một đầu vào bổ sung nhỏ có thể biến một cụm lắp ráp cận biên thành một cụm bị tịch thu - hoặc thành một dây buộc không thể tháo ra ở lần dịch vụ tiếp theo.
Điều khó xử của tình trạng đứt chỉ là nó không tự thông báo trong giấy chứng nhận kiểm tra. Các ốc vít không gỉ vượt qua các bước kiểm tra đầu vào về dạng ren, tính chất vật liệu và cơ học vẫn có thể không hoạt động cùng nhau như một cặp. Galling thường không phải là một khiếm khuyết ngồi trên băng ghế chờ đo; đó là một điều kiện được tạo ra trong quá trình lắp ráp, giữa hai bề mặt mà mỗi bề mặt đều có thể chấp nhận được.
Vì vậy, phản ứng hữu ích đối với sự gia tăng sức đề kháng là một quyết định chứ không phải là một con số: dừng lại, đọc bằng chứng và sau đó quyết định xem khớp nối nên được lắp ráp lại, làm lại hay xác định lại. Trước khi đưa ra quyết định đó, điều hữu ích là phải biết bạn đang xem xét điều kiện nào trong số những điều kiện khá khác nhau, bởi vì chúng không yêu cầu cùng một hành động.
Bốn Điều Kiện Hiện Diện Như “Nó Sẽ Không Chuyển Được”
Galling thường được sử dụng như một thuật ngữ chung cho bất kỳ sợi không gỉ nào ngừng quay. Ít nhất bốn điều kiện xuất hiện theo cách tương tự ở công cụ và chúng chỉ ra các hướng khác nhau:
| Công cụ và các bộ phận thể hiện điều gì | Kiểm tra trước | Điều đó không chứng minh được | Bước tiếp theo |
|---|---|---|---|
| Điện trở tăng mạnh khi siết chặt, kim loại bị rách, lem hoặc dịch chuyển ở hai bên | Căn chỉnh và trạng thái ma sát có phù hợp với thông số kỹ thuật lắp ráp hay không | Cấp độ sai hoặc dây buộc bị lỗi | Dừng lại, rút dây buộc ra và kiểm tra cả hai sợi dây trước khi thực hiện bất kỳ thao tác nào khác |
| Sợi chỉ không đi vào sạch ngay từ vòng đầu tiên, có phần tiếp xúc với sườn bị lệch rõ ràng | Dây buộc có được bắt đầu vuông góc với lỗ hay không | Rằng vật liệu có lỗi | Tháo dây buộc, làm sạch ren chì và khởi động lại phương pháp đã chỉ định |
| Hạt sạn, mảnh vụn hoặc hợp chất khô nằm giữa các sợi | Độ sạch của ren và môi trường lắp ráp | Thiết kế chung hoặc vật liệu sai | Làm sạch cả hai ren và lắp lại theo thông số kỹ thuật |
| Dây buộc có thể xoay tự do khi lắp đặt và sẽ không bị bung ra sau này, có các sản phẩm ăn mòn xung quanh mối nối | Liệu hệ thống lắp ráp đã được đưa vào sử dụng hay chưa và có những khoản tiền gửi nào | Phần nào trong hai phần chịu trách nhiệm | Hãy coi nó như một bộ phận bị thu giữ và đánh giá nó trước khi áp dụng thêm vũ lực |
Các loại này chồng chéo trong thực tế. Các mảnh vụn trong các sợi chỉ không biến mất vì các bộ phận cũng hơi lệch khỏi vị trí thẳng hàng và sự nhiễm bẩn thường là dấu hiệu báo trước của hiện tượng lõm hơn là một lời giải thích riêng biệt. Danh mục là hướng điều tra chứ không phải chẩn đoán và nó không cho bạn biết liệu khớp có an toàn để đưa vào hoạt động trở lại hay không.
Điều gì thực sự đang xảy ra: Sự mài mòn của chất kết dính tự tăng tốc
Galling là một hình thức hao mòn dính nghiêm trọng. Hai bề mặt kim loại chuyển động tương đối chỉ tiếp xúc tại các điểm cao nhất của chúng - độ lớn - và khi một sợi chỉ được siết chặt, các điểm tiếp xúc đó đồng thời được tải và làm cho trượt. Màng oxit crom giữ cho thép không gỉ thụ động mỏng và hình thành lại nhanh chóng trong không khí, nhưng trượt sẽ làm đứt nó tại các điểm tiếp xúc và để lộ kim loại trần bên dưới. Khi áp suất tiếp xúc và nhiệt ma sát đi kèm đủ lớn, kim loại tiếp xúc có thể hàn ở pha rắn mà không bị nóng chảy khối lượng lớn.
