表面缺陷
關注創(chuàng)建者：模具設計學習 創(chuàng)建時間：2019-07-23
表面缺陷的視頻教程
螺栓螺母六面體網(wǎng)格劃分
本視頻方法特點如下： 無需螺紋切分、陣列、旋轉等操作，3分鐘之內(nèi)可完成螺紋部分網(wǎng)格劃分，精細程度可控； 螺紋退刀槽、螺紋倒角，甚至表面缺陷不影響網(wǎng)格劃分速度與質(zhì)量； 方法適用于任何牙型，即使螺牙不是周期性變化、錐形、異型也不影響劃分步驟； 網(wǎng)格數(shù)量控制可自行結合漸變方法降低非螺紋區(qū)網(wǎng)格數(shù)量（漸變網(wǎng)格劃分見本賬號B站免費視頻） 實際劃分效果圖如下：
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中國切削仿真產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展引擎
通過仿真還能提前發(fā)現(xiàn)潛在的加工問題，如刀具破損、工件表面質(zhì)量缺陷等，避免在實際生產(chǎn)中出現(xiàn)這些問題，進一步提高生產(chǎn)的穩(wěn)定性和可靠性。
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表面缺陷的實例教程
在生產(chǎn)實踐過程中發(fā)現(xiàn)，塔鍛鍛件表面存在塌角、內(nèi)陷、毛刺等缺陷，為了能夠更好的解決塔鍛鍛件表面缺陷，需要對塔鍛成形過程進行模擬，尋找鍛件表面缺陷的控制方法，通過改變相關控制方法，來提高塔鍛鍛件表面質(zhì)量。
塔鍛鍛件表面缺陷影響因素分析
塔鍛鍛件表面缺陷類型
圖1是塔鍛成形鍛件的表面缺陷示意圖。由圖1可知，塔鍛成形鍛件表面缺陷主要有塌角、凹陷、毛刺三類。
塔鍛鍛件表面缺陷的影響
圖1 塔鍛成形鍛件表面缺陷示意圖
在軸承制造行業(yè)中，鍛造工序為后序車加工留有一定余量，如鍛件表面缺陷嚴重將導致在車加工工序根據(jù)工藝要求加工之后，實際加工件卻未達到工藝要求，如塌角或凹陷過深，超過加工余量，車加工完成后表面仍有氧化皮未車掉；存在毛刺輕則降低加工效率，重則撞刀報廢。
塔鍛鍛件表面缺陷形成原因
塔鍛鍛件表面缺陷形成原因主要有以下幾類：⑴熱鍛成形過程中，為保證模具壽命和鍛件順利脫模，需經(jīng)常為模具表面噴淋脫模劑，為模具提供潤滑和冷卻，因脫模劑大多為汽霧，這樣不可避免的會在模具型腔表面殘留。若殘留脫模劑高溫汽化未來得及排出，成形時擠壓了鍛件成形的空間，導致成形后鍛件表面有凹陷和凹模型腔拐角處的塌角；⑵由于成形時下料重量欠缺，鍛件沒有完全依靠模具成形，部分仍處于自由態(tài)，導致鍛件表面圓角塌角；⑶由于模具存在配合間隙，下料重量超重導致成形時發(fā)生溢料現(xiàn)象，在鍛件表面形成毛刺。
塔鍛成形過程仿真模擬分析
建立仿真實驗模型
。NJ312E軸承套圈塔鍛成形為例，通過CREO軟件建立stl格式文件的實驗模型，將其導入DEFORM-3D軟件進行塔鍛成形仿真模擬分析。
展開 討論了矩形塊中一個簡單的半圓形表面缺陷和沿管狀接頭的翹曲缺陷的分析。
重點介紹了以下特性和功能：
• 評估矩形塊中半圓形表面缺陷的C*積分。
• 評估管狀接頭中翹曲半橢圓表面缺陷的C*積分。
• 三維結構中裂紋前緣周圍的網(wǎng)格。
• 主導裂紋尖端區(qū)域的二次蠕變變形分析控制
介紹
在高溫下運行的結構部件可能會由于結構中預先存在的裂紋在一段時間內(nèi)緩慢擴展而失效。對于彈性二次冪律蠕變材料模型，裂紋尖端的應力和應變奇異性可以通過時間相關的加載參數(shù)來控制。對于長期載荷，C*積分參數(shù)可以是路徑無關的，并且僅當帶有裂紋的主體經(jīng)歷大范圍穩(wěn)態(tài)蠕變時才適用于裂紋。
問題描述
具有半圓表面缺陷的矩形塊
該模型固定在塊的一個面上。壓力載荷施加在對面。塊體在厚度方向上的一個縱向面的中心具有半徑為20mm的半圓形表面缺陷；裂縫垂直于矩形塊的一個表面。
