Bagaimana cara menghindari kerusakan pada permukaan bagian selama proses pendukung?

一, Untuk membuat cadangan mekanisme kerusakan proses yang mungkin terjadi
1. Kerusakan akibat tegangan mekanis
Penyok dan goresan: Ketika roda gerinda atau sikat kawat lepas dari penyangganya, partikel keras dapat meninggalkan goresan pada permukaan komponen, terutama pada material halus seperti paduan titanium dan paduan kromium kobalt.

Deformasi dan retak: Saat melakukan milling atau pembubutan, tegangan dapat terbentuk pada titik pertemuan penyangga dengan bagian tersebut. Hal ini dapat menghasilkan deformasi lokal dan bahkan retakan mikro, seperti di area dengan dinding tipis atau balok kantilever.
2. Masalah di-zona yang terkena dampak panas (HAZ)
Memotong dengan laser: Saat memotong penyangga,-sinar laser berenergi tinggi dapat menyebabkan bagian menjadi terlalu panas di area tertentu. Hal ini dapat menyebabkan oksidasi permukaan, perubahan kekerasan, atau pengerasan butiran (seperti pada paduan suhu tinggi-Inconel 718).
Pemesinan pelepasan listrik (EDM): Pelepasan tersebut menghasilkan suhu yang sangat tinggi (hingga 8000–12000 derajat ) yang dapat melelehkan kembali lapisan permukaan dan meningkatkan tegangan sisa.
3. Kemungkinan terjadinya pencemaran bahan kimia
Zat korosif: Ketika etsa kimia digunakan untuk menghilangkan penyangga, tidak mengontrol konsentrasi larutan dengan benar dapat menyebabkan permukaan komponen terkorosi secara merata atau menimbulkan lubang (seperti ketika paduan aluminium bereaksi dengan larutan asam).
Kontaminasi silang: Ketika bahan pendukung (seperti baja tahan karat) dicampur dengan bahan komponen (seperti paduan titanium) untuk didaur ulang, kotoran dapat masuk ke dalam campuran dan mengubah karakteristik bahan.
2, Optimalisasi proses: kontrol penuh atas proses mulai dari desain hingga pemrosesan
1. Memperbaiki desain struktur pendukung
Memperkecil bidang kontak: Untuk mengurangi gaya mekanis saat melepas penyangga, gunakan penyangga titik atau penyangga garis sebagai ganti penyangga permukaan. Misalnya, desain pendukung implan medis, seperti cangkir asetabular, dapat membuat diameter kontak lebih kecil dari 0,5 mm.
Desain yang mudah dipatahkan: Buat titik lemah pada sambungan antara penyangga dan bagiannya, seperti alur berbentuk V-atau lubang yang sudah dibor, agar lebih mudah dipatahkan dengan tangan atau dipotong dengan tekanan rendah nantinya.
Bahan pendukung yang mudah larut: Untuk struktur interior yang rumit, digunakan bahan pendukung yang-larut dalam air atau-leleh panas seperti polivinil alkohol (PVA). Bahan-bahan ini dihilangkan dengan melarutkan atau memanaskannya untuk menghindari kontak mekanis.
2. Kontrol parameter pemrosesan yang tepat
Memotong dengan tekanan rendah:
Pemotongan kawat (WEDM): Menggunakan parameter dengan lebar pulsa kurang dari 10 s dan arus puncak kurang dari 5A untuk menjaga masukan panas tetap rendah dan menghentikan permukaan agar tidak meleleh lagi.
Pemotongan jet air: Untuk mengurangi suhu dingin dan menghindari dampak termal, tekanan dijaga antara 200 dan 400 MPa. Ini dilakukan dengan air murni atau pancaran air yang ditambahkan bahan abrasif seperti garnet.
Penggilingan berlapis: Untuk sistem pendukung tebal, teknik penggilingan berlapis dengan kedalaman pemotongan pendek (<0.2mm) and a high feed rate (>500mm/mnt) digunakan untuk menyebarkan gaya pemotongan dan menurunkan risiko deformasi.
3. Penerapan banyak proses secara bersamaan
Penopang komposit mekanis laser: Pertama, gunakan-laser berdaya rendah (kurang dari 100W) untuk melebur sambungan antara komponen dan penopang. Kemudian, gunakan perkakas tangan untuk memecahkannya guna menurunkan tekanan mekanis. Mesin Concept Laser M2 GE Additive, misalnya, menggunakan teknologi ini untuk bekerja dengan komponen paduan titanium.
