كيف تتجنب إتلاف سطح الأجزاء أثناء عملية الدعم؟

一, لدعم آلية الضرر المحتمل للعملية
1. الأضرار الناجمة عن التوتر الميكانيكي
الخدوش والخدوش: عندما تنزع عجلات الطحن التقليدية أو الفرش السلكية الدعامات، يمكن أن تترك الجزيئات الصلبة خدوشًا على سطح الأجزاء، خاصة على المواد الحساسة مثل سبائك التيتانيوم وسبائك كروم الكوبالت.

التشوه والتشقق: عند الطحن أو الدوران، يمكن أن يتراكم الضغط عند النقطة التي يلتقي فيها الدعامة بالجزء. يمكن أن يؤدي ذلك إلى تشوه موضعي وحتى تشققات صغيرة، كما هو الحال في المناطق ذات الجدران الرقيقة أو العوارض الكابولية.
2. مشاكل في الحرارة-المنطقة المتضررة (HAZ)
القطع بالليزر: عند قطع الدعامة، يمكن أن تتسبب أشعة الليزر عالية الطاقة- في ارتفاع درجة حرارة الأجزاء بشكل كبير في مناطق معينة. يمكن أن يؤدي ذلك إلى أكسدة السطح، أو تغيرات في الصلابة، أو خشونة الحبوب (كما هو الحال مع سبيكة Inconel 718 ذات درجة الحرارة العالية-).
معالجة التفريغ الكهربائي (EDM): يخلق التفريغ درجة حرارة عالية جدًا (تصل إلى 8000-12000 درجة) يمكنها إعادة إذابة الطبقة السطحية ورفع التوتر المتبقي.
3. إمكانية التلوث الكيميائي
المادة المسببة للتآكل: عند استخدام الحفر الكيميائي لإزالة الدعامة، فإن عدم التحكم في تركيز المحلول بشكل صحيح قد يتسبب في تآكل سطح الجزء بالتساوي أو ظهور الحفر (كما هو الحال عندما تتفاعل سبائك الألومنيوم مع المحلول الحمضي).
التلوث المتبادل: عند خلط المواد الداعمة (مثل الفولاذ المقاوم للصدأ) مع المواد المكونة (مثل سبائك التيتانيوم) لإعادة التدوير، يمكن أن تدخل الشوائب إلى المزيج وتغير خصائص المواد.
2، تحسين العملية: التحكم الكامل في العملية من التصميم إلى المعالجة
1. تحسين تصميم الهيكل الداعم
اجعل منطقة الاتصال أصغر: لتقليل القوة الميكانيكية عند خلع الدعم، استخدم دعم النقاط أو دعم الخط بدلاً من دعم السطح. على سبيل المثال، يمكن لتصميم دعم الغرسات الطبية، مثل أكواب الحق، أن يجعل قطر التلامس أصغر من 0.5 مم.
تصميم يسهل كسره: قم بعمل نقاط ضعف في الاتصال بين الدعامة والأجزاء، مثل الأخاديد على شكل حرف V أو الثقوب المحفورة مسبقًا-، لتسهيل كسرها يدويًا أو قطعها بالضغط المنخفض لاحقًا.
مواد دعم قابلة للذوبان: بالنسبة للهياكل الداخلية المعقدة، يتم استخدام مواد دعم -قابلة للذوبان في الماء أو منصهرة على الساخن- مثل كحول البولي فينيل (PVA). تتم إزالة هذه المواد عن طريق إذابتها أو تسخينها لتجنب التلامس الميكانيكي.
2. التحكم الدقيق في معلمات المعالجة
القطع بضغط منخفض:
سلك القطع (WEDM): استخدام معلمات بعرض نبضي أقل من 10 ميكروثانية وتيار ذروة أقل من 5 أمبير للحفاظ على انخفاض مدخلات الحرارة ومنع السطح من الذوبان مرة أخرى.
القطع بنفث الماء: لقطع البرد وتجنب التأثيرات الحرارية، يتم الحفاظ على الضغط بين 200 و400 ميجا باسكال. يتم ذلك باستخدام الماء النقي أو نفث الماء المضاف إليه مواد كاشطة مثل العقيق.
الطحن ذو الطبقات: بالنسبة لأنظمة الدعم السميكة، يتم استخدام تقنية طحن الطبقات بعمق قطع قصير (<0.2mm) and a high feed rate (>500 مم/دقيقة) يستخدم لتوزيع قوة القطع وتقليل خطر التشوه.
3. تطبيق العديد من العمليات معًا
الدعم المركب الميكانيكي بالليزر: أولاً، استخدم ليزرًا منخفض الطاقة-(أقل من 100 واط) لإذابة الاتصال بين الجزء والدعامة. ثم استخدم الأدوات اليدوية لكسرها لتقليل الضغط الميكانيكي. على سبيل المثال، تستخدم آلة Concept Laser M2 من شركة GE Additive هذه التقنية للعمل مع أجزاء من سبائك التيتانيوم.
