Com aconseguir el tractament superficial de l'estructura de la cavitat interna?

一, Principi tècnic: modificació de la superfície mitjançant els efectes combinats de diversos camps físics
L'objectiu principal del tractament de superfícies per a estructures de cavitats internes és augmentar el rendiment i optimitzar la morfologia superficial mitjançant mètodes mecànics, químics o compostos. Hi ha tres grups principals de principis tècnics:
Tipus d'eliminació mecànica: utilitza l'efecte de micro tall de partícules abrasives per desfer-se de capes de defectes superficials. El mètode de poliment de flux abrasiu, per exemple, utilitza abrasius polímers semi-sòlids que flueixen sota pressió per polir estructures complicades com forats creuats i cavitats interiors de manera uniforme, donant lloc a una rugositat superficial de Ra0,1 μm.
Tipus de dissolució química: aquest tipus de dissolució química utilitza les idees d'electroquímica o corrosió química per eliminar selectivament els cops de la superfície. La tecnologia de poliment electrolític controla el ritme de dissolució anòdica per fer que la morfologia micro geomètrica de la superfície sigui més suau. També fa una pel·lícula d'òxid gruixuda per fer que la superfície sigui més resistent a la corrosió. El tractament de la cavitat interior de l'acer inoxidable 316L pot reduir la rugositat de Ra6 μm ​​a Ra0.2 μm.
Tipus de reforç compost: fer una superfície graduada funcionalment utilitzant tant la deposició física com la modificació química. Per exemple, la tecnologia PVD (Physical Vapor Deposition) posa un recobriment de TiN a la cavitat del motlle. Aquest recobriment és dur fins a 2200HV i tres vegades més resistent al desgast. La tecnologia d'infiltració de terres rares afegeix elements com Ce i La durant el procés de nitruració per fer la capa d'infiltració un 40% més profunda, la qual cosa millora molt la resistència a la fatiga.
2, Implementació del procés: respostes exactes per a cada situació
1. Polit de la cavitat interior del forat profund: un ús innovador de la tecnologia de flux abrasiu
Els procediments de poliment tradicionals no funcionen bé en estructures de forats profunds com el buit interior de les pales del motor d'avions i els injectors de combustible d'automòbils perquè són difícils d'arribar i no funcionen molt bé. La tecnologia de flux abrasiu avança utilitzant les noves idees següents:
Optimització mitjana: s'utilitza una barreja abrasiva semi-sòlida de partícules de carbur de silici i portadors de polímers per assegurar-se que pugui tallar i no ratllar la superfície.
Disseny del canal: utilitzant la dinàmica de fluids computacional (CFD) per simular i millorar el canal d'eines, podem assegurar-nos que la velocitat del flux abrasiu als microporus de 0,3 mm sigui més del 95% uniforme.
Control de paràmetres: per exemple, mentre es tracta la cavitat interna d'un determinat tipus de pala de turbina, la rugositat es pot reduir de Ra3,2 μm a Ra0,4 μm després de tres cicles (5 minuts cadascun). La pressió és de 0,5 MPa i el cabal és de 15 mm/s.
2. Per al desbarbat de cavitats complexes, utilitzeu un mètode compost electroquímic i mecànic.
Quan elimineu les rebaves d'estructures de forats creuats com els cossos de vàlvules de transmissió i els blocs de vàlvules hidràuliques, heu de trobar un compromís entre velocitat i qualitat. Una empresa va idear el procés de "desbarbat electroquímic + polit amb flux abrasiu":
Etapa electroquímica: s'utilitza una solució de NaCl al 10% com a electròlit i s'utilitza una font d'alimentació de polsos amb una freqüència de 10 kHz i un cicle de treball del 30% per eliminar el 90% de les rebaves a una densitat de corrent de 0,5 A/cm². El procés no dura més de 2 minuts.
L'etapa de flux de partícules de mòlta utilitza un abrasiu de carbur de silici de malla 800 per polir durant 2 minuts a una pressió de 0,3 MPa. Això elimina els residus electroquímics i deixa una qualitat superficial de Ra0,2 μm.
3. Fer que l'interior de la cavitat sigui resistent a la corrosió: utilitzant tecnologia de poliment i recobriment electrolític
L'interior dels implants de dispositius mèdics, incloses les articulacions protètiques, ha de ser biocompatible i resistent a la corrosió. Una empresa utilitza el procés de "polit electrolític + recobriment DLC (-com el carboni)":
Polit electrolític: utilitzant una tensió de 15V i un corrent de 20A durant 5 minuts en un electròlit mixt d'àcid fosfòric i àcid sulfúric, la rugositat superficial de Ti6Al4V es redueix de Ra1,6 μm a Ra0,08 μm i es forma un recobriment d'òxid de 100 nm de gruix.
Recobriment DLC: s'aplica un recobriment DLC de 2 μ m de gruix mitjançant la tècnica de catòfora amb magnetrón. La duresa s'acosta als 20 GPa, el coeficient de fricció baixa a 0,05 i la resistència a la corrosió augmenta 10 vegades en un entorn de fluid corporal simulat.
3, Ús als negocis: exemples habituals en el sector de la fabricació-de gamma alta
1. L'àmbit aeroespacial
La tecnologia de fusió làser selectiva (SLM) és utilitzada per GE Aviation per fabricar broquets de combustible per a motors LEAP. Després de fer-se, el canal de flux intern es polia amb un flux abrasiu per fer la superfície més llisa (de Ra12 μ m a Ra0,8 μ m), fer que el combustible flueixi de manera més uniforme (en un 8%) i fer que el motor sigui més eficient en combustible (en un 1,5%).
2. En el negoci de fabricar cotxes
Bosch ha creat una nova manera de netejar i polir la cavitat de la bomba d'oli d'alta pressió-del sistema common rail. Utilitza tant neteja per ultrasons com poliment electrolític.
Neteja per ultrasons: per eliminar les restes del líquid de tall del mecanitzat, netejar durant 10 minuts a una freqüència de 40 kHz i una potència de 100 W.
Polit electrolític: utilitzeu un electròlit a base de fosfat-i una tensió de 12 V durant 3 minuts per fer que la cavitat d'acer inoxidable 316L sigui menys rugosa (de Ra2,5 μm a Ra0,4 μm) i augmenti la durada en què pot suportar la corrosió per polvorització de sal (de 500 hores a 2000 hores).
3. L'àmbit dels dispositius mèdics
Johnson&Johnson DePuy Synthes fa copes acetabulars mitjançant el mètode de "polit electrolític + oxidació de micro arc".
Polit electrolític: reduïu la rugositat superficial del substrat Ti6Al4V de Ra3,2 μm a Ra0,2 μm i elimineu les partícules no fusionades que es van fer durant l'emmotllament SLM.
Oxidació de micro arc: es fa un recobriment d'òxid de 20 μm de gruix amb hidroxiapatita en un electròlit de silicat aplicant 300 V durant 5 minuts. La taxa de supervivència de l'implant és del 99,2% i la força de l'enllaç ossi augmenta un 40%.