Làm thế nào để tránh làm hỏng bề mặt của các bộ phận trong quá trình hỗ trợ?

一, Để sao lưu cơ chế thiệt hại có thể xảy ra của quy trình
1. Hư hỏng do sức căng cơ học
Vết lõm và vết trầy xước: Khi bánh mài hoặc bàn chải sắt thông thường tháo rời các giá đỡ, các hạt cứng có thể để lại vết xước trên bề mặt các bộ phận, đặc biệt là trên các vật liệu mỏng manh như hợp kim titan và hợp kim crom coban.

Biến dạng và nứt: Khi phay hoặc tiện, ứng suất có thể tích tụ tại điểm hỗ trợ tiếp xúc với bộ phận. Điều này có thể tạo ra biến dạng cục bộ và thậm chí là các vết nứt nhỏ, như ở những khu vực có tường mỏng hoặc dầm đúc hẫng.
2. Các vấn đề ở vùng ảnh hưởng nhiệt-(HAZ)
Cắt bằng tia laze: Khi cắt vật đỡ, chùm tia laze năng lượng cao-có thể khiến các bộ phận trở nên quá nóng ở một số khu vực nhất định. Điều này có thể dẫn đến quá trình oxy hóa bề mặt, thay đổi độ cứng hoặc làm hạt thô (như với hợp kim nhiệt độ cao Inconel 718).
Gia công phóng điện (EDM): Quá trình phóng điện tạo ra nhiệt độ rất cao (lên tới 8000–12000 độ) có thể làm nóng chảy lại lớp bề mặt và làm tăng sức căng dư.
3. Khả năng ô nhiễm hóa chất
Chất ăn mòn: Khi sử dụng phương pháp khắc hóa học để loại bỏ chất hỗ trợ, việc không kiểm soát nồng độ dung dịch đúng cách có thể khiến bề mặt bộ phận bị ăn mòn đồng đều hoặc phát triển các vết rỗ (như khi hợp kim nhôm phản ứng với dung dịch axit).
Ô nhiễm chéo: Khi các vật liệu hỗ trợ (như thép không gỉ) được trộn với các vật liệu thành phần (như hợp kim titan) để tái chế, các tạp chất có thể xâm nhập vào hỗn hợp và làm thay đổi đặc tính của vật liệu.
2, Tối ưu hóa quy trình: kiểm soát hoàn toàn quy trình từ thiết kế đến xử lý
1. Cải tiến thiết kế kết cấu đỡ
Làm cho diện tích tiếp xúc nhỏ hơn: Để giảm lực cơ học khi tháo giá đỡ, hãy sử dụng giá đỡ điểm hoặc giá đỡ đường thay vì giá đỡ bề mặt. Ví dụ, thiết kế hỗ trợ của các thiết bị cấy ghép y tế, giống như cốc đựng ổ cối, có thể làm cho đường kính tiếp xúc nhỏ hơn 0,5mm.
Thiết kế dễ gãy: Tạo các điểm yếu trong mối liên kết giữa giá đỡ và các bộ phận, chẳng hạn như rãnh hình chữ V hoặc lỗ-khoan trước, để dễ dàng bẻ bằng tay hoặc cắt chúng với áp suất thấp sau này.
Vật liệu hỗ trợ hòa tan: Đối với các kết cấu nội thất phức tạp, vật liệu hỗ trợ tan chảy trong nước hoặc tan chảy{1}}như rượu polyvinyl (PVA) được sử dụng. Những vật liệu này được loại bỏ bằng cách hòa tan hoặc đun nóng chúng để tránh tiếp xúc cơ học.
2. Kiểm soát chính xác các thông số xử lý
Cắt với ứng suất thấp:
Dây cắt (WEDM): Sử dụng thông số có độ rộng xung nhỏ hơn 10 μs và dòng điện cực đại nhỏ hơn 5A để giữ nhiệt lượng đầu vào ở mức thấp và ngăn bề mặt nóng chảy trở lại.
Cắt tia nước: Để cắt nguội và tránh tác động nhiệt, áp suất được giữ ở mức từ 200 đến 400 MPa. Điều này được thực hiện bằng nước tinh khiết hoặc tia nước có thêm chất mài mòn như ngọc hồng lựu.
Phay phân lớp: Đối với các hệ thống đỡ dày, kỹ thuật phay phân lớp có độ sâu cắt ngắn (<0.2mm) and a high feed rate (>500mm/phút) được sử dụng để phân tán lực cắt và giảm nguy cơ biến dạng.
3. Áp dụng đồng thời nhiều quy trình
Hỗ trợ tổng hợp cơ học bằng laser: Trước tiên, hãy sử dụng tia laser công suất-thấp (dưới 100W) để làm tan chảy kết nối giữa bộ phận và giá đỡ. Sau đó, dùng dụng cụ cầm tay bẻ gãy để giảm ứng suất cơ học. Ví dụ, máy Concept Laser M2 của GE Additive sử dụng công nghệ này để gia công các bộ phận bằng hợp kim titan.
