From Grinding To Finishing: Post-treatment Solutions For The Manufacture Of Add-ons

3D-štampani metalni dijelovi imaju nisko poslezavršećeg posla i brusenje ima potencijal da bude efikasno rješenje za konačne tolerancije.

Rašireno korištenje proizvodnje dodataka na aerosvemiru i medicinskim tržištima dovelo je do povećanja zahtjeva na površinama gotovih booster komponenti kako bi se ispunili zahtjevi aplikacija za krajnju upotrebu. Proces proizvodnje dodataka proizvodi komponente blizu konačnog oblika, značajno smanjujući potrebu za završnom završnom obradom. Kroz proizvodnju materijalnog dodavanja, stope materijalnog otpadnog materijala mogu se smanjiti kako bi se olakšao ukupni proces proizvodnje, ali to također znači da su za naknadno dovrševanje procesi zahtijevali najstrože tehnike i konzistenciju. Stoga je važno osigurati dosljednost u post-tretmanu kako bi se ugodio tolerancijama komponenti i zahtjevima za kvalitet površine. Brušenje može biti još jedna efektivna opcija za proizvodnju dodataka u aplikacijama gdje su tolerancije i površine zahtjevnije. Brusenje rezultira boljim kvalitetom površine i integritetom od ostalih konvencionalnih procesa uklanjanja materijala. Da biste saznali više o dovršecima proizvodnje dodataka, posebno kada se nanese na komponente visokotemeraturne slitina na bazi nikla u aerosvemirnoj industriji, Norton. Saint-Gobain inženjeri su prerađili uzorak Inconel 718 napravljen od dodataka. Studija se fokusirala na tri pitanja: Koja je minimalna količina/volumen materijala koji treba nositi od komponenti napravljenih od dodatka? Koji površinski cilj se može postići bruseći komponente napravljene od boostera koristeći najnoviju generaciju točaka za brusenje? Treće, kakav je efekat finog meljenja na površinski zaostali stres (ako postoji) komponenti za proizvodnju pojačanja?

Uzorci AM IN718 proizvedeni pomoću Direct Metal Laser Sintering (DMLS) procesa su pruženi od strane Stratasys Direct Manufacturing. Na sličci 1 se prikazuje probni uzorak za proizvodnju dodatka. Nakon što je dodatak proizveden, uzorak je razapet medijima i stres se eliminira. Nakon toga slijedi toplinska izostacija, čvrsto rastvorivo liječenje/de-paljenje i očvršćivanje padavina. Tvrdoća uzorka je 40 HRC. Onda koristi Nortona. Magele MFP-125.50.65 Saint-Gobain Higgins Grinding Technology Center intermitently mlje uzorke iz Norton NQX60E24VTX2 brusilicu na brusilicu.

Prvo, postepeno povećavajte dubinu rezanja, brusite nekoliko područja, odredite minimalnu količinu materijala koji treba ukloniti, površinu dodatnog proizvodnog tretmana. Brusenje se zatim obavlja na navedenoj dubini rezanja, a zatim se na površini provjeravaju očite mane. Slika 4 prikazuje sliku uzorka nakon što su komponente očišćene tokom eksperimenta. Prema eksperimentalnim rezultatima, kako bi se eliminisale sve geometrijske insistiranje i površinski defekti koji proizlaze iz procesa dodavanja proizvodnje, materijale iz sklopa treba ukloniti sa približno 0,30 do 0,45mm.

Ovaj test koristi dužinu mljenja od 50,8mm, promjer točaka mljenja 462mm i radnu brzinu od 23m/s. Ukupno je testirano pet stopa uklanjanja materijala (MRRS) u rasponu od 0,1mm3/sek./mm do 3.9mm3/sec./mm. Podesite brzinu uklanjanja materijala promjenom brzine prinosa (mm/min) ili dubinom rezanja (mm). Ispitane su višestruke stope uklanjanja materijala kako bi se procijenio učinak niske i srednje stope uklanjanja materijala na površinsku završenost i kapacitet brusenja. Iako se lelije na bazi nikla (npr. Inconel 718) mogu mliniti modernim inženjering abrazivima po visokoj stopi uklanjanja, studija je odabrala nižu stopu uklanjanja materijala na osnovu trenutne standardne stope dorade za doradu standardnih Inconel djelova rada u industriji. U slučaju standardne (ne-adder proizvodnje) rad dio brusi, očekivani rezultat je da kako se povećava brzina uklanjanja materijala i povećava snaga brusi, površinski završi (Ra) od brusionica rad komad će se povećati ili će površina postati grublji.

Prije i nakon mljenja, površinski završetak radnog komada mjeri se pomoću Federalnog kontakt profiler sistema 5000, koji uključuje više pozicija i dva smjera na radnu komadu. Osim toga, mjerenja površine beskonačasnog profila se obavljaju na nekoliko lokacija.

