Apakah pemolesan elektrolitik cocok untuk struktur internal yang kompleks?

一, Ide utama di balik pemolesan elektrolitik adalah perangkat perata yang tidak menyentuh apa pun.
Pelarutan anodik inilah yang membuat pemolesan elektrolitik berhasil. Kunci keberhasilannya adalah perbedaan distribusi kepadatan arus. Sebagai anoda, benda kerja direndam dalam elektrolit. Tonjolan mikro di permukaan larut terlebih dahulu karena rapat arus lebih tinggi, sedangkan cekungan larut lebih lambat karena rapat arus lebih rendah. "Teori mukosa" adalah gagasan utama di balik proses ini. Dikatakan bahwa ion fosfat dalam elektrolit membentuk lapisan fosfat tebal dengan ion logam terlarut. Film ini lebih tipis pada bagian tonjolan dan larut lebih cepat, dan lebih tebal pada bagian cekungan dan larut lebih lambat. Pergerakan dinamis mukosa terus meratakan kekasaran mikro permukaan, yang pada akhirnya menjadikannya halus seperti cermin.
Misalnya, struktur jaring bagian dalam stent kardiovaskular baja tahan karat 316L hanya memiliki lebar 0,1 mm, dan pemolesan mekanis tradisional dapat dengan mudah menyebabkan jaring pecah atau terdistorsi. Pemolesan elektrolitik dapat membuat permukaan jaring bagian dalam menjadi tidak terlalu kasar dengan mengontrol rapat arus (15–50A/dm²) dan suhu elektrolit (60–70 derajat ) dengan sangat hati-hati. Ini dapat menurunkan kekasaran dari Ra3,2 μm menjadi Ra0,05 μm atau lebih rendah tanpa mengubah ukuran stent. Hal ini juga menghilangkan sisa tekanan yang disebabkan oleh pemrosesan mekanis, sehingga membuat stent bertahan lebih lama dan lebih kompatibel dengan tubuh.
2, Tiga manfaat teknologi utama dari pemrosesan struktur interior yang rumit
1. Cakupan global tanpa kesenjangan
Pemolesan elektrolitik dapat bekerja di tempat yang tidak memiliki cukup ruang karena tidak menyentuh apa pun. Ruang reaksi etsa plasma yang digunakan dalam industri semikonduktor memiliki puluhan ribu mikropori dengan diameter 0,5 mm dan saluran panjang hingga 500 mm. Untuk melakukan pemolesan mekanis tradisional, Anda harus membongkar rongga-rongga tersebut dan menggunakan peralatan khusus untuk mengerjakan setiap bagian. Ini memakan banyak waktu dan mudah kotor. Dengan sistem elektrolit yang bersirkulasi, pemolesan elektrolitik dapat dilakukan. Hal ini memungkinkan arus menjangkau seluruh permukaan struktur mikro secara merata dan memoles semuanya pada saat yang bersamaan. Produsen peralatan semikonduktor telah memberikan data praktis yang menunjukkan bahwa pemolesan elektrolitik dapat menurunkan kekasaran permukaan di dalam ruang reaksi dari Ra1,6 μm menjadi Ra0,02 μm. Hal ini juga dapat menurunkan jumlah partikel logam hingga kurang dari 5 per sentimeter persegi, yang memenuhi standar kebersihan untuk chip proses 5nm.
2. Memperbaiki cacat mikroskopis dan membuat segala sesuatunya berfungsi lebih baik
Selama proses produksi, struktur interior yang kompleks kemungkinan besar mempunyai masalah seperti retakan mikro dan porositas. Pemolesan elektrolitik secara istimewa dapat menghilangkan material dari daerah yang cacat melalui proses pelarutan selektif. Misalnya, pengencang penerbangan paduan titanium masih memiliki lubang mikro 0,01–0,05 mm pada ulir internal setelah perlakuan pengepresan isostatik panas (HIP). Pemolesan elektrolitik membuat permukaan benang menjadi lebih halus sekaligus menyesuaikan kerapatan arus (20–30A/dm ²) untuk melarutkan bahan secara progresif di tepi pori-pori mikro, sehingga membantu menutup pori-pori. Setelah diproses, kekuatan lelah pengencang meningkat sebesar 35%, dan ketahanan terhadap korosi memenuhi standar ASTM G48 grade A.