Xử lý hiệp đồng cơ học hóa học: Đối với các chi tiết làm bằng hợp kim nhôm, trước tiên hãy sử dụng dung dịch kiềm (như NaOH) để hòa tan một số chất hỗ trợ. Sau đó, để tránh trầy xước, hãy đánh bóng phần còn lại của cấu trúc bằng vải đánh bóng mềm (như nylon).
3, Lựa chọn dụng cụ và vật liệu: Rào chắn bảo vệ bề mặt
1. Dụng cụ không chạm
Hỗ trợ siêu âm: Sử dụng rung động tần số cao (20–40 kHz) để phá vỡ cấu trúc hỗ trợ, rất tốt cho các bộ phận chính xác như hệ thống vi kênh. Ví dụ: hệ thống hỗ trợ siêu âm của Sonic Mill có thể giữ các giá đỡ có đường kính nhỏ hơn 1mm.
Khắc plasma là quá trình loại bỏ có chọn lọc các vật liệu hỗ trợ bằng cách sử dụng plasma ở nhiệt độ-thấp, chẳng hạn như khí hỗn hợp Ar/O2, để giữ cho chúng không chạm vào nhau. Cách tiếp cận này đã được áp dụng cho các giá đỡ bằng hợp kim crom coban không có bất kỳ giá đỡ nào, với độ nhám bề mặt Ra<0.8 μm.
2. Dụng cụ mềm hoặc có thể uốn cong
Đầu đánh bóng silicon: Có thể sử dụng đầu đánh bóng silicon có độ cứng Shore A 30–50 quay chậm (dưới 500 vòng/phút) để làm sạch các bộ phận cong và làm cho vết xước ít nhìn thấy hơn.
Giải pháp đánh bóng từ tính: đặt các hạt sắt từ (như cacbua silic) vào các chất mang gốc dầu{0}} hoặc nước- và sử dụng từ trường để di chuyển các hạt xung quanh để đánh bóng các điểm mù. Ví dụ, giải pháp đánh bóng từ tính của Magnalux đã được sử dụng để xử lý các cánh động cơ máy bay mà không cần bất kỳ sự hỗ trợ nào.
3. Công nghệ xử lý ở nhiệt độ thấp
Phay làm mát bằng nitơ lỏng: Trong quá trình xay xát, phun nitơ lỏng (-196 độ ) lên vật liệu đỡ để làm cho vật liệu giòn, giảm lực cắt và giữ cho các mảnh không bị quá nóng. Phương pháp này đã được sử dụng trên các bộ phận hợp kim nhiệt độ cao làm từ niken-không được hỗ trợ có độ cứng bề mặt thay đổi dưới 5%.
Làm sạch bằng cách phun đá khô: Để phun các hạt đá khô (-78 độ ), sử dụng luồng khí áp suất cao (0,5–0,7MPa). Điều này làm cho cấu trúc hỗ trợ trở nên giòn và rơi ra, điều này tốt cho các lối đi phức tạp bên trong.
4, Bảo vệ sau khi xử lý: hai đảm bảo về sửa chữa và tăng cường
1. Công nghệ cố định bề mặt
Tấm ốp bằng laser: Chất liệu tương tự được sử dụng để khắc phục các vết xước hoặc vết rỗ nhỏ xảy ra sau khi tháo phần đỡ. Bạn có thể chọn độ dày của lớp ốp từ 10 đến 50 μm và cường độ liên kết với chất nền là trên 400MPa.
Đánh bóng điện hóa: sử dụng chất điện phân (như hỗn hợp axit photphoric và axit sunfuric) để hòa tan có chọn lọc các phần bám trên bề mặt vật thể để có được bề mặt mịn. Ví dụ, đánh bóng điện hóa có thể làm giảm độ nhám bề mặt Ra của các bộ phận hợp kim titan từ 3,2 μm xuống 0,2 μm.
2. Bảo vệ khỏi lớp phủ
Lắng đọng hơi vật lý (PVD): Phủ các lớp phủ cứng như TiN và CrN lên bề mặt vật phẩm, với độ dày 1–3 μm, có thể giúp chúng có khả năng chống mài mòn và ăn mòn cao hơn nhiều. Ví dụ, sau khi xử lý lớp phủ TiN, độ cứng bề mặt của mô cấy y tế tăng gấp ba lần và hệ số ma sát giảm 50%.
Lớp phủ chuyển đổi hóa học: Xử lý hóa học, như thụ động cromat, tạo ra lớp oxit dày trên bề mặt của bộ phận. Điều này ngăn chặn ô nhiễm thứ cấp trong quá trình không được hỗ trợ. Ví dụ, sau khi xử lý bằng cromat, các bộ phận bằng hợp kim nhôm có thể chống ăn mòn do phun muối trong hơn 1000 giờ.