Kuidas saavutada sisemise õõnsuse struktuuri pinnatöötlus?

一, tehniline põhimõte: pinna muutmine mitme füüsikalise välja kombineeritud mõju kaudu
Sisemiste õõnsuste struktuuride pinnatöötluse peamine eesmärk on suurendada jõudlust ja optimeerida pinna morfoloogiat mehaaniliste, keemiliste või komposiitmeetodite abil. Tehnilisi põhimõtteid on kolm peamist rühma:
Mehaaniline eemaldamise tüüp: kasutab abrasiivsete osakeste mikrolõikamise efekti, et vabaneda pinnadefektide kihtidest. Näiteks abrasiivse vooluga poleerimismeetodis kasutatakse pool-tahkeid polümeerabrasiive, mis voolavad rõhu all, et poleerida ühtlaselt keerulisi struktuure, nagu ristavasid ja sisemised õõnsused, mille tulemuseks on pinna karedus Ra0,1 μm.
Keemilise lahustamise tüüp: selline keemiline lahustamine kasutab elektrokeemia või keemilise korrosiooni ideid, et selektiivselt eemaldada pinnalt ebatasasused. Elektrolüütiline poleerimistehnoloogia kontrollib anoodilise lahustumise kiirust, et muuta pinna mikrogeomeetriline morfoloogia sujuvamaks. Samuti teeb see paksu oksiidkile, et muuta pind korrosioonikindlamaks. 316L roostevabast terasest sisemise õõnsuse töötlemine võib vähendada karedust Ra6 μm-lt Ra0,2 μm-ni.
Komposiittugevduse tüüp: Funktsionaalselt sorteeritud pinna valmistamine, kasutades nii füüsilist sadestumist kui ka keemilist modifitseerimist. Näiteks PVD (Physical Vapor Deposition) tehnoloogia paneb vormiõõnde TiN-katte. See kate on kuni 2200HV kõva ja kolm korda kulumiskindlam. Haruldaste muldmetallide infiltratsioonitehnoloogia lisab nitridimisprotsessi ajal selliseid elemente nagu Ce ja La, et muuta infiltratsioonikiht 40% sügavamaks, mis parandab oluliselt väsimuskindlust.
2, protsessi rakendamine: täpsed vastused iga olukorra jaoks
1. Sügava augu sisemise õõnsuse poleerimine: uuenduslik abrasiivse voolutehnoloogia kasutamine
Traditsioonilised poleerimisprotseduurid ei tööta hästi sügavate aukudega konstruktsioonide puhul, nagu lennukimootori labade siseõõnes ja autode kütusepihustid, kuna neid on raske juurde pääseda ja need ei tööta eriti hästi. Abrasiivvoolu tehnoloogia edeneb järgmiste uute ideede abil:
Keskmine optimeerimine: ränikarbiidi osakeste ja polümeerkandjate pooltahket abrasiivset segu kasutatakse tagamaks, et see saab lõigata ega kriimusta pinda.
Kanali kujundus: kasutades töövahendite kanali simuleerimiseks ja täiustamiseks arvutuslikku vedeliku dünaamikat (CFD), saame tagada, et abrasiivse voolu kiirus 0,3 mm mikropoorides on enam kui 95% ühtlane.
Parameetrite juhtimine: Näiteks teatud tüüpi turbiini labade sisemise õõnsuse töötlemisel saab kolme tsükli järel (igaüks 5 minutit) vähendada karedust Ra3,2 μm-lt Ra0,4 μm-ni. Rõhk on 0,5 MPa ja voolukiirus 15 mm/s.
