Tahap apakah penggilap boleh menaikkan permukaan cetakan 3D logam?

1. Kekasaran permukaan: lompatan dari mikrometer ke nanometer
Kekasaran permukaan ialah ukuran utama kualiti permukaan bahagian. Ia mempunyai kesan langsung pada sejauh mana ia menentang kakisan, sejauh mana ia berfungsi dengan geseran, dan sejauh mana ia berfungsi dengan cahaya. Tetapan proses, jenis bahan dan arah pencetakan semuanya mempunyai kesan yang besar pada tahap kekasaran bahagian cetakan 3D logam pada mulanya. Sebagai contoh, kekasaran permukaan bahagian aloi titanium yang dibuat dengan kaedah peleburan katil serbuk laser (LPBF) boleh setinggi Ra15–20 μm apabila diukur merentasi arah pencetakan. Walau bagaimanapun, apabila diukur sepanjang arah pencetakan, kekasaran boleh serendah Ra8–12 μm kerana lapisan bertindih lebih rapat. Menggilap boleh menjadikan permukaan lebih licin:
Penggilapan mekanikal: Menggunakan mesin penggilap automatik dan pelelas berlian, kekasaran permukaan bahagian aloi aluminium yang dibuat dengan kaedah BJ (penyemburan pelekat) boleh diturunkan daripada Ra2.4 μ m kepada Ra0.8 μ m atau kurang, yang cukup baik untuk kebanyakan kerja pemasangan mekanikal. Untuk keperluan ketepatan tinggi-, seperti sokongan untuk cermin optik, penggilap berbilang-peringkat (penggilap kasar → penggilap halus → penggilap ultra halus) boleh menurunkan kekasaran permukaan kepada Ra0.05 μ m, yang hampir dengan tahap pengisaran cermin biasa.
Penggilapan kimia: Kaedah ini menggunakan larutan berasid atau beralkali untuk melarutkan bonggol permukaan secara selektif. Ia berfungsi dengan baik pada struktur rongga dalaman yang rumit. Sebagai contoh, kekasaran permukaan stent kardiovaskular keluli tahan karat 316L berubah daripada Ra6 μm ​​kepada Ra0.2 μm selepas penggilap kimia. Ini menyingkirkan mikrosfera-seperti lampiran yang terbentuk semasa pencetakan, yang mengurangkan risiko trombosis.
Penggilapan laser: Menggunakan pancaran laser berkuasa untuk mencairkan bahan permukaan di kawasan kecil dan kemudian membiarkan tegangan permukaan logam cecair melakukan kerja melicinkannya. Kajian menunjukkan bahawa berikutan lima imbasan laser komponen keluli tahan karat 316L yang dihasilkan menggunakan kaedah SLM, kekasaran permukaan berkurangan daripada Sa21 μm kepada Sa1 μm, mencapai kadar pengurangan sebanyak 96%, tanpa pembentukan lapisan kerosakan bawah permukaan yang dikaitkan dengan penggilap mekanikal.
2. Mikrostruktur: Memperbaiki daripada kecacatan kepada ketumpatan
Menggilap bukan sahaja menjadikan permukaan kelihatan lebih baik, tetapi ia juga menjadikan bahan lebih kuat dengan menyingkirkan sedikit kecacatan:
Penutupan retak: Retak mikro yang terbentuk apabila cetakan 3D logam menyejuk terlalu cepat boleh ditutup sebahagiannya oleh tekanan penggilap mekanikal. Sebagai contoh, berikutan penggilapan getaran, ketumpatan patah permukaan bilah turbin enjin penerbangan tertentu menurun sebanyak 40%, dan hayat keletihan kitaran tinggi meningkat sebanyak 25%.
Pelepasan tegasan sisa: Penggilap kimia melegakan tekanan tegangan sisa dengan memecahkan lapisan permukaan, yang menghalang keretakan kakisan tegasan. Rawatan penjerukan bahagian aloi titanium TC4 menunjukkan bahawa ketegangan sisa pada permukaan turun daripada -150MPa kepada -50MPa, dan kadar kakisan daripada semburan garam turun sebanyak 60%.
Penggilapan laser boleh menyebabkan pencairan semula permukaan, yang boleh menjadikan saiz butiran lebih seragam. Kajian tentang-aloi suhu tinggi Inconel 718 menunjukkan bahawa penggilap laser menapis saiz butiran permukaan daripada 50 μm kepada 10 μm, meningkatkan kekerasan sebanyak 15% dan mengurangkan kadar penambahan berat pengoksidaan pada 650 darjah sebanyak 30%.
3. Prestasi berfungsi: daripada asas kepada{1}}tinggi
Peningkatan dalam kualiti permukaan penggilap-berkait secara langsung dengan pengoptimuman prestasi berfungsi:
Rintangan haus yang dipertingkatkan: Permukaan yang lebih licin boleh mengurangkan kemungkinan entiti cembung kecil menyentuh satu sama lain pada permukaan sentuhan. Ujian geseran pada komponen keluli galas GCr15 menunjukkan bahawa menggilap permukaan dari Ra1.6 μm kepada Ra0.2 μm menjadikan pekali geseran turun daripada 0.15 kepada 0.08 dan kuantiti haus turun sebanyak 70%.
Rintangan kakisan yang lebih baik: Permukaan licin menjadikannya lebih sukar untuk bahan menghakis melekat, dan filem pempasifan yang terbentuk semasa penggilap kimia menambah lebih perlindungan. Selepas penggilap elektrokimia, ketumpatan arus kakisan 304 bahagian keluli tahan karat dalam larutan NaCl 3.5% turun daripada 1.2 × 10 ⁻⁵ A/cm ² kepada 2.5 × 10 ⁻⁶ A/cm ², dan rintangan terhadap kakisan pitting meningkat sebanyak 5 kali ganda.
Prestasi optik yang dipertingkatkan: Penyelidikan mengenai penggilap cermin aloi aluminium AlSi10Mg menunjukkan bahawa apabila kekasaran permukaan diturunkan daripada Ra3.2 μm kepada Ra0.05 μm, pantulan cahaya yang boleh dilihat meningkat daripada 85% kepada 92%, yang merupakan keperluan sistem komunikasi laser.
4. Aplikasi Industri: Berpindah dari makmal ke kilang
Teknik menggilap telah digunakan secara meluas dalam domain yang memerlukan standard kualiti permukaan yang ketat:
Aeroangkasa: Penggilapan laser digunakan pada jenis muncung enjin roket tertentu untuk menjadikan permukaan kurang kasar, dari Ra12 μ m hingga Ra0.8 μ m. Hayat kitaran haba dalam persekitaran ruang simulasi (julat suhu: -180 darjah hingga 300 darjah ) telah dinaikkan daripada 50 hingga 200 kali.
Implan perubatan: Selepas penggilap kimia, kekasaran permukaan prostesis sendi pinggul aloi titanium berubah dari Ra8 μ m kepada Ra0.5 μ m. Ini menjadikan sel melekat pada implan 40% lebih baik dan menjadikan tulang berintegrasi dengannya 30% lebih cepat.
Acuan ketepatan: Selepas menggilap dengan pengisaran penyesuaian bentuk (SAG), kekasaran permukaan teras acuan suntikan automotif turun kepada Ra0.02 μ m, hayat acuan meningkat daripada 100,000 kali kepada 500,000 kali, dan kekilatan permukaan produk meningkat sebanyak 2 tahap.