Πώς να επιτύχετε επιφανειακή επεξεργασία της δομής της εσωτερικής κοιλότητας;

一, Τεχνική αρχή: Τροποποίηση επιφάνειας μέσω των συνδυασμένων επιδράσεων πολλών φυσικών πεδίων
Ο κύριος στόχος της επιφανειακής επεξεργασίας για δομές εσωτερικής κοιλότητας είναι η αύξηση της απόδοσης και η βελτιστοποίηση της μορφολογίας της επιφάνειας μέσω μηχανικών, χημικών ή σύνθετων μεθόδων. Υπάρχουν τρεις κύριες ομάδες τεχνικών αρχών:
Τύπος μηχανικής αφαίρεσης: χρησιμοποιεί το αποτέλεσμα μικροκοπής των λειαντικών σωματιδίων για να απαλλαγεί από στρώματα επιφανειακών ελαττωμάτων. Η μέθοδος στίλβωσης με λειαντική ροή, για παράδειγμα, χρησιμοποιεί ημι-στερεά λειαντικά πολυμερή που ρέουν υπό πίεση για να γυαλίσουν ομοιόμορφα περίπλοκες δομές όπως εγκάρσιες οπές και εσωτερικές κοιλότητες, με αποτέλεσμα τραχύτητα επιφάνειας Ra0,1 μm.
Τύπος χημικής διάλυσης: Αυτό το είδος χημικής διάλυσης χρησιμοποιεί τις ιδέες της ηλεκτροχημείας ή της χημικής διάβρωσης για να εξαλείψει επιλεκτικά τα χτυπήματα από την επιφάνεια. Η τεχνολογία ηλεκτρολυτικής στίλβωσης ελέγχει τον ρυθμό της ανοδικής διάλυσης για να κάνει τη μικρογεωμετρική μορφολογία της επιφάνειας πιο ομαλή. Κάνει επίσης ένα παχύ φιλμ οξειδίου για να κάνει την επιφάνεια πιο ανθεκτική στη διάβρωση. Η επεξεργασία της εσωτερικής κοιλότητας από ανοξείδωτο χάλυβα 316L μπορεί να μειώσει την τραχύτητα από Ra6 μm ​​σε Ra0,2 μm.
Σύνθετος τύπος οπλισμού: Δημιουργία λειτουργικά διαβαθμισμένης επιφάνειας χρησιμοποιώντας τόσο φυσική εναπόθεση όσο και χημική τροποποίηση. Για παράδειγμα, η τεχνολογία PVD (Physical Vapor Deposition) τοποθετεί επίστρωση TiN στην κοιλότητα του καλουπιού. Αυτή η επίστρωση είναι σκληρή έως και 2200 HV και τρεις φορές πιο ανθεκτική στη φθορά. Η τεχνολογία διήθησης σπάνιων γαιών προσθέτει στοιχεία όπως το Ce και το La κατά τη διάρκεια της διαδικασίας εναζώτου για να κάνει το στρώμα διείσδυσης 40% βαθύτερο, γεγονός που βελτιώνει σημαντικά την αντοχή στην κόπωση.
2, Εφαρμογή διαδικασίας: ακριβείς απαντήσεις για κάθε κατάσταση
1. Γυάλισμα εσωτερικής κοιλότητας βαθιάς οπής: μια καινοτόμος χρήση τεχνολογίας λειαντικής ροής
Οι παραδοσιακές διαδικασίες στίλβωσης δεν λειτουργούν καλά σε δομές με βαθιές οπές, όπως η εσωτερική κοιλότητα των λεπίδων του κινητήρα των αεροσκαφών και των μπεκ ψεκασμού καυσίμου αυτοκινήτου, επειδή είναι δύσκολο να φτάσετε και δεν λειτουργούν πολύ καλά. Η τεχνολογία λειαντικής ροής σημειώνει πρόοδο χρησιμοποιώντας τις ακόλουθες νέες ιδέες:
Μέση βελτιστοποίηση: Χρησιμοποιείται ένα ημι-συμπαγές λειαντικό μείγμα σωματιδίων καρβιδίου του πυριτίου και φορέων πολυμερούς για να διασφαλιστεί ότι μπορεί να κόψει και να μην χαράξει την επιφάνεια.
Σχεδιασμός καναλιού: Χρησιμοποιώντας υπολογιστική δυναμική ρευστών (CFD) για την προσομοίωση και τη βελτίωση του καναλιού εργαλείων, μπορούμε να βεβαιωθούμε ότι η ταχύτητα ροής λειαντικού στους μικροπόρους 0,3 mm είναι περισσότερο από 95% ομοιόμορφη.
Έλεγχος παραμέτρων: Για παράδειγμα, κατά την επεξεργασία της εσωτερικής κοιλότητας ενός συγκεκριμένου τύπου πτερυγίου στροβίλου, η τραχύτητα μπορεί να μειωθεί από Ra3,2 μ m σε Ra0,4 μ m μετά από τρεις κύκλους (5 λεπτά ο καθένας). Η πίεση είναι 0,5 MPa και ο ρυθμός ροής είναι 15 mm/s.
2. Για πολύπλοκη αφαίρεση γρεζιών κοιλότητας, χρησιμοποιήστε μια ηλεκτροχημική και μηχανική σύνθετη προσέγγιση.
