Apakah kaedah rawatan permukaan biasa untuk percetakan 3D logam?

1, Pemesinan ketepatan mekanikal: daripada ketukangan tradisional kepada peningkatan pintar
Tahap pemesinan ketepatan mekanikal permukaan dengan mengambil bahan secara fizikal. Ini adalah cara utama untuk menyelesaikan percetakan 3D logam. Perkara utama yang dilakukannya ialah:
penggilap manual
Menggunakan peralatan seperti kertas pasir dan pes pengilat untuk menggilap langkah demi langkah boleh mengurangkan kekasaran permukaan dengan banyak (nilai Ra boleh berubah dari 10–20 μm kepada kurang daripada 0.8 μm). Prosedur ini, sebaliknya, banyak bergantung pada pengalaman pengendalian, tidak boleh diulang atau cekap, dan hanya bagus untuk membuat kumpulan kecil-nilai tambah-produk tinggi seperti barang kemas dan seni.
Pengisaran kawalan berangka CNC
Menggunakan alat mesin CNC dan alat pemotong berlian bersama-sama boleh memungkinkan untuk menghasilkan permukaan yang rumit dengan ketepatan yang sangat tinggi (± 0.01mm). Tetapi sukar untuk bekerja dengan ciri-ciri rumit seperti saluran aliran dalaman dan struktur kekisi kerana alatnya sukar dicapai. Teknik pemesinan nyahcas elektrik (EDM) diperlukan untuk membuat lubang penyejukan pada bilah turbin enjin pesawat, contohnya.
Sistem untuk menggilap secara automatik
Zhejiang Tuobo dan syarikat lain telah mengeluarkan sistem penggilap automatik robot yang boleh mengalih keluar struktur sokongan dan permukaan menggilap pada masa yang sama menggunakan kedudukan visual 3D dan kawalan maklum balas paksa. Sistem ini boleh berfungsi dengan robot daripada syarikat yang berbeza, seperti ABB dan KUKA. Ia adalah 3–5 kali lebih pantas daripada melakukan kerja yang sama dengan tangan, dan ia mengekalkan ketidaktepatan permukaan di bawah ± 0.05mm. Ia telah banyak digunakan dalam bidang seperti peralatan perubatan dan alat ganti kereta.
2. Rawatan kimia dan elektrokimia: mengawal struktur mikro dan menambah fungsi baru
Rawatan kimia mengubah permukaan bahan dengan melarutkan atau mendepositkannya. Operasi utamanya ialah:
menggilap dengan bahan kimia
Menggunakan larutan berasid atau beralkali untuk melarutkan permukaan secara selektif boleh menyingkirkan kecacatan seperti sferoidisasi dan sanga yang berlaku semasa pencetakan. Sebagai contoh, penggilap kimia boleh menjadikan permukaan implan aloi titanium kurang kasar, daripada 6–12 μm kepada 0.2–1 μm, dan ia juga boleh mencipta lapisan pempasifan untuk menjadikannya lebih tahan terhadap kakisan. Proses ini mempunyai kesan yang ketara terhadap rawatan struktur berongga, tetapi kawalan ketat kepekatan larutan dan suhu diperlukan untuk mengelakkan kakisan yang berlebihan.
Penggilap elektrokimia (ECP)
Gunakan arus terus dalam elektrolit untuk secara selektif melarutkan tonjolan mikro pada permukaan logam. Ini akan menjadikan permukaan licin seperti cermin (nilai Ra boleh 0.01 μ m atau kurang). Banyak peralatan perubatan menggunakan kaedah ini. Sebagai contoh, selepas rawatan ECP, kekasaran permukaan prostesis sendi aloi kromium kobalt dikurangkan sebanyak 90%, rintangan haus meningkat tiga kali ganda, dan corak lapisan percetakan boleh dihapuskan, memenuhi keperluan biokompatibiliti.
anodizing
Proses elektrolitik boleh mencipta salutan oksida padat (tebal 5–20 μm) pada aloi ringan seperti aloi aluminium. Filem ini boleh meningkatkan kekerasan (sehingga 500HV) dan ketahanan terhadap kakisan. Sebagai contoh, selepas rawatan anodisasi keras, komponen struktur penerbangan boleh menahan kakisan selama lebih daripada 5000 jam dalam persekitaran semburan garam NaCl 3.5%. Sifat mikroporous lapisan filem juga boleh menyerap pelincir dan menurunkan pekali geseran.
