Is elektrolytisch polijsten geschikt voor complexe interne structuren?

Bijvoorbeeld, Het belangrijkste idee achter elektrolytisch polijsten is een nivelleringsapparaat dat niets aanraakt.
Anodische oplossing zorgt ervoor dat elektrolytisch polijsten werkt. De sleutel tot het succes ervan is het verschil in stroomdichtheidsverdeling. Als anode wordt het werkstuk ondergedompeld in elektrolyt. De micro-uitsteeksels op het oppervlak lossen het eerst op omdat de stroomdichtheid hoger is, terwijl de depressies langzamer oplossen omdat de stroomdichtheid lager is. De "mucosale theorie" is het belangrijkste idee achter dit proces. Er staat dat fosfaationen in de elektrolyt een dikke fosfaatfilm vormen met opgeloste metaalionen. De film is dunner bij de uitsteeksels en lost sneller op, en is dikker in de holte en lost langzamer op. De dynamische beweging van het slijmvlies egaliseert steeds de microruwheid van het oppervlak, waardoor het uiteindelijk glad wordt als een spiegel.
De interne mesh-structuur van een 316L roestvrijstalen cardiovasculaire stent is bijvoorbeeld slechts 0,1 mm breed, en traditioneel mechanisch polijsten kan er gemakkelijk voor zorgen dat het mesh breekt of vervormt. Elektrolytisch polijsten kan het oppervlak van het interne gaas minder ruw maken door de stroomdichtheid (15–50A/dm²) en de elektrolyttemperatuur (60–70 graden) zeer zorgvuldig te regelen. Het kan de ruwheid verlagen van Ra3,2 μm naar Ra0,05 μm of lager zonder de grootte van de stent te veranderen. Het verwijdert ook eventuele restspanningen die werden veroorzaakt door mechanische verwerking, waardoor de stent langer meegaat en beter compatibel is met het lichaam.
2, De drie belangrijkste technologische voordelen van het verwerken van gecompliceerde interieurstructuren
1. Wereldwijde dekking zonder hiaten
Elektrolytisch polijsten kan werken op plekken waar niet genoeg ruimte is omdat het niets raakt. De plasma-etsreactiekamer die in de halfgeleiderindustrie wordt gebruikt, heeft tienduizenden microporiën met een diameter van 0,5 mm en lange kanalen die tot 500 mm lang zijn. Om traditioneel mechanisch polijsten uit te voeren, moet je de holtes uit elkaar halen en speciale apparatuur gebruiken om aan elk onderdeel te werken. Dit kost veel tijd en is gemakkelijk vuil te maken. Met een circulerend elektrolytsysteem kan elektrolytisch polijsten worden uitgevoerd. Hierdoor kan de stroom alle microstructuuroppervlakken gelijkmatig bereiken en ze allemaal tegelijkertijd polijsten. Een fabrikant van halfgeleiderapparatuur heeft praktische gegevens verstrekt waaruit blijkt dat elektrolytisch polijsten de oppervlakteruwheid in de reactiekamer kan verlagen van Ra1,6 μm tot Ra0,02 μm. Het kan ook het aantal metaaldeeltjes verlagen tot minder dan 5 per vierkante centimeter, wat voldoet aan de zuiverheidsnormen voor 5 nm-proceschips.
2. Microscopische defecten verhelpen en dingen beter laten werken
Tijdens het productieproces zullen complexe binnenstructuren waarschijnlijk problemen ondervinden zoals microscheuren en porositeit. Elektrolytisch polijsten kan bij voorkeur materialen uit defecte gebieden verwijderen via een selectief oplosproces. Vliegtuigbevestigingen van titaniumlegeringen hebben bijvoorbeeld nog steeds microgaatjes van 0,01–0,05 mm in de interne schroefdraden na behandeling met heet isostatisch persen (HIP). Elektrolytisch polijsten maakt het oppervlak van de draden gladder, terwijl de stroomdichtheid (20–30 A/dm²) wordt aangepast om het materiaal aan de randen van de microporiën geleidelijk op te lossen, wat helpt de poriën te sluiten. Na verwerking steeg de vermoeiingssterkte van de bevestigingsmiddelen met 35% en hun corrosieweerstand voldeed aan de ASTM G48-norm klasse A.
