Melyek a fém 3D nyomtatás általános felületkezelési módszerei?

1, Mechanikus precíziós megmunkálás: a hagyományos kézművességtől az intelligens frissítésig
A mechanikus precíziós megmunkálás az anyagok fizikai eltávolításával szintezi a felületeket. Ez a fém 3D nyomtatás befejezésének fő módja. A főbb dolgok a következők:
kézi polírozás
Ha olyan eszközöket használ, mint a csiszolópapír és a polírozó paszta a lépésről lépésre történő polírozáshoz, nagymértékben csökkentheti a felület érdességét (az Ra érték 10–20 μm-ről 0,8 μm alá is csökkenhet). Ez az eljárás viszont nagymértékben függ az üzemeltetési tapasztalatoktól, nem túl ismételhető és nem hatékony, és csak kis tételekben alkalmas nagy-érték-termékek, például ékszerek és művészeti termékek készítésére.
CNC numerikus vezérlésű köszörülés
A CNC szerszámgépek és a gyémánt vágószerszámok együttes használatával bonyolult felületek nagyon nagy pontossággal (± 0,01 mm) készíthetők. De nehéz olyan bonyolult jellemzőkkel dolgozni, mint a belső áramlási csatornák és a rácsszerkezetek, mivel az eszközöket nehéz elérni. Elektromos kisüléses megmunkálási (EDM) technikára van szükség például a repülőgép-hajtóművek turbinalapátjaiba hűtőfuratok készítéséhez.
Automatikus polírozó rendszer
A Zhejiang Tuobo és más cégek kiadtak egy automata polírozó robotrendszert, amely egyszerre képes eltávolítani a tartószerkezeteket és polírozni a felületeket a 3D vizuális pozicionálás és a visszacsatolás vezérlésével. Ez a rendszer különböző cégek robotjaival tud működni, mint például az ABB és a KUKA. 3-5-ször gyorsabb, mint ugyanazt a munkát kézzel elvégezni, és a felületi pontatlanságot ± 0,05 mm alatt tartja. Sokat használták olyan területeken, mint az orvosi berendezések és autóalkatrészek.
2. Kémiai és elektrokémiai kezelés: a mikrostruktúra szabályozása és új funkciók hozzáadása
A kémiai kezelés az anyag felületét az oldással vagy lerakódással megváltoztatja. Fő tevékenységei a következők:
polírozás vegyszerekkel
Ha savas vagy lúgos oldatokat használ a felület szelektív feloldására, megszabadulhat a nyomtatás során előforduló hibáktól, például szferoidizációtól és salakképződéstől. Például a kémiai polírozás kevésbé érdessé teheti a titánötvözet implantátumok felületét, 6–12 μm-ről 0,2–1 μm-re, és passzivációs réteget is létrehozhat, hogy ellenállóbbá tegye őket a korrózióval szemben. Ez az eljárás jelentős hatással van az üreges szerkezetek kezelésére, de az oldatkoncentráció és a hőmérséklet szigorú ellenőrzése szükséges a túlzott korrózió elkerülése érdekében.
Elektrokémiai polírozás (ECP)
Használjon egyenáramot az elektrolitban a fémfelületen lévő mikro kiemelkedések szelektív feloldásához. Ezáltal a felület olyan sima lesz, mint egy tükör (Ra érték 0,01 μm vagy kevesebb is lehet). Sok orvosi berendezés használja ezt a módszert. Például az ECP-kezelés után a kobalt-krómötvözet ízületi protézisek felületi érdessége 90%-kal csökken, a kopásállóság háromszorosára nő, és a nyomóréteg-mintázatok kiküszöbölhetők, megfelelve a biokompatibilitás követelményeinek.
eloxálás
Az elektrolitikus folyamatok sűrű (5–20 μm vastag) oxidbevonatokat hozhatnak létre könnyű ötvözeteken, például alumíniumötvözeteken. Ezek a fóliák nagymértékben növelhetik a keménységet (akár 500 HV-ig) és a korrózióállóságot. Például kemény eloxálás után a repülőgép szerkezeti elemei több mint 5000 órán keresztül ellenállnak a korróziónak 3,5%-os NaCl-sós permet környezetben. A filmréteg mikroporózus jellege a kenőanyagokat is felszívhatja, és csökkentheti a súrlódási együtthatót.
