Elektrolitik parlatma karmaşık iç yapılar için uygun mudur?

一, Elektrolitik cilalamanın arkasındaki ana fikir, hiçbir şeye değmeyen bir tesviye cihazıdır.
Anodik çözünme, elektrolitik parlatmanın işe yaramasını sağlayan şeydir. Başarısının anahtarı mevcut yoğunluk dağılımındaki farklılıktır. Anot olarak iş parçası elektrolite batırılır. Akım yoğunluğunun fazla olması nedeniyle yüzeydeki mikro çıkıntılar önce çözünür, çöküntüler ise akım yoğunluğunun düşük olması nedeniyle daha yavaş çözünür. Bu sürecin arkasındaki ana fikir “mukozal teori”dir. Elektrolitteki fosfat iyonlarının çözünmüş metal iyonlarıyla kalın bir fosfat filmi oluşturduğunu söylüyor. Film çıkıntılarda daha incedir ve daha hızlı çözünür, çöküntülerde ise daha kalındır ve daha yavaş çözünür. Mukozanın dinamik hareketi, yüzeyin mikro pürüzlülüğünü eşitlemeye devam eder ve bu da sonunda onu bir ayna gibi pürüzsüz hale getirir.
Örneğin, 316L paslanmaz çelikten yapılmış bir kardiyovasküler stentin iç ağ yapısı yalnızca 0,1 mm genişliğindedir ve geleneksel mekanik cilalama, ağın kolayca kırılmasına veya bozulmasına neden olabilir. Elektrolitik parlatma, akım yoğunluğunu (15–50A/dm²) ve elektrolit sıcaklığını (60–70 derece) çok dikkatli bir şekilde kontrol ederek iç ağın yüzeyini daha az pürüzlü hale getirebilir. Stentin boyutunu değiştirmeden pürüzlülüğü Ra3,2 μm'den Ra0,05 μm'ye veya daha düşük bir seviyeye düşürebilir. Aynı zamanda mekanik işlemden kaynaklanan artık gerilimleri de ortadan kaldırır, bu da stentin daha uzun süre dayanmasını ve vücutla daha uyumlu olmasını sağlar.
2, Karmaşık iç yapıların işlenmesinin üç ana teknolojik faydası
1. Boşluksuz küresel kapsam
Elektrolitik polisaj hiçbir şeye temas etmediği için yeterli alanın olmadığı yerlerde işe yarayabilir. Yarı iletken endüstrisinde kullanılan plazma dağlama reaksiyon odası, 0,5 mm çapında on binlerce mikro gözenek ve 500 mm uzunluğa kadar uzun kanallara sahiptir. Geleneksel mekanik cilalama yapmak için boşlukları ayırmanız ve her parça üzerinde çalışmak için özel ekipman kullanmanız gerekir. Bu çok zaman alır ve kirlenmesi kolaydır. Sirkülasyonlu elektrolit sistemi ile elektrolitik parlatma yapılabilmektedir. Bu, akımın tüm mikro yapı yüzeylerine eşit şekilde ulaşmasını ve hepsini aynı anda parlatmasını sağlar. Bir yarı iletken ekipman üreticisi, elektrolitik cilalamanın reaksiyon odası içindeki yüzey pürüzlülüğünü Ra1,6 μm'den Ra0,02 μm'ye düşürebileceğini gösteren pratik veriler sağladı. Ayrıca metal parçacıklarının sayısını santimetre kare başına 5'in altına düşürebilir, bu da 5nm proses çiplerinin temizlik standartlarını karşılar.
2. Mikroskobik kusurları düzeltmek ve işlerin daha iyi çalışmasını sağlamak
Üretim süreci sırasında karmaşık iç yapıların mikro çatlaklar ve gözeneklilik gibi sorunlarla karşılaşması muhtemeldir. Elektrolitik parlatma, seçici bir çözünme işlemi yoluyla kusurlu bölgelerdeki malzemeleri tercihen ortadan kaldırabilir. Örneğin, titanyum alaşımlı havacılık bağlantı elemanlarının, sıcak izostatik presleme (HIP) işleminden sonra iç dişlerinde hala 0,01-0,05 mm'lik mikro delikler bulunur. Elektrolitik parlatma, mikro gözeneklerin kenarlarındaki malzemeyi aşamalı olarak çözecek şekilde akım yoğunluğunu (20–30A/dm²) ayarlarken ipliklerin yüzeyini daha pürüzsüz hale getirir, bu da gözeneklerin kapanmasına yardımcı olur. İşlendikten sonra bağlantı elemanlarının yorulma mukavemeti %35 arttı ve korozyon direnci ASTM G48 standart A sınıfına ulaştı.
