İç boşluk yapısının yüzey işlemi nasıl sağlanır?

一, Teknik prensip: Çeşitli fiziksel alanların birleşik etkileri yoluyla yüzey modifikasyonu
İç boşluklu yapılar için yüzey işleminin ana amacı, performansı arttırmak ve mekanik, kimyasal veya kompozit yöntemler yoluyla yüzey morfolojisini optimize etmektir. Üç ana teknik prensip grubu vardır:
Mekanik temizleme türü: yüzey kusurlarının katmanlarından kurtulmak için aşındırıcı parçacıkların mikro kesme etkisini kullanır. Örneğin aşındırıcı akışlı cilalama yöntemi, çapraz delikler ve iç boşluklar gibi karmaşık yapıları eşit bir şekilde cilalamak için basınç altında akan yarı-katı polimer aşındırıcıları kullanır ve Ra0,1 μ m'lik bir yüzey pürüzlülüğü sağlar.
Kimyasal çözünme türü: Bu tür kimyasal çözünme, yüzeydeki tümsekleri seçici olarak ortadan kaldırmak için elektrokimya veya kimyasal korozyon fikirlerini kullanır. Elektrolitik parlatma teknolojisi, yüzeyin mikro geometrik morfolojisini daha pürüzsüz hale getirmek için anodik çözünme hızını kontrol eder. Ayrıca yüzeyi korozyona karşı daha dayanıklı hale getirmek için kalın bir oksit filmi oluşturur. 316L paslanmaz çeliğin iç boşluğunun işlenmesi, pürüzlülüğü Ra6 μm'den Ra0,2 μm'ye düşürebilir.
Kompozit takviye tipi: Hem fiziksel biriktirme hem de kimyasal modifikasyon kullanılarak fonksiyonel olarak derecelendirilmiş bir yüzey oluşturulması. Örneğin PVD (Fiziksel Buhar Biriktirme) teknolojisi, TiN kaplamayı kalıp boşluğuna yerleştirir. Bu kaplama 2200HV'a kadar serttir ve aşınmaya karşı üç kat daha dayanıklıdır. Nadir toprak infiltrasyon teknolojisi, nitrürleme işlemi sırasında Ce ve La gibi elementler ekleyerek infiltrasyon katmanını %40 daha derin hale getirir ve bu da yorulma direncini büyük ölçüde artırır.
2, Süreç uygulaması: her durum için kesin cevaplar
1. Derin delikli iç boşluk cilalaması: aşındırıcı akış teknolojisinin yenilikçi bir kullanımı
Geleneksel cilalama prosedürleri, uçak motoru bıçaklarının iç boşluğu ve otomotiv yakıt enjektörleri gibi derin delikli yapılarda iyi sonuç vermez çünkü bunlara ulaşılması zordur ve çok iyi çalışmaz. Aşındırıcı akış teknolojisi aşağıdaki yeni fikirleri kullanarak ilerleme kaydediyor:
Orta optimizasyon: Yüzeyi kesebildiğinden ve çizmediğinden emin olmak için silisyum karbür parçacıkları ve polimer taşıyıcılardan oluşan yarı-katı bir aşındırıcı karışım kullanılır.
Kanal tasarımı: İşleme kanalını simüle etmek ve geliştirmek için hesaplamalı akışkanlar dinamiği (CFD) kullanarak, 0,3 mm'lik mikro gözeneklerdeki aşındırıcı akış hızının %95'ten fazla eşit olduğundan emin olabiliriz.
Parametrelerin kontrolü: Örneğin, belirli bir türbin kanadı tipinin iç boşluğunu işlerken, üç döngüden sonra (her biri 5 dakika) pürüzlülük Ra3,2 μm'den Ra0,4 μm'ye azaltılabilir. Basınç 0,5MPa ve akış hızı 15 mm/s'dir.