Hậu quả không phải là sự gia tăng ma sát nhẹ nhàng. Các mối nối hàn thường bền hơn kim loại gốc ở hai bên của chúng, do đó, khi sợi chỉ tiếp tục quay, hư hỏng xảy ra bên trong kim loại gốc yếu hơn: vật liệu bị rách ra khỏi bề mặt này và chuyển sang bề mặt kia. Các cục được chuyển đi cứng hơn bề mặt mà chúng hình thành. Họ cạo mặt đối diện, phá vỡ màng oxit của nó, tăng áp suất cục bộ và tạo ra các điểm tiếp xúc mới có thể hàn lần lượt. Thiệt hại tự nó xảy ra, đó là lý do tại sao hiện tượng lõm có xu hướng xuất hiện dưới dạng sự thay đổi đột ngột ở dụng cụ hơn là cảnh báo dần dần.
Các điểm mạnh khi tiếp xúc thực tế - chỉ các điểm cao của hai bên sườn mới chạm vào
Kéo trượt cắt màng oxit bảo vệ và làm lộ ra kim loại trần
Áp suất cục bộ cộng với nhiệt ma sát hàn kim loại tiếp xúc (pha rắn)
Mối hàn bền hơn kim loại gốc: kim loại bị rách và dịch chuyển
Các cục được chuyển sang cạo sang sườn đối diện - cứng hơn, nóng hơn, áp suất cao hơn
Nhiều kim loại trần hơn, hàn nhiều hơn: chu trình tăng tốc
Sau đây là hai hệ quả thực tế. Đầu tiên, khi lực siết được điều khiển bằng mô-men xoắn, hệ số ma sát tăng lên có nghĩa là mô-men xoắn đạt được không còn đại diện cho tải trọng kẹp như dự kiến: mối nối có thể trông như đã được siết chặt trong khi tải trước của nó nằm dưới mức thiết kế giả định. Thứ hai, trong trường hợp cực đoan, khả năng chống quay thêm có thể vượt quá cường độ xoắn của ren ngoài và dây buộc bị hỏng khi xoắn thay vì chạm tới chỗ tựa của nó. Do đó, số đọc mô-men xoắn đạt đến mục tiêu của nó không phải là bằng chứng cho thấy khớp được tải trước một cách chính xác.
Tại sao ren không gỉ Austenitic là thiết lập thông thường
Phần lớn những lời phàn nàn gay gắt liên quan đến việc cả hai thành viên trong cặp đều là thép không gỉ 300-series và lý do không có gì bí ẩn. Thép không gỉ Austenitic tương đối mềm và dẻo, màng thụ động của chúng mỏng và dễ bị cắt trong quá trình trượt, đồng thời chúng tản nhiệt ma sát ít dễ dàng hơn thép cacbon đồng thời tạo ra nhiều ma sát hơn. Trên hết, các vật liệu cùng loại và cùng độ cứng thường dễ bị mòn hơn các vật liệu khác nhau - và bu lông 316 trong thân có ren 316 chính xác là sự kết hợp đó. Lớp hoàn thiện hoặc lớp phủ trên một trong các bộ phận có xu hướng hoạt động theo hướng khác.
Lựa chọn tài liệu là một phần chính đáng của câu trả lời, nhưng nó không phải là một cuộc tra cứu. Các lớp có độ cứng cao hơn thường được báo cáo là có khả năng chống ăn mòn tốt hơn và các cấu trúc vi mô có nhiều hơn một pha hoặc với các cacbua phân tán, nitrua hoặc sunfua được báo cáo là làm giảm hàn nguội giữa các bề mặt trượt - trong mọi trường hợp, khả năng chống ăn mòn phù hợp với môi trường dịch vụ, mà đối với công việc hàng hải là hạn chế thường quyết định câu hỏi. Các cấp độ gia công tự do minh họa cho thương mại: các tạp chất sunfua của chúng hoạt động như một chất bôi trơn rắn khi tiếp xúc trượt và hiệu suất ăn mòn của chúng phải được đánh giá riêng biệt.
