Vetemedett NYÁK-ok 3D alakjának pontos mérése és elemzése

NYÁK hődeformáció

Az elektronikus alkatrészeket tartalmazó NYÁK-ok többrétegű és egyre kompaktabb kialakítása, valamint a nagy sűrűségű szerelés terén elért újítások eredményeként az újraömlesztéses módszert alkalmazták az alkatrészek rögzítésének elsődleges módszereként. Az újraömlesztés során forrasztópasztát (krémforraszanyagot) nyomtatnak a szükséges alkatrészekre, és kötést alkalmaznak az alkatrészek rögzítésére. Ezután az összeszerelő a NYÁK-ra helyezi az elektronikus alkatrészeket. A NYÁK-ot ezután kemencébe küldik, és felmelegítik, hogy a forrasztás vagy a kötés megkeményedjen, ami az alkatrészek hatékony felszerelését eredményezi.
Az ólommentes forraszanyag környezetvédelmi okokból történő bevezetése miatt ma már a korábbinál magasabb hőmérsékletre van szükség a forraszanyag megolvasztásához a újraömlesztés során. A magasabb hőmérséklet az újraömlesztő kemence belsejében növeli a hő által okozott feszültséget NYÁK-ban. Ez megnövekedett problémákat eredményezett, mint például a NYÁK meghajlása vagy meggörbülése a magas hőmérsékletű kemencében.

A NYÁK deformáció hatásai

A NYÁK-ok deformációja problémákat okozhat, például helytelen forrasztást az eltérő pozíciók vagy csatlakozási hibákat a forrasztott részek feszültsége miatt. Ha nagy a deformáció, csökkenhet az illesztési pontosság a NYÁK-nak a burkolatba való beszerelésekor. Ezek a hibák nagymértékben csökkenthetik a termelési arányt.
Ha a NYÁK egy részében vagy az egész NYÁK-ban enyhe deformáció észlelhető, és úgy kerül a burkolatba, valamint úgy szállítják ki, hogy azt nem veszik észre, akkor az elektronikus alkatrészek csatlakozási hibája miatt a későbbiekben a termék meghibásodása léphet fel, ami felhasználói panaszokhoz vezethet. Különösen az autókban vagy repülőgépekben használt vezérlő NYÁK-ok igényelnek rendkívüli minőség-ellenőrzést, mivel bármilyen meghibásodás katasztrofális következményekkel járhat. Ennek eredményeként a NYÁK alakja ugyanolyan fontos ellenőrzési tétel, mint a kivezetések megemelkedése és a forraszanyag alakja.

Alakváltozás szimulációs elemzése szoftver segítségével

A NYÁK tervezési szakaszában szimulációs elemzés végezhető CAD adatok felhasználásával. A deformálódó objektum viselkedésének szimulálására és értékelésére használt egyik módszer a FEM (végeselem-módszer).

FEM (végeselem-módszer)

A végeselem-módszer (FEM) egy szimulációs elemzési módszer, amely egy összetett alakzatot alakzati elemekre oszt fel, amíg egyszerű alakzatok halmazává nem válik, majd minden egyszerű alakzati elemhez megkeresi az igénybevételt és a deformációt. A feszültség és a deformáció előre jelezhető a teljes tárgy minden egyes részére vonatkozóan, az egyes egyszerű alakzatok egymásra helyezésével, a teljes eredeti szerkezet újraalkotása érdekében. A céltermék CAD-adatainak számítógépes szoftverben történő felhasználásával lehetőség nyílik olyan tényezők szimulációs elemzésére, mint a merevség, szilárdság, rezgésállóság, képlékeny alakváltozás, törés és hődeformáció.
Az elemeket alakjuk szerint osztályozzuk az alábbiak szerint.

0-dimenziós elem (skalár)
1 dimenziós elem (rúd)
2 dimenziós elem (héj)
3 dimenziós elem (szilárd)

• 0-dimenziós elem (skalár): Egy pont, amelynek nincs alakja
• 1-dimenziós elem (rúd): Egy alkatrész, például rúd, oszlop vagy gerenda ábrázolására használt vonal
• 2-dimenziós elem (héj): Sík. Vékony lemezek és hasonló alkatrészek ábrázolására szolgál.
• 3-dimenziós elem (tömör): Háromféle szilárd elem létezik. Balról haladva, ezek a piramisalakú tetra elem, a háromszög keresztmetszetű rúd alakú penta elem, és a kocka alakú hexa elem. Nagyobb számú hexa elem használata növelheti az elemzési pontosságot vastag objektumok esetén, azonban a nehézségi szint itt magas, és hosszú számolási időre lesz szükség. Másrészről, a 3D elemháló tetraelemek használatával történő automatikus létrehozásának technológiai fejlődése csökkentette a számolási időt, és ez a módszer megfelelő abban az esetben, ha az idő csökkentése fontosabb, mint a pontosság.

A szimulációs elemzés főbb jellemzői és folyamata

Mivel az alacsonyabb méretek csökkentik a szükséges alakzatok számát, az elemzés feldolgozásához szükséges idő rövidebb. Ha a méretek növekednek, bár több időre van szükség, nagyobb pontosságú adatok érhetők el. Egy 3D NYÁK-elem deformációszimulációjának szokásos folyamata során a NYÁK-tervadatait először egy hálóra osztják fel. Bár szinte minden NYÁK-tervadat 2D, egyes szoftverek megkövetelik a 3D CAD formátumba történő konvertálást. A háló minden egyes elemére igénybevételt fejtenek ki a hőmérséklet virtuális emelésével, ahogyan az az újraömlesztéses folyamat hőmérsékleti profiljában is elő van írva, és kinyerik a szimulált adatokat.

