Adakah penggilap elektrolitik sesuai untuk struktur dalaman yang kompleks?

一, Idea utama di sebalik penggilap elektrolitik ialah peranti meratakan yang tidak menyentuh apa-apa.
Pembubaran anodik adalah yang menjadikan penggilap elektrolitik berfungsi. Kunci kejayaannya ialah perbezaan dalam pengagihan ketumpatan semasa. Sebagai anod, bahan kerja direndam dalam elektrolit. Tonjolan mikro pada permukaan larut dahulu kerana ketumpatan arus lebih tinggi, manakala lekukan larut lebih perlahan kerana ketumpatan arus lebih rendah. "Teori mukosa" adalah idea utama di sebalik proses ini. Ia mengatakan bahawa ion fosfat dalam elektrolit membentuk filem fosfat tebal dengan ion logam terlarut. Filem ini lebih nipis pada protrusi dan larut lebih cepat, dan ia lebih tebal dalam kemurungan dan larut lebih perlahan. Pergerakan dinamik mukosa terus meratakan kekasaran mikro permukaan, yang akhirnya menjadikannya licin seperti cermin.
Sebagai contoh, struktur mesh dalaman stent kardiovaskular keluli tahan karat 316L hanya 0.1mm lebar, dan penggilap mekanikal tradisional boleh menyebabkan jaring pecah atau herot dengan mudah. Penggilapan elektrolitik boleh menjadikan permukaan jejaring dalaman kurang kasar dengan mengawal ketumpatan arus (15–50A/dm²) dan suhu elektrolit (60–70 darjah ) dengan sangat berhati-hati. Ia boleh menurunkan kekasaran dari Ra3.2 μm kepada Ra0.05 μm atau lebih rendah tanpa mengubah saiz stent. Ia juga menyingkirkan sebarang tekanan sisa yang disebabkan oleh pemprosesan mekanikal, yang menjadikan stent tahan lebih lama dan lebih serasi dengan badan.
2, Tiga faedah teknologi utama memproses struktur dalaman yang rumit
1. Liputan global tanpa jurang
Penggilap elektrolitik boleh berfungsi di tempat yang tidak cukup ruang kerana ia tidak menyentuh apa-apa. Ruang tindak balas etsa plasma yang digunakan dalam industri semikonduktor mempunyai puluhan ribu liang mikro yang berdiameter 0.5mm dan saluran panjang sehingga 500mm panjang. Untuk melakukan penggilapan mekanikal tradisional, anda perlu mengasingkan rongga dan menggunakan peralatan khas untuk bekerja pada setiap bahagian. Ini memerlukan banyak masa dan mudah kotor. Dengan sistem elektrolit yang beredar, penggilap elektrolitik boleh dilakukan. Ini membolehkan arus sama rata mencapai semua permukaan struktur mikro dan menggilap semuanya pada masa yang sama. Pengilang peralatan semikonduktor telah menyediakan data praktikal yang menunjukkan penggilap elektrolitik boleh menurunkan kekasaran permukaan di dalam ruang tindak balas daripada Ra1.6 μm kepada Ra0.02 μm. Ia juga boleh menurunkan bilangan zarah logam kepada kurang daripada 5 setiap sentimeter persegi, yang memenuhi piawaian kebersihan untuk cip proses 5nm.
2. Membaiki kecacatan mikroskopik dan menjadikan sesuatu berfungsi dengan lebih baik
Semasa proses pengeluaran, struktur dalaman yang kompleks berkemungkinan menghadapi masalah seperti retakan mikro dan keliangan. Penggilapan elektrolitik boleh menghapuskan bahan dari kawasan yang rosak secara keutamaan melalui proses pembubaran terpilih. Sebagai contoh, pengikat penerbangan aloi titanium masih mempunyai lubang mikro 0.01–0.05mm pada benang dalaman selepas rawatan tekanan isostatik panas (HIP). Penggilapan elektrolitik menjadikan permukaan benang lebih licin sambil melaraskan ketumpatan arus (20–30A/dm ²) untuk melarutkan bahan secara beransur-ansur di tepi liang mikro, yang membantu menutup liang-liang. Selepas diproses, kekuatan keletihan pengikat meningkat sebanyak 35%, dan rintangan kakisannya memenuhi gred A standard ASTM G48.
