Како постићи површинску обраду структуре унутрашње шупљине?

一, Технички принцип: Модификација површине комбинованим ефектима неколико физичких поља
Главни циљ површинске обраде за унутрашње шупљине структуре је повећање перформанси и оптимизација морфологије површине путем механичких, хемијских или композитних метода. Постоје три главне групе техничких принципа:
Тип механичког уклањања: користи ефекат микро резања абразивних честица како би се отклонили слојеви површинских дефеката. Метода полирања абразивног тока, на пример, користи полу-абразивне материјале од полимера који теку под притиском за равномерно полирање компликованих структура као што су попречне рупе и унутрашње шупљине, што доводи до храпавости површине од Ра0,1 μм.
Тип хемијског растварања: Ова врста хемијског растварања користи идеје електрохемије или хемијске корозије да селективно елиминише избочине са површине. Технологија електролитичког полирања контролише темпо анодног растварања како би микрогеометријска морфологија површине била глаткија. Такође ствара дебели оксидни филм како би површина била отпорнија на корозију. Третман унутрашње шупљине од нерђајућег челика 316Л може смањити храпавост са Ра6 μм на Ра0,2 μм.
Тип композитног ојачања: Прављење функционално степеноване површине коришћењем и физичког таложења и хемијске модификације. На пример, ПВД (Пхисицал Вапор Депоситион) технологија ставља ТиН премаз у шупљину калупа. Овај премаз је тврд до 2200ХВ и три пута отпорнији на хабање. Технологија инфилтрације ретких земаља додаје елементе попут Це и Ла током процеса нитрирања како би слој инфилтрације био 40% дубљи, што у великој мери побољшава отпорност на замор.
2, Имплементација процеса: тачни одговори за сваку ситуацију
1. Полирање унутрашње шупљине дубоких рупа: иновативна употреба технологије абразивног протока
Традиционалне процедуре полирања не функционишу добро на структурама дубоких рупа као што су унутрашња шупљина лопатица мотора авиона и бризгаљке горива у аутомобилима јер је тешко доћи до њих и не раде баш добро. Технологија абразивног тока напредује користећи следеће нове идеје:
Средња оптимизација: Користи се полу{0}}чврста абразивна мешавина честица силицијум карбида и полимерних носача да би се осигурало да може да сече и да не гребе површину.
Дизајн канала: Коришћењем рачунарске динамике флуида (ЦФД) за симулацију и побољшање канала алата, можемо осигурати да је брзина струјања абразива у микропорама од 0,3 мм више од 95% уједначена.
Контрола параметара: На пример, приликом обраде унутрашње шупљине одређене врсте лопатица турбине, храпавост се може смањити са Ра3,2 μм на Ра0,4 μм након три циклуса (сваки по 5 минута). Притисак је 0,5 МПа, а брзина протока је 15 мм/с.
2. За сложено уклањање ивица, користите електрохемијски и механички композитни приступ.
Када уклањате неравнине са структура са попречним рупама као што су тела вентила преноса и блокови хидрауличних вентила, морате пронаћи компромис између брзине и квалитета. Компанија је осмислила процес "електрохемијског уклањања ивица + полирања абразивним током":
Електрохемијски степен: 10% раствор НаЦл се користи као електролит, а импулсно напајање са фреквенцијом од 10кХз и радним циклусом од 30% се користи за уклањање 90% неравнина при густини струје од 0,5А/цм². Процес траје не више од 2 минута.
Фаза протока честица за млевење користи абразив од силицијум карбида од 800 месх за полирање у трајању од 2 минута под притиском од 0,3 МПа. Ово уклања електрохемијске остатке и оставља квалитет површине од Ра0,2 μм.
3. Израда унутрашњости шупљине отпорном на корозију: коришћењем технологије електролитичког полирања и премаза
Унутрашњост имплантата медицинског уређаја, укључујући протетске зглобове, мора бити и биокомпатибилна и отпорна на корозију. Једна компанија користи процес „електролитичког полирања + ДЛЦ (дијамантски-угљенични премаз)“:
Електролитичко полирање: Коришћењем напона од 15В и струје од 20А током 5 минута у мешаном електролиту фосфорне и сумпорне киселине, храпавост површине Ти6Ал4В се смањује са Ра1,6 μм на Ра0,08 μм и формира се оксидни премаз дебљине 100 нм.
ДЛЦ премаз: ДЛЦ премаз дебљине 2 μм наноси се техником магнетронског распршивања. Тврдоћа се приближава 20 ГПа, коефицијент трења се смањује на 0,05, а отпорност на корозију се повећава 10 пута у симулираном окружењу са телесним течностима.
3, Употреба у пословању: уобичајени примери у високом{1}}производном сектору
1. Област ваздухопловства
ГЕ Авиатион користи технологију селективног ласерског топљења (СЛМ) за израду млазница за гориво за ЛЕАП моторе. Након израде, унутрашњи канал за проток се полира абразивним током да би површина била глаткија (од Ра12 μм до Ра0,8 μм), да би проток горива био равномернији (за 8%), а мотор био ефикаснији-(за 1,5%).
2. У послу израде аутомобила
Босцх је смислио нови начин за чишћење и полирање{0}}шупљине уљне пумпе високог притиска у систему цоммон раил. Користи и ултразвучно чишћење и електролитичко полирање.
Ултразвучно чишћење: Да бисте уклонили остатке течности за сечење од машинске обраде, чистите 10 минута на фреквенцији од 40 кХз и снази од 100 В.
Електролитичко полирање: Користите електролит на бази фосфата- и напон од 12 В у трајању од 3 минута да бисте учинили шупљину од нерђајућег челика 316Л мање грубом (од Ра2,5 μм до Ра0,4 μм) и повећали трајање које може да издржи корозију у сланом спреју (са 2500 сати на 2500 сати).
3. Област медицинских средстава
Јохнсон&Јохнсон ДеПуи Синтхес прави ацетабуларне чаше методом „електролитичко полирање+микролучна оксидација“.
Електролитичко полирање: Смањите храпавост површине Ти6Ал4В подлоге са Ра3,2 μм на Ра0,2 μм и ослободите се нестопљених честица које су настале током СЛМ обликовања.
Микролучна оксидација: 20 μм дебео оксидни премаз са хидроксиапатитом се прави у силикатном електролиту применом 300В током 5 минута. Стопа преживљавања имплантата је 99,2%, а јачина коштане везе је повећана за 40%.