Alkalmas-e az elektrolitikus polírozás összetett belső szerkezetekhez?

一, Az elektrolitikus polírozás alapötlete egy szintező berendezés, amely nem érint semmit.
Az elektrolitikus polírozást az anódos oldódás teszi lehetővé. Sikerének kulcsa az áramsűrűség-eloszlás különbsége. Anódként a munkadarabot elektrolitba merítik. A felszínen lévő mikronyúlványok oldódnak fel először, mert nagyobb az áramsűrűség, míg a mélyedések lassabban oldódnak fel, mert kisebb az áramsűrűség. A „nyálkahártya-elmélet” a fő gondolat e folyamat mögött. Azt mondja, hogy az elektrolitban lévő foszfátionok vastag foszfát filmet képeznek oldott fémionokkal. A film a kiemelkedéseknél vékonyabb és gyorsabban oldódik, a mélyedésben pedig vastagabb és lassabban oldódik. A nyálkahártya dinamikus mozgása folyamatosan kiegyenlíti a felület mikro érdességét, ami végül tükörszerűen simává teszi.
Például egy 316 literes rozsdamentes acél szív- és érrendszeri stent belső hálószerkezete mindössze 0,1 mm széles, és a hagyományos mechanikus polírozás könnyen okozhatja a háló törését vagy eltorzulását. Az elektrolitikus polírozás kevésbé érdessé teheti a belső háló felületét az áramsűrűség (15-50A/dm²) és az elektrolit hőmérsékletének (60-70 fok) nagyon óvatos szabályozásával. A stent méretének megváltoztatása nélkül csökkentheti az érdességet Ra3,2 μm-ről Ra0,05 μm-re vagy alacsonyabbra. Megszabadul a mechanikai feldolgozás okozta maradék feszültségektől is, így a stent tovább tart, és jobban összefér a testtel.
2, A bonyolult belső szerkezetek feldolgozásának három fő technológiai előnye
1. Globális lefedettség hiányosságok nélkül
Az elektrolitos polírozás olyan helyeken is működhet, ahol nincs elég hely, mert nem ér hozzá semmihez. A félvezetőiparban használt plazmamaratási reakciókamrában több tízezer mikropórus található, amelyek átmérője 0,5 mm, és hosszú csatornái akár 500 mm hosszúak is. A hagyományos mechanikus polírozáshoz szét kell szedni az üregeket, és speciális berendezéssel kell megdolgozni az egyes részeken. Ez sok időt vesz igénybe, és könnyen beszennyeződik. Keringető elektrolit rendszerrel elektrolitikus polírozás végezhető. Ez lehetővé teszi, hogy az áram egyenletesen elérje az összes mikroszerkezeti felületet, és egyszerre polírozza azokat. Egy félvezető berendezés gyártója olyan gyakorlati adatokat szolgáltatott, amelyek azt mutatják, hogy az elektrolitikus polírozás csökkentheti a reakciókamrában a felületi érdességet Ra1,6 μm-ről Ra0,02 μm-re. A fémrészecskék számát négyzetcentiméterenként 5 alá is csökkentheti, ami megfelel az 5 nm-es technológiai chipekre vonatkozó tisztasági szabványoknak.
2. A mikroszkopikus hibák kijavítása és a dolgok jobb működése
A gyártási folyamat során az összetett belső szerkezetek valószínűleg problémákat okoznak, például mikrorepedések és porozitás. Az elektrolitikus polírozás szelektív feloldási eljárással eltávolíthatja az anyagokat a hibás területekről. Például a titánötvözetből készült repülési kötőelemek belső menetében a forró izosztatikus préselés (HIP) kezelés után is vannak 0,01–0,05 mm-es mikrolyukak. Az elektrolitikus polírozás simábbá teszi a szálak felületét, miközben beállítja az áramsűrűséget (20-30A/dm²), hogy fokozatosan feloldja az anyagot a mikropórusok szélein, ami elősegíti a pórusok bezárását. Megmunkálás után a kötőelemek kifáradási szilárdsága 35%-kal nőtt, korrózióállóságuk pedig megfelelt az ASTM G48 szabvány A fokozatának.
