Od brúsenia po konečnú úpravu: Riešenia pre následnú úpravu výroby doplnkov

Kovové diely vytlačené 3D majú malé následné opracovanie a brúsenie má potenciál byť efektívnym riešením pre konečné tolerancie.

Široké použitie doplnkovej výroby na trhoch s kozmickým a kozmickým priemyslom viedlo k zvýšeniu požiadaviek na povrchy hotových komponentov zosilňovača, aby vyhovovali požiadavkám aplikácií na konečné použitie. Pri procese výroby prídavkov sa vyrábajú komponenty blízke konečnému tvaru, čo výrazne znižuje potrebu konečných úprav. Prostredníctvom výroby pridávania materiálu možno znížiť množstvo odpadu materiálu, aby sa uľahčil celkový výrobný proces, čo však tiež znamená, že následné dokončovacie procesy vyžadujú prísnejšie techniky prepracovania a dôslednosť. Preto je dôležité zabezpečiť dôslednosť následnej úpravy, aby sa splnili tolerancie komponentov a požiadavky na kvalitu povrchu. Brúsenie môže byť ďalšou účinnou možnosťou výroby prísad v aplikáciách, kde sú tolerancie a povrchy náročnejšie. Výsledkom brúsenia je lepšia kvalita a celistvosť povrchu ako pri iných bežných procesoch úberu materiálu. Ak sa chcete dozvedieť viac informácií o dokončení výroby prídavkov, najmä pri aplikácii na komponenty z vysokoteplotných zliatin na báze niklu v leteckom priemysle, Norton. Inžinieri spoločnosti Saint-Gobain vylepšili vzorku Inconel 718 vyrobenú z doplnkov. Štúdia sa zamerala na tri otázky: Aké je minimálne množstvo / objem materiálu, ktorý je potrebné opotrebovať z komponentov vyrobených zo sčítačky? Akú povrchovú úpravu je možné dosiahnuť brúsením komponentov z posilňovača pomocou brúsnych kotúčov najnovšej generácie? Po tretie, aký je vplyv jemného brúsenia na zvyškové napätie povrchu (ak existuje) komponentov na výrobu výstuže?

Vzorky AM IN718 vyrobené pomocou procesu priameho kovového laserového spekania (DMLS) poskytuje spoločnosť Stratasys Direct Manufacturing. Obrázok 1 zobrazuje skúšobnú vzorku na výrobu doplnku. Po výrobe prídavku sa vzorka otryskáva médiom a eliminuje sa napätie. Potom nasleduje tepelná izostácia, spracovanie / rozpustenie v tuhej látke v pevnej fáze a precipitačné kalenie. Tvrdosť vzorky je 40 HRC. Potom použite Norton. Magele MFP-125.50.65 v Saint-Gobain Higgins Grinding Technology Center prerušovane melie vzorky z brúsneho kotúča Norton NQX60E24VTX2 na brúske.

Po prvé, postupne zvyšovať hĺbku rezu, brúsiť niekoľko oblastí, určiť minimálne množstvo materiálu, ktorý sa má odstrániť, povrch prídavku výrobnej úpravy. Potom sa vykoná brúsenie v stanovenej hĺbke rezu a potom sa povrch skontroluje, či neobsahuje zjavné chyby. Obrázok 4 zobrazuje obrázok vzorky po vyčistení komponentov počas experimentu. Podľa experimentálnych výsledkov je za účelom eliminácie všetkých geometrických odchýlok a povrchových chýb vznikajúcich pri procese pridávania potrebné odstrániť materiály zo zostavy od približne 0,30 do 0,45 mm.

Pri tejto skúške sa používa brúsna dĺžka 50,8 mm, priemer brúsneho kotúča 462 mm a pracovná rýchlosť 23 m / s. Celkovo sa testovalo päť rýchlostí odstraňovania materiálu (MRR) v rozmedzí 0,1 mm3 / s / mm až 3,9 mm3 / s / mm. Upravte rýchlosť odoberania materiálu zmenou rýchlosti výťažku (mm / min) alebo hĺbky rezu (mm). Testovalo sa viac rýchlostí úberu materiálu, aby sa vyhodnotil vplyv nízkych a stredných rýchlostí úberu materiálu na povrchovú úpravu a kapacitu brúsenia. Aj keď je možné zliatiny na báze niklu (napr. Inconel 718) frézovať modernými strojárskymi brusivami pri vysokej rýchlosti úberu, štúdia vybrala pre dokončovanie štandardných pracovných dielcov Inconel v priemysle nižšiu rýchlosť úberu materiálu na základe súčasnej štandardnej rýchlosti dokončovania. V prípade štandardného brúsenia pracovných častí (bez výroby adderov) je očakávaným výsledkom to, že s nárastom rýchlosti úberu materiálu a zvýšením brúsnej sily sa zvýši povrchová úprava (Ra) brúsneho kusu alebo sa povrch zmenší. drsnejší.

Pred a po brúsení sa povrchová úprava obrobku meria pomocou systému Federal Contact Profiler System 5000, ktorý na obrobku obsahuje viac polôh a dva smery. Okrem toho sa na viacerých miestach uskutočňujú povrchové merania bezkontaktných profilov.

