Kodėl danga nulupa humanoidinius robotų apvalkalus veikiant aukšto dažnio vibracijai?

Humanoidiniai robotai, dirbantys pramoninėse surinkimo linijose, reaguojant į nelaimes ir valdant logistiką, patiria sudėtingų dinaminių įtempių. Didelio greičio servovarikliai, harmoninės pavaros pavarų dėžės ir dvikojų pėdų smūgiai sukuria nuolatines aukšto dažnio vibracijas (100 Hz – 2 000 Hz) visame roboto išoriniame korpuse ir galūnių gaubtuose.

Kai ant aliuminio dedamos standartinės standžios pramoninės dangos arba prastai iš anksto apdoroti dažai (pvz 6061-T6 arba 5052-H32 ) arba sudėtinius roboto korpusus, šios aukšto dažnio mikrovibracijos sukelia greitą plėvelės išsisluoksniavimą, mikroįtrūkimus ir dažų nusilupimą. Norint išvengti dangos gedimo, reikia suprasti šlyties įtempių dinamiką dažų ir metalo sąsajoje ir pereiti prie vibracijai atsparių, labai lanksčių poliuretano arba epoksidinių ritinių / purškimo dangų su nanometriniais išankstinio apdorojimo konversijos sluoksniais.

Dinaminis rezonansas ir sąsajos šlyties įtempis

Humanoidiniai robotų apvalkalai veikia kaip vidinių variklio dažnių garso plokštės:

Mikrolanksčios ir stovinčios bangos: aukšto dažnio harmoninės pavaros sukuria lokalizuotas stovinčias bangas plonuose apvalkaluose. Šie mikro įlinkiai sukuria ciklinius šlyties įtempius tiesiai prie dangos ir pagrindo ribos.

Tarpsluoksnių atsisluoksniavimas: jei dažų sluoksniams trūksta pakankamai viskoelastinio slopinimo, pasikartojantys mechaniniai ciklai sulaužo mechaninius tvirtinimo taškus, dėl kurių plėvelė susiburbuliuoja ir nulupsta. 

Šiluminis ir modulio neatitikimas (Δ E ir Δ  α )

Vibracija derinama su terminiu plėtimu, kad paspartintų dangos gedimą:

Standžios pramoninės dangos palyginimas su lanksčia vibracijai atsparia danga

Elastingumo neatitikimas: standūs epoksidiniai arba standartiniai milteliai turi aukštą elastingumo modulį (E). Veikiant vibracijai, aliuminio pagrindas lankstosi, o trapūs dažai negali, todėl iš karto susikaupia įtampa ir atsiranda įtrūkimų.

Sąsavio mikrotuštumos: prastai paruoštas paviršius po dažų plėvele palieka mikroskopines alyvos arba oro tuštumas, todėl atsiranda dinaminių įtempių įtrūkimų pradžios taškai.

Dengimo sistemos veikiamos vibracijos

Žemiau esančioje lentelėje palyginami standartinių pramoninių dažų ir vibracijai atsparių lanksčių dangų, skirtų robotų korpusams, techniniai parametrai:

Pagrindiniai humanoidinių robotų apvalkalų pranašumai

DUK

1 klausimas: kodėl standartinės miltelinės dangos taip greitai nulupa roboto rankų dangčius?

A: Standartinės miltelinės dangos sukietėja į standžius, didelio modulio polimerinius tinklus su mažu pailgėjimu trūkimo metu (<5%). Servo variklių aukšto dažnio virpesiai sukelia ciklinius paviršių šlyties įtempius, kurie greitai sulaužo trapią dažų plėvelę, todėl greitai nusilupa.

2 klausimas: kaip lankstus poliuretano gruntas apsaugo nuo vibracijos atsisluoksniavimo?

A: Lankstūs poliuretano gruntai pasižymi viskoelastinėmis savybėmis, kurios sugeria aukšto dažnio vibracinę energiją. Veikdamas kaip mechaninis amortizatorius tarp aliuminio pagrindo ir viršutinio sluoksnio, gruntas išsklaido dinamines įtempių bangas, kol jos gali nutraukti paviršinius ryšius.

3 klausimas: ar iš anksto padengtus aliuminio lakštus su lanksčiomis dangomis galima apdirbti CNC be kraštų skaldos?

A: Taip. Iš anksto padengti aliuminio lakštai, kuriuose naudojamos aukštos sukibimo poliuretano dangos, turi 5B skersinio liuko įvertinimą. Nukreipti aštriais karbido įrankiais esant dideliam apsisukimų dažniui, dažai pjauna švariai, nesusmulkindami ar nesluoksniuodami išilgai nupjautų kraštų.

4 klausimas: kaip dėl paviršiaus užteršimo aliejumi nusilupę dažai roboto gamybos metu?

A: Valcavimo alyvos arba apdirbimo skysčiai, likę ant neapdoroto aliuminio, veikia kaip fiziniai barjeriniai teršalai, neleidžiantys dažų dervoms sudaryti molekulinių ryšių su metaliniu pagrindu. Nesurištos dažų plėvelės kišenės dėl ciklinės vibracijos lengvai susitraukia ir nusilupa.              

5 klausimas: kokios apsauginės pakuotės reikia gabenant iš anksto padengtus aliuminio lakštus robotų korpusams?

A: Iš anksto padengti lakštai yra laminuojami mažai lipnia UV apsaugine PE plėvele, vakuuminiu būdu supakuoti su sausikliais VCI antikoroziniuose maišeliuose, perklijuoti neutraliu popieriumi ir siunčiami plokšti tvirtuose nefumiguojamuose mediniuose dėkluose.

Išvada

Norint panaikinti humanoidinių robotų korpusų dangos nusilupimą, reikia pereiti nuo standžių pogaminių dažų prie didelio sukibimo, klampumo iš anksto padengtos aliuminio plokštės ir lanksčios dangos.

Norėdami optimizuoti medžiagų pasirinkimą humanoidinei robotikos programai:

Privalomos iš anksto padengtos lankstaus poliuretano (PU) sistemos: nurodykite lanksčias poliuretano arba didelio patvarumo poliesterio (HDP) dangas, sukurtas ypač lanksčiai (≤0T-1T lenkimo reitingas).

Reikalingas išankstinis cheminis konversijos apdorojimas: užtikrinkite, kad žaliavinio aliuminio substratai būtų konvertuojami į titano ir cirkonio nanometrą, kad būtų užtikrintas ASTM D3359 5B kryžminio liuko sukibimo įvertinimas.

Patvirtinkite pagal pagreitintą vibracijos bandymą: iš anksto padengtus apvalkalo prototipus atlikite kelių ašių akustinės vibracijos bandymus (100 Hz–2 000 Hz 100 ir daugiau valandų), kad prieš pradedant masinę gamybą būtų patikrinta, ar dažai nesisluoksniuoja.