Jak uzyskać obróbkę powierzchniową wewnętrznej struktury wnęki?

一, Zasada techniczna: modyfikacja powierzchni poprzez połączone działanie kilku pól fizycznych
Głównym celem obróbki powierzchni wewnętrznych struktur wnękowych jest zwiększenie wydajności i optymalizacja morfologii powierzchni metodami mechanicznymi, chemicznymi lub kompozytowymi. Istnieją trzy główne grupy zasad technicznych:
Rodzaj usuwania mechanicznego: wykorzystuje efekt mikroskrawania cząstek ściernych w celu pozbycia się warstw defektów powierzchniowych. Na przykład metoda polerowania przepływowego wykorzystuje pół-stałe materiały ścierne polimerowe, które przepływają pod ciśnieniem, aby równomiernie polerować skomplikowane struktury, takie jak otwory poprzeczne i wewnętrzne wgłębienia, uzyskując chropowatość powierzchni Ra0,1 μm.
Typ rozpuszczania chemicznego: Ten rodzaj rozpuszczania chemicznego wykorzystuje idee elektrochemii lub korozji chemicznej w celu selektywnego eliminowania nierówności z powierzchni. Technologia polerowania elektrolitycznego kontroluje tempo rozpuszczania anodowego, aby uzyskać gładszą mikrogeometryczną morfologię powierzchni. Tworzy również grubą warstwę tlenku, dzięki czemu powierzchnia jest bardziej odporna na korozję. Obróbka wewnętrznej wnęki stali nierdzewnej 316L może obniżyć chropowatość z Ra6 μm ​​do Ra0,2 μm.
Rodzaj zbrojenia kompozytowego: Tworzenie funkcjonalnie stopniowanej powierzchni poprzez zastosowanie zarówno fizycznego osadzania, jak i modyfikacji chemicznej. Na przykład technologia PVD (fizyczne osadzanie z fazy gazowej) polega na umieszczeniu powłoki TiN w gnieździe formy. Powłoka ta ma twardość do 2200HV i trzykrotnie większą odporność na zużycie. Technologia infiltracji pierwiastków ziem rzadkich dodaje podczas procesu azotowania pierwiastki takie jak Ce i La, dzięki czemu warstwa infiltracyjna jest o 40% głębsza, co znacznie poprawia odporność na zmęczenie.
2, Implementacja procesu: dokładne odpowiedzi dla każdej sytuacji
1. Polerowanie wnętrza głębokich otworów: innowacyjne zastosowanie technologii przepływu ściernego
Tradycyjne procedury polerowania nie sprawdzają się w przypadku struktur o głębokich otworach, takich jak wewnętrzne wnęki łopatek silników lotniczych i wtryskiwacze paliwa samochodowego, ponieważ są one trudno dostępne i nie działają zbyt dobrze. Technologia przepływu ścierniwa rozwija się dzięki zastosowaniu następujących nowych pomysłów:
Optymalizacja średnia: stosuje się półstałą mieszankę ścierną zawierającą cząstki węglika krzemu i nośniki polimerowe, aby zapewnić zdolność cięcia i brak zarysowań powierzchni.
Projekt kanału: Wykorzystując obliczeniową dynamikę płynów (CFD) do symulacji i udoskonalenia kanału narzędziowego, możemy mieć pewność, że prędkość przepływu ścierniwa w mikroporach o średnicy 0,3 mm jest jednorodna w ponad 95%.
Kontrola parametrów: Przykładowo, podczas obróbki wewnętrznej wnęki określonego typu łopatki turbiny, po trzech cyklach (każdy po 5 minut) można zmniejszyć chropowatość z Ra3,2 μm do Ra0,4 μm. Ciśnienie wynosi 0,5 MPa, a natężenie przepływu 15 mm/s.
2. W przypadku skomplikowanego gratowania ubytków należy zastosować elektrochemiczne i mechaniczne podejście kompozytowe.