2. Karmaşık boşluk çapak alma için elektrokimyasal ve mekanik kompozit yaklaşımını kullanın.
Şanzıman valf gövdeleri ve hidrolik valf blokları gibi çapraz delikli yapılardan çapakları temizlerken hız ve kalite arasında bir uzlaşma bulmanız gerekir. Bir şirket "elektrokimyasal çapak alma+aşındırıcı akışlı cilalama" sürecini geliştirdi:
Elektrokimyasal aşama: Elektrolit olarak %10 NaCl çözeltisi kullanılır ve 0,5A/cm² akım yoğunluğunda çapakların %90'ını gidermek için 10kHz frekanslı ve %30 görev döngüsüne sahip bir darbe güç kaynağı kullanılır. İşlem 2 dakikadan fazla sürmez.
Öğütme partikülü akış aşamasında, 0,3MPa basınçta 2 dakika boyunca cilalamak için 800 gözenekli silisyum karbür aşındırıcı kullanılır. Bu, elektrokimyasal kalıntıları giderir ve Ra0,2 μm'lik bir yüzey kalitesi bırakır.
3. Kavitenin iç kısmının korozyona karşı dayanıklı hale getirilmesi: hem elektrolitik parlatma hem de kaplama teknolojisinin kullanılması
Protez eklemler de dahil olmak üzere tıbbi cihaz implantlarının iç kısmının hem biyolojik olarak uyumlu hem de korozyona dayanıklı olması gerekir. Bir şirket "elektrolitik parlatma + DLC (elmas-karbon benzeri) kaplama" sürecini kullanıyor:
Elektrolitik parlatma: Fosforik asit ve sülfürik asit karışımı elektrolit içerisinde 15V voltaj ve 20A akım kullanılarak 5 dakika süreyle Ti6Al4V'nin yüzey pürüzlülüğü Ra1,6 μm'den Ra0,08 μm'ye düşürülür ve 100nm kalınlığında oksit kaplama oluşturulur.
DLC kaplama: Magnetron püskürtme tekniği kullanılarak 2 μm kalınlığında DLC kaplama uygulanır. Sertlik 20 GPa'ya yaklaşır, sürtünme katsayısı 0,05'e düşer ve simüle edilmiş vücut sıvısı ortamında korozyon direnci 10 kat artar.
3, İş dünyasında kullanım: üst düzey{1}}üretim sektöründeki yaygın örnekler
1. Havacılık alanı
Seçici lazer eritme (SLM) teknolojisi, GE Aviation tarafından LEAP motorları için yakıt nozulları yapmak amacıyla kullanılıyor. Yapıldıktan sonra, iç akış kanalı, yüzeyi daha pürüzsüz hale getirmek (Ra12 μm'den Ra0,8 μm'ye kadar), yakıt akışını daha eşit hale getirmek (%8 oranında) ve motoru daha yakıt-verimli (%1,5 oranında) hale getirmek için aşındırıcı akışla parlatılır.
2. Araba yapma işinde
Bosch, Common Rail sisteminin yüksek-basınçlı yağ pompası boşluğunu temizlemenin ve cilalamanın yeni bir yolunu buldu. Hem ultrasonik temizleme hem de elektrolitik parlatma kullanır.
Ultrasonik temizleme: İşleme sırasında kalan kesme sıvısından kurtulmak için 40kHz frekansta ve 100W güçte 10 dakika boyunca temizlik yapın.
Elektrolitik parlatma: 316L paslanmaz çelik boşluğu daha az pürüzlü hale getirmek (Ra2,5 μm'den Ra0,4 μm'ye) ve tuz spreyi korozyonuna dayanma süresini artırmak (500 saatten 2000 saate) için fosfat-bazlı bir elektrolit ve 12V voltajı 3 dakika boyunca kullanın.
3. Tıbbi cihaz alanı
Johnson&Johnson DePuy Synthes, "elektrolitik parlatma+mikro ark oksidasyon" yöntemini kullanarak asetabular kaplar üretiyor.
Elektrolitik parlatma: Ti6Al4V substratının yüzey pürüzlülüğünü Ra3,2 μm'den Ra0,2 μm'ye düşürün ve SLM kalıplama sırasında oluşan kaynaşmamış parçacıklardan kurtulun.
Mikro ark oksidasyonu: Silikat elektrolit içerisinde 300V'un 5 dakika süreyle uygulanmasıyla 20 μm kalınlığında hidroksiapatitli oksit kaplama yapılır. İmplantın hayatta kalma oranı %99,2'dir ve kemik bağının gücü %40 oranında artırılmıştır.