將圍繞裂紋前端創(chuàng)建一個圓環(huán)，以控制裂紋前端的網(wǎng)格。以下是用于使用SOLID186 3-D 20節(jié)點結構實體（磚）單元創(chuàng)建掃掠網(wǎng)格的半圓形裂縫和沿裂縫前緣的環(huán)面：
表面有翹曲缺陷的X形接頭管
分析管狀接頭處的半橢圓翹曲表面缺陷，以獲得沿裂紋前緣的C*積分：
問題包括兩個通過焊接接頭相互連接的管狀構件。管狀構件（標記為管1和管2）具有323.85mm（D1）和219.08mm（D2）的外徑，厚度分別為15.88mm（t1）和8.18mm（t2）。半橢圓表面裂紋位于與較重管道徑向平行的平面上。
將圍繞裂紋前端創(chuàng)建一個圓環(huán)，以控制裂紋前端的網(wǎng)格。焊趾處的半橢圓表面裂紋沿焊接接頭彎曲，并且在厚度方向上垂直于直徑323.85 mm管道的外表面。
展開 討論了矩形塊中的半圓形表面缺陷和沿管狀接頭的彎曲缺陷的分析。
主要應用了下列技術和能力：
1. 評估矩形塊中的半圓形表面缺陷的I-型應力強度因子和T應力
2. 評估沿管狀接頭的彎曲缺陷的混合模式應力強度因子和T應力
3. 在3D結構裂紋前沿劃分網(wǎng)格
4. 運行一個非線性結構分析來確定熱加載下的殘余應力
介紹
斷裂分析被廣泛用于預測存在微裂紋的結構失效，讓人能夠采取預防措施來防止裂紋擴展，或者評估結構的剩余壽命。
為評估裂紋損傷，必須準確評估應力強度因子（SIFs）。因為在復雜結構件中的裂紋使用解析解很難確定準確的SIFs，所以采用有限元方法進行替代分析。
有兩種評估SIFs的方法：
1. 相互積分法——在分析的求解階段計算SIFs，然后儲存結果為后續(xù)后處理做準備。
2. 位移外插法——在后處理中計算SIFs。該方法局限于在裂紋附近區(qū)域的材料為線彈性，均質(zhì)和各向同性的材料。
這里使用相互積分法，因為它能夠在求解階段計算。它也更精確，因為區(qū)域積分表達式在內(nèi)在上與有限元方程一致。
問題描述
矩形塊中的半圓形表面缺陷
本模型在方塊的一個面固定，在反面施加了一個壓力載荷。方塊在厚度方向上的一個縱向面的中心有一個半圓形表面缺陷——裂紋垂直于矩形塊的一個表面——半徑為20mm，如圖所示：
圍繞裂紋前沿創(chuàng)造一個圓環(huán)，來控制裂紋前沿的網(wǎng)格。目標是沿裂紋前沿找到KI，并驗證參考文獻的結果。半
圓形裂紋和裂紋前沿的圓環(huán)用SOLID186網(wǎng)格掃描生成。
展開 注塑制品表面可見的缺陷包括暗斑、光澤差異或者霧化區(qū)，以及表面起皺或被稱作橘皮。通常這些缺陷發(fā)生在澆口附近或者遠離澆口區(qū)域的尖銳轉角后面。從模具和成型工藝兩方面著手，能夠找出產(chǎn)生這些缺陷的原因。
暗斑出現(xiàn)在澆口附近，就像昏暗的日暈。在生產(chǎn)高粘度、低流動性材料的制品時，如PC、PMMA或者ABS時尤為明顯。在冷卻的表面層樹脂被中心流動的樹脂帶走時，制品表面就可能出現(xiàn)這種可見的缺陷。人們通常認定這種缺陷頻繁發(fā)生在充模和保壓階段。
事實上，暗斑出現(xiàn)在澆口附近，通常發(fā)生在注射周期的開始階段。試驗表明，表層滑移的發(fā)生實際上要歸因于注射速度，更確切地說是熔體流前端的流動速度。
即使當熔體進入模具時的注射速度是恒定的，它的流動速度也會發(fā)生變化。在進入模具澆口區(qū)域時，熔體流速很高，但是進入模腔以后即充模階段，熔體流速開始下降。熔體流前端流速的這種變化會帶來制品表面缺陷。
減小注射速度是解決這個問題的一種方法。為了降低澆口處熔體流前端的速度，可以將注射分成幾個步驟進行，并逐漸增加注射速度，其目的是在整個充模階段獲得均一的熔體流速。