Việc ghép lớp đôi khi được coi là một phương pháp chữa trị chứng khó chịu. Ví dụ thường được trích dẫn - bu lông 304 so với đai ốc 316 - là không đáng tin cậy, vì sự khác biệt về độ cứng giữa hai loại này không nhất thiết đủ lớn để thay đổi kết quả. Loại thuộc tính được trích dẫn theo cách tương tự, và ở đó các báo cáo không đồng ý: một số công trình chỉ ra rằng ốc vít loại 80 cao hơn chống lại sự ăn mòn tốt hơn ốc vít loại 70, trong khi các báo cáo khác cho rằng gia công nguội liên quan sẽ làm tăng rủi ro. Với bằng chứng được công bố chỉ ra theo hai hướng, cả việc ghép cấp độ lẫn loại đặc tính đều không phải là cơ sở để chọn dây buộc chỉ dựa trên khả năng chống ăn mòn. Trong trường hợp vấn đề quan trọng đối với mối nối thì nó thuộc về thông số kỹ thuật và có thể được giải quyết bằng cách thử nghiệm trên tổ hợp thực tế.
Các biến bạn có thể kiểm soát
Grade selection is one lever, and usually the least movable one once a product is in production. Các biến số dưới đây nằm trong tay các chức năng sản xuất, mua hàng và lắp ráp và chúng là nơi có thể loại bỏ hầu hết rủi ro.
Chất lượng ren và gờ
Các sợi tạo hình cuộn thường được báo cáo là ít bị mòn hơn so với các sợi được gia công hoặc cắt, vì bề mặt mịn hơn và dòng hạt đi theo dạng sợi thay vì bị cắt ngang - mặc dù ít nhất một nguồn nguyên liệu thô không gỉ phản đối lợi ích của việc tạo hình nguội trong vật liệu 300-series, vì vậy đây là xu hướng được báo cáo chứ không phải là quy tắc cố định và nó không thay thế việc đánh giá lỗi thực tế.
Nhất quán hơn giữa các nguồn là vai trò của thiệt hại và hình học. Các vết khía, vết lõm, đường nối, vòng vật liệu và gờ tạo thành các điểm cao bắt đầu chu kỳ, đó là lý do tại sao một sợi chỉ có hư hỏng nhìn thấy được hoặc không vượt qua thước đo đường đi của nó, là một dấu hiệu cảnh báo: sự can thiệp làm tăng thêm mô-men xoắn phổ biến ở phía trước đường cong siết chặt và hình học bị hư hỏng có thể bắt đầu co lại ở gần đó. Sợi mảnh dễ bị cắt hơn khi xử lý và cần quay nhiều hơn cho cùng một tải kẹp, đó là lý do tại sao chúng thường được coi là dễ bị mòn hơn so với sợi thô. Độ hoàn thiện bề mặt cũng quan trọng ở cả hai đầu: lớp hoàn thiện quá mịn và lớp hoàn thiện quá thô đều được cho là kém thuận lợi hơn so với lớp hoàn thiện tầm trung có kiểm soát.
Xử lý và đóng gói thuộc cùng một cuộc trò chuyện. Các dây buộc bằng thép không gỉ nặng nề bị rơi hoặc ném vào thùng chứa sẽ tạo ra các đường chỉ có khía, và một vết khía là một tác nhân kích thích mạnh mẽ. Các bước kiểm tra sắp tới mà người mua có thể thực hiện rất đơn giản: lau sợi chỉ bằng vải và kiểm tra xem nó có bị đứt hay không, kiểm tra mặt bên dưới độ phóng đại công suất thấp, xác nhận độ sạch và áp dụng thước đo và tiêu chí chấp nhận mà thông số kỹ thuật mua hàng nêu tên thay vì tiêu chuẩn ngẫu hứng.
Căn chỉnh và cách bắt đầu dây buộc
Các bộ phận giao phối phải được xếp thẳng hàng cũng như việc lắp ráp cho phép trước khi siết chặt lần cuối. Khi căn chỉnh kém, tiếp xúc mặt bên bị hạn chế ở hai cung nhỏ ở hai phía đối diện của ren, do đó, công việc siết chặt tương tự được tập trung vào một phần diện tích tiếp xúc dự định và nhiệt độ và áp suất cục bộ tăng theo. Khởi động dây buộc bằng tay để đảm bảo nó đã khớp vuông vắn trước khi sử dụng bất kỳ dụng cụ điện nào, giúp ngăn chặn tình trạng đó xảy ra ở lượt đầu tiên. Liệu một sợi ren có thể được sử dụng để kéo một chồng các bộ phận lại với nhau hay không và cách bắt đầu dây buộc, đều là các hạng mục dành cho thông số kỹ thuật lắp ráp; lý do những mục đó tồn tại là hình dạng tiếp xúc vừa được mô tả.
