Какие детали обычно требуют вторичной обработки?

一, потребности вторичной обработки, вытекающие из основных функций
1. Уплотняющая поверхность и сопрягаемая поверхность.
Уплотняющая поверхность. Уплотняющая поверхность должна выдерживать работу с жидкостями под высоким-давлением (например, гидравлическим маслом и газом) в таких местах, как корпуса гидравлических клапанов и камеры сгорания газовых турбин. Для предотвращения утечек шероховатость поверхности должна поддерживаться ниже Ra0,4 мкм. Например, уплотнительную поверхность корпуса клапана из титанового сплава, напечатанного на 3D-принтере- топливного насоса авиационного двигателя, необходимо обрезать на станке с ЧПУ, чтобы избавиться от нерасплавленных частиц порошка и обеспечить хорошее прилегание к резиновому уплотнительному кольцу.
Чтобы получить точность уровня IT5-IT6, соответствующие поверхности, такие как поверхности зацепления шестерен, монтажные отверстия подшипников и т. д., необходимо отшлифовать или отполировать. После 3D-печати определенного вида планетарного редуктора шероховатость поверхности зубьев увеличивается с Ra6,3 мкм до Ra0,8 мкм, а шум снижается на 15 дБ благодаря серьезному точению и шлифовке.
2. Система резьб и отверстий.
Резьба: нити, напечатанные на 3D-принтере, часто имеют неполный профиль зубьев из-за прилипания порошка, поэтому их необходимо нарезать или прокатать. Например, после 3D-печати резьбу костных винтов в медицинских имплантатах необходимо зафиксировать метчиком, чтобы обеспечить плотное прилегание к костной ткани.
Система отверстий: Чтобы убедиться, что глубокие отверстия и отверстия, пересекающие друг друга, соосны, их необходимо расточить и рассверлить. Например, охлаждающие отверстия на диске турбины авиационного двигателя контролируются с точностью до ± 0,02 мм от отклонения апертуры с использованием сочетания технологий 3D-печати и электроэрозионной обработки (EDM).
3. Каналы для света и жидкости.
Полировка оптических поверхностей, таких как лазерные отражатели и инфракрасные окна, до точности поверхности λ/10 (длина волны 632,8 нм) требует сверх-точности. Например, определенный вид спутникового оптического кронштейна изготавливается путем 3D-печати, а затем с помощью магнитореологической полировки, чтобы избавиться от ряби на поверхности, чтобы он соответствовал потребностям космических оптических систем.
Электрохимическая полировка (ЭХП) необходима для устранения заусенцев на внутренних стенках микроканальных теплообменников, топливных форсунках и других жидкостных каналах. Это делает поток менее устойчивым. Например, топливная форсунка двигателя LEAP компании GE Aviation имеет 3D-напечатанный внутренний маршрут потока, обработанный ECP. Благодаря этому размер частиц распыления топлива стал на 30% меньше, а эффективность сгорания — на 5% выше.
2. Необходимость дальнейшей обработки из-за ограничений процесса.
1. Шероховатость поверхности выше нормальной.
Общие места: контактная поверхность несущей конструкции, нависающая поверхность и большая плоскость. Контактная поверхность опорной конструкции 3D-напечатанной вертлужной чашки из титанового сплава имеет шероховатость Ra12 мкм, поскольку к ней прилипает порошок. Для уменьшения износа костной ткани ее необходимо отшлифовать абразивной лентой до Ra1,6 мкм.
Поддержка данных: процесс SLM печатает на поверхности сплав Inconel 718 с шероховатостью Ra8–15 мкм. После фрезерования эта шероховатость снижается до Ra0,8–1,6 мкм, а усталостная долговечность увеличивается в три раза.
2. Недостаточная точность размеров.
Важные измерения включают проем, ширину прорези, разницу высот ступеньки и так далее. Например, определенный тип канавки шипа лопатки турбины имеет допуск по ширине ± 0,05 мм, но после 3D-печати отклонение составляет ± 0,2 мм, что необходимо исправить с помощью резки проволоки (WEDM).
В направляющих лопатках газовой турбины Siemens Energy используется 3D-печать и технология пятиосного фрезерования, позволяющая поддерживать отклонение толщины формы лопатки на уровне менее ± 0,05 мм, что повышает эффективность воздушного потока на 2 %.
3. Исправление дефектов внутри
Существуют различного рода дефекты, такие как пористость, непровары, трещины и так далее. Например, если рентгеновское исследование обнаруживает более серьезные, чем обычно, неисправности в важных-несущих частях авиационных конструкций, их необходимо устранить путем сверления, сварки и механической обработки. После устранения дефектов путем локального фрезерования распечатанный на 3D-принтере участок внешнего цилиндра шасси определенного типа самолета фиксируется электронно-лучевой сваркой. Затем термическая обработка избавляет от остаточных напряжений.
3. Примеры того, как используется отрасль и как она используется в реальной жизни.
1. Аэрокосмическая отрасль
Детали двигателя: Rolls Royce UltraFan ® Рама вентилятора двигателя изготовлена ​​из титанового сплава, напечатанного на 3D-принтере-, и имеет установочные отверстия, которые необходимо просверлить, чтобы убедиться, что они находятся на одной линии с подшипниками. Это снижает уровень вибрации на 40%.
Структурные компоненты сателлитов: напечатанные на 3D-принтере детали из алюминиевого сплава определенного типа кронштейна сателлита. Остатки подложки были удалены с помощью обработки на станке с ЧПУ, что сделало детали на 15 % легче, сохраняя при этом соответствие стандартам вакуумной сварки космического-класса.
2. Имплантаты медицинского назначения.
Персонализированный сустав: чтобы получить гладкость Ra0,2 мкм на поверхности мыщелка бедренной кости имплантата коленного сустава, напечатанного на 3D-принтере компании Johnson & Johnson DePuy Synthes, поверхность необходимо отшлифовать с предельной точностью. Это замедляет износ костного цемента.
Зубные имплантаты. Имплантаты из титанового сплава, напечатанные на 3D-принтере Nobel Biocare, требуют микрофрезерования, чтобы избавиться от порошка, прилипающего к корням резьбы. Это делает их на 25% более стабильными на первых порах.
3. Инструменты для энергетики
Клапаны для атомной энергетики. Клапаны из сплава на основе никеля-, производимые Китайской национальной ядерной корпорацией, требуют лазерной наплавки и шлифовки, чтобы предотвратить утечку при высокой температуре (650 градусов). Они служат в два раза дольше, чем обычные отливки.
Биполярная пластина топливного элемента. Биполярная пластина из нержавеющей стали, напечатанная на 3D-принтере для топливного элемента Toyota Mirai, требует химического травления и полировки канала потока, чтобы снизить контактное сопротивление с 10 м Ом·см² до 1 м Ом·см². Это делает систему на 8% более эффективной.