低熔體溫度是制品產(chǎn)生暗斑的另一個原因。提高機筒溫度、提高螺桿背壓能夠減少這種現(xiàn)象發(fā)生的幾率。另外，模具的溫度過低也會產(chǎn)生表面缺陷，所以提高模具溫度是克服制品表面缺陷的另一個可行的辦法。
模具設計缺陷也會在澆口附近產(chǎn)生暗斑。澆口處尖銳的轉角能夠通過改變半徑來避免，在設計時要留心澆口的位置和直徑，看看澆口的設計是否合適。
暗斑不但會發(fā)生在澆口位置，而且也經(jīng)常會在制品尖銳的轉角形成后出現(xiàn)。例如，制品的尖銳轉角表面一般非常光滑，但是在其后面就非常灰暗且粗糙。
展開 在設計過程中，有部分產(chǎn)品是需要外觀無劃痕，屬于外觀件，有哪些方法可以減少、消除表面劃痕嗎？
答案是肯定的。當然有辦法，而且方法還不止一個。
首先，要想解決表面缺陷，必須先搞清楚為什么會出現(xiàn)缺陷，是由什么導致的。當我們采用普通結構進行折彎時，由于折彎沖頭與材料表面存在相對滑動，而材料較軟，因此必然會在材料表面留下劃痕。如下圖：
拉伸
其次，分析不良位置，找出最終因素。檢查：
1、產(chǎn)品在成型前表面或內(nèi)部是否有鐵屑等異物；
2、折彎邊是否有大量毛刺；
3、檢查材料是否符合要求；
表面缺陷的解決方案
最簡單的辦法是改變結構，將折彎沖頭的滑動摩擦變成滾動摩擦，這樣能最大限度的減少劃痕。如下圖：
有很多公司搞滾子結構不徹底，出現(xiàn)效果不明顯，認為是結構不行，其實是人不行而已。他們會采用結構鑲件表面鍍鈦來加大光滑度，這種也可以，不過效果稍差。
配合滾子、鍍鈦效果不太理想，還可以加沖壓油或者在材料表面貼上一層塑料薄膜來防止劃傷，不過這種成本不低。
如果要完全杜絕這種現(xiàn)象出現(xiàn)，或者條件允許的情況下完全可以采用翻板結構，由于翻板結構完全不存在相對摩擦，因此不會出現(xiàn)表面問題哦。
當然，解決成型外觀或者沖壓外觀不良方法、情況也許還有不少，但是以上絕對是最常見的解決方法。
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表面缺陷的最新內(nèi)容
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</figure><p><br></p><p>同時，通過<span style="color: rgb(212, 20, 20);">定模隧道抽芯設計</span>減少表面分型線的影響，并<span style="color: rgb(212, 20, 20);">疊加真空閥排氣板</span>，進一步降低表面氣孔和缺陷風險
能實現(xiàn)啞光、高光、金屬質(zhì)感等效果，還可修飾表面細微缺陷，適用于家電外殼、汽車內(nèi)飾、玩具等產(chǎn)品。
2、電鍍技術
通過電解作用在塑件表面沉積金屬鍍層（鉻、鎳、銅等），賦予產(chǎn)品金屬光澤，同時增強耐磨、耐蝕性，還可實現(xiàn)導電、電磁屏蔽等功能。ABS是最適合電鍍的塑件材料，核心工藝包括脫脂、粗化（鉻酸蝕刻）、敏化活化、化學鍍、電解電鍍。
步驟6：表面網(wǎng)格匹配完成
重新檢查表面網(wǎng)格缺陷，非匹配網(wǎng)格成功消除，MCM表面網(wǎng)格全匹配。
步驟7：最終檢查
重回網(wǎng)格頁簽，點擊生成即可開啟邊界層網(wǎng)格精靈，點擊精靈中的生成即可繼續(xù)生成網(wǎng)格；當所有網(wǎng)格項目皆完成后，即可按精靈中右上角的確認，并離開網(wǎng)格精靈。
圖五 自動復制/貼上功能
圖六 執(zhí)行自動復制/貼上一致之表面網(wǎng)格
Step5.修復表面網(wǎng)格缺陷
執(zhí)行自動復制/貼上網(wǎng)格時，有時邊界處會因微小誤差而導致自由邊與懸空網(wǎng)格，需進行手動修復， 如圖七，修復步驟如下：
1. 執(zhí)行合并點，選取所有表面網(wǎng)格，取消勾選僅合并存在于自由邊上的網(wǎng)格點后按下確定，完成后可看到多數(shù)的自由邊已修復。
2.
