Hvordan oppnå overflatebehandling av den indre hulromstrukturen?

一, Teknisk prinsipp: Overflatemodifisering gjennom kombinerte effekter av flere fysiske felt
Hovedmålet med overflatebehandling for indre hulromsstrukturer er å øke ytelsen og optimalisere overflatemorfologien via mekaniske, kjemiske eller komposittmetoder. Det er tre hovedgrupper av tekniske prinsipper:
Mekanisk fjerningstype: bruker mikroskjæreeffekten til slipende partikler for å bli kvitt lag med overflatedefekter. Abrasive flow poleringsmetoden, for eksempel, bruker halv-solid polymer slipemidler som flyter under trykk for å polere kompliserte strukturer som krysshull og indre hulrom jevnt, noe som resulterer i en overflateruhet på Ra0,1 μm.
Kjemisk oppløsningstype: Denne typen kjemisk oppløsning bruker ideene om elektrokjemi eller kjemisk korrosjon for å selektivt eliminere ujevnheter fra overflaten. Elektrolytisk poleringsteknologi kontrollerer tempoet i anodisk oppløsning for å gjøre overflatens mikrogeometriske morfologi jevnere. Det lager også en tykk oksidfilm for å gjøre overflaten mer motstandsdyktig mot korrosjon. Behandlingen av det indre hulrommet i 316L rustfritt stål kan senke ruheten fra Ra6 μm ​​til Ra0,2 μm.
Komposittarmeringstype: Lage en funksjonelt gradert overflate ved å bruke både fysisk avsetning og kjemisk modifikasjon. For eksempel setter PVD-teknologi (Physical Vapour Deposition) TiN-belegg i formhulen. Dette belegget er opp til 2200HV hardt og tre ganger mer motstandsdyktig mot slitasje. Infiltrasjonsteknologien med sjeldne jordarter legger til elementer som Ce og La under nitreringsprosessen for å gjøre infiltrasjonslaget 40 % dypere, noe som i stor grad forbedrer utmattelsesmotstanden.
2, Prosessimplementering: eksakte svar for hver situasjon
1. Polering av dype hull indre hulrom: en innovativ bruk av abrasiv flow-teknologi
Tradisjonelle poleringsprosedyrer fungerer ikke bra på dype hullstrukturer som den indre hulheten til flymotorblader og drivstoffinjektorer til biler fordi de er vanskelige å komme til og ikke fungerer veldig bra. Abrasive flow-teknologien gjør fremskritt ved å bruke følgende nye ideer:
Middels optimalisering: En halv-solid slipende blanding av silisiumkarbidpartikler og polymerbærere brukes for å sikre at den kan kutte og ikke riper overflaten.
Kanaldesign: Ved å bruke computational fluid dynamics (CFD) for å simulere og forbedre verktøykanalen, kan vi sørge for at den abrasive strømningshastigheten i 0,3 mm mikroporene er mer enn 95 % jevn.
Kontroll av parametere: For eksempel, mens man behandler det indre hulrommet til en bestemt type turbinblad, kan ruheten reduseres fra Ra3,2 μm til Ra0,4 μm etter tre sykluser (5 minutter hver). Trykket er 0,5 MPa og strømningshastigheten er 15 mm/s.
2. For kompleks avgrading av hulrom, bruk en elektrokjemisk og mekanisk komposittmetode.
Når du fjerner grader fra tverrhullsstrukturer som transmisjonsventilhus og hydrauliske ventilblokker, må du finne et kompromiss mellom hastighet og kvalitet. Et selskap kom opp med prosessen "elektrokjemisk avgrading + slipende strømningspolering":
Elektrokjemisk trinn: En 10 % NaCl-løsning brukes som elektrolytt, og en pulsstrømforsyning med en frekvens på 10 kHz og en driftssyklus på 30 % brukes for å fjerne 90 % av graderne ved en strømtetthet på 0,5 A/cm². Prosessen tar ikke mer enn 2 minutter.
Slipepartikkelstrømningstrinnet bruker 800 mesh silisiumkarbidslipemiddel for å polere i 2 minutter ved et trykk på 0,3 MPa. Dette fjerner elektrokjemiske rester og etterlater en overflatekvalitet på Ra0,2 μm.
3. Gjøre innsiden av hulrommet motstandsdyktig mot korrosjon: ved bruk av både elektrolytisk polering og beleggingsteknologi
Innsiden av implantater for medisinsk utstyr, inkludert leddproteser, må være både biokompatible og motstandsdyktige mot korrosjon. Ett selskap bruker prosessen med "elektrolytisk polering + DLC (diamant-som karbon)-belegg":
Elektrolytisk polering: Ved å bruke en spenning på 15V og en strøm på 20A i 5 minutter i en fosforsyre- og svovelsyreblandet elektrolytt, reduseres overflateruheten til Ti6Al4V fra Ra1,6 μm til Ra0,08 μm og et 100 nm tykt oksidbelegg.
DLC-belegg: Et 2 μm tykt DLC-belegg påføres ved bruk av magnetronforstøvningsteknikk. Hardheten nærmer seg 20 GPa, friksjonskoeffisienten senker til 0,05, og korrosjonsmotstanden økes med 10 ganger i et simulert kroppsvæskemiljø.
3, Bruk i virksomheten: Vanlige eksempler i-den avanserte produksjonssektoren
1. Luftfartsfeltet
Selektiv lasersmelting (SLM)-teknologi brukes av GE Aviation for å lage drivstoffdyser for LEAP-motorer. Etter å ha blitt laget, poleres den indre strømningskanalen med slipende strømning for å gjøre overflaten jevnere (fra Ra12 μm til Ra0,8 μm), få ​​drivstoffet til å flyte jevnere (med 8%) og gjøre motoren mer-effektiv (med 1,5%).
2. I bransjen med å lage biler
Bosch har kommet opp med en ny måte å rengjøre og polere høytrykksoljepumpehullet i common rail-systemet på.- Den bruker både ultralydrensing og elektrolytisk polering.
Ultralydrengjøring: For å bli kvitt skjærevæskerester fra maskinering, rengjør i 10 minutter med en frekvens på 40kHz og en effekt på 100W.
Elektrolytisk polering: Bruk en fosfatbasert-elektrolytt og 12V spenning i 3 minutter for å gjøre 316L-hulrommet i rustfritt stål mindre grovt (fra Ra2,5 μm til Ra0,4 μm) og øke varigheten det tåler saltspraykorrosjon (fra 5000 timer).
3. Feltet medisinsk utstyr
Johnson&Johnson DePuy Synthes lager acetabulære kopper ved å bruke metoden "elektrolytisk polering+mikrobueoksidasjon".
Elektrolytisk polering: Senk overflateruheten til Ti6Al4V-substratet fra Ra3,2 μm til Ra0,2 μm og bli kvitt de usmeltede partiklene som ble laget under SLM-støping.
Mikrobueoksidasjon: Et 20 μm tykt oksidbelegg med hydroksyapatitt lages i en silikatelektrolytt ved å påføre 300V i 5 minutter. Implantatets overlevelsesrate er 99,2 %, og styrken til beinbindingen økes med 40 %.