Nuo malimo iki apdailos: Priedų gamybos po apdorojimo sprendimai

3D spausdinamos metalinės dalys turi mažai darbo po apdailos, o šlifavimas gali būti veiksmingas sprendimas galutinėms tolerancijoms.

Plačiai naudojant papildomą gamybą aviacijos ir medicinos rinkose, išaugo gatavų stiprintuvų komponentų poreikiai, kad būtų patenkinti galutinio naudojimo poreikiai. Papildant gamybos procesą gaunami komponentai, artimi galutinei formai, žymiai sumažinant galutinio apdailos poreikį. Gaminant medžiagų papildymus, medžiagų atliekų normos gali būti sumažintos, kad būtų palengvintas bendras gamybos procesas, tačiau tai taip pat reiškia, kad vėlesniems apdailos procesams reikia griežtesnių perdirbimo būdų ir nuoseklumo. Todėl svarbu užtikrinti nuoseklų apdorojimą, kad atitiktų komponentų tolerancijas ir paviršiaus kokybės reikalavimus. Šlifavimas gali būti dar viena veiksminga galimybė gaminant priedus tose vietose, kur tolerancijos ir paviršiai yra sudėtingesni. Šlifavimas suteikia geresnę paviršiaus kokybę ir vientisumą nei kiti įprasti medžiagų šalinimo procesai. Norėdami sužinoti daugiau apie priedų gamybos apdailą, ypač kai jie naudojami nikelio pagrindu pagamintose aukštų temperatūrų lydinių sudedamosiose dalyse, kosminės aviacijos pramonėje, „Norton“. „Saint-Gobain“ inžinieriai patobulino „Inconel 718“ pavyzdį, pagamintą iš priedų. Tyrimo metu daugiausia dėmesio buvo skiriama trims klausimams: koks yra minimalus medžiagos kiekis, kurį reikia dėvėti iš sudedamųjų dalių pagamintų komponentų? Kokią paviršiaus apdailą galima pasiekti šlifuojant stiprintuvo komponentus naudojant naujausios kartos šlifavimo ratus? Trečia, koks yra smulkaus šlifavimo poveikis liekamam armatūros gamybos komponentų paviršiaus įtempiui (jei yra)?

AM IN718 pavyzdžius, pagamintus naudojant tiesioginio metalo lazerinio sukepinimo (DMLS) procesą, pateikia „Stratasys Direct Manufacturing“. 1 paveiksle parodytas bandomasis priedo gamybos pavyzdys. Pagaminus priedą, mėginys susprogdinamas terpėmis ir pašalinamas stresas. Po to seka terminė izostacija, kietose medžiagose tirpus apdorojimas / uždegimas ir kietėjimas krituliais. Mėginio kietumas yra 40 HRC. Tada naudokite „Norton“. „Saint-Gobain Higgins“ šlifavimo technologijos centro „Magele MFP-125.50.65“ su pertraukomis šlifavimo staklėse šlifuoja „Norton NQX60E24VTX2“ šlifavimo rato pavyzdžius.

Pirma, palaipsniui didinkite pjovimo gylį, šlifuodami kelias sritis, nustatykite mažiausią pašalinamos medžiagos kiekį, papildomo apdorojimo paviršiaus paviršių. Tada šlifavimas atliekamas nurodytame pjovimo gylyje, tada patikrinamas paviršius, ar nėra akivaizdžių defektų. 4 paveiksle parodytas mėginio paveikslėlis po komponentų valymo eksperimento metu. Remiantis eksperimento rezultatais, norint pašalinti visus geometrinius tvirtumo ir paviršiaus defektus, atsirandančius dėl pridėjimo gamybos proceso, medžiagas iš surinkimo reikia pašalinti maždaug nuo 0,30 iki 0,45 mm.

Šiame bandyme naudojamas 50,8 mm šlifavimo ilgis, 462 mm šlifavimo rato skersmuo ir 23 m / s darbinis greitis. Iš viso buvo ištirti penki medžiagos pašalinimo rodikliai (MRR) nuo 0,1 mm3 / sek. / Mm iki 3,9 mm3 / sek. / Mm. Medžiagos pašalinimo greitį sureguliuokite keisdami išeigos greitį (mm / min) arba pjovimo gylį (mm). Siekiant įvertinti mažo ir vidutinio medžiagų pašalinimo greičio poveikį paviršiaus apdailai ir šlifavimo pajėgumui, buvo išbandytos daugkartinės medžiagos pašalinimo normos. Nors nikelio pagrindu pagamintus lydinius (pvz., „Inconel 718“) galima frezuoti naudojant šiuolaikinius inžinerinius abrazyvus dideliu pašalinimo greičiu, tyrime buvo pasirinktas mažesnis medžiagų pašalinimo greitis, remiantis dabartiniu standartiniu „Inconel“ darbo dalių apdailos greičiu pramonėje. Standartinio (be pridėtinės gamybos) darbinių dalių šlifavimo atveju laukiamas rezultatas yra tai, kad didėjant medžiagos pašalinimo greičiui ir didėjant šlifavimo galiai, šlifavimo ruošinio paviršiaus apdaila (Ra) padidės arba paviršius taps šiurkštesnė.

Prieš ir po šlifavimo, ruošinio paviršiaus apdaila matuojama naudojant Federalinę kontaktinę profilių sistemą 5000, kuri apima kelias padėtis ir dvi kryptis ant ruošinio. Be to, keliose vietose atliekami bekontakčio profilio matuoklio paviršiaus matavimai.

