Kako doseči površinsko obdelavo strukture notranje votline?

一, Tehnični princip: Modifikacija površine s kombiniranimi učinki več fizičnih polj
Glavni cilj površinske obdelave notranjih votlinskih struktur je povečati učinkovitost in optimizirati površinsko morfologijo z mehanskimi, kemičnimi ali kompozitnimi metodami. Obstajajo tri glavne skupine tehničnih principov:
Vrsta mehanskega odstranjevanja: uporablja učinek mikro rezanja abrazivnih delcev, da se znebi plasti površinskih napak. Metoda poliranja z abrazivnim tokom na primer uporablja pol-trdne polimerne abrazive, ki tečejo pod pritiskom, da enakomerno polirajo zapletene strukture, kot so prečne luknje in notranje votline, kar ima za posledico hrapavost površine Ra0,1 μm.
Vrsta kemičnega raztapljanja: Ta vrsta kemičnega raztapljanja uporablja ideje elektrokemije ali kemične korozije za selektivno odstranjevanje izboklin s površine. Tehnologija elektrolitskega poliranja nadzoruje hitrost anodnega raztapljanja, da naredi površinsko mikrogeometrično morfologijo bolj gladko. Ustvari tudi debel oksidni film, da je površina bolj odporna proti koroziji. Obdelava notranje votline iz nerjavečega jekla 316L lahko zmanjša hrapavost z Ra6 μm ​​na Ra0,2 μm.
Vrsta kompozitne ojačitve: izdelava funkcionalno stopnjevane površine z uporabo fizičnega nanašanja in kemične modifikacije. Tehnologija PVD (Physical Vapor Deposition) na primer nanese prevleko TiN v votlino kalupa. Ta premaz je trd do 2200HV in trikrat bolj odporen proti obrabi. Tehnologija infiltracije redkih zemelj med postopkom nitriranja doda elemente, kot sta Ce in La, da naredi infiltracijsko plast 40 % globljo, kar močno izboljša odpornost proti utrujenosti.
2, Implementacija procesa: natančni odgovori za vsako situacijo
1. Poliranje notranje votline z globokimi luknjami: inovativna uporaba tehnologije abrazivnega toka
Tradicionalni postopki poliranja ne delujejo dobro na strukturah z globokimi luknjami, kot je notranja votlina lopatic letalskih motorjev in avtomobilskih injektorjev goriva, ker je do njih težko priti in ne delujejo dobro. Tehnologija abrazivnega toka napreduje z uporabo naslednjih novih idej:
Srednja optimizacija: uporabljena je pol{0}}trdna abrazivna mešanica delcev silicijevega karbida in polimernih nosilcev, ki zagotavlja, da lahko reže in ne opraska površine.
Zasnova kanala: Z uporabo računalniške dinamike tekočin (CFD) za simulacijo in izboljšanje kanala orodja lahko zagotovimo, da je hitrost toka abraziva v mikroporah 0,3 mm več kot 95 % enakomerna.
Nadzor parametrov: Na primer, med obdelavo notranje votline določene vrste turbinske lopatice se lahko hrapavost zmanjša z Ra3,2 μm na Ra0,4 μm po treh ciklih (vsak po 5 minut). Tlak je 0,5 MPa, pretok pa 15 mm/s.
2. Za kompleksno odstranjevanje robov uporabite elektrokemični in mehanski kompozitni pristop.
Ko odstranjujete robove iz struktur križnih lukenj, kot so telesa ventilov menjalnika in bloki hidravličnih ventilov, morate najti kompromis med hitrostjo in kakovostjo. Podjetje je predstavilo postopek "elektrokemično odstranjevanje robov + poliranje z abrazivnim tokom":
Elektrokemična stopnja: 10-odstotna raztopina NaCl se uporabi kot elektrolit, impulzno napajanje s frekvenco 10 kHz in delovnim ciklom 30 % pa se uporabi za odstranitev 90 % robov pri gostoti toka 0,5 A/cm². Postopek ne traja več kot 2 minuti.
Stopnja toka brusilnih delcev uporablja abraziv iz silicijevega karbida 800 mesh za poliranje 2 minuti pri tlaku 0,3 MPa. S tem se odstranijo elektrokemični ostanki in ostane kakovost površine Ra0,2 μm.
3. Izdelava notranjosti votline odporne proti koroziji: z uporabo tehnologije elektrolitskega poliranja in premazovanja
Notranjost vsadkov medicinskih pripomočkov, vključno s protetičnimi sklepi, mora biti biokompatibilna in odporna proti koroziji. Eno podjetje uporablja postopek "elektrolitskega poliranja + DLC (diamantno -podobno ogljiku) premaz":
Elektrolitsko poliranje: Z uporabo napetosti 15 V in toka 20 A za 5 minut v mešanem elektrolitu fosforne in žveplove kisline se površinska hrapavost Ti6Al4V zmanjša z Ra1,6 μm na Ra0,08 μm in nastane 100 nm debela oksidna prevleka.
DLC prevleka: 2 μm debela DLC prevleka se nanese s tehniko magnetronskega razprševanja. Trdota se približa 20 GPa, koeficient trenja se zniža na 0,05, odpornost proti koroziji pa se poveča za 10-krat v simuliranem okolju telesne tekočine.
3, Uporaba v poslu: pogosti primeri v-industrijskem sektorju višjega cenovnega razreda
1. Področje letalstva
GE Aviation uporablja tehnologijo selektivnega laserskega taljenja (SLM) za izdelavo šob za gorivo za motorje LEAP. Po izdelavi je notranji pretočni kanal poliran z abrazivnim tokom, da postane površina bolj gladka (od Ra12 μ m do Ra0,8 μ m), zagotovi enakomernejši pretok goriva (za 8 %) in naredi motor -varčnejši pri porabi goriva (za 1,5 %).
2. V poslu izdelave avtomobilov
Bosch je iznašel nov način za čiščenje in poliranje votline-visokotlačne oljne črpalke sistema skupnega voda. Uporablja ultrazvočno čiščenje in elektrolitsko poliranje.
Ultrazvočno čiščenje: Da se znebite ostankov rezalne tekočine pri obdelavi, čistite 10 minut pri frekvenci 40 kHz in moči 100 W.
Elektrolitsko poliranje: uporabite elektrolit na osnovi-fosfata in napetost 12 V za 3 minute, da naredite votlino iz nerjavečega jekla 316L manj grobo (od Ra2,5 μm do Ra0,4 μm) in podaljšate čas, ko lahko prenese korozijo zaradi solnega pršenja (s 500 ur na 2000 ur).
3. Področje medicinskih pripomočkov
Johnson&Johnson DePuy Synthes izdeluje acetabularne čašice po metodi "elektrolitsko poliranje+mikroobločna oksidacija".
Elektrolitsko poliranje: Zmanjšajte površinsko hrapavost podlage Ti6Al4V z Ra3,2 μm na Ra0,2 μm in se znebite nezlitih delcev, ki so nastali med oblikovanjem SLM.
Mikroobločna oksidacija: 20 μm debela oksidna prevleka s hidroksiapatitom se naredi v silikatnem elektrolitu z uporabo 300 V za 5 minut. Stopnja preživetja implantata je 99,2 %, moč kostne vezi pa se poveča za 40 %.