धातु 3डी प्रिंटिंग के लिए सामान्य सतह उपचार विधियां क्या हैं?

1, यांत्रिक परिशुद्धता मशीनिंग: पारंपरिक शिल्प कौशल से बुद्धिमान उन्नयन तक
यांत्रिक परिशुद्धता मशीनिंग सामग्री को भौतिक रूप से हटाकर सतहों को समतल करती है। मेटल 3डी प्रिंटिंग को ख़त्म करने का यह मुख्य तरीका है। इसके द्वारा की जाने वाली मुख्य चीज़ें हैं:
मैनुअल पॉलिशिंग
चरण दर चरण पॉलिश करने के लिए सैंडपेपर और पॉलिशिंग पेस्ट जैसे उपकरणों का उपयोग करने से सतह का खुरदरापन काफी हद तक कम हो सकता है (Ra मान 10-20 μm से 0.8 μm से कम तक जा सकता है)। दूसरी ओर, यह प्रक्रिया काफी हद तक परिचालन अनुभव पर निर्भर करती है, बहुत दोहराई जाने योग्य या कुशल नहीं है, और केवल आभूषण और कला जैसे उच्च मूल्यवर्धित उत्पादों के छोटे बैच बनाने के लिए ही अच्छी है।
सीएनसी संख्यात्मक नियंत्रण पीस
सीएनसी मशीन टूल्स और डायमंड कटिंग टूल्स का एक साथ उपयोग करने से बहुत उच्च सटीकता (± 0.01 मिमी) के साथ जटिल सतहों का उत्पादन संभव हो सकता है। लेकिन आंतरिक प्रवाह चैनलों और जाली संरचनाओं जैसी जटिल विशेषताओं के साथ काम करना कठिन है क्योंकि उपकरणों तक पहुंचना कठिन है। उदाहरण के लिए, विमान के इंजन के टरबाइन ब्लेड में कूलिंग छेद बनाने के लिए इलेक्ट्रिकल डिस्चार्ज मशीनिंग (ईडीएम) तकनीक की आवश्यकता होती है।
स्वचालित रूप से पॉलिश करने की प्रणाली
झेजियांग टुबो और अन्य कंपनियों ने एक रोबोट स्वचालित पॉलिशिंग प्रणाली जारी की है जो 3डी विज़ुअल पोजिशनिंग और फोर्स फीडबैक नियंत्रण का उपयोग करके एक ही समय में सहायक संरचनाओं को हटा सकती है और सतहों को पॉलिश कर सकती है। यह प्रणाली एबीबी और कूका जैसी विभिन्न कंपनियों के रोबोटों के साथ काम कर सकती है। यह समान कार्य को हाथ से करने की तुलना में 3-5 गुना तेज है, और यह सतह की अशुद्धि को ± 0.05 मिमी से कम रखता है। इसका उपयोग चिकित्सा उपकरण और कार पार्ट्स जैसे क्षेत्रों में बहुत अधिक किया गया है।
2. रासायनिक और विद्युत रासायनिक उपचार: सूक्ष्म संरचना को नियंत्रित करना और नए कार्यों को जोड़ना
रासायनिक उपचार किसी सामग्री को घोलकर या जमा करके उसकी सतह को बदल देता है। इसके मुख्य संचालन हैं:
रसायनों से पॉलिश करना
सतह को चुनिंदा रूप से घोलने के लिए अम्लीय या क्षारीय घोल का उपयोग करने से मुद्रण के दौरान होने वाली गोलाकारीकरण और स्लैग जैसी खामियों से छुटकारा मिल सकता है। उदाहरण के लिए, रासायनिक पॉलिशिंग से टाइटेनियम मिश्र धातु प्रत्यारोपण की सतह कम खुरदरी हो सकती है, जो 6-12 μm से 0.2-1 μm तक जा सकती है, और यह उन्हें संक्षारण के प्रति अधिक प्रतिरोधी बनाने के लिए एक निष्क्रियता परत भी बना सकती है। इस प्रक्रिया का खोखली संरचनाओं के उपचार पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है, लेकिन अत्यधिक क्षरण से बचने के लिए घोल की सांद्रता और तापमान पर सख्त नियंत्रण की आवश्यकता होती है।
इलेक्ट्रोकेमिकल पॉलिशिंग (ईसीपी)