Prieš šlifuojant, buvo įvertinta iš sumedėtojo pagamintos medžiagos paviršiaus apdaila ir nustatyta, kad skirtingomis matavimo kryptimis buvo dideli apdailos skirtumai. Vidutinis apdaila buvo 3,3 mikrono Ra matuojant vertikaliai ir 2,1 µRa matuojant horizontaliai. Šis reikšmingas skirtumas neatsiranda matuojant standartines „Inconel 718“ liejimo medžiagas. Panašu, kad šis skirtumas yra susijęs su 3D gamybos metodais, tačiau tiksli priežastis dar nėra žinoma.

Įprastas paviršiaus apdailos matavimo metodas po šlifavimo naudojant kontaktinį profilį turi būti statmenas šlifavimo linijai, o ne lygiagrečiai šlifavimo linijai. Šio tyrimo metu paviršiaus apdaila buvo matuojama dviem kryptimis, lygiagrečiomis šlifavimo linijai ir statmena šlifavimo linijai. Po šlifavimo išmatuoti rezultatai palyginami su išilginiais ir šoniniais matavimais prieš šlifavimą.

Esmė ta, kad matuojant paviršių po šlifavimo statmena šlifavimo linijai kryptimi, adata kerta šlifavimo linijos smailes ir lovius. Matuojant lygiagrečiai, adata juda lygiagrečiai šlifavimo linijai ir niekada neperžengia smailės ir slėnio. Todėl nenuostabu, kad šiame tyrime vertikaliai išmatuotas (grubus) paviršiaus apdaila buvo žymiai didesnis nei lygiagrečiai matuojamas.

Įvertinus medžiagos pagamintos medžiagos paviršiaus apdailą prieš šlifavimą ir po jo, nustatyta, kad skirtingose ​​matavimo kryptyse buvo reikšmingų apdailos skirtumų. Šiame tyrime paviršiaus apdailos matavimas buvo atliktas lygiagrečiai šlifavimo linijai ir statmenai šlifavimo linijai, o rezultatai iš tiesų buvo žymiai skirtingi. Matuojant lygiagrečia kryptimi, vidutinis paviršiaus apdirbimas prieš šlifavimą yra 3,3 µRa ir 0,21 µm po šlifavimo. Matuojant vertikaliai, vidutinė paviršiaus apdaila yra prieš 2,1 mRa prieš šlifavimą ir 0,5 mRa po šlifavimo.

Papildomai mėginiai buvo analizuojami naudojant Theanovea 3D paviršiaus profilį ir baltos šviesos chromatinę technologiją, kad būtų galima vizualizuoti paviršiaus ypatybes. Atliekant šį bandymą, gavus papildomą gamybos mėginį, terpė sprogdinama stikline terpe, pašalinant iškilusią paviršiaus dalį. Linijos, kurias galima pamatyti ant paviršiaus po šlifavimo, yra tos, kurias palieka šlifavimo operacija. Šlifavimo diskai ar kiti poliruoti gaminiai, pavyzdžiui, inžinerinė šlifavimo juosta, gali būti naudojami dar labiau sumažinant paviršiaus linijas ir sukuriant ypač smulkius paviršius, jei tai yra labai svarbu komponentų veikimui ir kokybei.

Norint toliau suprasti šlifavimo poveikį visam am IN718 mėginių paviršiaus vientisumui, gavus ir sumalus mėginius naudojant „Bruker-AXS D8 Discover“ mikrodifrakcijos įrenginį, buvo atlikti paviršiaus liekamojo įtempio matavimai. Palyginus to paties mėginio 6 skirtingų padėčių matavimus abiejose būsenose, nustatyta, kad artimo paviršiaus liekamasis įtempis yra neigiamas / yra suspaudimas abiem sąlygomis. Ši situacija dažniausiai susidaro komponentui po smulkaus šlifavimo, o jo paviršiuje likęs liekamasis įtempis yra suspaudžiamas, o tai gali atitolinti paviršiaus įtrūkimų plitimą ir pagerinti nuovargio tarnavimo laiką.

Tyrimo laikotarpiu šlifavimo galia buvo matuojama pagal 5 medžiagų pašalinimo greitį. Didėjant medžiagos pašalinimo greičiui, didėja ir šlifavimo galia. Toks elgesys egzistuoja daugumoje šlifavimo operacijų. Esant mažiausiai 0,1 mm3 / sek. / Mm greičiui, didžiausia galia šlifuojant yra 1,4 kW. Esant maksimaliam medžiagos pašalinimo greičiui 3,9 mm3 / sek. / Mm, šlifavimo galia yra 10,8 kW.

Šio tyrimo rezultatai rodo, kad smulkus nikelio pagrindu pagamintų lydinių, pagamintų iš priedų (pvz., Inconel 718) šlifavimas, paviršiaus šiurkštumas gali sumažėti beveik 94% (lygiagrečiai šlifavimo linijoms) arba 34% (statmenas šlifavimo linijoms). Pagal pageidavimą itin smulkius paviršius galima gauti naudojant šlifavimo diskus ar kitus smulkesnio šlifavimo šlifavimo produktus, pavyzdžiui, inžinerines šlifavimo juostas. Be to, rezultatai rodo, kad norint pagerinti paviršiaus smulkumą, nuo komponentų reikia pašalinti 0,30–0,45 mm medžiagos ir pašalinti visus geometrinius reikalavimus, susijusius su 3D gamybos procesu. Minimalūs pašalinimo rodikliai yra pagrindinė informacija apie medžiagų gamintojus, nes jie stengiasi kuo ekonomiškiau maksimaliai padidinti medžiagos gamybos komponentų beveik neto formą. Be to, liekamojo įtempio duomenys rodo, kad paviršiaus įtempimas po šlifavimo yra suspaudžiamas ir gali atitolinti paviršiaus įtrūkimų išsiplėtimą, taip pailgindamas pagamintų komponentų nuovargio trukmę.