المعالجة التآزرية الميكانيكية الكيميائية: بالنسبة للقطع المصنوعة من سبائك الألومنيوم، استخدم أولاً محلولًا قلويًا (مثل NaOH) لإذابة بعض الدعامات. ثم، لتجنب الخدوش، قم بتلميع بقية الهيكل بقطعة قماش تلميع ناعمة (مثل النايلون).
3، اختيار الأدوات والمواد: حاجز لحماية السطح
1. الأدوات التي لا تلمس
دعم الموجات فوق الصوتية: استخدام الاهتزازات عالية التردد-(20-40 كيلو هرتز) لتفكيك بنية الدعم، وهو أمر جيد للأجزاء الدقيقة مثل أنظمة القنوات الصغيرة. على سبيل المثال، يمكن لنظام الدعم بالموجات فوق الصوتية الخاص بـ Sonic Mill أن يحمل دعامات يقل قطرها عن 1 مم.
النقش بالبلازما هو عملية إزالة المواد الداعمة بشكل انتقائي باستخدام بلازما ذات درجة حرارة منخفضة، مثل غاز Ar/O2 المختلط، لمنعها من ملامسة بعضها البعض. تم تطبيق هذا الأسلوب على دعامات سبائك الكوبالت والكروم التي ليس لها أي دعم، مع خشونة سطحية تبلغ Ra<0.8 μm.
2. الأدوات اللينة أو القابلة للانحناء
رأس تلميع السيليكون: A Shore يمكن استخدام رأس تلميع السيليكون ذو صلابة 30-50 والذي يدور ببطء (أقل من 500 دورة في الدقيقة) لتنظيف الأجزاء المنحنية وجعل الخدوش أقل وضوحًا.
محلول التلميع المغناطيسي: وضع جزيئات مغناطيسية حديدية (مثل كربيد السيليكون) في ناقلات أساسها الزيت- أو الماء- واستخدام مجال مغناطيسي لتحريك الجزيئات لتلميع البقع العمياء. على سبيل المثال، تم استخدام محلول التلميع المغناطيسي من Magnalux لمعالجة شفرات محركات الطائرات دون أي دعم.
3. تكنولوجيا المعالجة في درجات حرارة منخفضة
طحن تبريد النيتروجين السائل: أثناء عملية الطحن، قم برش النيتروجين السائل (-196 درجة ) على المادة الداعمة لجعلها هشة، وتقليل قوة القطع، والحفاظ على القطع ساخنة جدًا. تم استخدام هذه الطريقة مع أجزاء السبائك غير المدعومة المعتمدة على النيكل- والتي تتحمل درجات حرارة عالية والتي تتميز بتغيرات في صلابة السطح تقل عن 5%.
التنظيف باستخدام تفجير الثلج الجاف: لرش جزيئات الثلج الجاف (-78 درجة)، يتم استخدام تدفق هواء عالي الضغط (0.5–0.7MPa). وهذا يجعل الهيكل الداعم هشًا ويسقط، وهو أمر جيد للمسارات الداخلية المعقدة.
4، الحماية بعد المعالجة: ضمانتان للإصلاح والتقوية
1. تكنولوجيا تثبيت الأسطح
الكسوة الليزرية: تستخدم نفس المادة لإصلاح الخدوش الدقيقة أو الحفر التي تحدث بعد إزالة الدعامة. يمكنك تحديد سمك طبقة الكسوة من 10 إلى 50 ميكرومتر، وتكون قوة الارتباط مع الركيزة أكثر من 400MPa.
التلميع الكهروكيميائي: استخدام الإلكتروليتات (مثل خليط من حمض الفوسفوريك وحمض الكبريتيك) لإذابة القطع التي تلتصق على سطح الأشياء بشكل انتقائي للحصول على لمسة نهائية ناعمة. على سبيل المثال، قد يؤدي التلميع الكهروكيميائي إلى خفض خشونة السطح Ra لأجزاء سبائك التيتانيوم من 3.2 ميكرومتر إلى 0.2 ميكرومتر.
2. الحماية من الطلاءات
ترسيب البخار الفيزيائي (PVD): إن وضع طبقات صلبة مثل TiN وCrN على سطح العناصر، بسمك يتراوح من 1 إلى 3 ميكرومتر، يمكن أن يجعلها أكثر مقاومة للتآكل والتآكل. بعد معالجة طلاء TiN، على سبيل المثال، تزداد صلابة سطح الغرسات الطبية بمقدار ثلاث مرات وينخفض ​​معامل الاحتكاك بنسبة 50%.
طلاء التحويل الكيميائي: المعالجة الكيميائية، مثل تخميل الكرومات، تؤدي إلى تكوين رواسب أكسيد سميكة على سطح الجزء. يؤدي هذا إلى إيقاف التلوث الثانوي أثناء العملية غير المدعومة. بعد معالجة الكرومات، على سبيل المثال، يمكن لأجزاء سبائك الألومنيوم مقاومة التآكل بسبب رش الملح لأكثر من 1000 ساعة.