내부 공동 구조의 표면 처리를 달성하는 방법은 무엇입니까?

一, 기술적 원리: 여러 물리적 장의 결합 효과를 통한 표면 변형
내부 공동 구조 표면 처리의 주요 목표는 기계적, 화학적 또는 복합 방법을 통해 성능을 향상하고 표면 형태를 최적화하는 것입니다. 기술 원칙에는 세 가지 주요 그룹이 있습니다.
기계적 제거 유형: 연마 입자의 미세 절단 효과를 사용하여 표면 결함 층을 제거합니다. 예를 들어 연마 흐름 연마 방법은 반고체 폴리머 연마재를 사용하여 압력을 가해 흐르면서 교차 구멍 및 내부 공동과 같은 복잡한 구조를 균일하게 연마하여 Ra0.1μm의 표면 거칠기를 생성합니다.
화학적 용해 유형: 이러한 종류의 화학적 용해는 전기화학 또는 화학적 부식의 아이디어를 사용하여 표면의 범프를 선택적으로 제거합니다. 전해연마 기술은 양극 용해 속도를 제어하여 표면의 미세한 기하학적 형태를 더욱 매끄럽게 만듭니다. 또한 두꺼운 산화막을 만들어 표면의 부식에 대한 저항력을 높입니다. 316L 스테인리스강의 내부 캐비티를 처리하면 거칠기를 Ra6μm에서 Ra0.2μm로 낮출 수 있습니다.
복합 강화 유형: 물리적 증착과 화학적 변형을 모두 사용하여 기능적으로 경사진 표면을 만듭니다. 예를 들어, PVD(물리적 기상 증착) 기술은 금형 캐비티에 TiN 코팅을 적용합니다. 이 코팅은 최대 2200HV의 견고성을 가지며 내마모성이 3배 더 높습니다. 희토류 침투 기술은 질화 과정에서 Ce, La 등의 원소를 첨가해 침투층을 40% 더 깊게 만들어 내피로성을 크게 향상시킵니다.
2, 프로세스 구현: 각 상황에 대한 정확한 답변
1. 심공 내부 캐비티 연마: 연마 흐름 기술의 혁신적인 사용
전통적인 연마 절차는 항공기 엔진 블레이드의 내부 빈 공간이나 자동차 연료 인젝터와 같은 깊은 구멍 구조에는 접근하기 어렵고 잘 작동하지 않기 때문에 잘 작동하지 않습니다. 연마 흐름 기술은 다음과 같은 새로운 아이디어를 사용하여 발전합니다.
중간 최적화: 탄화규소 입자와 폴리머 캐리어의 반고체 연마재 혼합물을 사용하여 절단이 가능하고 표면이 긁히지 않도록 합니다.
채널 설계: 전산유체역학(CFD)을 사용하여 툴링 채널을 시뮬레이션하고 개선함으로써 0.3mm 미세기공의 연마재 유속이 95% 이상 균일하도록 할 수 있습니다.
매개변수 제어: 예를 들어, 특정 유형의 터빈 블레이드의 내부 공동을 처리하는 동안 거칠기는 3회 사이클(각 5분) 후에 Ra3.2μm에서 Ra0.4μm로 감소될 수 있습니다. 압력은 0.5MPa이고 유속은 15mm/s입니다.
2. 복잡한 캐비티 디버링의 경우 전기화학 및 기계 복합 접근 방식을 사용합니다.
변속기 밸브 본체 및 유압 밸브 블록과 같은 교차 구멍 구조에서 버를 제거할 때는 속도와 품질 사이의 절충안을 찾아야 합니다. 한 회사가 "전기화학적 디버링+연마 흐름 연마" 프로세스를 고안했습니다.
전기화학적 스테이지: 10% NaCl 용액을 전해질로 사용하고, 주파수 10kHz, 듀티 사이클 30%의 펄스 전원 공급 장치를 활용하여 전류 밀도 0.5A/cm²에서 버를 90% 제거합니다. 이 과정은 2분도 채 걸리지 않습니다.
연삭 입자 흐름 단계에서는 800메쉬 탄화규소 연마재를 사용하여 0.3MPa의 압력에서 2분간 연마합니다. 이는 전기화학적 잔류물을 제거하고 Ra0.2μm의 표면 품질을 남깁니다.
3. 캐비티 내부의 부식 방지 : 전해연마와 코팅기술을 동시에 활용
보철 관절을 포함한 의료 기기 임플란트의 내부는 생체 적합성과 부식 방지성을 모두 갖추어야 합니다. 한 회사는 "전해 연마 + DLC(다이아몬드{2}}카본) 코팅" 공정을 사용합니다.
전해연마 : 인산과 황산이 혼합된 전해액에 전압 15V, 전류 20A를 5분간 가하여 Ti6Al4V의 표면거칠기를 Ra1.6μm에서 Ra0.08μm로 감소시키고 100nm 두께의 산화물 피막을 형성합니다.
DLC 코팅: 마그네트론 스퍼터링 기술을 사용하여 2μm 두께의 DLC 코팅을 적용합니다. 시뮬레이션된 체액 환경에서 경도는 20GPa에 가까워지고 마찰 계수는 0.05로 낮아지며 내식성은 10배 증가합니다.
3, 비즈니스에서의 사용: 고급-제조 부문의 일반적인 예
1. 항공우주 분야
선택적 레이저 용융(SLM) 기술은 GE Aviation에서 LEAP 엔진용 연료 노즐을 만드는 데 사용됩니다. 제작 후 내부 흐름 채널을 연마 흐름으로 연마하여 표면을 더 매끄럽게 만들고(Ra12 μm에서 Ra0.8 μm까지), 연료 흐름을 더 균일하게 만들고(8%), 엔진의 연료 효율성을 더-만듭니다(1.5%).
2. 자동차 제조 사업에 있어서
Bosch는 커먼 레일 시스템의 고압 오일 펌프 캐비티를 청소하고 연마하는 새로운 방법을 고안했습니다.{0}} 초음파 세척과 전해 연마를 모두 사용합니다.
초음파 세척 : 가공 중에 남은 절삭유를 제거하기 위해 주파수 40kHz, 출력 100W로 10분간 세척합니다.
전해 연마: 인산염- 기반 전해질과 12V 전압을 3분 동안 사용하여 316L 스테인레스강 캐비티를 덜 거칠게 만들고(Ra2.5μm에서 Ra0.4μm로) 염수 분무 부식을 견딜 수 있는 기간을 늘립니다(500시간에서 2000시간으로).
3. 의료기기 분야
Johnson&Johnson DePuy Synthes는 "전해 연마+마이크로 아크 산화" 방법을 사용하여 비구 컵을 만듭니다.
전해연마: Ti6Al4V 기판의 표면 거칠기를 Ra3.2 μm에서 Ra0.2 μm로 낮추고 SLM 성형 중에 생성된 융합되지 않은 입자를 제거합니다.
마이크로 아크 산화: 300V를 5분 동안 적용하여 규산염 전해질에 수산화인회석을 포함하는 20μm 두께의 산화물 코팅을 만듭니다. 임플란트의 생존율은 99.2%, 뼈의 결합강도는 40% 향상됩니다.