از سنگ زنی تا پایان دادن: راه حل های پس از درمان برای تولید مواد افزودنی

قطعات فلزی چاپ شده 3D پس از اتمام حجم کاری کم دارند و سنگ زنی می تواند یک راه حل موثر برای تحمل نهایی باشد.

استفاده گسترده از تولیدات الحاقی در بازارهای هوا فضا و پزشکی باعث افزایش تقاضا در سطح اجزای تقویت کننده تقویت شده برای پاسخگویی به تقاضاهای کاربردهای استفاده نهایی شده است. فرآیند تولید اضافی اجزای نزدیک به شکل نهایی را تولید می کند و به طور قابل توجهی نیاز به اتمام نهایی را کاهش می دهد. از طریق ساخت مواد اضافی ، می توان میزان ضایعات مواد را کاهش داد تا روند تولید کلی را تسهیل کند ، اما این همچنین به این معنی است که فرآیندهای تکمیل بعدی به تکنیک ها و سازگاری مجدد سختگیرانه پردازش مجدد نیاز دارند. بنابراین ، مهم است که اطمینان حاصل شود از سازگاری در پس از درمان برای تحمل اجزا و الزامات کیفیت سطح. سنگ زنی می تواند یکی دیگر از گزینه های م forثر برای تولید مواد افزودنی در کاربردهایی باشد که تحمل ها و سطح ها بیشتر طلب می کنند. نتایج حاصل از سنگ زنی ، کیفیت و یکپارچگی سطح بهتری نسبت به سایر فرآیندهای مرسوم حذف مواد دارد. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد پایان کار تولید اضافی ، به ویژه هنگامی که در اجزای آلیاژ دمای بالا با پایه نیکل در صنعت هوا فضا ، نورتون اعمال می شود. مهندسان Saint-Gobain نمونه Inconel 718 ساخته شده از مواد الحاقی را تصفیه کرده اند. این مطالعه بر روی سه سوال متمرکز شده است: حداقل مقدار / حجم ماده ای که باید از اجزای ساخته شده از مواد افزودنی پوشیده شود ، چیست؟ با آسیاب کردن اجزای ساخته شده از تقویت کننده با استفاده از آخرین نسل چرخ های آسیاب ، چه سطح نهایی را می توان بدست آورد؟ سوم ، تأثیر سنگ زنی ریز بر تنش پسماند سطح (در صورت وجود) اجزای سازنده تقویت کننده چیست؟

نمونه هایی از AM IN718 ساخته شده با استفاده از فرآیند پودر لیزر فلز مستقیم (DMLS) توسط Stratasys Direct Manufacturing ارائه می شوند. شکل 1 یک نمونه آزمایشی برای ساخت این افزونه را نشان می دهد. پس از تولید مواد افزودنی ، نمونه با رسانه انفجار داده می شود و استرس از بین می رود. به دنبال آن جداسازی حرارتی ، تصفیه محلول در جامد / احتراق از بین و سخت شدن رسوب ایجاد می شود. سختی نمونه 40 HRC است. سپس از نورتون استفاده کنید. Magele MFP-125.50.65 مرکز فناوری سنگزنی Saint-Gobain Higgins به طور متناوب نمونه های چرخ سنگزنی Norton NQX60E24VTX2 را روی دستگاه آسیاب خرد می کند.

اول ، به تدریج افزایش عمق برش ، سنگ زنی چندین منطقه ، تعیین حداقل مقدار مواد برای حذف ، سطح علاوه بر درمان تولید. سپس سنگ زنی در عمق مشخص برش انجام می شود و سپس سطح برای نقص آشکار بررسی می شود. شکل 4 تصویری از نمونه پس از تمیز شدن اجزا components در طول آزمایش را نشان می دهد. طبق نتایج تجربی ، برای از بین بردن تمام پافشاری های هندسی و نقص سطحی ناشی از فرآیند تولید اضافی ، مواد از مونتاژ باید از تقریباً 0.30 تا 0.45 میلی متر برداشته شوند.

