Kokie yra įprasti metalo 3D spausdinimo paviršiaus apdorojimo metodai?

1, Mechaninis tikslus apdirbimas: nuo tradicinio meistriškumo iki protingo atnaujinimo
Mechaninis tikslus apdirbimas išlygina paviršius fiziškai pašalindamas medžiagas. Tai yra pagrindinis būdas užbaigti metalo 3D spausdinimą. Pagrindiniai dalykai, kuriuos ji daro, yra šie:
rankinis poliravimas
Naudojant įrangą, pvz., švitrinį popierių ir poliravimo pastą, žingsnis po žingsnio poliravimas gali labai sumažinti paviršiaus šiurkštumą (Ra vertė gali siekti nuo 10–20 μm iki mažiau nei 0,8 μm). Kita vertus, ši procedūra labai priklauso nuo eksploatavimo patirties, nėra labai pasikartojanti ar neveiksminga ir tinka tik mažoms didelės-vertės-produktų, pvz., papuošalų ir meno, partijoms gaminti.
CNC skaitmeninio valdymo šlifavimas
Naudojant CNC stakles ir deimantinius pjovimo įrankius kartu galima pagaminti sudėtingus paviršius labai dideliu tikslumu (± 0,01 mm). Tačiau sunku dirbti su sudėtingomis savybėmis, tokiomis kaip vidiniai srauto kanalai ir grotelių struktūros, nes įrankius sunku pasiekti. Pavyzdžiui, norint padaryti aušinimo angas orlaivių variklių turbinų mentėse, reikalinga elektros išlydžio apdirbimo (EDM) technika.
Automatinio poliravimo sistema
Zhejiang Tuobo ir kitos įmonės išleido roboto automatinio poliravimo sistemą, kuri vienu metu gali pašalinti atramines konstrukcijas ir poliruoti paviršius naudojant 3D vizualinį padėties nustatymą ir priverstinio grįžtamojo ryšio valdymą. Ši sistema gali veikti su įvairių įmonių, tokių kaip ABB ir KUKA, robotais. Tai 3–5 kartus greičiau nei atliekant tą patį darbą rankomis, be to, paviršiaus netikslumas yra mažesnis nei ± 0,05 mm. Jis buvo daug naudojamas tokiose srityse kaip medicinos įranga ir automobilių dalys.
2. Cheminis ir elektrocheminis apdorojimas: mikrostruktūros valdymas ir naujų funkcijų įtraukimas
Cheminis apdorojimas pakeičia medžiagos paviršių ją ištirpindamas arba nusodindamas. Pagrindinės jos operacijos yra šios:
poliravimas chemikalais
Naudodami rūgštinius arba šarminius tirpalus paviršiui selektyviai ištirpinti, galite atsikratyti tokių trūkumų kaip sferoidizacija ir šlakai, atsirandantys spausdinant. Pavyzdžiui, cheminis poliravimas gali padaryti titano lydinio implantų paviršių mažiau šiurkštų – nuo ​​6–12 μm iki 0,2–1 μm, taip pat gali sukurti pasyvavimo sluoksnį, kad jie būtų atsparesni korozijai. Šis procesas turi didelę įtaką tuščiavidurių konstrukcijų apdorojimui, tačiau norint išvengti per didelės korozijos, reikalinga griežta tirpalo koncentracijos ir temperatūros kontrolė.
Elektrocheminis poliravimas (ECP)
Naudokite nuolatinę srovę elektrolite, kad selektyviai ištirpintumėte metalo paviršiaus mikro iškilimus. Dėl to paviršius bus lygus kaip veidrodis (Ra vertė gali būti 0,01 μm arba mažesnė). Daugelis medicinos įrangos naudoja šį metodą. Pavyzdžiui, po ECP apdorojimo kobalto chromo lydinio sąnarinių protezų paviršiaus šiurkštumas sumažėja 90%, atsparumas dilimui padidėja tris kartus, galima panaikinti spaudos sluoksnių raštus, atitinkančius biologinio suderinamumo reikalavimus.
anodavimas
Elektrolitiniai procesai gali sudaryti tankias oksidines dangas (5–20 μm storio) ant lengvų lydinių, pavyzdžiui, aliuminio lydinių. Šios plėvelės gali labai padidinti kietumą (iki 500 HV) ir atsparumą korozijai. Pavyzdžiui, po kieto anodavimo apdorojimo aviacijos konstrukciniai komponentai gali atlaikyti koroziją daugiau nei 5000 valandų 3,5 % NaCl druskos purškimo aplinkoje. Mikroporingas plėvelės sluoksnis taip pat gali sugerti tepalus ir sumažinti trinties koeficientą.
