Je li elektrolitičko poliranje prikladno za složene unutarnje strukture?

一, Glavna ideja iza elektrolitičkog poliranja je uređaj za izravnavanje koji ništa ne dodiruje.
Anodno otapanje čini elektrolitičko poliranje uspješnim. Ključ njegovog uspjeha je razlika u distribuciji gustoće struje. Kao anoda, obradak je uronjen u elektrolit. Najprije se otapaju mikro izbočine na površini jer je gustoća struje veća, dok se udubine otapaju sporije jer je gustoća struje manja. "Teorija sluznice" glavna je ideja iza ovog procesa. Kaže da fosfatni ioni u elektrolitu tvore debeli fosfatni film s otopljenim metalnim ionima. Na izbočinama je film tanji i brže se otapa, a u udubljenju je deblji i sporije se otapa. Dinamično kretanje sluznice izravnava mikro hrapavosti površine, što je na kraju čini glatkom poput ogledala.
Na primjer, unutarnja mrežasta struktura kardiovaskularnog stenta od nehrđajućeg čelika 316L široka je samo 0,1 mm, a tradicionalno mehaničko poliranje može lako uzrokovati pucanje ili iskrivljenje mrežice. Elektrolitičko poliranje može učiniti površinu unutarnje mreže manje hrapavom kontroliranjem gustoće struje (15–50A/dm²) i temperature elektrolita (60–70 stupnjeva) vrlo pažljivo. Može smanjiti hrapavost s Ra3,2 μm na Ra0,05 μm ili niže bez promjene veličine stenta. Također se oslobađa svih zaostalih naprezanja uzrokovanih mehaničkom obradom, zbog čega stent traje dulje i kompatibilniji je s tijelom.
2, Tri glavne tehnološke prednosti obrade kompliciranih unutarnjih struktura
1. Globalna pokrivenost bez praznina
Elektrolitičko poliranje može raditi na mjestima gdje nema dovoljno mjesta jer se ne dodiruje ništa. Reakcijska komora za plazma jetkanje koja se koristi u industriji poluvodiča ima desetke tisuća mikropora promjera 0,5 mm i dugačke kanale duge do 500 mm. Za tradicionalno mehaničko poliranje morate rastaviti šupljine i koristiti posebnu opremu za obradu svakog dijela. Ovo oduzima puno vremena i lako se zaprlja. Sa sustavom cirkulirajućeg elektrolita može se izvesti elektrolitičko poliranje. To omogućuje da struja ravnomjerno dopre do svih površina mikrostrukture i polira ih sve u isto vrijeme. Proizvođač poluvodičke opreme pružio je praktične podatke koji pokazuju da elektrolitičko poliranje može smanjiti hrapavost površine unutar reakcijske komore s Ra1,6 μm na Ra0,02 μm. Također može smanjiti broj metalnih čestica na manje od 5 po kvadratnom centimetru, što zadovoljava standarde čistoće za 5nm procesne čipove.
2. Popravljanje mikroskopskih nedostataka i poboljšanje rada
Tijekom proizvodnog procesa, složene unutarnje strukture vjerojatno će imati problema kao što su mikropukotine i poroznost. Elektrolitičko poliranje može ponajprije eliminirati materijale iz oštećenih područja selektivnim postupkom otapanja. Na primjer, zrakoplovni pričvršćivači od legure titana još uvijek imaju mikro rupe od 0,01–0,05 mm u unutarnjim navojima nakon tretmana vrućim izostatičkim prešanjem (HIP). Elektrolitičko poliranje čini površinu niti glatkijom uz podešavanje gustoće struje (20–30A/dm²) za postupno otapanje materijala na rubovima mikropora, što pomaže zatvaranju pora. Nakon obrade, otpornost na zamor spojnica porasla je za 35%, a njihova otpornost na koroziju zadovoljila je ASTM G48 standardnu ​​ocjenu A.