Podczas usuwania zadziorów z konstrukcji z otworami poprzecznymi, takich jak korpusy zaworów skrzyni biegów i bloki zaworów hydraulicznych, należy znaleźć kompromis między szybkością a jakością. Pewna firma opracowała proces „gratowania elektrochemicznego + polerowania ściernego”:
Etap elektrochemiczny: Jako elektrolit stosuje się 10% roztwór NaCl, a zasilacz impulsowy o częstotliwości 10 kHz i cyklu pracy 30% służy do usunięcia 90% zadziorów przy gęstości prądu 0,5 A/cm². Proces trwa nie dłużej niż 2 minuty.
Etap przepływu cząstek mielących wykorzystuje materiał ścierny węglik krzemu o uziarnieniu 800 do polerowania przez 2 minuty pod ciśnieniem 0,3 MPa. Usuwa to pozostałości elektrochemiczne i pozostawia jakość powierzchni Ra0,2 μm.
3. Uodpornienie wnętrza wnęki na korozję: poprzez zastosowanie technologii polerowania elektrolitycznego i powlekania
Wnętrze implantów wyrobów medycznych, w tym stawów protetycznych, musi być zarówno biokompatybilne, jak i odporne na korozję. Jedna firma stosuje proces „polerowania elektrolitycznego + powlekania DLC (diament-podobny do węgla)”:
Polerowanie elektrolityczne: Stosując napięcie 15 V i prąd 20 A przez 5 minut w mieszanym elektrolicie kwasu fosforowego i kwasu siarkowego, chropowatość powierzchni Ti6Al4V zmniejsza się z Ra1,6 μm do Ra0,08 μm i tworzy się powłoka tlenkowa o grubości 100 nm.
Powłoka DLC: Powłokę DLC o grubości 2 μm nakłada się techniką napylania magnetronowego. Twardość zbliża się do 20 GPa, współczynnik tarcia spada do 0,05, a odporność na korozję zwiększa się 10-krotnie w symulowanym środowisku płynów ustrojowych.
3. Zastosowanie w biznesie: typowe przykłady w-najwyższym sektorze produkcyjnym
1. Dziedzina lotnictwa i kosmonautyki
Technologia selektywnego topienia laserowego (SLM) jest wykorzystywana przez firmę GE Aviation do produkcji dysz paliwowych do silników LEAP. Po wykonaniu wewnętrzny kanał przepływowy jest polerowany strumieniem ściernym w celu wygładzenia powierzchni (od Ra12 μm do Ra0,8 μm), równomiernego przepływu paliwa (o 8%) i zwiększenia-oszczędności paliwa (o 1,5%).
2. W branży produkcji samochodów
Firma Bosch opracowała nowy sposób czyszczenia i polerowania-wnęki wysokociśnieniowej pompy oleju w układzie Common Rail. Wykorzystuje zarówno czyszczenie ultradźwiękowe, jak i polerowanie elektrolityczne.
Czyszczenie ultradźwiękowe: Aby pozbyć się resztek chłodziwa po obróbce, czyścić przez 10 minut przy częstotliwości 40 kHz i mocy 100W.
Polerowanie elektrolityczne: użyj elektrolitu-na bazie fosforanów i napięcia 12 V przez 3 minuty, aby zmniejszyć szorstkość wnęki ze stali nierdzewnej 316L (od Ra2,5 μm do Ra0,4 μm) i zwiększyć czas odporności na korozję mgły solnej (z 500 do 2000 godzin).
3. Dziedzina wyrobów medycznych
Firma Johnson&Johnson DePuy Synthes produkuje panewki metodą „polerowanie elektrolityczne + utlenianie mikrołukiem”.
Polerowanie elektrolityczne: Obniż chropowatość powierzchni podłoża Ti6Al4V z Ra3,2 μm do Ra0,2 μm i pozbądź się niestopionych cząstek, które powstały podczas formowania SLM.
Utlenianie mikrołukiem: Powłokę tlenkową o grubości 20 μm z hydroksyapatytem wytwarza się w elektrolicie krzemianowym pod napięciem 300 V przez 5 minut. Przeżywalność implantu wynosi 99,2%, a siła wiązania kości jest zwiększona o 40%.