3. Dengimo ir dengimo technologija: funkcinės apsaugos ir dekoravimo derinimas
Dengimo technologija sukuria apsauginę dangą ant paviršiaus, ką nors nusodinant fiziškai ar chemiškai. Pagrindiniai šio proceso žingsniai yra šie:
PVD reiškia fizinį garų nusodinimą.
Naudojant didelės-energijos jonų bombardavimą, kad ant pagrindo paviršiaus būtų padengtos kietos dangos, pvz., TiN ir CrN. Šis procesas gali žymiai pagerinti forminio plieno atsparumą dilimui (pailgindamas jo tarnavimo laiką 3-5 kartus), o dangos storis tik 1-5 μm, nepažeidžiant dalių matmenų tikslumo. Pavyzdžiui, viena įmonė naudojo PVD 3D spausdintoms formoms apdoroti ir padidino štampavimo dažnį nuo 100 000 iki 500 000 kartų.
Galvaninis ir cheminis dengimas
Galvanizuojant naudojamos elektrolitinės reakcijos, kad ant paviršiaus nusodintų metalo sluoksnius (pvz., Ni ir Cu), todėl sumažėja korozijos ir laidumo tikimybė. Kita vertus, atliekant cheminį padengimą, naudojamos savaim{1}}katalizinės reakcijos, kad paviršius būtų lygus (pvz., cheminis nikelio fosforo lydinio padengimas). Pavyzdžiui, viena įmonė naudoja beelektrinį nikeliavimą 3D spausdinimo vario lydinio aušintuvams. Dėl to jie yra atsparūs druskos purškimui 1000 valandų, o ne 48 valandas, o šilumos laidumas yra 200 W/(m · K) ar didesnis.
Purškimas ir padengimas milteliais
Purškiamoje dangoje naudojamas aukšto{0}}slėgio oro srautas, kad miltelinė arba skysta danga klijuotų paviršių ir sukuriamas 20–100 μm storio apsauginis sluoksnis. Kita vertus, purškiant milteliais, naudojama elektrostatinė adsorbcija, kad milteliai būtų tolygiai paskirstyti, o atvėsus susidaro stora danga. Šis metodas tinka lauko įrankiams, pramoninėms mašinoms ir kitose situacijose. Pavyzdžiui, viena įmonė milteliniu būdu padengia 3D-spausdintus plieninius konstrukcinius elementus, todėl jie atsparūs neutraliam druskos purškimui daugiau nei 2000 valandų.
4. Naujos technologijos: lazeriniai ir kompozitiniai procesai – pirmaujanti naujovė: poliravimas lazeriu
Didelės{0}}energijos lazerio spindulių naudojimas paviršiaus medžiagoms išlydyti nedideliame plote, o tada išlydyto baseino srautas išlyginti paviršių. Šis metodas gali būti naudojamas ant lenktų paviršių, kuriuos sunku pasiekti ir kuriuose yra nedidelė šilumos poveikio zona (mažesnė arba lygi 0,1 mm). Pavyzdžiui, tam tikra įmonė naudoja lazerinį poliravimą, kad 3D spausdintų nikelio pagrindu aukštos temperatūros lydinius, sumažinant paviršiaus šiurkštumą nuo Ra 8 μm iki Ra 2 μm, išlaikant nepakitusias medžiagos mechanines savybes.
Abrazyvinis srautinis apdirbimas (AFM)
Norint poliruoti sudėtingas detales, tokias kaip kryžminės skylės ir vidiniai srauto kanalai, per vidinę komponento kamerą tekama viskoelastinga abrazyvinė medžiaga. Ši procedūra gali būti naudojama vietose, į kurias sunku patekti. Pavyzdžiui, viena įmonė naudoja AFM apdoroti 3D-spausdintus aviacinio kuro purkštukus, todėl vidinis paviršius tampa mažiau grubus (nuo Ra 16 μm iki Ra 1,6 μm) ir 20 % pagerina srauto tolygumą.
Sudėtinių procesų integravimas
Naudojant daugiau nei vieną apdorojimo metodą dirbti kartu, kad būtų padidintas našumas. Pavyzdžiui, tam tikroje įmonėje 3D spausdinimo titano lydinio implantams taikomas kombinuotas „cheminis poliravimas+anodavimas+PVD danga“, kuris sumažina paviršiaus šiurkštumą iki Ra 0,05 μm, 5 kartus pagerina atsparumą korozijai, o dangos ir pagrindo sukibimo stiprumas pasiekia 40 MP arba ilgalaikius eksploatavimo reikalavimus. implantai.