3. Skupna obrada i rezanje troškova
Elektrolitičko poliranje daleko je učinkovitiji način za poliranje velikog broja složenih komada. Na primjer, mlaznica za gorivo u sustavu za ubrizgavanje goriva automobila ima desetke otvora za ubrizgavanje promjera 0,2 mm i komplicirane puteve protoka unutra. Za poliranje jednog komada metala korištenjem tradicionalnog mehaničkog poliranja potrebno je više od 2 sata, a potrebno ga je stegnuti i postaviti nekoliko puta. Elektrolitičko poliranje koristi posebnu opremu i može polirati 50 do 100 benzinskih mlaznica odjednom. Ovo skraćuje vrijeme obrade za jedan predmet na 8 minuta i osigurava da je hrapavost površine svaki put ista, za razliku od mehaničkog poliranja. Prema podacima određene tvrtke koja proizvodi automobilske dijelove, elektrolitičko poliranje podiglo je stopu iskorištenja mlaznica za gorivo s 82% na 98%, što tvrtki štedi više od 2 milijuna juana godišnje na troškovima prerade.
3, Primjeri i podaci iz industrije koji to podržavaju
1. Područje medicinskih uređaja: stvaranje biokompatibilnijih ortopedskih implantata
Struktura unutarnje poroznosti umjetnih zglobnih proteza mora zadovoljiti proliferacijske zahtjeve osteocita, a istovremeno inhibirati bakterijsku adheziju. Pažljivim podešavanjem količine fosforne kiseline i sumporne kiseline u miješanom elektrolitu (65–75% fosforne kiseline i 10–15% sumporne kiseline), elektrolitsko poliranje može napraviti pasivacijski film koji je ravnomjerno gust na poroznim površinama. Eksperimentalni podaci multinacionalne medicinske tvrtke pokazuju da elektrolitičko poliranje čini proteze zgloba kuka od legure titana glatkijim, s unutarnjim porama od Ra2,5 μm do Ra0,3 μm, smanjenjem bakterijske adhezije od 92% i smanjenjem postoperativne stope infekcija s 1,2% na 0,15%.
2. Zrakoplovstvo: Poboljšanje toplinske otpornosti turbinskih lopatica
Promjer unutarnjeg kanala za hlađenje lopatica turbine zrakoplovnog motora je samo 0,8 mm, a tradicionalno mehaničko poliranje može lako promijeniti oblik kanala, što hlađenje čini manje učinkovitim. Elektrolitičko poliranje koristi tehnologiju pulsne struje (30% radni ciklus, frekvencija 1kHz) kako bi površina bila glatkija bez povećanja veličine kanala. Može ići od Ra1,6 μm do Ra0,1 μm. Test koji je proveo određeni proizvođač zrakoplovnih motora pokazao je da je koeficijent prijenosa topline unutarnjih kanala za hlađenje tretiranih lopatica porastao za 18% na visokoj temperaturi od 1200 stupnjeva. Ukupna učinkovitost motora porasla je za 2,3%.
4, Problemi i rješenja u tehnologiji
Elektrolitičko poliranje ima mnogo prednosti kada je u pitanju rad s kompliciranim unutarnjim strukturama, ali još uvijek ima dva velika problema:
Kontrola homogenosti elektrolita: Strukture poput dubokih slijepih rupa mogu uzrokovati loš protok elektrolita, što može dovesti do varijacija u koncentraciji u različitim područjima. Odgovor je korištenje ultrazvučnog -mješanja, stvaranje jedinstvenih cirkulacijskih sustava i stvaranje novih elektrolita niske viskoznosti i visoke vodljivosti (na primjer, dodavanje etilen glikola kako bi tekućina bolje tekla).
Precizna kontrola gustoće struje: Oblik izratka može lako promijeniti distribuciju gustoće struje struktura na mikrometarskoj razini. Izradom digitalnog modela blizanaca i korištenjem analize konačnih elemenata (FEA) za simulaciju raspodjele strujnog polja, dizajn katode (kao što je korištenje 3D ispisanih oblikovanih katoda) i parametri procesa (kao što je korištenje gradijentne tehnologije gustoće struje) mogu se poboljšati kako bi se dobilo ravnomjerno poliranje složenih struktura.