เพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายต่อพื้นผิวของชิ้นส่วนในระหว่างกระบวนการสนับสนุนได้อย่างไร

一 เพื่อสำรองกลไกความเสียหายที่เป็นไปได้ของกระบวนการ
1. ความเสียหายจากแรงตึงทางกล
รอยบุบและรอยขีดข่วน: เมื่อล้อเจียรหรือแปรงลวดทั่วไปถอดส่วนรองรับออก อนุภาคแข็งอาจทำให้เกิดรอยขีดข่วนบนพื้นผิวของชิ้นส่วนได้ โดยเฉพาะบนวัสดุที่ละเอียดอ่อน เช่น โลหะผสมไทเทเนียมและโลหะผสมโคบอลต์โครเมียม

การเสียรูปและการแตกร้าว: เมื่อทำการกัดหรือกลึง ความเครียดอาจก่อตัวขึ้น ณ จุดที่ส่วนรองรับมาบรรจบกับชิ้นส่วน สิ่งนี้สามารถทำให้เกิดการเสียรูปเฉพาะจุดและแม้แต่รอยแตกขนาดเล็กได้ เช่น ในพื้นที่ที่มีผนังบางหรือคานยื่นออกมา
2. ปัญหาในพื้นที่-ได้รับผลกระทบจากความร้อน (HAZ)
การตัดด้วยเลเซอร์: เมื่อทำการตัดส่วนรองรับ ลำแสงเลเซอร์พลังงานสูง-อาจทำให้ชิ้นส่วนร้อนเกินไปในบางพื้นที่ ซึ่งอาจนำไปสู่การออกซิเดชันของพื้นผิว การเปลี่ยนแปลงความแข็ง หรือเกรนหยาบ (เช่นเดียวกับโลหะผสมอุณหภูมิสูง Inconel 718-)
การตัดเฉือนด้วยไฟฟ้า (EDM): การคายประจุจะสร้างอุณหภูมิที่สูงมาก (สูงถึง 8,000–12,000 องศา) ซึ่งสามารถละลายชั้นผิวใหม่และเพิ่มแรงตึงตกค้าง
3. ความเป็นไปได้ของมลพิษทางเคมี
สารกัดกร่อน: เมื่อใช้การกัดด้วยสารเคมีเพื่อขจัดส่วนรองรับ การไม่ควบคุมความเข้มข้นของสารละลายอย่างเหมาะสมอาจทำให้พื้นผิวของชิ้นส่วนสึกกร่อนอย่างสม่ำเสมอหรือเกิดหลุม (เช่น เมื่อโลหะผสมอลูมิเนียมทำปฏิกิริยากับสารละลายที่เป็นกรด)
การปนเปื้อนข้าม: เมื่อผสมวัสดุรองรับ (เช่น เหล็กกล้าไร้สนิม) กับวัสดุส่วนประกอบ (เช่น โลหะผสมไททาเนียม) เพื่อรีไซเคิล สิ่งเจือปนอาจเข้าไปในส่วนผสมและเปลี่ยนลักษณะของวัสดุได้
2 การเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการ: การควบคุมกระบวนการตั้งแต่การออกแบบจนถึงการประมวลผลอย่างสมบูรณ์
1. ปรับปรุงการออกแบบโครงสร้างรองรับ
ทำให้พื้นที่หน้าสัมผัสเล็กลง: เพื่อลดแรงทางกลเมื่อถอดส่วนรองรับ ให้ใช้ส่วนรองรับจุดหรือส่วนรองรับเส้นแทนส่วนรองรับพื้นผิว ตัวอย่างเช่น การออกแบบส่วนรองรับของการปลูกถ่ายทางการแพทย์ เช่น ถ้วยอะซิตาบูลาร์ สามารถทำให้เส้นผ่านศูนย์กลางหน้าสัมผัสเล็กกว่า 0.5 มม.
