Kako postići površinsku obradu unutrašnje šupljine?

一, Tehnički princip: Modifikacija površine kombinovanim efektima nekoliko fizičkih polja
Glavni cilj površinske obrade za unutrašnje šupljine strukture je povećanje performansi i optimizacija morfologije površine putem mehaničkih, hemijskih ili kompozitnih metoda. Postoje tri glavne grupe tehničkih principa:
Tip mehaničkog uklanjanja: koristi efekat mikro rezanja abrazivnih čestica kako bi se otklonili slojevi površinskih defekata. Metoda poliranja abrazivnim protokom, na primjer, koristi polučvrste polimerne abrazive koji teku pod pritiskom kako bi ravnomjerno polirali složene strukture poput poprečnih rupa i unutrašnjih šupljina, što rezultira hrapavostom površine od Ra0,1 μm.
Tip hemijskog rastvaranja: Ova vrsta hemijskog rastvaranja koristi ideje elektrohemije ili hemijske korozije za selektivno uklanjanje neravnina sa površine. Tehnologija elektrolitičkog poliranja kontrolira tempo anodnog rastvaranja kako bi mikrogeometrijska morfologija površine bila glatkija. Također stvara debeli oksidni film kako bi površina bila otpornija na koroziju. Obrada unutrašnje šupljine od nerđajućeg čelika 316L može smanjiti hrapavost sa Ra6 μm ​​na Ra0,2 μm.
Kompozitni tip armature: Izrada funkcionalno gradirane površine korištenjem i fizičkog taloženja i kemijske modifikacije. Na primjer, PVD (Physical Vapor Deposition) tehnologija stavlja TiN premaz u šupljinu kalupa. Ovaj premaz je tvrd do 2200HV i tri puta otporniji na habanje. Tehnologija infiltracije rijetkih zemalja dodaje elemente poput Ce i La tokom procesa nitriranja kako bi sloj infiltracije bio 40% dublji, što uvelike poboljšava otpornost na zamor.
2, Implementacija procesa: tačni odgovori za svaku situaciju
1. Poliranje unutrašnje šupljine dubokih rupa: inovativna upotreba tehnologije abrazivnog protoka
Tradicionalni postupci poliranja ne funkcionišu dobro na strukturama dubokih rupa kao što su unutrašnja šupljina lopatica motora aviona i brizgaljke goriva u automobilima jer je teško doći do njih i ne rade baš dobro. Tehnologija abrazivnog toka napreduje koristeći sljedeće nove ideje:
Srednja optimizacija: Koristi se polu{0}}čvrsta abrazivna mješavina čestica silicijum karbida i polimernih nosača kako bi se osiguralo da može rezati i ne izgrebati površinu.
Dizajn kanala: Korišćenjem računarske dinamike fluida (CFD) za simulaciju i poboljšanje kanala alata, možemo osigurati da je brzina strujanja abraziva u mikroporama od 0,3 mm više od 95% ujednačena.
Kontrola parametara: Na primjer, prilikom obrade unutrašnje šupljine određene vrste lopatica turbine, hrapavost se može smanjiti sa Ra3,2 μm na Ra0,4 μm nakon tri ciklusa (svaki po 5 minuta). Pritisak je 0,5 MPa, a brzina protoka je 15 mm/s.
2. Za složeno uklanjanje ivica, koristite elektrohemijski i mehanički kompozitni pristup.
Prilikom uklanjanja neravnina sa struktura unakrsnih rupa kao što su tijela prijenosnih ventila i hidraulički blokovi ventila, morate pronaći kompromis između brzine i kvalitete. Kompanija je osmislila proces "elektrohemijskog uklanjanja ivica + poliranja abrazivnim tokom":
Elektrohemijska faza: 10% rastvor NaCl se koristi kao elektrolit, a impulsno napajanje sa frekvencijom od 10kHz i radnim ciklusom od 30% se koristi za uklanjanje 90% neravnina pri gustini struje od 0,5A/cm². Proces traje ne više od 2 minute.
Faza protoka čestica za mljevenje koristi abraziv od silicijum karbida od 800 mesh za poliranje u trajanju od 2 minute pod pritiskom od 0,3 MPa. Ovo uklanja elektrohemijske ostatke i ostavlja kvalitet površine od Ra0,2 μm.
3. Učiniti unutrašnjost šupljine otpornom na koroziju: korištenjem tehnologije elektrolitičkog poliranja i premazivanja
Unutrašnjost implantata medicinskog uređaja, uključujući protetske zglobove, mora biti biokompatibilna i otporna na koroziju. Jedna kompanija koristi proces "elektrolitičkog poliranja + DLC (dijamantski-ugljični premaz)":
Elektrolitičko poliranje: Korištenjem napona od 15V i struje od 20A u trajanju od 5 minuta u elektrolitu miješanom fosfornom i sumpornom kiselinom, hrapavost površine Ti6Al4V se smanjuje sa Ra1,6 μm na Ra0,08 μm i formira se oksidni premaz debljine 100 nm.
DLC premaz: DLC premaz debljine 2 μm nanosi se tehnikom magnetronskog raspršivanja. Tvrdoća se približava 20 GPa, koeficijent trenja se smanjuje na 0,05, a otpornost na koroziju se povećava za 10 puta u simuliranoj tjelesnoj tekućini.
3, Upotreba u poslovanju: uobičajeni primjeri u visoko-proizvodnom sektoru
1. Oblast vazduhoplovstva
GE Aviation koristi tehnologiju selektivnog laserskog topljenja (SLM) za izradu mlaznica za gorivo za LEAP motore. Nakon izrade, unutrašnji protočni kanal se polira abrazivnim tokom kako bi se površina učinila glatkijom (od Ra12 μm do Ra0,8 μm), ujednačenijim protokom goriva (za 8%) i efikasnijim gorivom-(za 1,5%).
2. U poslu izrade automobila
Bosch je smislio novi način čišćenja i poliranja-šupljine pumpe za ulje u sistemu common rail. Koristi i ultrazvučno čišćenje i elektrolitičko poliranje.
Ultrazvučno čišćenje: Da biste uklonili ostatke tekućine za sečenje od obrade, čistite 10 minuta na frekvenciji od 40 kHz i snazi ​​od 100 W.
Elektrolitičko poliranje: Koristite elektrolit na bazi fosfata- i napon od 12V u trajanju od 3 minute kako biste šupljinu od nehrđajućeg čelika 316L učinili manje grubom (od Ra2,5 μm do Ra0,4 μm) i povećali trajanje koje može izdržati koroziju u slanom spreju (sa 2500 sati na 2500 sati).
3. Oblast medicinskih sredstava
Johnson&Johnson DePuy Synthes pravi acetabularne čaše metodom "elektrolitičko poliranje+mikrolučna oksidacija".
Elektrolitičko poliranje: Smanjite hrapavost površine Ti6Al4V podloge sa Ra3,2 μm na Ra0,2 μm i oslobodite se nestopljenih čestica koje su nastale tokom SLM oblikovanja.
Mikrolučna oksidacija: 20 μm debeo oksidni premaz sa hidroksiapatitom se pravi u silikatnom elektrolitu primenom 300V tokom 5 minuta. Stopa preživljavanja implantata je 99,2%, a čvrstoća koštane veze je povećana za 40%.