این آزمون از طول آسیاب 50.8 میلی متر ، قطر چرخ سنگزنی 462 میلی متر و سرعت کار 23 متر در ثانیه استفاده می کند. در مجموع پنج نرخ حذف مواد (MRR) در محدوده 0.1 mm3 / sec. / mm تا 3.9 mm3 / sec. / mm آزمایش شد. با تغییر سرعت تسلیم (میلی متر در دقیقه) یا عمق برش (میلی متر) میزان حذف مواد را تنظیم کنید. چندین نرخ حذف مواد برای ارزیابی تأثیر میزان حذف مواد کم و متوسط ​​در پایان سطح و ظرفیت سنگ زنی آزمایش شد. اگرچه آلیاژهای مبتنی بر نیکل (به عنوان مثال اینکونل 718) می توانند با ساینده های مهندسی مدرن با سرعت حذف بالا مخلوط شوند ، اما این مطالعه نرخ پایین تر حذف مواد را براساس نرخ نهایی استاندارد فعلی برای تکمیل قطعات کار استاندارد اینکونل در صنعت انتخاب کرد. در مورد آسیاب کردن قطعه کار استاندارد (ساخت غیر افزودنی) ، نتیجه پیش بینی شده این است که با افزایش میزان حذف مواد و افزایش قدرت آسیاب ، سطح سطح (Ra) قطعه کار آسیاب افزایش می یابد یا سطح تبدیل می شود خشن تر

قبل و بعد از آسیاب کردن ، سطح سطح قطعه کار با استفاده از Federal Contact Profiler System 5000 اندازه گیری می شود که شامل چندین موقعیت و دو جهت روی قطعه کار است. علاوه بر این ، اندازه گیری سطح گیج مشخصات بدون تماس در چندین مکان انجام می شود.

قبل از آسیاب کردن ، سطح سطح مواد ساخته شده از مواد جمع کننده مورد ارزیابی قرار گرفت و مشخص شد که تفاوت های زیادی در پایان در جهات مختلف اندازه گیری وجود دارد. میانگین پایان به طور عمودی 3.3 میکرون Ra و هنگام افقی اندازه گیری 2.1؟ mRa بود. این اختلاف معنی دار در هنگام اندازه گیری مواد استاندارد ریخته گری اینکونل 718 رخ نمی دهد. به نظر می رسد این تفاوت مربوط به روش های تولید سه بعدی است ، اما علت دقیق آن هنوز مشخص نیست.

روش متداول اندازه گیری پایان سطح پس از سنگ زنی با استفاده از پروفیلر تماسی عمود بر خط آسیاب است ، نه موازی با خط آسیاب. در این مطالعه ، پایان سطح در دو جهت موازی خط آسیاب و عمود بر خط آسیاب اندازه گیری شد. نتایج اندازه گیری شده پس از سنگ زنی سپس با اندازه گیری های طولی و جانبی قبل از سنگ زنی مقایسه می شود.

نکته این است که هنگام اندازه گیری سطح پس از آسیاب کردن در جهت عمود بر خط آسیاب ، سوزن از قله ها و دهانه های خط آسیاب عبور می کند. هنگام اندازه گیری در جهت موازی ، سوزن به موازات خط آسیاب حرکت می کند و هرگز از قله و دره عبور نمی کند. بنابراین ، جای تعجب نیست که در این مطالعه ، پایان سطح (خشن) اندازه گیری شده به صورت عمودی به طور قابل توجهی بالاتر از اندازه گیری موازی بود.

پس از ارزیابی سطح رویی مواد تولید شده توسط مواد قبل و بعد از آسیاب شدن ، مشخص شد که تفاوت های قابل توجهی در پایان در جهات مختلف اندازه گیری وجود دارد. در این مطالعه ، اندازه گیری پایان سطح به موازات خط آسیاب و عمود بر خط آسیاب انجام شد ، و نتایج در واقع به طور قابل توجهی متفاوت بودند. هنگامی که در جهت موازی اندازه گیری می شود ، متوسط ​​پایان سطح قبل از آسیاب کردن 3.3؟ mRa و 0.21؟ ma پس از آسیاب است. هنگام اندازه گیری عمودی ، متوسط ​​پایان سطح 2.1؟ mRa قبل از آسیاب و 0.5؟ mRa پس از آسیاب است.