การออกแบบที่แตกหักง่าย: สร้างจุดอ่อนในการเชื่อมต่อระหว่างส่วนรองรับและชิ้นส่วน เช่น ร่องรูปตัววี-หรือ-รูที่เจาะไว้ล่วงหน้า เพื่อให้ง่ายต่อการหักด้วยมือหรือตัดด้วยแรงกดต่ำในภายหลัง
วัสดุรองรับที่ละลายน้ำได้: สำหรับโครงสร้างภายในที่ซับซ้อน จะใช้วัสดุรองรับที่ละลายน้ำได้หรือร้อน- เช่น โพลีไวนิลแอลกอฮอล์ (PVA) วัสดุเหล่านี้จะถูกกำจัดออกโดยการละลายหรือให้ความร้อนเพื่อหลีกเลี่ยงการสัมผัสทางกล
2. การควบคุมพารามิเตอร์การประมวลผลที่แม่นยำ
การตัดโดยใช้แรงกดต่ำ:
ลวดตัด (WEDM): การใช้พารามิเตอร์ที่มีความกว้างพัลส์น้อยกว่า 10 μs และกระแสสูงสุดน้อยกว่า 5A เพื่อรักษาอินพุตความร้อนให้ต่ำและหยุดพื้นผิวไม่ให้ละลายอีกครั้ง
การตัดด้วยพลังน้ำ: เพื่อตัดความเย็นและหลีกเลี่ยงผลกระทบจากความร้อน ความดันจะอยู่ระหว่าง 200 ถึง 400 MPa ซึ่งทำได้ด้วยน้ำบริสุทธิ์หรือการฉีดน้ำที่มีสารกัดกร่อน เช่น โกเมน
การกัดเป็นชั้น: สำหรับระบบรองรับที่หนา เทคนิคการกัดเป็นชั้นที่มีระยะกินลึกสั้น (<0.2mm) and a high feed rate (>500 มม./นาที) ใช้เพื่อกระจายแรงตัดและลดความเสี่ยงของการเสียรูป
3. การประยุกต์ใช้กระบวนการต่างๆ มากมายร่วมกัน
ส่วนรองรับคอมโพสิตเชิงกลด้วยเลเซอร์: ขั้นแรก ให้ใช้เลเซอร์กำลังต่ำ- (น้อยกว่า 100W) เพื่อละลายการเชื่อมต่อระหว่างชิ้นส่วนและส่วนรองรับ จากนั้นใช้เครื่องมือช่างเพื่อทำลายมันเพื่อลดความเครียดทางกล ตัวอย่างเช่น เครื่อง Concept Laser M2 ของ GE Additive ใช้เทคโนโลยีนี้เพื่อทำงานกับชิ้นส่วนโลหะผสมไทเทเนียม
การบำบัดเสริมฤทธิ์ทางกลทางเคมี: สำหรับชิ้นส่วนที่ทำจากอะลูมิเนียมอัลลอยด์ ขั้นแรกให้ใช้สารละลายอัลคาไลน์ (เช่น NaOH) เพื่อละลายส่วนรองรับบางส่วน จากนั้น เพื่อหลีกเลี่ยงรอยขีดข่วน ให้ขัดโครงสร้างส่วนที่เหลือด้วยผ้าขัดเงาเนื้อนุ่ม (เช่น ไนลอน)
3 การเลือกเครื่องมือและวัสดุ: สิ่งกีดขวางสำหรับการปกป้องพื้นผิว
1.เครื่องมือที่ไม่สัมผัส
รองรับอัลตราโซนิก: การใช้การสั่นสะเทือนความถี่สูง- (20–40 kHz) เพื่อแยกโครงสร้างรองรับ ซึ่งเหมาะสำหรับชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำ เช่น ระบบไมโครแชนเนล ตัวอย่างเช่น ระบบรองรับอัลตราโซนิกของ Sonic Mill สามารถรองรับส่วนรองรับที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า 1 มม.
การกัดด้วยพลาสมาเป็นกระบวนการคัดเลือกเอาวัสดุรองรับออกโดยใช้พลาสมาอุณหภูมิต่ำ- เช่น ก๊าซผสม Ar/O2 เพื่อป้องกันไม่ให้วัสดุสัมผัสกัน วิธีการนี้ได้ถูกนำไปใช้กับตัวรองรับโลหะผสมโคบอลต์โครเมียมที่ไม่มีส่วนรองรับใด ๆ โดยมีค่าความหยาบผิวเป็น Ra<0.8 μm.