Tốc độ lắp ráp và nhiệt ma sát
Hầu hết công tác đưa vào mối nối ren nhằm khắc phục ma sát hơn là vào tải trọng kẹp, và ở hai bên, năng lượng đó được truyền vào một khối lượng nhỏ kim loại. Phần lớn dây buộc có thể giữ mát trong khi bề mặt sườn chịu tải nóng hơn nhiều so với toàn bộ bộ phận và tốc độ lắp đặt cao hơn sẽ làm tăng cả nhiệt sinh ra và nguy cơ bị siết quá chặt. Đây là cơ sở của lời khuyên tiêu chuẩn của hội thảo về việc truyền động ốc vít không gỉ chậm hơn so với ốc vít bằng thép carbon có cùng kích thước và xem mô-men xoắn chỗ ngồi thay vì đồng hồ. Các tính năng khóa cũng đáng được chú ý: các phần tử mô-men xoắn thịnh hành sẽ tăng thêm tải trọng dọc trục khi chúng ăn khớp, điều này làm tăng thêm phần công ở phía trước đường cong siết chặt và thay đổi trạng thái ma sát của khớp.
Kiểm soát bôi trơn và ma sát được phê duyệt
Kiểm soát ma sát là một quyết định thiết kế, không phải là một sự lựa chọn tiêu hao. Việc thêm chất bôi trơn hoặc thay đổi lớp phủ hoặc lớp mạ sẽ làm thay đổi mối quan hệ mô-men xoắn-độ căng của khớp và mô-men xoắn siết chặt được chỉ định phải được đánh giá lại bất cứ khi nào điều đó xảy ra - số liệu mô-men xoắn của ren khô không chuyển sang ren được bôi trơn và việc áp dụng mức giảm phần trăm cố định cho số liệu ban đầu không thể thay thế cho việc xác định lại nó.
Chất bôi trơn hoặc lớp phủ nào được chấp nhận tùy thuộc vào môi trường sử dụng, nhiệt độ, vật liệu tiếp xúc, hiệu ứng điện và sự chấp thuận của nhà sản xuất dây buộc. Hai lưu ý cần lưu ý đối với công việc hàng hải: các hợp chất chứa than chì có thể thúc đẩy sự ăn mòn điện hóa của thép không gỉ và cũng có những hạn chế về nhiệt độ cao, vì vậy việc sử dụng chúng cần phải được chứng minh thay vì giả định; và mỡ khô, nứt hoặc không làm ướt bề mặt có thể để lại một túi nơi nước tích tụ, đây chính là tình trạng có kẽ hở. Lớp phủ do nhà cung cấp áp dụng - hệ thống sáp, PTFE hoặc molybdenum-disulphide - được sử dụng rộng rãi trên các ốc vít không gỉ và dễ kiểm soát trong sản xuất hơn so với chất bôi trơn được áp dụng tại bàn thử nghiệm. Không có một sản phẩm chống co giật nào phù hợp với mọi khớp và bài viết này cố tình không khuyến nghị một sản phẩm nào.
Mô-men xoắn, ma sát và tải trước
Không có bảng mô-men xoắn siết chặt chung cho ốc vít không gỉ và lý do là do cấu trúc chứ không phải do lỗ hổng trong tài liệu. ISO 3506, tiêu chuẩn cấp đặc tính của dây buộc không gỉ, cung cấp mô-men xoắn đứt tối thiểu thay vì mô-men xoắn siết chặt; các bảng tham chiếu đã xuất bản dành cho ốc vít không gỉ được tính toán dựa trên các giả định đã nêu về điều kiện bề mặt và chất bôi trơn, đồng thời được nhà xuất bản mô tả dưới dạng hướng dẫn chứ không phải thông số kỹ thuật, với các thử nghiệm được chỉ định cho các ứng dụng quan trọng. Do đó, mô-men xoắn lắp ráp cho một mối nối nhất định phải được thiết lập dựa trên dây buộc, hình dạng của mối nối và trạng thái ma sát đã thực sự được chỉ định cho nó - và được kiểm tra lại khi có bất kỳ thay đổi nào trong số đó.