3. Bevonási és bevonatolási technológia: a funkcionális védelem és a dekoráció egyesítése
A bevonattechnológia védőbevonatot hoz létre a felületen valaminek fizikai vagy kémiai lerakásával. Ennek a folyamatnak a fő lépései a következők:
A PVD a Physical Vapor Deposition rövidítése.
Nagy{0}}energiájú ionbombázással kemény bevonatokat, például TiN-t és CrN-t helyezünk az aljzat felületére. Ezzel az eljárással jelentősen javítható a formaacél kopásállósága (3-5-szörösére meghosszabbítva élettartamát), a bevonat vastagsága pedig mindössze 1-5 μm, anélkül, hogy az alkatrészek méretpontosságát befolyásolná. Például egy vállalat PVD-t használt 3D nyomtatott formák feldolgozásához, és a bélyegzési gyakoriságot 100 000-ről 500 000-re emelte.
Galvanizálás és kémiai bevonat
A galvanizálás elektrolitikus reakciókkal fémrétegeket (például Ni és Cu) rak le egy felületre, ami kevésbé valószínű, hogy korrodálódik, és jobban vezet. A kémiai bevonat viszont önkatalitikus reakciókat alkalmaz a felület egyenletessé tételére (mint például a kémiai nikkel-foszforötvözet bevonat). Például az egyik vállalat elektromos nikkelezést alkalmaz a 3D nyomtatáshoz rézötvözetből készült hűtőbordákhoz. Ezáltal 48 óra helyett 1000 órán át ellenállnak a sópermetnek, miközben hővezető képességük 200 W/(m · K) vagy több.
Permetezés és befedés porral
A permetező bevonat nagynyomású{0}}levegőárammal ragasztja a por vagy folyékony bevonatot a felületre, így 20–100 μm vastag védőréteget hoz létre. A porszórás viszont elektrosztatikus adszorpciót alkalmaz a por egyenletes eloszlatására, amely lehűlve vastag bevonatot képez. Ez a módszer kültéri szerszámokhoz, ipari gépekhez és egyéb helyzetekhez használható. Például az egyik vállalat porbevonatot használ a 3D-nyomtatott acél szerkezeti elemek kezelésére, ami több mint 2000 órán keresztül ellenáll a semleges sópermetnek.
4. Új technológiák: Lézeres és kompozit eljárások Vezető innováció: Lézeres polírozás
Nagy{0}}energiájú lézersugarak használatával a felületi anyagokat kis területen megolvasztják, majd az olvadt medencét áramoltatják a felület kiegyenlítésére. Ez a módszer olyan ívelt felületeken használható, amelyek nehezen elérhetőek és kis hőhatású zónával rendelkeznek (0,1 mm vagy annál kisebb). Például egy bizonyos vállalat lézeres polírozást alkalmaz a nikkel alapú magas hőmérsékletű ötvözetek 3D nyomtatásához, így a felületi érdesség Ra 8 μm-ről Ra 2 μm-re csökken, miközben az anyag mechanikai tulajdonságai változatlanok maradnak.
Abrasive Flow Machining (AFM)
Az összetett elemek, például keresztfuratok és belső áramlási csatornák polírozására viszkoelasztikus csiszolóanyagot áramoltatnak át az alkatrész belső kamráján. Ez az eljárás nehezen megközelíthető helyeken is működhet. Például egy vállalat AFM-et használ a 3D-nyomtatott repülőgép-üzemanyag-fúvókák feldolgozásához, ami kevésbé érdessé teszi a belső felületet (Ra 16 μm-ről Ra 1,6 μm-re), és 20%-kal javítja az áramlás egyenletességét.
Kompozit folyamatok integrációja
Egynél több feldolgozási módszer alkalmazása a teljesítmény növelése érdekében. Például egy bizonyos vállalat a "kémiai polírozás + eloxálás + PVD bevonat" kombinációs eljárást alkalmaz a titánötvözet implantátumok 3D-nyomtatásához, amely Ra 0,05 μm-re csökkenti a felületi érdességet, ötszörösére javítja a korrózióállóságot, és a bevonat és a hordozó közötti kötési szilárdság eléri a 40 MP orthope-ot. implantátumok.