Követelmények a NYÁK-fűtési teszthez és a tényleges méréshez/kiértékeléshez

A szimulációt követően a NYÁK-ot egy tényleges újraömlesztő kemencébe kell helyezni annak ellenőrzésére, hogy a javasolt hőmérsékleti profil mellett a szimulációval megegyezően viselkedik.
Bár mérettől függ, de ha egy NYÁK-ot végeselem-módszerrel háromdimenziós elemekre osztanak, akkor az elemek száma akár az 50 ezret is elérheti. Ez azt jelenti, hogy a NYÁK-felület teljes alakjának pontos mérése nélkül nem érhető el helyes vizsgálati eredmény, bármilyen részletes is a szimulációs elemzés. A tényleges mérés nagyon fontos folyamat annak biztosítására, hogy a tervezési szakaszban minden olyan pontot be lehessen azonosítani, amelyet javítani kell.

Ezt követően elmagyarázzuk a hagyományos mérőműszerekkel végzett mérések során felmerülő problémákat, és bemutatjuk a legújabb mérési rendszert, amely nagy pontosságú számítógépes szimulációkkal történő összehasonlítás révén képes kiértékeléseket végezni.

Mérési nehézségek - Profilmérő

A profilmérő a céltárgy profilját méri és rögzíti úgy, hogy a felületét érintőceruzával követi végig.
Az elmúlt években olyan profilmérő rendszereket fejlesztettek ki, amelyek érintőceruza helyett lézert használnak az összetett alakzatok mérésére a profil érintésmentes követésével. Egyes modellek képesek a felső és az alsó felület mérésére is.

A profilmérők használata során a következő kihívások merülnek fel a NYÁK deformáció mérésekor:

• Mivel a céltárgy mérése a vonalak mentén történő követéssel történik, nehéz nagy területen mérni és értékelni a deformációkat.
• Nem lehet beazonosítani a céltárgy teljes célfelületének jellemzőit.
• A felületre szerelt alkatrészek körül nehéz méréseket végezni.
• A referenciasík vonalak segítségével történő beállítása nehézkes, ennek eredményeként mérési hiba léphet fel (lásd az ábrát).

Mérési nehézségek - CMM

A NYÁK deformáció koordináta mérőgéppel történő mérésekor általában az szükséges, hogy a szonda vége a céltárgy mért felületének négy vagy több sarkával érintkezzen.
Például egy lemez esetében általában hat-nyolc pontot mérnek. Ha a mérési terület nagy, a mérési pontosság a mért pontok számának növelésével javítható, hogy több mérési adatot gyűjtsön.

A CMM-ek használata során a következő kihívások merülnek fel a NYÁK deformáció mérésekor:

• Mivel korlátozott számú ponton érintéssel kell mérni, lehetetlen a céltárgy teljes alakját beazonosítani.
• Több pont mérése a több mérési adat megszerzéséhez sok időt vesz igénybe, és nem lehet beazonosítani a teljes céltárgy részletes alakját, valamint a felületi szabálytalanságok helyét.

1. előny: Egy másodperc alatt rögzíti az adatokat a teljes felületen

A VR sorozat 800 000 pontról képes felületi adatokat nyerni egyetlen érintésmentes méréssel, mindössze egy másodperc alatt. A felületi szabálytalanságok maximuma és minimuma (magasság, mélység) a kapott 3D alakzaton színes térképen jeleníthető meg, így a teljes célponton láthatóvá válnak a deformált helyek.

Mivel az adatok a teljes felületen rögzítésre kerülnek, bárhol rajzolhatók profilvonalak a magasságváltozások megjelenítéséhez és számszerűsítéséhez.

A mérési adatok egymásra helyezhetők és összehasonlíthatók a CAD-adatokkal vagy a NYÁK-ról származó, melegítés előtti szkennelési adatokkal, így az alakváltozás teljes mértékben megérthető.
Ez drasztikusan csökkenti a munkaórák számát és javítja a munka hatékonyságát, valamint pontos mérést, összehasonlítást és értékelést tesz lehetővé.

• Katalógusok letöltése
• Kapcsolat/Érdeklődés

2. előny: Egyszerű mérési művelet

A 3D alakmérés egyszerűen elvégezhető a céltárgy tárgyasztalra helyezésével és egy gomb megnyomásával.
Az alacsony és nagy nagyítású kamerák közötti váltással a teljes NYÁK vagy részletes helyek pontos mérése is elvégezhető egyetlen rendszerrel, még kis méretű NYÁK-ok esetében is.

A VR sorozat magában foglalja az iparág első intelligens mérési funkcióját, amely érzékeli a NYÁK méretét és felületi jellemzőit, és automatikusan konfigurálja a szkennelési tartományt és feltételeket a NYÁK teljes felületének rögzítéséhez.

A beépített segédeszközök széles választéka lehetővé teszi a pontos és megismételhető mérések elvégzését még a kezdő felhasználók számára is. Ez megkönnyíti a mért minták számának növelését és a trendelemzés elvégzését nemcsak a tervek és szimulációk ellenőrzéses teszteléséhez és értékeléséhez, hanem a kereskedelmi gyártás során történő méréshez és vizsgálatához is.

• Katalógusok letöltése
• Kapcsolat/Érdeklődés