3. Csoportos feldolgozás és költségcsökkentés
Az elektrolitikus polírozás sokkal hatékonyabb módja hatalmas számú összetett darab polírozásának. Például az autó üzemanyag-befecskendező rendszerében lévő üzemanyag-befecskendező szelepben több tucat 0,2 mm átmérőjű befecskendező nyílás és bonyolult áramlási útvonalak találhatók. Egyetlen fémdarab hagyományos mechanikus polírozással történő polírozása több mint 2 órát vesz igénybe, többször rögzíteni és pozícionálni kell. Az elektrolitikus polírozáshoz speciális berendezéseket használnak, és egyszerre 50-100 benzinbefecskendezőt lehet polírozni. Ez 8 percre csökkenti egyetlen tétel feldolgozási idejét, és biztosítja, hogy a felületi érdesség minden alkalommal azonos legyen, ellentétben a mechanikus polírozással. Egy autóalkatrészeket gyártó cég adatai szerint az elektrolitikus polírozás 82%-ról 98%-ra emelte az üzemanyag-befecskendezők hozamát, amivel a cég évente több mint 2 millió jüant takarít meg az átdolgozási költségeken.
3, Példák és adatok az iparágból, amelyek alátámasztják
1. Orvostechnikai eszközök területe: az ortopédiai implantátumok biokompatibilisebbé tétele
A mesterséges ízületi protézisek belső porozitási szerkezetének ki kell elégítenie az oszteociták proliferációs követelményeit, miközben gátolja a bakteriális adhéziót. A foszforsav és a kénsav mennyiségének gondos beállításával a kevert elektrolitban (65-75% foszforsav és 10-15% kénsav) az elektrolitikus polírozással porózus felületeken egyenletes vastagságú passzivációs filmet lehet létrehozni. Egy multinacionális orvosi cég kísérleti adatai azt mutatják, hogy az elektrolitikus polírozás simábbá teszi a titánötvözetből készült csípőízületi protéziseket, a belső pórusok Ra2,5 μm-ről Ra0,3 μm-re nőnek, a bakteriális adhézió 92%-kal, a posztoperatív fertőzések aránya pedig 1,2%-ról 0,15%-ra csökken.
2. Repülőtér: A turbinalapátok hőállóságának javítása
A repülőgép-hajtóművek turbinalapátjainak belső hűtőcsatorna-átmérője mindössze 0,8 mm, a hagyományos mechanikus polírozás pedig könnyen megváltoztathatja a csatorna alakját, ami kevésbé hatékony hűtést eredményez. Az elektrolitikus polírozás impulzusáram-technológiát használ (30%-os munkaciklus, 1 kHz frekvencia), hogy a felületet simábbá tegye a csatorna méretének növelése nélkül. Ra1,6 μm-től Ra0,1 μm-ig terjedhet. Egy bizonyos repülőgép-hajtómű-gyártó által végzett teszt kimutatta, hogy a kezelt lapátok belső hűtőcsatornáinak hőátbocsátási tényezője 18%-kal nőtt magas, 1200 fokos hőmérsékleten. A motor összhatásfoka 2,3%-kal nőtt.
4, Problémák és megoldások a technológiában
Az elektrolitikus polírozásnak számos előnye van, ha bonyolult belső szerkezetekkel kell dolgozni, de még mindig két nagy problémát kell megoldania:
Az elektrolit homogenitásának szabályozása: Az olyan szerkezetek, mint a mély zsáklyukak, megzavarhatják az elektrolit áramlását, ami a különböző területeken koncentráció eltérésekhez vezethet. A válasz az ultrahangos{1}}keverés, egyedi keringtető rendszerek létrehozása, valamint új, alacsony viszkozitású és nagy vezetőképességű elektrolitok készítése (például etilénglikol hozzáadásával a folyadék jobb áramlása érdekében).
Az áramsűrűség pontos szabályozása: A munkadarab alakja könnyen megváltoztathatja a szerkezetek áramsűrűség-eloszlását mikrométer szinten. Digitális ikermodell készítésével és végeselem-elemzéssel (FEA) az árammező eloszlásának szimulálására a katód kialakítása (mint például a 3D nyomtatott alakkatódok használata) és a folyamatparaméterek (például a gradiens áramsűrűség technológia használata) javítható az összetett szerkezetek egyenletes polírozása érdekében.