Frá mölun til frágangs: Lausnir eftir meðhöndlun til framleiðslu á viðbótum

Þrívíddarprentaðir málmhlutar hafa lítið álag eftir frágang og mala getur verið áhrifarík lausn fyrir endanlegt vikmörk.

Víðtæk notkun viðbótarframleiðslu á geim- og lækningamarkaði hefur leitt til aukinna krafna á yfirborð fullunninna örvunarhluta til að mæta kröfum notkunarforrita. Viðbótarframleiðsluferlið framleiðir íhluti nálægt endanlegri lögun og dregur verulega úr þörfinni fyrir lokafrágang. Með framleiðslu á viðbótarefnum er hægt að draga úr úrgangshraða efnis til að auðvelda heildarframleiðsluferlið, en þetta þýðir einnig að síðari frágangsferli krefjast strangari endurvinnslutækni og samræmi. Þess vegna er mikilvægt að tryggja samræmi í eftirmeðferð til að mæta þolþáttum og kröfum um yfirborðsgæði. Mala getur verið annar árangursríkur valkostur við framleiðslu á bætiefnum í forritum þar sem umburðarlyndi og yfirborð eru krefjandi. Mala hefur í för með sér betri yfirborðsgæði og heiðarleika en önnur hefðbundin efni til að fjarlægja efni. Til að læra meira um frágang viðbótarframleiðslunnar, sérstaklega þegar hún er notuð á nikkel-undirstaða háhita álfelgur í geimiðnaði, Norton. Verkfræðingar Saint-Gobain hafa betrumbætt Inconel 718 sýnið úr viðbótum. Rannsóknin beindist að þremur spurningum: Hvert er lágmarksmagn / rúmmál efnis sem þarf að klæðast úr íhlutunum úr addernum? Hvaða yfirborðsáferð er hægt að ná með því að slípa íhlutina úr hvatamanninum með því að nota nýjustu kynslóð mala hjólanna? Í þriðja lagi, hver eru áhrif fínslípunar á yfirborð leifar álags (ef einhver er) íhluta framleiðslu styrktar?

Sýni af AM IN718 sem eru framleidd með Direct Metal Laser Sintering (DMLS) ferli eru veitt af Stratasys Direct Manufacturing. Mynd 1 sýnir prófunarsýni til framleiðslu á viðbótinni. Eftir að viðbótin er framleidd er sýnið sprengt með fjölmiðlum og streitu er eytt. Þessu fylgir hitauppstreymi, fastleysanleg meðferð / afkveikja og úrkoma hert. Sýni hörku er 40 HRC. Notaðu síðan Norton. Magele MFP-125.50.65 í Saint-Gobain Higgins mala tæknimiðstöðinni mölar með hléum sýni úr Norton NQX60E24VTX2 mala hjólinu á mala vélinni.

Í fyrsta lagi, smám saman auka dýpt skurðar, mala nokkur svæði, ákvarða lágmarks magn efnis sem á að fjarlægja, yfirborð viðbótar framleiðslu meðferðar. Slípunin er síðan framkvæmd á tilgreindum skurðdýpi og síðan er athugað hvort yfirborðið sé augljóst. Mynd 4 sýnir mynd af sýninu eftir að íhlutirnir voru hreinsaðir meðan á tilrauninni stóð. Samkvæmt tilraunaniðurstöðunum þarf að fjarlægja efni úr samsetningunni úr u.þ.b. 0,30 til 0,45 mm til þess að útrýma öllum rúmfræðilegri áreynslu og yfirborðsgöllum sem stafa af framleiðsluferlinu við viðbótina.

Í þessari prófun er slípulengd 50,8 mm, slípihjól þvermál 462 mm og vinnuhraði 23 m / s. Alls voru fimm efnisflutningshraðar (MRR) prófaðir á bilinu 0,1 mm3 / sek. / Mm til 3,9 mm3 / sek. / Mm. Stilltu flutningshraða efnisins með því að breyta afköstshraða (mm / mín) eða skurðdýpt (mm). Margfeldi efnisflutningshraða var prófaður til að meta áhrif lágra og meðalstórra efna til að fjarlægja efni á yfirborðsfrágang og mala getu. Þrátt fyrir að hægt sé að mala nikkelblönduð málmblöndur (td Inconel 718) með nútíma slípiefni í verkfræði við mikla fjarlægðarhraða, þá valdi rannsóknin lægri hlutfall til að fjarlægja efni byggt á núverandi venjulegu frágangshraða fyrir frágang á venjulegum Inconel vinnuhlutum í iðnaði. Þegar um er að ræða venjulega (framleiðslu utan viðbóta) vinnsluhluta slípun, er væntanleg niðurstaða sú að þegar efnishreyfingarhraði eykst og malaorkan eykst, mun yfirborðsáferð (Ra) mala vinnustykkisins aukast eða yfirborðið verður grófari.

Fyrir og eftir slípun er yfirborðsáferð vinnustykkisins mæld með Federal Contact Profiler System 5000, sem inniheldur margar stöður og tvær áttir á vinnustykkinu. Að auki eru snertilausar yfirborðsmælingar á sniðsmælum framkvæmdar á nokkrum stöðum.

