Je elektrolytické leštění vhodné pro složité vnitřní struktury?

一, Hlavní myšlenkou elektrolytického leštění je nivelační zařízení, které se ničeho nedotýká.
Anodické rozpouštění je to, co umožňuje elektrolytické leštění. Klíčem k jeho úspěchu je rozdíl v rozložení hustoty proudu. Jako anoda je obrobek ponořen v elektrolytu. Mikrovýčnělky na povrchu se rozpouštějí jako první, protože proudová hustota je vyšší, zatímco prohlubně se rozpouštějí pomaleji, protože proudová hustota je nižší. "Slizniční teorie" je hlavní myšlenkou tohoto procesu. Říká, že fosforečnanové ionty v elektrolytu tvoří silný fosforečnanový film s rozpuštěnými kovovými ionty. Film je u výstupků tenčí a rychleji se rozpouští a v prohlubni je silnější a rozpouští se pomaleji. Dynamický pohyb sliznice neustále vyrovnává mikrodrsnost povrchu, který je nakonec hladký jako zrcadlo.
Například vnitřní síťová struktura kardiovaskulárního stentu z nerezové oceli 316L je široká pouze 0,1 mm a tradiční mechanické leštění může snadno způsobit prasknutí nebo deformaci síťky. Elektrolytické leštění může způsobit, že povrch vnitřní sítě bude méně drsný, a to velmi pečlivým řízením proudové hustoty (15–50A/dm²) a teploty elektrolytu (60–70 stupňů). Může snížit drsnost z Ra3,2 μm na Ra0,05 μm nebo nižší, aniž by se změnila velikost stentu. Zbavuje se také všech zbytkových pnutí, která byla způsobena mechanickým zpracováním, díky čemuž stent déle vydrží a je lépe kompatibilní s tělem.
2, Tři hlavní technologické výhody zpracování komplikovaných interiérových konstrukcí
1. Globální pokrytí bez mezer
Elektrolytické leštění může fungovat v místech, kde není dostatek místa, protože se ničeho nedotýká. Reakční komora pro plazmové leptání používaná v polovodičovém průmyslu má desítky tisíc mikropórů o průměru 0,5 mm a dlouhé kanály dlouhé až 500 mm. Chcete-li provést tradiční mechanické leštění, musíte rozebrat dutiny a použít speciální zařízení k práci na každé části. To zabere spoustu času a snadno se zašpiní. Pomocí systému cirkulujícího elektrolytu lze provádět elektrolytické leštění. To umožňuje, aby proud rovnoměrně pronikl na všechny mikrostrukturní povrchy a současně je všechny vyleštil. Výrobce polovodičového zařízení poskytl praktické údaje ukazující, že elektrolytické leštění může snížit drsnost povrchu uvnitř reakční komory z Ra1,6 μm na Ra0,02 μm. Dokáže také snížit počet kovových částic na méně než 5 na centimetr čtvereční, což splňuje standardy čistoty pro 5nm procesní čipy.
2. Oprava mikroskopických defektů a lepší fungování věcí
Během výrobního procesu budou mít složité vnitřní struktury pravděpodobně problémy, jako jsou mikrotrhliny a pórovitost. Elektrolytické leštění může přednostně eliminovat materiály z defektních oblastí prostřednictvím procesu selektivního rozpouštění. Například letecké spojovací prvky ze slitiny titanu mají po úpravě izostatickým lisováním (HIP) mikrootvory ve vnitřních závitech stále 0,01–0,05 mm. Elektrolytické leštění činí povrch závitů hladším a zároveň upravuje proudovou hustotu (20–30A/dm²), aby se materiál na okrajích mikropórů postupně rozpouštěl, což pomáhá uzavřít póry. Po zpracování se únavová pevnost spojovacích prvků zvýšila o 35 % a jejich odolnost proti korozi odpovídala normě ASTM G48 třídy A.
