Hoe kan een oppervlaktebehandeling van de interne holtestructuur worden bereikt?

一, Technisch principe: Oppervlaktemodificatie door de gecombineerde effecten van verschillende fysieke velden
Het belangrijkste doel van oppervlaktebehandeling voor interne caviteitsstructuren is het verbeteren van de prestaties en het optimaliseren van de oppervlaktemorfologie via mechanische, chemische of composietmethoden. Er zijn drie hoofdgroepen van technische principes:
Type mechanische verwijdering: maakt gebruik van het microsnijeffect van schurende deeltjes om lagen met oppervlaktedefecten te verwijderen. De Abrasive Flow-polijstmethode maakt bijvoorbeeld gebruik van half-vaste polymeerschuurmiddelen die onder druk vloeien om ingewikkelde structuren zoals kruisgaten en inwendige holtes gelijkmatig te polijsten, wat resulteert in een oppervlakteruwheid van Ra0,1 μm.
Type chemische oplossing: Bij dit soort chemische oplossing worden de ideeën van elektrochemie of chemische corrosie gebruikt om selectief hobbels van het oppervlak te elimineren. Elektrolytische polijsttechnologie regelt het tempo van anodische oplossing om de microgeometrische morfologie van het oppervlak gladder te maken. Het vormt ook een dikke oxidefilm om het oppervlak beter bestand te maken tegen corrosie. De behandeling van de binnenholte van 316L roestvrij staal kan de ruwheid verlagen van Ra6 μm ​​naar Ra0,2 μm.
Composietversterkingstype: Het maken van een functioneel gegradueerd oppervlak door gebruik te maken van zowel fysieke afzetting als chemische modificatie. De PVD-technologie (Physical Vapour Deposition) brengt bijvoorbeeld een TiN-coating in de vormholte aan. Deze coating is tot 2200HV hard en drie keer beter bestand tegen slijtage. De zeldzame aardinfiltratietechnologie voegt tijdens het nitreren elementen als Ce en La toe om de infiltratielaag 40% dieper te maken, wat de weerstand tegen vermoeiing aanzienlijk verbetert.
2, Procesimplementatie: exacte antwoorden voor elke situatie
1. Polijsten van de binnenholte in diepe gaten: een innovatief gebruik van abrasieve stromingstechnologie
Traditionele polijstprocedures werken niet goed op structuren met diepe gaten, zoals de inwendige holte van de bladen van vliegtuigmotoren en brandstofinjectoren van auto's, omdat ze moeilijk te bereiken zijn en niet erg goed werken. De abrasieve stromingstechnologie boekt vooruitgang door gebruik te maken van de volgende nieuwe ideeën:
Gemiddelde optimalisatie: er wordt een half-vast schuurmengsel van siliciumcarbidedeeltjes en polymeerdragers gebruikt om ervoor te zorgen dat het kan snijden en geen krassen op het oppervlak veroorzaakt.
Kanaalontwerp: Door gebruik te maken van computationele vloeistofdynamica (CFD) om het gereedschapskanaal te simuleren en te verbeteren, kunnen we ervoor zorgen dat de stroomsnelheid van het schuurmiddel in de microporiën van 0,3 mm meer dan 95% uniform is.
Controle van parameters: Bij het behandelen van de binnenholte van een bepaald type turbineschoep kan de ruwheid bijvoorbeeld na drie cycli (elk 5 minuten) worden teruggebracht van Ra3,2 μm naar Ra0,4 μm. De druk is 0,5 MPa en het debiet is 15 mm/s.
2. Gebruik voor het ontbramen van complexe caviteiten een elektrochemische en mechanische composietbenadering.
Bij het verwijderen van bramen uit kruisgatconstructies zoals transmissieklephuizen en hydraulische klepblokken, moet u een compromis vinden tussen snelheid en kwaliteit. Een bedrijf bedacht het proces "elektrochemisch ontbramen + abrasief stroompolijsten":
Elektrochemische fase: Als elektrolyt wordt een 10% NaCl-oplossing gebruikt en een pulsvoeding met een frequentie van 10 kHz en een inschakelduur van 30% wordt gebruikt om 90% van de bramen te verwijderen bij een stroomdichtheid van 0,5 A/cm². Het proces duurt niet langer dan 2 minuten.