علاوه بر این ، نمونه های اضافی با استفاده از پروفیلر سطح Theanovea 3D و فناوری کروماتریک نور سفید برای تجسم ویژگی های سطح مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. در این آزمایش ، پس از دریافت نمونه ساخت الحاقی ، انفجار محیط با محیط شیشه ای انجام می شود و قسمت برجسته سطح برداشته می شود. خطوطی که پس از سنگ زنی روی سطح دیده می شوند ، خطوطی هستند که در اثر سنگ زنی باقی مانده اند. از چرخ های آسیاب یا سایر محصولات صیقل یافته مانند نوار آسیاب مهندسی می توان برای کاهش بیشتر خطوط سطحی و ایجاد سطوح فوق العاده ریز استفاده کرد ، البته به شرطی که این امر برای عملکرد و کیفیت اجزای حیاتی باشد.

برای درک بیشتر اثرات سنگ زنی بر یکپارچگی سطح کلی نمونه های IN718 ، اندازه گیری تنش پسماند سطح پس از دریافت و آسیاب کردن نمونه ها با استفاده از دستگاه میکرو پراش Bruker-AXS D8 انجام شد. با مقایسه اندازه گیری های 6 موقعیت مختلف نمونه مشابه در هر دو حالت ، مشخص می شود که تنش پسماند سطح نزدیک منفی است / تحت هر دو شرایط فشرده سازی وجود دارد. این وضعیت عمدتا پس از خرد شدن روی قطعه رخ می دهد و تنش باقیمانده نزدیک سطح آن فشرده است ، که می تواند گسترش ترکهای سطحی را به تأخیر بیندازد و باعث بهبود عمر خستگی شود.

در طول دوره مطالعه ، قدرت سنگ زنی با توجه به میزان حذف 5 ماده اندازه گیری شد. با افزایش میزان حذف مواد ، قدرت آسیاب نیز افزایش می یابد. این رفتار در بیشتر عملیات سنگ زنی وجود دارد. با حداقل سرعت 0.1 میلی متر مکعب در ثانیه / میلی متر ، حداکثر قدرت در هنگام سنگ زنی 1.4 کیلو وات است. در حداکثر میزان حذف مواد 3.9 mm3 / sec. / mm ، قدرت سنگ زنی 10.8kW است.

نتایج این مطالعه نشان می دهد که سنگ زنی خوب آلیاژهای پایه نیکل ساخته شده از مواد جمع کننده (به عنوان مثال اینکونل 718) می تواند ناهمواری سطح را تقریباً 94٪ (به موازات خطوط آسیاب) یا 34٪ (عمود بر خطوط آسیاب) کاهش دهد. در صورت درخواست ، سطوح فوق العاده ریز را می توان با استفاده از چرخ های آسیاب یا سایر محصولات پرداخت با دانه بندی ساینده ظریف تر ، مانند نوارهای آسیاب مهندسی ، به دست آورد. علاوه بر این ، نتایج نشان می دهد که برای بهبود ظرافت سطح ، 0.30 تا 0.45 میلی متر ماده باید از اجزا خارج شود و تمام اصرارهای هندسی مرتبط با روند تولید سه بعدی حذف شود. حداقل نرخ حذف اطلاعات کلیدی برای تولیدکنندگان مواد است زیرا آنها سعی می کنند شکل نزدیک به شبکه اجزای تولید مواد را به صرفه ترین شکل ممکن به حداکثر برسانند. علاوه بر این ، داده های تنش پسماند نشان می دهد که تنش سطحی پس از سنگ زنی قابل فشردگی است و می تواند گسترش ترک های سطحی را به تأخیر بیندازد ، بنابراین عمر خستگی اجزای تولید شده را افزایش می دهد.