3. Pengelompokan biaya pemrosesan dan pemotongan
Pemolesan elektrolitik adalah cara yang jauh lebih efisien untuk memoles sejumlah besar bagian kompleks. Misalnya, injektor bahan bakar pada sistem injeksi bahan bakar mobil memiliki puluhan lubang injeksi berdiameter 0,2 mm dan jalur aliran yang rumit di dalamnya. Dibutuhkan lebih dari 2 jam untuk memoles satu bagian logam menggunakan pemolesan mekanis tradisional, dan perlu dijepit dan diposisikan beberapa kali. Pemolesan elektrolitik menggunakan peralatan khusus dan dapat memoles 50 hingga 100 injektor bensin sekaligus. Ini memotong waktu pemrosesan untuk satu item menjadi 8 menit dan memastikan kekasaran permukaan selalu sama, tidak seperti pemolesan mekanis. Menurut data dari perusahaan tertentu yang membuat suku cadang mobil, pemolesan elektrolitik telah meningkatkan tingkat hasil injektor bahan bakar dari 82% menjadi 98%, sehingga menghemat biaya pengerjaan ulang perusahaan lebih dari 2 juta yuan per tahun.
3, Contoh dan data dari industri yang mendukungnya
1. Bidang alat kesehatan: menjadikan implan ortopedi lebih biokompatibel
Struktur porositas bagian dalam prostesis sendi buatan harus memenuhi persyaratan proliferasi osteosit sekaligus menghambat adhesi bakteri. Dengan menyesuaikan secara hati-hati jumlah asam fosfat dan asam sulfat dalam campuran elektrolit (65–75% asam fosfat dan 10–15% asam sulfat), pemolesan elektrolitik dapat membuat lapisan pasivasi yang tebal secara merata pada permukaan berpori. Data eksperimen dari perusahaan medis multinasional menunjukkan bahwa pemolesan elektrolit membuat prostesis sendi panggul paduan titanium lebih halus, dengan pori-pori internal mulai dari Ra2,5 μm menjadi Ra0,3 μm, penurunan adhesi bakteri sebesar 92%, dan penurunan tingkat infeksi pasca operasi dari 1,2% menjadi 0,15%.
2. Bidang dirgantara: Meningkatkan ketahanan panas bilah turbin
Diameter saluran pendingin internal bilah turbin mesin pesawat hanya 0,8 mm, dan pemolesan mekanis tradisional dapat dengan mudah mengubah bentuk saluran, sehingga pendinginan menjadi kurang efektif. Pemolesan elektrolitik menggunakan teknologi arus pulsa (siklus kerja 30%, frekuensi 1kHz) untuk membuat permukaan lebih halus tanpa menambah ukuran saluran. Ini bisa berkisar dari Ra1,6 μm hingga Ra0,1 μm. Pengujian yang dilakukan oleh pembuat mesin pesawat tertentu menunjukkan bahwa koefisien perpindahan panas saluran pendingin interior bilah yang dirawat meningkat sebesar 18% pada suhu tinggi 1200 derajat. Efisiensi mesin secara keseluruhan meningkat sebesar 2,3%.
4, Permasalahan dan Solusi dalam Teknologi
Pemolesan elektrolitik memiliki banyak manfaat ketika menangani struktur interior yang rumit, namun masih ada dua masalah besar yang harus dihadapi:
Mengontrol homogenitas elektrolit: Struktur seperti lubang buta yang dalam dapat membuat aliran elektrolit menjadi buruk, yang dapat menyebabkan perbedaan konsentrasi di berbagai area. Jawabannya adalah dengan menggunakan-pengadukan berbantuan ultrasonik, membuat sistem sirkulasi unik, dan membuat elektrolit baru dengan viskositas rendah dan konduktivitas tinggi (misalnya, menambahkan etilen glikol untuk membuat aliran cairan lebih baik).
Kontrol kerapatan arus yang akurat: Bentuk benda kerja dapat dengan mudah mengubah distribusi kerapatan arus struktur pada tingkat mikrometer. Dengan membuat model kembar digital dan menggunakan analisis elemen hingga (FEA) untuk mensimulasikan distribusi medan arus, desain katoda (seperti menggunakan katoda berbentuk cetakan 3D) dan parameter proses (seperti menggunakan teknologi kerapatan arus gradien) dapat ditingkatkan untuk mendapatkan pemolesan yang merata pada struktur kompleks.