Prije mljenja, procijenjen je površinski finiš materijala napravljenog od dodavača i nađeno je da postoje velike razlike u finišu u različitim smjerovima mjerenja. Prosječni cilj je bio 3,3 mikrona Ra kada se mjeri vertikalno i 2,1?mRa kada se mjeri vodoravno. Do ove značajne razlike ne dolazi pri mjerenju standardnih materijala cast-state Inconel 718. Čini se da je ova razlika povezana sa 3D metodama proizvodnje, ali tačan uzrok još nije poznat.

Konvencionalna metoda mjerenja površinskog dovršetka nakon brusenja pomoću kontaktnog profilera je da bude okomna na liniju za brusenje, a ne paralelno sa liniju za brusenje. U ovoj studiji, površinski finiš je izmjeren u dva pravca paralelno sa liniju mljenja i uokolo na liniju mljenja. Izmjereni rezultati nakon mljenja se zatim uspoređuju sa uzdužnim i bočanim mjerenjima prije mljenja.

Poenta je u tome da pri mjerenju površine nakon brusenja u smjeru okomito na liniju za brusenje igla prelazi vrhove i korita linije za brusenje. Pri mjerenju u paralelnom smjeru, igla se kreće paralelno sa liniju za brusenje i nikada ne prelazi vrh i dolinu. Stoga je, iznenađujuće, u ovoj studiji (grubi) površinski finiš izmjeren vertikalno bio znatno veći od onog izmjerenog paralelno.

Nakon procjene površinske završenosti materijala proizvedenog od strane materijala prije i nakon mljenja, pronađeno je da postoje značajne razlike u cilju u različitim smjerovima mjerenja. U ovoj studiji, mjerenje površinskog kraja je izvršeno paralelno sa liniju mljenja i okomice na liniju mljenja, a rezultati su zaista bili znatno različiti. Kada se mjeri u paralelnom smjeru, prosječna površina završi prije mljenja je 3,3?mRa i 0,21?ma nakon mljenja. Pri mjerenju vertikalno prosječni površinski cilj je 2,1?mRa prije mljenja i 0,5?mRa nakon mljenja.

Osim toga, uzorci dodataka su analizirani pomoću Theanovea 3D površinskog profilera i hromatrijske tehnologije bijele svjetlosti kako bi se vizualizirale površinske osobine. U ovom testu, nakon primanja uzorka za proizvodnju dodatka, srednje blasting se pravi sa staklenim medijumom, uklanjajući podignuti dio površine. Linije koje se mogu vidjeti na površini nakon brusenja su one koje ostavlja operacija brusi. Brusionici ili drugi poliran proizvodi, kao što je inženjerska traka za brusenje, mogu se koristiti za dodatno smanjenje površinske linije i stvaranje ultra finih površina, pod uvjetom da je to kritično za performanse i kvalitet komponenti.

Da bi se dodatno shvatili učinci brušenja na ukupni površinski integritet uzoraka AM IN718, mjerenja površinskog reiduala stresa su izvršena nakon primanja i mljenja uzoraka pomoću Bruker-AXS D8 Discover mikrodifrakcije uređaja. Uspoređujući mjerenja 6 različitih pozicija istog uzorka u oba stanja, nađe se da je zaostali stres bliske površine negativan/postoji kompresija pod oba uslova. Ova situacija se uglavnom javlja na komponenti nakon finog brušenja, a njegov zaostali stres u blizini površine je kompresivan, što može odgoditi širenje površinske pukotine i poboljšati život umora.

Tokom perioda ispitivanja, snaga mljenja je izmjerena prema stopi uklanjanja 5 materijala. Kako se povećava brzina uklanjanja materijala, povećava se i snaga brusenja. Takvo ponašanje postoji u većini operacija meljenja. Pri minimalnoj brzini od 0,1mm3/sec./mm, vršna snaga tokom mljenja je 1,4kW. Pri maksimalnoj brzini uklanjanja materijala od 3,9mm3/sek./mm snaga mljenja je 10,8kW.

Rezultati ove studije pokazuju da fino mljenje slinina na bazi nikla napravljenih od dodataka (npr. Inconel 718) može smanjiti površinsku grubost za gotovo 94% (paralelno sa linijama mljenja) ili 34% (okomite na linije mljenja). Na zahtjev, ultra fine površine se mogu dobiti pomoću brusionih kotača ili drugih proizvoda za poliranje s finije abrazivne granularnosti, kao što su inženjerske trake za brusenje. Pored toga, rezultati pokazuju da je za poboljšanje površinske finoće potrebno ukloniti 0,30 do 0,45mm materijala sa komponenti i sve geometrijske insistiranje povezane sa procesom 3D proizvodnje. Minimalne stope uklanjanja su ključne informacije za proizvođače materijala jer nastoje maksimalno maksimalno uvećati skoro neto oblik komponenti za proizvodnju materijala na najkoštiniji mogući način. Osim toga, podaci o zaostalom stresu pokazuju da je površinski stres nakon brušenja kompresivan i da može odgoditi širenje površinske pukotine, produžavajući time zamor od proizvedenih komponenti.