3. Skupinové zpracování a snižování nákladů
Elektrolytické leštění je mnohem efektivnější způsob leštění velkého množství složitých kusů. Například vstřikovač paliva v systému vstřikování paliva automobilu má desítky vstřikovacích otvorů o průměru 0,2 mm a komplikované průtokové cesty uvnitř. Leštění jednoho kusu kovu pomocí tradičního mechanického leštění trvá déle než 2 hodiny a je potřeba jej několikrát upnout a umístit. Elektrolytické leštění využívá speciální zařízení a dokáže vyleštit 50 až 100 benzínových vstřikovačů najednou. To zkracuje dobu zpracování jednoho předmětu na 8 minut a zajišťuje, že drsnost povrchu je pokaždé stejná, na rozdíl od mechanického leštění. Podle údajů od jisté společnosti, která vyrábí automobilové díly, zvýšilo elektrolytické leštění výnosnost vstřikovačů paliva z 82 % na 98 %, což společnosti ušetří více než 2 miliony juanů ročně na nákladech na přepracování.
3, Příklady a údaje z průmyslu, které to podporují
1. Oblast zdravotnických prostředků: zvýšení biokompatibility ortopedických implantátů
Vnitřní porézní struktura umělých kloubních protéz musí splňovat požadavky na proliferaci osteocytů a zároveň inhibovat bakteriální adhezi. Pečlivým nastavením množství kyseliny fosforečné a kyseliny sírové ve smíšeném elektrolytu (65–75 % kyseliny fosforečné a 10–15 % kyseliny sírové) může elektrolytické leštění vytvořit pasivační film, který je na porézních površích rovnoměrně silný. Experimentální data nadnárodní lékařské společnosti ukazují, že elektrolytické leštění činí protézy kyčelních kloubů z titanové slitiny hladšími, s vnitřními póry jdoucími z Ra2,5 μm na Ra0,3 μm, 92% snížením bakteriální adheze a snížením míry pooperačních infekcí z 1,2% na 0,15%.
2. Letecký průmysl: Zlepšení tepelné odolnosti lopatek turbíny
Vnitřní průměr chladicího kanálu lopatek turbíny leteckého motoru je pouze 0,8 mm a tradiční mechanické leštění může snadno změnit tvar kanálu, což snižuje účinnost chlazení. Elektrolytické leštění využívá technologii pulzního proudu (30% pracovní cyklus, frekvence 1 kHz), aby byl povrch hladší, aniž by se zvětšila velikost kanálu. Může se pohybovat od Ra1,6 μm do Ra0,1 μm. Test provedený jistým výrobcem leteckých motorů ukázal, že koeficient přenosu tepla vnitřních chladicích kanálů ošetřených lopatek vzrostl o 18 % při vysoké teplotě 1200 stupňů. Celková účinnost motoru vzrostla o 2,3 %.
4, Problémy a řešení v technologii
Elektrolytické leštění má mnoho výhod, pokud jde o práci s komplikovanými vnitřními strukturami, ale stále se musí vypořádat se dvěma velkými problémy:
Řízení homogenity elektrolytu: Struktury, jako jsou hluboké slepé díry, mohou způsobit špatné proudění elektrolytu, což může vést k rozdílům v koncentraci v různých oblastech. Řešením je použití ultrazvukového-asistovaného míchání, vytvoření unikátních cirkulačních systémů a výroba nových elektrolytů s nízkou viskozitou a vysokou vodivostí (například přidáním etylenglykolu, aby tekutina lépe proudila).
Přesné řízení proudové hustoty: Tvar obrobku může snadno změnit rozložení proudové hustoty struktur na úrovni mikrometrů. Vytvořením digitálního modelu dvojčete a použitím analýzy konečných prvků (FEA) k simulaci rozložení proudového pole lze návrh katody (jako je použití 3D tištěných tvarovaných katod) a procesní parametry (jako je použití technologie hustoty gradientu proudu) zlepšit, aby bylo dosaženo rovnoměrného leštění složitých struktur.