3. Groepsverwerking en kostenbesparing
Elektrolytisch polijsten is een veel efficiëntere manier om grote aantallen complexe stukken te polijsten. De brandstofinjector in het brandstofinjectiesysteem van een auto heeft bijvoorbeeld tientallen injectiegaten met een diameter van 0,2 mm en ingewikkelde stroompaden binnenin. Het duurt meer dan 2 uur om één stuk metaal te polijsten met traditioneel mechanisch polijsten, en het moet verschillende keren worden vastgeklemd en gepositioneerd. Bij elektrolytisch polijsten wordt speciale apparatuur gebruikt en kunnen 50 tot 100 benzine-injectoren tegelijk worden gepolijst. Dit verkort de verwerkingstijd voor een enkel item tot 8 minuten en zorgt ervoor dat de oppervlakteruwheid elke keer hetzelfde is, in tegenstelling tot mechanisch polijsten. Volgens gegevens van een bepaald bedrijf dat auto-onderdelen maakt, heeft elektrolytisch polijsten het rendement van brandstofinjectoren verhoogd van 82% naar 98%, wat het bedrijf jaarlijks ruim 2 miljoen yuan aan herbewerkingskosten bespaart.
3, Voorbeelden en gegevens uit de sector die dit ondersteunen
1. Gebied van medische hulpmiddelen: orthopedische implantaten biocompatibeler maken
De inwendige porositeitsstructuur van kunstmatige gewrichtsprothesen moet voldoen aan de proliferatie-eisen van osteocyten en tegelijkertijd de bacteriële adhesie remmen. Door de hoeveelheid fosforzuur en zwavelzuur in de gemengde elektrolyt (65-75% fosforzuur en 10-15% zwavelzuur) zorgvuldig aan te passen, kan elektrolytisch polijsten een passivatiefilm maken die gelijkmatig dik is op poreuze oppervlakken. Uit experimentele gegevens van een multinationaal medisch bedrijf blijkt dat elektrolytisch polijsten heupgewrichtsprothesen van titaniumlegeringen gladder maakt, met interne poriën variërend van Ra2,5 μm tot Ra0,3 μm, een afname van 92% in bacteriële adhesie en een afname van het postoperatieve infectiepercentage van 1,2% naar 0,15%.
2. Lucht- en ruimtevaartveld: verbetering van de hittebestendigheid van turbinebladen
De interne koelkanaaldiameter van turbinebladen van vliegtuigmotoren is slechts 0,8 mm, en traditioneel mechanisch polijsten kan de vorm van het kanaal gemakkelijk veranderen, waardoor koeling minder effectief wordt. Bij elektrolytisch polijsten wordt gebruik gemaakt van pulsstroomtechnologie (30% inschakelduur, frequentie 1 kHz) om het oppervlak gladder te maken zonder de kanaalgrootte te vergroten. Het kan gaan van Ra1,6 μm tot Ra0,1 μm. Een test uitgevoerd door een bepaalde fabrikant van vliegtuigmotoren gaf aan dat de warmteoverdrachtscoëfficiënt van de interne koelkanalen van de behandelde bladen met 18% steeg bij een hoge temperatuur van 1200 graden. Het algehele rendement van de motor ging met 2,3% omhoog.
4, Problemen en oplossingen in de technologie
Elektrolytisch polijsten heeft veel voordelen als het gaat om het werken met ingewikkelde interieurstructuren, maar er zijn nog steeds twee grote problemen:
Controle van de homogeniteit van de elektrolyt: Structuren zoals diepe blinde gaten kunnen ervoor zorgen dat de elektrolyt slecht stroomt, wat kan leiden tot concentratieverschillen in verschillende gebieden. Het antwoord is het gebruik van ultrasoon-ondersteund roeren, het maken van unieke circulatiesystemen en het maken van nieuwe elektrolyten met een lage viscositeit en hoge geleidbaarheid (bijvoorbeeld door ethyleenglycol toe te voegen om de vloeistof beter te laten stromen).
Nauwkeurige controle van de stroomdichtheid: De vorm van het werkstuk kan de stroomdichtheidsverdeling van structuren op micrometerniveau gemakkelijk veranderen. Door een digitaal tweelingmodel te maken en eindige-elementenanalyse (FEA) te gebruiken om de huidige veldverdeling te simuleren, kunnen het kathodeontwerp (zoals het gebruik van 3D-geprinte gevormde kathodes) en procesparameters (zoals het gebruik van gradiëntstroomdichtheidstechnologie) worden verbeterd om een ​​gelijkmatige polijsting van complexe structuren te krijgen.