Khi nào nên dừng lại và điều tra
- Dừng lại khi lực cản tăng lên trước khi các bộ phận đối diện nhau.Không thêm mô-men xoắn và không với tới dụng cụ tác động để dẫn dây buộc qua vật cản. Sự gia tăng sức đề kháng là thông tin về khớp chứ không phải là trở ngại cần đánh bại.
- Lùi dây buộc ra và nhìn vào cả hai sợi.Lưu ý kim loại, sạn hoặc mảnh vụn bị rách, bị lem hoặc bị dịch chuyển, hợp chất khô và các sản phẩm ăn mòn. Kiểm tra xem dây buộc có bắt đầu vuông góc hay không và các bộ phận có thẳng hàng hay không.
- Sắp xếp kết quả tìm được thành các danh mục ở trên và lưu ý đến sự trùng lặp.Một bộ phận bị thu giữ đang được sử dụng là một trường hợp khác với một dây buộc bị kẹt trong lần lắp ráp đầu tiên và không cho bạn biết thành viên nào trong cặp chịu trách nhiệm.
- Hãy coi những bộ phận bị hư hỏng như bị hư hỏng.Bất kỳ dây buộc hoặc thân nào có ren bị lõm phải được đánh giá theo hướng dẫn của nhà sản xuất và bởi nhân viên có trình độ. Ren đã được mài giũa, giũa hoặc làm lại tại chỗ không được đưa trở lại mối nối chịu tải quan trọng.
- Ghi lại những gì đã được tìm thấy, với các điều kiện.Trạng thái ma sát, dụng cụ và tốc độ được sử dụng, điều kiện căn chỉnh và số bộ phận là những yếu tố giúp cho lần lắp ráp tiếp theo tránh được kết quả tương tự. Một sự kiện phi thường mà không có bản ghi đó có xu hướng lặp lại ở đợt tiếp theo.
Những gì cần đưa vào đặc điểm kỹ thuật mua và lắp ráp
Hầu hết rủi ro được mô tả ở trên có thể được chuyển từ khoang lắp ráp vào tài liệu. Đối với phần cứng không gỉ có kết nối ren, đây là những mục đáng ghi:
- Dạng ren, đường kính, bước ren và cấp dung sai, được nêu cho cả hai thành viên của cặp thay vì chỉ cho chốt.
- Hạng vật chất, tài sản của cả hai thành viên, bao gồm cả mối quan hệ độ cứng giữa chúng trong đó mối nối được biết là nhạy cảm với sự ăn mòn.
- Chất lượng chủ đề và tiêu chí chấp nhận- máy đo hoặc phương pháp kiểm tra, yêu cầu về độ sạch, giới hạn góc cạnh và hư hỏng, đã được thỏa thuận trước khi đặt hàng.
- Yêu cầu đóng gói và xử lýbảo vệ các sợi đã hoàn thiện trong quá trình vận chuyển, lưu trữ và sắp xếp.
- Trạng thái ma sát dự kiến: khô, mạ, phủ sáp hoặc tráng, chất bôi trơn hoặc lớp phủ nào được phê duyệt và ai áp dụng nó.
- Phương pháp thắt chặt: tốc độ truyền động, mômen tựa, trình tự và số giai đoạn như được xác định bởi thông số kỹ thuật lắp ráp, cùng với cơ sở để thiết lập mối quan hệ mô men xoắn-tải trước.
- Truy xuất nguồn gốc, để có thể truy nguyên cụm lắp ráp bị thu giữ về một lô và một thay đổi về thông số kỹ thuật.
None of this is a specification for a particular supplier. Vấn đề là chất lượng ren, độ sạch và trạng thái ma sát đều có thể được ghi lại và xác minh, và việc để chúng ngụ ý là điều biến một câu hỏi lắp ráp thông thường thành một lập luận bảo hành.
Thảo luận về các yêu cầu buộc chặt bằng ren
Nếu bạn đang chỉ định hoặc tìm nguồn cung ứng phần cứng hàng hải bằng thép không gỉ có kết nối ren, hãy gửi cho chúng tôi bản vẽ thành phần, cụm lắp ráp chứa nó cũng như các điều kiện ma sát và mô-men xoắn mà thông số kỹ thuật của bạn xác định. Chúng ta có thể xem xét các yêu cầu về ren và vật liệu so với ứng dụng và thảo luận về những gì cần ghi lại trong đơn đặt hàng để mối nối hoạt động như dự định khi lắp ráp và ở lần bảo dưỡng tiếp theo.