Όταν αφαιρείτε γρέζια από δομές διασταύρωσης οπών, όπως σώματα βαλβίδων μετάδοσης και υδραυλικά μπλοκ βαλβίδων, πρέπει να βρείτε έναν συμβιβασμό μεταξύ ταχύτητας και ποιότητας. Μια εταιρεία σκέφτηκε τη διαδικασία "ηλεκτροχημικής αφαίρεσης γρεζιών+γυάλισμα με λειαντική ροή":
Ηλεκτροχημικό στάδιο: Ένα διάλυμα NaCl 10% χρησιμοποιείται ως ηλεκτρολύτης και μια παλμική παροχή ισχύος με συχνότητα 10kHz και κύκλο λειτουργίας 30% χρησιμοποιείται για την αφαίρεση του 90% των γρέζων σε πυκνότητα ρεύματος 0,5A/cm². Η διαδικασία δεν διαρκεί περισσότερο από 2 λεπτά.
Το στάδιο ροής σωματιδίων λείανσης χρησιμοποιεί λειαντικό καρβίδιο του πυριτίου 800 mesh για γυάλισμα για 2 λεπτά σε πίεση 0,3 MPa. Αυτό αφαιρεί τα ηλεκτροχημικά υπολείμματα και αφήνει μια ποιότητα επιφάνειας Ra0,2 μm.
3. Κάνοντας το εσωτερικό της κοιλότητας ανθεκτικό στη διάβρωση: χρησιμοποιώντας τεχνολογία ηλεκτρολυτικής στίλβωσης και επίστρωσης
Το εσωτερικό των εμφυτευμάτων ιατρικής συσκευής, συμπεριλαμβανομένων των προσθετικών αρθρώσεων, πρέπει να είναι βιοσυμβατό και ανθεκτικό στη διάβρωση. Μια εταιρεία χρησιμοποιεί τη διαδικασία "ηλεκτρολυτικής στίλβωσης + επίστρωσης DLC (διαμάντι-όπως άνθρακας)":
Ηλεκτρολυτική στίλβωση: Χρησιμοποιώντας τάση 15V και ρεύμα 20Α για 5 λεπτά σε μικτό ηλεκτρολύτη φωσφορικού οξέος και θειικού οξέος, η τραχύτητα της επιφάνειας του Ti6Al4V μειώνεται από Ra1,6 μm σε Ra0,08 μm και σχηματίζεται επίστρωση οξειδίου πάχους 100 nm.
Επίστρωση DLC: Εφαρμόζεται επίστρωση DLC πάχους 2 μm με τη χρήση τεχνικής sputtering magnetron. Η σκληρότητα πλησιάζει τα 20 GPa, ο συντελεστής τριβής μειώνεται στο 0,05 και η αντίσταση στη διάβρωση αυξάνεται κατά 10 φορές σε ένα περιβάλλον προσομοίωσης σωματικού υγρού.
3, Χρήση στην επιχείρηση: κοινά παραδείγματα στον τομέα της κατασκευής-υψηλού επιπέδου
1. Ο τομέας της αεροδιαστημικής
Η τεχνολογία επιλεκτικής τήξης λέιζερ (SLM) χρησιμοποιείται από την GE Aviation για την κατασκευή ακροφυσίων καυσίμου για κινητήρες LEAP. Αφού κατασκευαστεί, το εσωτερικό κανάλι ροής γυαλίζεται με λειαντική ροή για να γίνει η επιφάνεια πιο λεία (από Ra12 μ m έως Ra0,8 μ m), να γίνει πιο ομοιόμορφη η ροή του καυσίμου (κατά 8%) και να γίνει ο κινητήρας πιο αποδοτικός-καυσίμου (κατά 1,5%).
2. Στην επιχείρηση κατασκευής αυτοκινήτων
Η Bosch έχει βρει έναν νέο τρόπο για να καθαρίζει και να γυαλίζει την κοιλότητα της αντλίας λαδιού υψηλής πίεσης-του συστήματος common rail. Χρησιμοποιεί καθαρισμό με υπερήχους και ηλεκτρολυτικό γυάλισμα.
Καθαρισμός με υπερήχους: Για να απαλλαγείτε από το υπολειπόμενο υγρό κοπής από τη μηχανική κατεργασία, καθαρίστε για 10 λεπτά σε συχνότητα 40 kHz και ισχύ 100 W.
Ηλεκτρολυτική στίλβωση: Χρησιμοποιήστε έναν ηλεκτρολύτη με βάση-φωσφορικά άλατα και τάση 12 V για 3 λεπτά για να κάνετε την κοιλότητα από ανοξείδωτο χάλυβα 316L λιγότερο τραχιά (από Ra2,5 μ m σε Ra0,4 μ m) και να αυξήσετε τη διάρκεια της αντοχής της στη διάβρωση ψεκασμού αλατιού (από 200 ώρες).
3. Το πεδίο των ιατροτεχνολογικών προϊόντων
Η Johnson&Johnson DePuy Synthes κατασκευάζει κύπελλα κοτύλης χρησιμοποιώντας τη μέθοδο «ηλεκτρολυτική στίλβωση+μικροξείδωση τόξου».
Ηλεκτρολυτική στίλβωση: Μειώστε την τραχύτητα της επιφάνειας του υποστρώματος Ti6Al4V από Ra3,2 μ m σε Ra0,2 μ m και απαλλαγείτε από τα μη συντηγμένα σωματίδια που δημιουργήθηκαν κατά τη χύτευση SLM.
Οξείδωση μικροτόξου: Μια επίστρωση οξειδίου πάχους 20 μ m με υδροξυαπατίτη γίνεται σε πυριτικό ηλεκτρολύτη με εφαρμογή 300 V για 5 λεπτά. Το ποσοστό επιβίωσης του εμφυτεύματος είναι 99,2% και η αντοχή του οστικού δεσμού ενισχύεται κατά 40%.