2. เครื่องมือที่อ่อนหรือโค้งงอได้
หัวขัดซิลิโคน: หัวขัดซิลิโคนความแข็ง 30–50 Shore A ที่หมุนช้าๆ (น้อยกว่า 500 รอบต่อนาที) สามารถใช้ทำความสะอาดชิ้นส่วนโค้งและทำให้มองเห็นรอยขีดข่วนได้น้อยลง
น้ำยาขัดเงาด้วยแม่เหล็ก: ใส่อนุภาคเฟอร์โรแมกเนติก (เช่น ซิลิคอนคาร์ไบด์) ลงในตัวพาน้ำมัน- หรือน้ำ- และใช้สนามแม่เหล็กเพื่อเคลื่อนอนุภาคไปรอบๆ เพื่อขัดเงาจุดบอด ตัวอย่างเช่น โซลูชันการขัดเงาด้วยแม่เหล็กของ Magnalux ถูกนำมาใช้เพื่อรักษาใบพัดเครื่องยนต์ของเครื่องบินโดยไม่มีการรองรับใดๆ
3. เทคโนโลยีการประมวลผลที่อุณหภูมิต่ำ
การกัดความเย็นด้วยไนโตรเจนเหลว: ระหว่างการกัด ให้ฉีดไนโตรเจนเหลว (-196 องศา ) บนวัสดุรองรับเพื่อให้เปราะ ลดแรงตัด และป้องกันไม่ให้ชิ้นงานร้อนเกินไป วิธีการนี้ใช้กับชิ้นส่วนโลหะผสมอุณหภูมิสูงที่มีนิกเกิล-ซึ่งไม่รองรับ ซึ่งมีการเปลี่ยนแปลงความแข็งพื้นผิวน้อยกว่า 5%
การทำความสะอาดด้วยการพ่นน้ำแข็งแห้ง: ในการพ่นอนุภาคน้ำแข็งแห้ง (-78 องศา ) จะใช้กระแสลมแรงดันสูง (0.5–0.7MPa) ทำให้โครงสร้างรองรับเปราะและหลุดออก ซึ่งดีต่อทางเดินภายในที่ซับซ้อน
4 การป้องกันหลังการประมวลผล: รับประกันการซ่อมแซมและเสริมสร้างความเข้มแข็งสองประการ
1. เทคโนโลยีการยึดพื้นผิว
การหุ้มด้วยเลเซอร์: วัสดุชนิดเดียวกันนี้ใช้เพื่อแก้ไขรอยขีดข่วนขนาดเล็กหรือหลุมที่เกิดขึ้นหลังจากการถอดส่วนรองรับออก คุณสามารถเลือกความหนาของชั้นหุ้มได้ตั้งแต่ 10 ถึง 50 μm และความแข็งแรงในการยึดเกาะกับซับสเตรตมากกว่า 400MPa
การขัดด้วยเคมีไฟฟ้า: การใช้อิเล็กโทรไลต์ (เช่น ส่วนผสมของกรดฟอสฟอริกและกรดซัลฟิวริก) เพื่อเลือกละลายเศษผงที่ยื่นออกมาบนพื้นผิวของวัตถุเพื่อให้ได้งานขัดที่เรียบเนียน ตัวอย่างเช่น การขัดเงาด้วยเคมีไฟฟ้าอาจลดความหยาบผิว Ra ของชิ้นส่วนโลหะผสมไทเทเนียมจาก 3.2 μm เป็น 0.2 μm
2. การป้องกันจากการเคลือบ
การสะสมไอทางกายภาพ (PVD): การลงสารเคลือบแข็ง เช่น TiN และ CrN บนพื้นผิวของสิ่งของที่มีความหนา 1–3 μm สามารถทำให้สิ่งของเหล่านี้ทนทานต่อการสึกหรอและการกัดกร่อนได้มากขึ้น ตัวอย่างเช่น หลังการเคลือบ TiN ความแข็งพื้นผิวของการปลูกถ่ายทางการแพทย์จะเพิ่มขึ้น 3 เท่า และค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานลดลง 50%
การเคลือบแปลงสารเคมี: การบำบัดทางเคมี เช่น การทู่ด้วยโครเมต ทำให้เกิดการสะสมออกไซด์หนาบนพื้นผิวของชิ้นส่วน วิธีนี้จะหยุดยั้งการปนเปื้อนทุติยภูมิในระหว่างกระบวนการที่ไม่รองรับ หลังจากการบำบัดด้วยโครเมต ชิ้นส่วนอะลูมิเนียมอัลลอยด์สามารถต้านทานการกัดกร่อนของสเปรย์เกลือได้นานกว่า 1,000 ชั่วโมง