Pred brúsením bola vyhodnotená povrchová úprava materiálu vyrobeného zo sčítačky a bolo zistené, že existujú veľké rozdiely v povrchovej úprave v rôznych smeroch merania. Priemerná povrchová úprava bola 3,3 mikrónu Ra, keď sa meralo zvisle, a 2,1? MRa, keď sa meralo vodorovne. Tento významný rozdiel sa nevyskytuje pri meraní štandardných materiálov Inconel 718 v zliatinovom stave. Zdá sa, že tento rozdiel súvisí s výrobnými metódami 3D, ale presná príčina zatiaľ nie je známa.

Bežná metóda merania povrchovej úpravy po brúsení pomocou kontaktného profilovača musí byť skôr kolmá na líniu brúsenia, než rovnobežná s líniou brúsenia. V tejto štúdii sa povrchová úprava merala v dvoch smeroch rovnobežných s čiarou brúsenia a kolmo na čiaru brúsenia. Namerané výsledky po rozomletí sa potom porovnajú s pozdĺžnymi a bočnými meraniami pred rozomletím.

Ide o to, že pri meraní povrchu po brúsení v smere kolmom na líniu brúsenia ihla pretína vrcholy a žľaby línie brúsenia. Pri meraní v paralelnom smere sa ihla pohybuje rovnobežne s líniou brúsenia a nikdy neprechádza cez vrchol a údolie. Preto nie je prekvapením, že v tejto štúdii bola (drsná) povrchová úprava povrchu meraná vertikálne významne vyššia ako povrchová úprava meraná paralelne.

Po vyhodnotení povrchovej úpravy materiálu vyrobeného materiálom pred a po brúsení sa zistilo, že existujú značné rozdiely v povrchovej úprave v rôznych smeroch merania. V tejto štúdii sa meranie povrchovej úpravy uskutočňovalo paralelne s líniou brúsenia a kolmo na linku brúsenia a výsledky sa skutočne výrazne líšili. Pri meraní v paralelnom smere je priemerná povrchová úprava pred brúsením 3,3 μRa a 0,21 μma po brúsení. Pri vertikálnom meraní je priemerná povrchová úprava 2,1? MRa pred brúsením a 0,5? MRa po brúsení.

Okrem toho boli vzorky prídavku analyzované pomocou 3D povrchového profilovača Theanovea a technológie chromatografie s bielym svetlom na vizualizáciu povrchových prvkov. V tomto teste sa po obdržaní vzorky prídavnej výroby vykoná tryskanie média skleneným médiom, čím sa odstráni vyvýšená časť povrchu. Čiary, ktoré po brúsení vidno na povrchu, sú tie, ktoré zostali po operácii brúsenia. Na ďalšie zníženie povrchových línií a vytvorenie ultrajemných povrchov je možné použiť brúsne kotúče alebo iné leštené výrobky, ako je napríklad strojná brúsna páska, ak je to rozhodujúce pre výkon a kvalitu komponentov.

Na ďalšie pochopenie účinkov brúsenia na celkovú povrchovú integritu vzoriek am IN718 sa vykonali merania zvyškového povrchového napätia po prijatí a brúsení vzoriek pomocou mikro-difrakčného zariadenia Bruker-AXS D8 Discover. Porovnaním meraní 6 rôznych polôh tej istej vzorky v obidvoch stavoch sa zistilo, že zvyškové napätie blízkeho povrchu je záporné / za obidvoch podmienok existuje kompresia. Táto situácia nastáva hlavne na súčasti po jemnom brúsení a jej zvyškové napätie v blízkosti povrchu je stlačiteľné, čo môže spomaliť šírenie povrchových trhlín a zlepšiť únavovú životnosť.

Počas obdobia štúdie sa mlecí výkon meral podľa rýchlosti úberu 5 materiálov. So zvyšovaním rýchlosti úberu materiálu sa zvyšuje aj brúsna sila. Toto správanie existuje vo väčšine brúsnych operácií. Pri minimálnej rýchlosti 0,1 mm3 / s / mm je špičkový výkon počas brúsenia 1,4 kW. Pri maximálnej rýchlosti odoberania materiálu 3,9 mm3 / s / mm je brúsny výkon 10,8 kW.

Výsledky tejto štúdie ukazujú, že jemné brúsenie zliatin na báze niklu vyrobených z prísad (napr. Inconel 718) môže znížiť drsnosť povrchu o takmer 94% (rovnobežne s brúsnymi linkami) alebo o 34% (kolmo na brúsne linky). Na požiadanie je možné ultrajemné povrchy získať pomocou brúsnych kotúčov alebo iných leštiacich prostriedkov s jemnejšou zrnitosťou, ako sú napríklad strojné brúsne pásky. Výsledky navyše ukazujú, že v záujme zlepšenia jemnosti povrchu je potrebné z komponentov odstrániť 0,30 až 0,45 mm materiálu a odstrániť všetky geometrické dôsledky spojené s výrobným procesom 3D. Minimálna miera úberu je kľúčovou informáciou pre výrobcov materiálu, pretože sa snažia maximalizovať tvar súčasti materiálu na výrobu materiálu čo najefektívnejším možným spôsobom. Údaje o zvyškovom napätí navyše ukazujú, že povrchové napätie po brúsení je stlačiteľné a môže spomaliť expanziu povrchových trhlín, čím predlžuje únavovú životnosť vyrábaných komponentov.