Perlakuan sinergis mekanis kimia: Untuk potongan yang terbuat dari paduan aluminium, pertama-tama gunakan larutan alkali (seperti NaOH) untuk melarutkan sebagian bahan pendukung. Kemudian, untuk menghindari goresan, poles sisa strukturnya dengan kain pemoles yang lembut (seperti nilon).
3, Memilih Alat dan Bahan: Penghalang untuk Perlindungan Permukaan
1. Alat yang tidak bersentuhan
Dukungan untuk ultrasonik: Menggunakan getaran frekuensi tinggi (20–40 kHz) untuk memecah struktur pendukung, yang bagus untuk komponen presisi seperti sistem saluran mikro. Misalnya, sistem pendukung ultrasonik Sonic Mill dapat menahan dukungan yang berdiameter kurang dari 1 mm.
Etsa plasma adalah proses menghilangkan bahan pendukung secara selektif menggunakan-plasma bersuhu rendah, seperti gas campuran Ar/O2, agar bahan tersebut tidak saling bersentuhan. Pendekatan ini telah diterapkan untuk penyangga paduan kromium kobalt yang tidak memiliki penyangga apa pun, dengan kekasaran permukaan Ra<0.8 μm.
2. Alat yang lunak atau dapat ditekuk
Kepala pemoles silikon: A Shore Kepala pemoles silikon dengan kekerasan 30–50 yang berputar perlahan (kurang dari 500 rpm) dapat digunakan untuk membersihkan bagian yang melengkung dan membuat goresan tidak terlalu terlihat.
Solusi pemolesan magnetik: memasukkan partikel feromagnetik (seperti silikon karbida) ke dalam pembawa berbasis minyak- atau air-dan menggunakan medan magnet untuk menggerakkan partikel guna memoles titik buta. Solusi pemolesan magnetik Magnalux, misalnya, telah digunakan untuk merawat bilah mesin pesawat tanpa dukungan apa pun.
3. Teknologi pemrosesan pada suhu rendah
Penggilingan pendingin nitrogen cair: Selama operasi penggilingan, semprotkan nitrogen cair (-196 derajat ) pada bahan pendukung untuk membuatnya rapuh, turunkan gaya pemotongan, dan jaga agar potongan tidak terlalu panas. Metode ini telah digunakan pada bagian paduan suhu tinggi berbahan dasar nikel-yang tidak didukung dan memiliki perubahan kekerasan permukaan kurang dari 5%.
Pembersihan dengan peledakan es kering: Untuk menyemprotkan partikel es kering (-78 derajat ), digunakan aliran udara bertekanan tinggi (0,5–0,7MPa). Hal ini membuat struktur pendukung menjadi rapuh dan rontok, sehingga baik untuk jalur internal yang rumit.
4, Perlindungan setelah pemrosesan: dua jaminan perbaikan dan penguatan
1. Teknologi untuk memperbaiki permukaan
Pelapis laser: Bahan yang sama digunakan untuk memperbaiki goresan atau lubang mikro yang terjadi setelah penyangga dilepas. Anda dapat memilih ketebalan lapisan kelongsong dari 10 hingga 50 μm, dan kekuatan pengikatan dengan media lebih dari 400MPa.
Pemolesan elektrokimia: menggunakan elektrolit (seperti campuran asam fosfat dan asam sulfat) untuk melarutkan secara selektif bagian-bagian yang menonjol pada permukaan benda untuk mendapatkan hasil akhir yang halus. Misalnya, pemolesan elektrokimia dapat menurunkan kekasaran permukaan Ra bagian paduan titanium dari 3,2 μm menjadi 0,2 μm.
2. Perlindungan dari pelapisan
Deposisi Uap Fisik (PVD): Menempatkan lapisan keras seperti TiN dan CrN pada permukaan barang, dengan ketebalan 1–3 μm, dapat membuatnya lebih tahan terhadap keausan dan korosi. Setelah perawatan pelapisan TiN, misalnya, kekerasan permukaan implan medis meningkat tiga kali lipat dan koefisien gesekan turun sebesar 50%.
Pelapisan konversi kimia: Perlakuan kimia, seperti pasivasi kromat, membuat endapan oksida tebal pada permukaan bagian tersebut. Ini menghentikan kontaminasi sekunder selama proses yang tidak didukung. Setelah perlakuan kromat, misalnya, bagian paduan aluminium dapat menahan korosi semprotan garam selama lebih dari 1000 jam.