Kako postići površinsku obradu strukture unutarnje šupljine?

一, Tehnički princip: Modifikacija površine kroz kombinirane učinke nekoliko fizičkih polja
Glavni cilj površinske obrade struktura unutarnje šupljine je povećati učinkovitost i optimizirati morfologiju površine mehaničkim, kemijskim ili kompozitnim metodama. Postoje tri glavne skupine tehničkih principa:
Vrsta mehaničkog uklanjanja: koristi učinak mikro rezanja abrazivnih čestica kako bi se riješili slojeva površinskih nedostataka. Metoda brusnog poliranja, na primjer, koristi polu-čvrste polimerne abrazive koji teku pod pritiskom za ravnomjerno poliranje kompliciranih struktura poput križnih rupa i unutarnjih šupljina, što rezultira površinskom hrapavošću od Ra0,1 μm.
Tip kemijskog otapanja: Ova vrsta kemijskog otapanja koristi se idejama elektrokemije ili kemijske korozije za selektivno uklanjanje neravnina s površine. Tehnologija elektrolitičkog poliranja kontrolira brzinu anodnog otapanja kako bi mikro geometrijska morfologija površine bila glatkija. Također stvara debeli oksidni film kako bi površina bila otpornija na koroziju. Obrada unutarnje šupljine od nehrđajućeg čelika 316L može smanjiti hrapavost s Ra6 μm ​​na Ra0,2 μm.
Vrsta kompozitnog ojačanja: Izrada funkcionalno stupnjevane površine korištenjem fizičkog taloženja i kemijske modifikacije. Na primjer, tehnologija PVD (Physical Vapor Deposition) stavlja TiN premaz u šupljinu kalupa. Ovaj premaz je tvrd do 2200 HV i tri puta otporniji na habanje. Tehnologija infiltracije rijetkih zemalja dodaje elemente poput Ce i La tijekom procesa nitriranja kako bi sloj infiltracije bio 40% dublji, što uvelike poboljšava otpornost na zamor.
2, Implementacija procesa: točni odgovori za svaku situaciju
1. Poliranje unutarnje šupljine s dubokim rupama: inovativna uporaba tehnologije abrazivnog protoka
Tradicionalni postupci poliranja ne funkcioniraju dobro na strukturama dubokih rupa kao što su unutarnja šupljina lopatica motora zrakoplova i mlaznica za automobilsko gorivo jer im je teško doći i ne rade baš dobro. Tehnologija abrazivnog protoka napreduje korištenjem sljedećih novih ideja:
Srednja optimizacija: koristi se polu{0}}čvrsta abrazivna mješavina čestica silicij karbida i polimernih nosača kako bi se osiguralo da može rezati, a ne grebati površinu.
Dizajn kanala: korištenjem računalne dinamike fluida (CFD) za simulaciju i poboljšanje kanala alata, možemo osigurati da brzina strujanja abraziva u mikroporama od 0,3 mm bude više od 95% ujednačena.
Kontrola parametara: Na primjer, dok se tretira unutarnja šupljina određene vrste lopatice turbine, hrapavost se može smanjiti s Ra3,2 μm na Ra0,4 μm nakon tri ciklusa (5 minuta svaki). Pritisak je 0,5 MPa, a brzina protoka 15 mm/s.
2. Za složeno skidanje srha, koristite elektrokemijski i mehanički kompozitni pristup.
Prilikom uklanjanja neravnina sa struktura poprečnih rupa kao što su tijela ventila prijenosa i blokovi hidrauličkih ventila, morate pronaći kompromis između brzine i kvalitete. Tvrtka je osmislila postupak "elektrokemijskog skidanja srha+protočnog poliranja abrazivom":
Elektrokemijski stupanj: 10% otopina NaCl koristi se kao elektrolit, a pulsno napajanje s frekvencijom od 10 kHz i radnim ciklusom od 30% koristi se za uklanjanje 90% neravnina pri gustoći struje od 0,5 A/cm². Proces ne traje više od 2 minute.
Stupanj protoka čestica za mljevenje koristi abraziv silicijevog karbida veličine 800 mesh za poliranje 2 minute pri tlaku od 0,3 MPa. Time se uklanjaju elektrokemijski ostaci i ostavlja kvaliteta površine od Ra0,2 μm.
3. Učiniti unutrašnjost šupljine otpornom na koroziju: korištenjem tehnologije elektrolitičkog poliranja i premazivanja
Unutrašnjost implantata medicinskih uređaja, uključujući protetske zglobove, mora biti biokompatibilna i otporna na koroziju. Jedna tvrtka koristi postupak "elektrolitičkog poliranja + DLC (dijamant-kao ugljik) premaz":
Elektrolitičko poliranje: korištenjem napona od 15 V i struje od 20 A tijekom 5 minuta u miješanom elektrolitu fosforne i sumporne kiseline, hrapavost površine Ti6Al4V smanjena je s Ra1,6 μm na Ra0,08 μm i formira se 100 nm debela oksidna prevlaka.
DLC premaz: DLC premaz debljine 2 μm nanosi se tehnikom magnetronskog raspršivanja. Tvrdoća se približava 20 GPa, koeficijent trenja smanjuje se na 0,05, a otpornost na koroziju povećava se 10 puta u simuliranom okruženju tjelesnih tekućina.
3, Upotreba u poslovanju: uobičajeni primjeri u visoko-proizvodnom sektoru
1. Područje zrakoplovstva
GE Aviation koristi tehnologiju selektivnog laserskog taljenja (SLM) za izradu mlaznica za gorivo za LEAP motore. Nakon izrade, unutarnji kanal protoka se polira abrazivnim strujanjem kako bi površina bila glatkija (od Ra12 μ m do Ra0,8 μ m), omogućio ravnomjerniji protok goriva (za 8%) i učinio motor -učinkovitijim u potrošnji goriva (za 1,5%).
2. U poslu izrade automobila
Bosch je smislio novi način čišćenja i poliranja visokotlačne{0}}pumpe uljne pumpe common rail sustava. Koristi i ultrazvučno čišćenje i elektrolitičko poliranje.
Ultrazvučno čišćenje: Da biste se riješili ostataka rezne tekućine od strojne obrade, čistite 10 minuta na frekvenciji od 40 kHz i snazi ​​od 100 W.
Elektrolitičko poliranje: upotrijebite elektrolit na bazi-fosfata i napon od 12 V tijekom 3 minute kako biste šupljinu od nehrđajućeg čelika 316L učinili manje grubom (od Ra2,5 μm do Ra0,4 μm) i povećali trajanje otpornosti na koroziju od slanog spreja (s 500 sati na 2000 sati).
3. Područje medicinskih uređaja
Johnson&Johnson DePuy Synthes proizvodi acetabularne čašice koristeći metodu "elektrolitičko poliranje+mikrolučna oksidacija".
Elektrolitičko poliranje: Smanjite hrapavost površine Ti6Al4V podloge s Ra3,2 μm na Ra0,2 μm i riješite se nestopljenih čestica koje su nastale tijekom SLM kalupljenja.
Mikrolučna oksidacija: 20 μm debela oksidna prevlaka s hidroksiapatitom izrađuje se u silikatnom elektrolitu primjenom 300 V tijekom 5 minuta. Stopa preživljavanja implantata je 99,2%, a čvrstoća spoja kosti povećana je za 40%.