3. Grup işleme ve kesme maliyetleri
Elektrolitik parlatma, çok sayıda karmaşık parçayı parlatmanın çok daha etkili bir yoludur. Örneğin, bir arabanın yakıt enjeksiyon sistemindeki yakıt enjektörünün içinde düzinelerce 0,2 mm çapında enjeksiyon deliği ve karmaşık akış yolları bulunur. Tek bir metal parçasını geleneksel mekanik cilalamayla cilalamak 2 saatten fazla zaman alır ve birkaç kez sıkıştırılıp konumlandırılması gerekir. Elektrolitik parlatma özel ekipman kullanır ve aynı anda 50 ila 100 benzin enjektörünü parlatabilir. Bu, tek bir öğenin işlem süresini 8 dakikaya indirir ve mekanik cilalamanın aksine yüzey pürüzlülüğünün her zaman aynı olmasını sağlar. Araba parçaları üreten belirli bir şirketten alınan verilere göre, elektrolitik parlatma, yakıt enjektörlerinin verim oranını %82'den %98'e çıkardı ve bu da şirketin yeniden işleme masraflarından yılda 2 milyon yuan'den fazla tasarruf etmesini sağladı.
3, Sektörden bunu destekleyen örnekler ve veriler
1. Tıbbi cihazlar alanı: ortopedik implantları daha biyouyumlu hale getirmek
Yapay eklem protezlerinin iç gözenekli yapısı, bakteriyel yapışmayı engellerken aynı zamanda osteositlerin çoğalma gereksinimlerini de karşılamalıdır. Karışık elektrolitteki (%65-75 fosforik asit ve %10-15 sülfürik asit) fosforik asit ve sülfürik asit miktarını dikkatlice ayarlayarak, elektrolitik parlatma, gözenekli yüzeylerde eşit kalınlıkta bir pasifleştirme filmi oluşturabilir. Çok uluslu bir tıbbi şirketten alınan deneysel veriler, elektrolitik cilalamanın titanyum alaşımlı kalça eklemi protezlerini daha pürüzsüz hale getirdiğini, iç gözeneklerin Ra2,5 μm'den Ra0,3 μm'ye çıktığını, bakteriyel yapışmada %92'lik bir azalmayı ve ameliyat sonrası enfeksiyon oranını %1,2'den %0,15'e düşürdüğünü göstermektedir.
2. Havacılık alanı: Türbin kanatlarının ısı direncinin arttırılması
Uçak motoru türbin kanatlarının iç soğutma kanalı çapı yalnızca 0,8 mm'dir ve geleneksel mekanik cilalama, kanalın şeklini kolaylıkla değiştirebilir, bu da soğutmayı daha az etkili hale getirir. Elektrolitik parlatma, kanalın boyutunu büyütmeden yüzeyi daha pürüzsüz hale getirmek için darbe akımı teknolojisini (%30 görev döngüsü, 1kHz frekans) kullanır. Ra1,6 µm'den Ra0,1 µm'ye kadar gidebilir. Belirli bir uçak motoru üreticisi tarafından yapılan bir test, işlem görmüş kanatların iç soğutma kanallarının ısı transfer katsayısının 1200 derecelik yüksek sıcaklıkta %18 arttığını gösterdi. Motorun genel verimliliği %2,3 arttı.
4, Teknolojide Sorunlar ve Çözümler
Elektrolitik cilalamanın, karmaşık iç yapılarla çalışma söz konusu olduğunda pek çok faydası vardır, ancak yine de çözülmesi gereken iki büyük sorunu vardır:
Elektrolitin homojenliğinin kontrol edilmesi: Derin kör delikler gibi yapılar elektrolitin zayıf akışına neden olabilir ve bu da farklı alanlarda konsantrasyonda farklılıklara yol açabilir. Çözüm, ultrasonik-yardımlı karıştırma kullanmak, benzersiz sirkülasyon sistemleri oluşturmak ve düşük viskoziteli ve yüksek iletkenliğe sahip yeni elektrolitler yapmaktır (örneğin, sıvı akışını daha iyi hale getirmek için etilen glikol eklemek).
Akım yoğunluğunun doğru kontrolü: İş parçasının şekli, yapıların akım yoğunluğu dağılımını mikrometre düzeyinde kolaylıkla değiştirebilir. Dijital ikiz modeli oluşturularak ve mevcut alan dağılımını simüle etmek için sonlu elemanlar analizi (FEA) kullanılarak, katot tasarımı (3D baskılı şekilli katotların kullanılması gibi) ve işlem parametreleri (gradyan akım yoğunluğu teknolojisinin kullanılması gibi) karmaşık yapıların eşit şekilde parlatılması için geliştirilebilir.