Áður en slípað var, var yfirborðsáferð efnisins úr botninum metin og kom í ljós að mikill munur var á frágangi í mismunandi mælistefnum. Meðalfrágangur var 3,3 míkron Ra þegar hann var mældur lóðrétt og 2,1? MRa þegar hann var mældur lárétt. Þessi marktæki munur kemur ekki fram við mælingu á venjulegum Inconel 718 efnum í steypu. Þessi munur virðist tengjast framleiðsluaðferðum í þrívídd en nákvæm orsök liggur ekki enn fyrir.

Hefðbundin aðferð við að mæla yfirborðsfrágang eftir slípun með snertiprófíl er að vera hornrétt á slípulínuna, frekar en samsíða mala línunni. Í þessari rannsókn var yfirborðsfrágangur mældur í tveimur áttum samsíða mala línunnar og hornrétt á mala línuna. Mældar niðurstöður eftir slípun eru síðan bornar saman við lengdarmælingar og hliðarmælingar fyrir mölun.

Málið er að þegar mælt er á yfirborðið eftir slípun í átt hornrétt á slípulínuna, fer nálin yfir toppa og lægð mala línunnar. Þegar mælt er í samhliða átt færist nálin samsíða mala línunni og fer aldrei yfir tindinn og dalinn. Þess vegna kemur ekki á óvart að í þessari rannsókn var (gróft) yfirborðsáferð mæld lóðrétt marktækt hærri en mæld samhliða.

Eftir að hafa metið yfirborðsáferð efnisins sem framleitt var af efninu fyrir og eftir slípun kom í ljós að marktækur munur var á frágangi í mismunandi mælistefnum. Í þessari rannsókn var yfirborðsmeðferð gerð samhliða mala línunni og hornrétt á mala línuna, og niðurstöðurnar voru örugglega verulega mismunandi. Þegar mælt er í samhliða átt er meðalflatarmál fyrir mala 3,3? MRa og 0,21? Ma eftir slípun. Þegar lóðrétt er mælt er meðalflatarmál 2,1? MRa fyrir mala og 0,5? MRa eftir slípun.

Að auki voru viðbótarsýnin greind með Theanovea 3D yfirborðssnið og litskiljunartækni til að sjá yfirborðseiginleikana. Í þessu prófi, eftir að hafa fengið viðbótar framleiðslu sýnið, er miðlungs sprengingin gerð með gler miðli, fjarlægja upphækkaðan hluta yfirborðsins. Línurnar sem sjást á yfirborðinu eftir slípun eru þær sem malaraðgerðin skilur eftir sig. Mala hjól eða aðrar fágaðar vörur, svo sem verkfræðileg mala borði, er hægt að nota til að draga enn frekar úr yfirborðslínum og búa til ofurfínt yfirborð, að því tilskildu að þetta sé mikilvægt fyrir afköst og gæði íhlutanna.

Til að átta sig frekar á áhrifum mala á heildaryfirborð heilleika am IN718 sýnanna voru leifar álagsmælinga á yfirborði gerðar eftir móttöku og mölun sýna með Bruker-AXS D8 Discover örtruflunarbúnaðinum. Þegar bornar eru saman mælingar á 6 mismunandi stöðum sama sýnis í báðum ríkjum kemur í ljós að leifarálag nærflatarins er neikvætt / það er þjöppun við báðar aðstæður. Þetta ástand kemur aðallega fram á íhlutnum eftir fínt mala og leifarálag næstum yfirborði er þjappanlegt, sem getur seinkað útbreiðslu yfirborðssprungna og bætt þreytulíf.

Á rannsóknartímabilinu var malaafl mælt í samræmi við fjarlægðarhraða 5 efna. Þegar hlutfall flutningsefnis eykst eykst slípukrafturinn. Þessi hegðun er til í flestum malaaðgerðum. Að lágmarki 0,1 mm3 / sek. / Mm er hámarksafl við slípun 1,4 kW. Við hámarkshraða efnis sem er 3,9 mm3 / sek. / Mm er malaafl 10,8kW.

Niðurstöður þessarar rannsóknar sýna að fín mala á nikkelblönduðum málmblöndum úr bætiefnum (td Inconel 718) getur dregið úr yfirborðsleysi um næstum 94% (samsíða mala línur) eða 34% (hornrétt á slípulínur). Að beiðni er hægt að fá öfgafínt yfirborð með því að nota mala hjól eða aðrar fægiefni með fínni slípukorni, svo sem verkfræðileg mala borða. Að auki sýna niðurstöðurnar að til að bæta fíngerð á yfirborði þarf að fjarlægja 0,30 til 0,45 mm af efni úr íhlutunum og fjarlægja allt geometrískt ósamræmi sem tengist 3D framleiðsluferlinu. Lágmarks flutningshlutfall er lykilupplýsingar fyrir framleiðendur efna þar sem þeir leitast við að hámarka næstum netform efnisframleiðsluhlutanna á sem hagkvæmastan hátt. Að auki sýna leifar álagsgagna að yfirborðsálagið eftir slípun er þjöppanlegt og getur seinkað stækkun yfirborðssprungna og lengt þannig þreytutíma framleiðsluhlutanna.