กระบวนการผลิตบูมแขนขุด

1. การออกแบบและการจำลอง Finite Element (FE)

• การดำเนินงานหลัก:
  • สร้างแบบจำลอง 3 มิติของบูมแขน (รวมถึงแผ่นหลัก ซี่โครงเสริม และส่วนต่อประสานบานพับ) โดยใช้ซอฟต์แวร์ CAD
  • ดำเนินการจำลอง FE ผ่านเครื่องมือ CAE เพื่อวิเคราะห์การกระจายความเครียด อายุการใช้งานของความล้า และการเสียรูปภายใต้สภาวะการทำงานที่รุนแรง (เช่น การยกวัสดุหนัก การขุดดินแข็ง)
  • ปรับปรุงการออกแบบ: ปรับความหนาของแผ่น เพิ่ม/เสริมซี่โครง หรือปรับเปลี่ยนตำแหน่งบานพับเพื่อลดน้ำหนักในขณะที่ยังคงความสามารถในการรับน้ำหนัก
• เครื่องมือหลัก: CAD (SolidWorks, Creo), CAE (ANSYS, Abaqus), ซอฟต์แวร์วิเคราะห์ FE
• ข้อกำหนดด้านคุณภาพ: ตรวจสอบให้แน่ใจว่าการออกแบบเป็นไปตามมาตรฐานอุตสาหกรรม (เช่น ISO 10265) สำหรับความแข็งแรงของความล้าและความต้านทานต่อแรงคงที่ ส่วนต่อประสานการติดตั้ง (เช่น รูบานพับ) ต้องสอดคล้องกับกระบอกสูบแขนและถังของรถขุด

2. การเลือกและการเตรียมวัสดุ

• วัสดุทั่วไป: เหล็กกล้าผสมต่ำที่มีความแข็งแรงสูง (HSLA) (เช่น Q345B/C, S355JR) หรือเหล็กกล้าทนการสึกหรอ (เช่น NM450) สำหรับพื้นที่ที่มีความเครียดวิกฤต วัสดุเหล่านี้สร้างสมดุลระหว่างความต้านทานแรงดึง (≥345 MPa) และความเหนียว หลีกเลี่ยงการแตกหักแบบเปราะ
• การเตรียมวัสดุ: ตรวจสอบแผ่นเหล็กดิบหาข้อบกพร่อง (เช่น รอยร้าว สิ่งเจือปน) ผ่านการทดสอบอัลตราโซนิก ตัดแผ่นให้ได้ขนาดมาตรฐานสำหรับการประมวลผลในภายหลัง

3. การตัดที่แม่นยำ (下料)

• การดำเนินงานหลัก: การตัด CNC (Computer Numerical Control) เพื่อให้มั่นใจถึงความแม่นยำของมิติ
• เครื่องมือหลัก:
  • เครื่องตัดพลาสม่า CNC แบบ Gantry (สำหรับแผ่นบางถึงปานกลาง, ≤20 มม.; รวดเร็ว, การเสียรูปจากความร้อนต่ำ)
  • เครื่องตัดเปลวไฟ CNC (สำหรับแผ่นหนา, >20 มม.; เหมาะสำหรับเหล็ก HSLA)
• ข้อกำหนดด้านคุณภาพ: ค่าเบี่ยงเบนมิติ ≤ ±1 มม.; ไม่มีเสี้ยนหรือตะกรันที่ขอบตัด (เพื่อหลีกเลี่ยงข้อบกพร่องในการเชื่อม); การเสียรูปจากความร้อนควบคุมผ่านการอุ่นล่วงหน้าหรือการระบายความร้อนหลังการตัด

4. การขึ้นรูปและการขึ้นรูป

• การดำเนินงานหลัก:
  • การดัด: ใช้เบรกกดไฮดรอลิกเพื่อพับแผ่นเป็นมุม (เช่น 90° สำหรับผนังส่วนกล่อง) หรือร่องรูปตัว U
  • การรีด: ใช้เครื่องรีดแผ่นเพื่อสร้างพื้นผิวโค้ง (เช่น แผ่นบน/ล่างรูปโค้งของบูม) เพื่อการกระจายความเครียดที่ดีขึ้น
  • การเตรียมขอบ: ตัดขอบของแผ่นให้เป็นมุม (เช่น มุมเอียง 30°–45°) เพื่อให้แน่ใจว่ามีการเจาะเต็มที่ในระหว่างการเชื่อม
• เครื่องมือหลัก: เบรกกดไฮดรอลิก, เครื่องรีดแผ่น 4 ลูกกลิ้ง, เครื่องลบมุม
• ข้อกำหนดด้านคุณภาพ: ค่าเบี่ยงเบนมุม ≤ ±0.5°; พื้นผิวโค้งมีรัศมีสม่ำเสมอ (ไม่มีรอยย่นหรือรอยร้าว); ขนาดมุมเอียงตรงกับข้อกำหนดการเชื่อม