（一般而言，當零部件的尺寸大于材料標準測試樣件時，零部件的表面或內(nèi)部缺陷發(fā)生的概率會增加，從而導致零部件尺寸越大，疲勞壽命越低）
對與規(guī)則幾何形狀的零部件，有相應的經(jīng)典公式提供特征尺寸的計算；例如圓形細長桿的特征尺寸是直徑；薄板零部件的特征尺寸是板厚等；但是實際工作中的零部件幾何形狀千差萬別，沒有統(tǒng)一的經(jīng)典公式可以提供特征尺寸的計算；在FKM手冊中給出了一個通用公式，用于估計零部件疲勞危險區(qū)域的局部特征尺寸
蠟同時也是熱的不良導體，因此蠟模容易發(fā)生固化不足以及產(chǎn)生表面凹痕缺陷。
Moldex3D脫蠟精密鑄造解決方案(見圖一及圖二)，提供塑料成型之外的模具設計解決方案，從塑料成型拓展到精密鑄造領域，可幫助精密鑄造業(yè)者進行射蠟成型條件優(yōu)化，降低成型過程潛在缺陷的發(fā)生機率，準確預測蠟模收縮后的尺寸，達到模具尺寸的優(yōu)化。
此外，該功能還支持物質(zhì)結構測量與表面缺陷檢測，提升顯微鏡 / 望遠鏡成像質(zhì)量，并借助相位信息實現(xiàn)高精度 3D 成像；矢量場傳播技術則在光通信、激光加工等領域起關鍵作用，為多模光纖等應用提供精準光束控制方案。
光柵解決方案
軟件的光柵解決方案支持多種結構設計（方波全息光柵、閃耀光柵等），涵蓋納米至毫米級特征尺寸，適用于衍射光柵、光伏系統(tǒng)等場景。
它被廣泛應用于表面輪廓，缺陷，機械和高精度熱變形等領域的測量。 作為一個典型的例程，在非序列場追跡的幫助下，我們在VirtualLab Fusion中建立了具有相干激光源的馬赫-曾德爾干涉儀，本案例清楚地展示了光學元件的傾斜和移位對干涉條紋圖案的影響。
(以上模擬必須配備Moldex3D MCM 模塊 )
特色
表面缺陷預測
? 縫合線預測
? 包封預測
? 遲滯(Hesitation)或競流效應預測等
逃氣設定與澆口位置 (精靈模式)
? 從充填流動驗證逃氣設計可靠度
? 可以指定初始氣壓
? 單/多澆口快速建議適當位置
? 可指定使用澆口或非澆口的進膠區(qū)域
冷流道 & 熱流道
? 預測流道設計平衡性
SZ系列奧林巴斯光學顯微鏡6個月前
雙光路立體成像設計能精準還原樣品的三維形貌與深度信息，在電子元件檢測、精密裝配、表面缺陷識別等操作性任務中表現(xiàn)突出。用戶僅需放置樣品、開啟光源并調(diào)節(jié)目鏡，即可通過變倍旋鈕實現(xiàn)連續(xù)放大，無需頻繁更換物鏡，大幅簡化操作流程。