3. Pemprosesan kumpulan dan pemotongan kos
Penggilapan elektrolitik adalah cara yang jauh lebih cekap untuk menggilap sejumlah besar kepingan kompleks. Contohnya, penyuntik bahan api dalam sistem suntikan bahan api kereta mempunyai berpuluh-puluh lubang suntikan berdiameter 0.2mm dan laluan aliran rumit di dalamnya. Ia mengambil masa lebih daripada 2 jam untuk mengilat sekeping logam menggunakan penggilap mekanikal tradisional, dan ia perlu diapit dan diletakkan beberapa kali. Penggilap elektrolitik menggunakan peralatan khas dan boleh menggilap 50 hingga 100 penyuntik petrol sekaligus. Ini mengurangkan masa pemprosesan untuk satu item kepada 8 minit dan memastikan bahawa kekasaran permukaan adalah sama setiap kali, tidak seperti penggilap mekanikal. Menurut data dari syarikat tertentu yang membuat alat ganti kereta, penggilap elektrolitik telah meningkatkan kadar hasil penyuntik bahan api daripada 82% kepada 98%, yang menjimatkan lebih daripada 2 juta yuan setahun dalam perbelanjaan kerja semula.
3, Contoh dan data daripada industri yang menyokongnya
1. Bidang peranti perubatan: menjadikan implan ortopedik lebih biokompatibel
Struktur keliangan dalaman prostesis sendi tiruan mesti memenuhi keperluan percambahan osteosit sambil menghalang lekatan bakteria. Dengan melaraskan dengan teliti jumlah asid fosforik dan asid sulfurik dalam elektrolit campuran (65–75% asid fosforik dan 10–15% asid sulfurik), penggilap elektrolitik boleh membuat filem pempasifan yang tebal sama rata pada permukaan berliang. Data eksperimen daripada syarikat perubatan multinasional menunjukkan bahawa penggilap elektrolitik menjadikan prostesis sendi pinggul aloi titanium lebih licin, dengan liang dalaman berubah dari Ra2.5 μ m ke Ra0.3 μ m, penurunan 92% dalam lekatan bakteria, dan penurunan kadar jangkitan selepas pembedahan daripada 1.2% kepada 0.15%.
2. Medan aeroangkasa: Meningkatkan rintangan haba bilah turbin
Diameter saluran penyejukan dalaman bilah turbin enjin pesawat hanya 0.8mm, dan penggilap mekanikal tradisional dengan mudah boleh mengubah bentuk saluran, yang menjadikan penyejukan kurang berkesan. Penggilap elektrolitik menggunakan teknologi arus denyut (kitaran tugas 30%, frekuensi 1kHz) untuk menjadikan permukaan lebih licin tanpa meningkatkan saiz saluran. Ia boleh pergi dari Ra1.6 μ m kepada Ra0.1 μ m. Ujian yang dilakukan oleh pembuat enjin pesawat tertentu menunjukkan bahawa pekali pemindahan haba saluran penyejukan dalaman bilah yang dirawat meningkat sebanyak 18% pada suhu tinggi 1200 darjah . Kecekapan keseluruhan enjin meningkat sebanyak 2.3%.
4, Masalah dan Penyelesaian dalam Teknologi
Penggilapan elektrolitik mempunyai banyak faedah apabila ia datang untuk bekerja dengan struktur dalaman yang rumit, tetapi ia masih mempunyai dua masalah besar untuk ditangani:
Mengawal kehomogenan elektrolit: Struktur seperti lubang buta dalam mungkin menyebabkan pengaliran elektrolit lemah, yang boleh menyebabkan variasi kepekatan di kawasan yang berbeza. Jawapannya ialah menggunakan-pengadukan berbantu ultrasonik, membuat sistem peredaran unik dan membuat elektrolit baharu dengan kelikatan rendah dan kekonduksian tinggi (contohnya, menambah etilena glikol untuk menjadikan aliran bendalir lebih baik).
Kawalan tepat ketumpatan arus: Bentuk bahan kerja dengan mudah boleh mengubah taburan ketumpatan semasa struktur pada tahap mikrometer. Dengan membuat model kembar digital dan menggunakan analisis unsur terhingga (FEA) untuk mensimulasikan pengagihan medan semasa, reka bentuk katod (seperti menggunakan katod berbentuk cetakan 3D) dan parameter proses (seperti menggunakan teknologi ketumpatan arus kecerunan) boleh dipertingkatkan untuk mendapatkan penggilapan sekata struktur kompleks.