2. Keerulise õõnsuse eemaldamiseks kasutage elektrokeemilist ja mehaanilist liitmeetodit.
Kui eemaldate ristavatelt konstruktsioonidelt nagu ülekandeklapi korpused ja hüdraulilised klapiplokid, peate leidma kompromissi kiiruse ja kvaliteedi vahel. Ettevõte pakkus välja protsessi "elektrokeemiline jäsemete eemaldamine + abrasiivne voolupoleerimine":
Elektrokeemiline etapp: elektrolüüdina kasutatakse 10% NaCl lahust ja voolutiheduse 0,5 A/cm² juures kasutatakse 90% jämeduste eemaldamiseks 10 kHz sagedusega ja 30% töötsükliga impulsstoiteallikat. Protsess ei kesta rohkem kui 2 minutit.
Lihvimisosakeste vooluastmes kasutatakse 800-mešši ränikarbiidi abrasiivi, et poleerida 2 minutit rõhul 0,3 MPa. See eemaldab elektrokeemilised jäägid ja jätab pinna kvaliteediks Ra0,2 μm.
3. Süvendi sisemuse muutmine korrosioonikindlaks: kasutades nii elektrolüütilist poleerimist kui ka katmistehnoloogiat
Meditsiiniseadmete implantaatide sisemus, sealhulgas proteeside liigesed, peab olema nii bioühilduv kui ka korrosioonikindel. Üks ettevõte kasutab elektrolüütilist poleerimist + DLC (teemant{2}}nagu süsinik) katmist:
Elektrolüütiline poleerimine: Kasutades 15 V pinget ja voolu 20 A 5 minuti jooksul fosforhappe ja väävelhappega segatud elektrolüüdis, väheneb Ti6Al4V pinna karedus Ra1,6 μm-lt Ra0,08 μm-ni ja moodustub 100 nm paksune oksiidkate.
DLC-kate: 2 μm paksune DLC-kate kantakse magnetroni pihustustehnika abil. Kõvadus läheneb 20 GPa-le, hõõrdetegur langeb 0,05-ni ja korrosioonikindlus suureneb simuleeritud kehavedeliku keskkonnas 10 korda.
3. Kasutamine ettevõtluses: levinumad näited tipptasemel-tootmissektoris
1. Lennunduse valdkond
GE Aviation kasutab LEAP-mootorite kütusedüüside valmistamiseks selektiivset lasersulatustehnoloogiat (SLM). Pärast valmistamist poleeritakse sisemine voolukanal abrasiivse vooluga, et muuta pind siledamaks (Ra12 μm kuni Ra0,8 μm), muuta kütusevool ühtlasemaks (8%) ja muuta mootor kütusesäästlikumaks (1,5%).
2. Autode valmistamise äris
Bosch on välja pakkunud uue viisi ühisanumsüsteemi kõrgsurve{0}}õlipumba õõnsuse puhastamiseks ja poleerimiseks. See kasutab nii ultrahelipuhastust kui ka elektrolüütilist poleerimist.
Ultrahelipuhastus: Töötlemisel järelejäänud lõikevedelikust vabanemiseks puhastage 10 minutit sagedusega 40kHz ja võimsusega 100W.
Elektrolüütiline poleerimine: kasutage fosfaat-põhist elektrolüüti ja 12 V pinget 3 minuti jooksul, et muuta 316L roostevabast terasest õõnsus vähem karedamaks (Ra2,5 μm-lt Ra0,4 μm-ni) ja pikendada soolapihustuskorrosioonile vastupidavuse kestust (2000 tunnilt 2000 tunnini).
3. Meditsiiniseadmete valdkond
Johnson&Johnson DePuy Synthes valmistab acetabulaarseid tasse kasutades "elektrolüütilise poleerimise+mikrokaare oksüdatsiooni" meetodit.
Elektrolüütiline poleerimine: vähendage Ti6Al4V substraadi pinnakaredust Ra3,2 μm-lt Ra0,2 μm-le ja vabanege SLM-vormimise käigus tekkinud sulamata osakestest.
Mikrokaare oksüdatsioon: 20 μm paksune hüdroksüapatiidiga oksiidkate valmistatakse silikaatelektrolüüdis, rakendades 5 minutiks 300 V pinget. Implantaadi ellujäämismäär on 99,2% ja luu sideme tugevus suureneb 40%.