Bij de slijpdeeltjesstroomfase wordt gebruik gemaakt van 800 mesh siliciumcarbide schuurmiddel om gedurende 2 minuten te polijsten bij een druk van 0,3 MPa. Dit verwijdert elektrochemische resten en laat een oppervlaktekwaliteit van Ra0,2 μm achter.
3. Het corrosiebestendig maken van de binnenkant van de caviteit: gebruik makend van zowel elektrolytisch polijsten als coatingtechnologie
De binnenkant van implantaten van medische hulpmiddelen, inclusief prothetische gewrichten, moet zowel biocompatibel als corrosiebestendig zijn. Eén bedrijf gebruikt het proces van "elektrolytisch polijsten + DLC-coating (diamant-zoals koolstof)":
Elektrolytisch polijsten: Door gedurende 5 minuten een spanning van 15V en een stroom van 20A te gebruiken in een gemengde elektrolyt van fosforzuur en zwavelzuur, wordt de oppervlakteruwheid van Ti6Al4V verlaagd van Ra1,6 μm naar Ra0,08 μm en wordt een 100 nm dikke oxidelaag gevormd.
DLC-coating: Met behulp van de magnetronsputtertechniek wordt een 2 μm dikke DLC-coating aangebracht. De hardheid benadert 20 GPa, de wrijvingscoëfficiënt daalt tot 0,05 en de corrosieweerstand wordt tien keer verhoogd in een gesimuleerde lichaamsvloeistofomgeving.
3, Gebruik in het bedrijfsleven: veelvoorkomende voorbeelden in de hoogwaardige-productiesector
1. Het gebied van de lucht- en ruimtevaart
Selectieve lasersmelttechnologie (SLM) wordt door GE Aviation gebruikt om brandstofsproeiers voor LEAP-motoren te maken. Nadat het is gemaakt, wordt het interne stroomkanaal gepolijst met schurende stroom om het oppervlak gladder te maken (van Ra12 μm tot Ra0,8 μm), de brandstofstroom gelijkmatiger te maken (met 8%) en de motor brandstof-efficiënter te maken (met 1,5%).
2. In de sector van het maken van auto's
Bosch heeft een nieuwe manier bedacht om de hogedrukoliepompholte van het common-railsysteem schoon te maken en te polijsten. Het maakt gebruik van zowel ultrasoon reinigen als elektrolytisch polijsten.
Ultrasoon reinigen: Om de overgebleven snijvloeistof van de bewerking te verwijderen, reinigt u gedurende 10 minuten met een frequentie van 40 kHz en een vermogen van 100 W.
Elektrolytisch polijsten: Gebruik een elektrolyt op basis van fosfaat- en een spanning van 12 V gedurende 3 minuten om de 316L roestvrijstalen holte minder ruw te maken (van Ra2,5 μm naar Ra0,4 μm) en de duur te verlengen dat deze bestand is tegen zoutsproeicorrosie (van 500 uur naar 2000 uur).
3. Het gebied van medische hulpmiddelen
Johnson&Johnson DePuy Synthes maakt acetabulumcups met behulp van de "elektrolytisch polijsten+microboogoxidatie"-methode.
Elektrolytisch polijsten: Verlaag de oppervlakteruwheid van het Ti6Al4V-substraat van Ra3,2 μm naar Ra0,2 μm en verwijder de niet-gesmolten deeltjes die zijn ontstaan ​​tijdens het SLM-gieten.
Microboogoxidatie: Een 20 μm dikke oxidecoating met hydroxyapatiet wordt gemaakt in een silicaat-elektrolyt door gedurende 5 minuten 300V aan te leggen. Het overlevingspercentage van het implantaat bedraagt ​​99,2% en de sterkte van de botverbinding wordt met 40% vergroot.