5. การเชื่อมและการควบคุมการเสียรูป

• การดำเนินงานหลัก:
  • การเชื่อมแบบ Tack: แก้ไขชิ้นส่วนชั่วคราว (เช่น แผ่นหลัก + ซี่โครงเสริม) ด้วยรอยเชื่อมขนาดเล็กเพื่อรักษาแนว
  • การเชื่อมหลัก: ใช้วิธีการเชื่อมที่มีประสิทธิภาพสูงและมีข้อบกพร่องต่ำสำหรับข้อต่อต่างๆ:
    • การเชื่อมแบบ Submerged Arc Welding (SAW): สำหรับข้อต่อยาวตรง (เช่น รอยต่อแผ่นหลัก); อัตราการสะสมสูงและรอยเชื่อมเรียบ
    • CO₂ Gas Metal Arc Welding (GMAW): สำหรับข้อต่อที่ซับซ้อน (เช่น การเชื่อมต่อซี่โครงกับแผ่นหลัก); ยืดหยุ่นและเหมาะสำหรับการปรับเปลี่ยนในสถานที่
    • การเชื่อมด้วยหุ่นยนต์: สำหรับข้อต่อที่มีความแม่นยำสูง (เช่น ส่วนต่อประสานบานพับ); ลดข้อผิดพลาดของมนุษย์และรับประกันคุณภาพการเชื่อมที่สม่ำเสมอ
  • การอบชุบด้วยความร้อนหลังการเชื่อม: ให้ความร้อนแก่บูมแขนถึง 600–650°C (การอบอ่อนคลายความเครียด) เพื่อขจัดความเครียดจากการเชื่อมที่เหลือ (ป้องกันการแตกร้าวระหว่างการใช้งาน)
• เครื่องมือหลัก: เครื่อง SAW, ไฟฉายเชื่อม CO₂ GMAW, เวิร์กสเตชันการเชื่อมด้วยหุ่นยนต์, เตาอบอบชุบด้วยความร้อน
• ข้อกำหนดด้านคุณภาพ: ไม่มีข้อบกพร่องในการเชื่อม (รูพรุน รอยร้าว การหลอมรวมไม่สมบูรณ์); ความสูงของรอยเชื่อม ≥ 70% ของความหนาของแผ่นที่บางกว่า; ความเครียดที่เหลือ ≤ 150 MPa หลังจากการอบชุบด้วยความร้อน

6. การตัดเฉือนที่แม่นยำ

• การดำเนินงานหลัก:
  • การจับยึดอุปกรณ์: ยึดบูมแขนที่เชื่อมเข้ากับอุปกรณ์ติดตั้งเฉพาะ (เพื่อหลีกเลี่ยงการเสียรูปในระหว่างการตัดเฉือน)
  • การคว้าน: ใช้เครื่องคว้าน CNC เพื่อตัดเฉือนรูบานพับ (สำหรับเพลาหมุด) ให้ได้ขนาดที่แม่นยำ
  • การกัด: กัดหน้าปลายของบอสบานพับเพื่อให้แน่ใจว่าตั้งฉากกับแกนรู
  • การเจาะ/การต๊าป: เจาะรูสำหรับขายึดท่อไฮดรอลิกหรือการเชื่อมต่อสลักเกลียว ต๊าปเกลียวภายในเมื่อจำเป็น
• เครื่องมือหลัก: เครื่องคว้านและกัด CNC ขนาดใหญ่, ศูนย์เครื่องจักรกลหลายแกน, เครื่องต๊าป
• ข้อกำหนดด้านคุณภาพ: ค่าเบี่ยงเบนเส้นผ่านศูนย์กลางรู ±0.05 มม.; ความขนาน/ความร่วมศูนย์ของรูบานพับ ≤ 0.5 มม. (เพื่อให้แน่ใจว่าการเคลื่อนที่ของเพลาหมุดราบรื่น); ความหยาบของพื้นผิวของรู Ra ≤ 1.6μm

7. การบำบัดพื้นผิว