3. Teknologi Salutan dan Penyaduran: Menggabungkan Perlindungan Fungsian dan Hiasan
Teknologi salutan mencipta salutan pelindung pada permukaan dengan mendepositkan sesuatu secara fizikal atau kimia. Langkah utama dalam proses ini ialah:
PVD adalah singkatan kepada Physical Vapor Deposition.
Menggunakan-pengeboman ion tenaga tinggi untuk meletakkan salutan keras seperti TiN dan CrN pada permukaan substrat. Proses ini boleh meningkatkan rintangan haus keluli acuan dengan ketara (memanjangkan jangka hayatnya sebanyak 3-5 kali), dan ketebalan salutan hanya 1-5 μ m, tanpa menjejaskan ketepatan dimensi bahagian. Sebagai contoh, sebuah syarikat menggunakan PVD untuk memproses acuan cetakan 3D dan meningkatkan kekerapan pengecapan daripada 100,000 kepada 500,000 kali.
Penyaduran Elektronik dan Penyaduran Kimia
Penyaduran elektro menggunakan tindak balas elektrolitik untuk mendepositkan lapisan logam (seperti Ni dan Cu) pada permukaan, yang menjadikannya kurang berkemungkinan terhakis dan lebih konduktif. Penyaduran kimia, sebaliknya, menggunakan-tindak balas pemangkin sendiri untuk menjadikan permukaan sekata (seperti penyaduran aloi fosforus nikel kimia). Sebagai contoh, satu syarikat menggunakan penyaduran nikel tanpa elektro kepada sink haba aloi tembaga cetakan 3D. Ini menjadikan mereka tahan terhadap semburan garam selama 1,000 jam dan bukannya 48 jam, sementara masih mempunyai kekonduksian terma 200 W/(m · K) atau lebih.
Menyembur dan menutup dengan serbuk
Salutan semburan menggunakan aliran udara-tekanan tinggi untuk melekatkan serbuk atau salutan cecair ke permukaan, mewujudkan lapisan pelindung setebal 20–100 μm. Penyemburan serbuk, sebaliknya, menggunakan penjerapan elektrostatik untuk mengagihkan serbuk secara sama rata, yang membentuk salutan tebal apabila ia sejuk. Kaedah ini berfungsi untuk alatan luar, mesin industri dan situasi lain. Contohnya, sebuah syarikat menggunakan salutan serbuk untuk merawat elemen struktur keluli bercetak-3D, yang menjadikannya tahan terhadap semburan garam neutral selama lebih daripada 2000 jam.
4. Teknologi Baharu: Proses Laser dan Komposit Memimpin Inovasi: Penggilapan Laser
Menggunakan pancaran laser-bertenaga tinggi untuk mencairkan bahan permukaan di kawasan kecil dan kemudian mengalirkan kolam cair untuk meratakan permukaan. Kaedah ini boleh berfungsi pada permukaan melengkung yang sukar dicapai dan mempunyai zon kesan haba yang kecil (Kurang daripada atau sama dengan 0.1mm). Sebagai contoh, perusahaan tertentu menggunakan penggilap laser kepada aloi suhu tinggi-berasaskan nikel 3D, mengurangkan kekasaran permukaan daripada Ra 8 μ m kepada Ra 2 μ m sambil mengekalkan sifat mekanikal bahan tidak berubah.
Pemesinan Aliran Lelas (AFM)
Untuk menggilap ciri kompleks seperti lubang silang dan saluran aliran dalaman, bahan pelelas viskoelastik dialirkan melalui ruang dalam komponen. Prosedur ini boleh berfungsi di tempat yang sukar dicapai. Contohnya, sebuah syarikat menggunakan AFM untuk memproses muncung bahan api penerbangan-bercetak 3D, yang menjadikan permukaan dalam kurang kasar (dari Ra 16 μ m hingga Ra 1.6 μ m) dan meningkatkan keseragaman aliran sebanyak 20%.
Penyepaduan proses komposit
Menggunakan lebih daripada satu kaedah pemprosesan untuk bekerjasama meningkatkan prestasi. Sebagai contoh, perusahaan tertentu menggunakan proses gabungan "penggilap kimia + anodizing + salutan PVD" untuk implan aloi titanium pencetakan 3D, yang mengurangkan kekasaran permukaan kepada Ra 0.05 μ m, meningkatkan rintangan kakisan sebanyak 5 kali ganda, dan kekuatan ikatan antara salutan dan substrat mencapai 40MPa}}}}} keperluan perkhidmatan jangka panjang.