धातु की सतह पर सूक्ष्म उभारों को चुनिंदा रूप से विघटित करने के लिए इलेक्ट्रोलाइट में प्रत्यक्ष धारा का उपयोग करें। इससे सतह दर्पण की तरह चिकनी हो जाएगी (Ra मान 0.01 μm या उससे कम हो सकता है)। बहुत सारे चिकित्सा उपकरण इस पद्धति का उपयोग करते हैं। उदाहरण के लिए, ईसीपी उपचार के बाद, कोबाल्ट क्रोमियम मिश्र धातु संयुक्त कृत्रिम अंग की सतह का खुरदरापन 90% कम हो जाता है, पहनने का प्रतिरोध तीन गुना बढ़ जाता है, और बायोकम्पैटिबिलिटी की आवश्यकताओं को पूरा करते हुए मुद्रण परत पैटर्न को समाप्त किया जा सकता है।
एनोडाइजिंग
इलेक्ट्रोलाइटिक प्रक्रियाएं एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं जैसे हल्के मिश्र धातुओं पर घने ऑक्साइड कोटिंग्स (5-20 माइक्रोन मोटी) बना सकती हैं। ये फिल्में कठोरता (500HV तक) और संक्षारण प्रतिरोध को काफी बढ़ा सकती हैं। उदाहरण के लिए, कठोर एनोडाइजिंग उपचार के बाद, विमानन संरचनात्मक घटक 3.5% NaCl नमक स्प्रे वातावरण में 5000 घंटे से अधिक समय तक जंग का सामना कर सकते हैं। फिल्म परत की सूक्ष्म छिद्रपूर्ण प्रकृति स्नेहक को भी सोख सकती है और घर्षण गुणांक को कम कर सकती है।
3. कोटिंग और प्लेटिंग प्रौद्योगिकी: कार्यात्मक सुरक्षा और सजावट का संयोजन
कोटिंग तकनीक भौतिक या रासायनिक रूप से कुछ जमा करके सतह पर एक सुरक्षात्मक कोटिंग बनाती है। इस प्रक्रिया के मुख्य चरण हैं:
पीवीडी का मतलब भौतिक वाष्प जमाव है।
सब्सट्रेट की सतह पर TiN और CrN जैसी कठोर कोटिंग्स लगाने के लिए उच्च -ऊर्जा आयन बमबारी का उपयोग करना। यह प्रक्रिया मोल्ड स्टील के पहनने के प्रतिरोध में काफी सुधार कर सकती है (इसके जीवनकाल को 3-5 गुना तक बढ़ा सकती है), और भागों की आयामी सटीकता को प्रभावित किए बिना कोटिंग की मोटाई केवल 1-5 μ मीटर है। उदाहरण के लिए, एक कंपनी ने 3डी प्रिंटेड मोल्ड्स को संसाधित करने के लिए पीवीडी का उपयोग किया और स्टैम्पिंग आवृत्ति को 100,000 से 500,000 गुना तक बढ़ा दिया।
इलेक्ट्रोप्लेटिंग और रासायनिक प्लेटिंग
इलेक्ट्रोप्लेटिंग किसी सतह पर धातु की परतों (जैसे Ni और Cu) को जमा करने के लिए इलेक्ट्रोलाइटिक प्रतिक्रियाओं का उपयोग करता है, जिससे इसके संक्षारण की संभावना कम और अधिक प्रवाहकीय हो जाती है। दूसरी ओर, रासायनिक चढ़ाना, सतह को समतल बनाने के लिए स्वयं उत्प्रेरक प्रतिक्रियाओं का उपयोग करता है (जैसे रासायनिक निकल फॉस्फोरस मिश्र धातु चढ़ाना)। उदाहरण के लिए, एक कंपनी 3डी प्रिंट कॉपर मिश्र धातु हीट सिंक पर इलेक्ट्रोलेस निकल प्लेटिंग का उपयोग करती है। यह उन्हें 48 घंटों के बजाय 1,000 घंटों तक नमक स्प्रे के प्रति प्रतिरोधी बनाता है, जबकि उनकी तापीय चालकता अभी भी 200 W/(m · K) या अधिक है।
छिड़काव करें और पाउडर से ढक दें
स्प्रे कोटिंग पाउडर या तरल कोटिंग को सतह पर चिपकाने के लिए उच्च दबाव वाले वायुप्रवाह का उपयोग करती है, जिससे एक सुरक्षात्मक परत बनती है जो 20-100 माइक्रोमीटर मोटी होती है। दूसरी ओर, पाउडर छिड़काव, पाउडर को समान रूप से वितरित करने के लिए इलेक्ट्रोस्टैटिक सोखना का उपयोग करता है, जो ठंडा होने पर एक मोटी कोटिंग बनाता है। यह विधि बाहरी उपकरणों, औद्योगिक मशीनों और अन्य स्थितियों के लिए काम करती है। उदाहरण के लिए, एक कंपनी 3डी मुद्रित स्टील संरचनात्मक तत्वों के उपचार के लिए पाउडर कोटिंग का उपयोग करती है, जो उन्हें 2000 घंटों से अधिक समय तक तटस्थ नमक स्प्रे के प्रति प्रतिरोधी बनाती है।
4. नई प्रौद्योगिकियां: लेजर और समग्र प्रक्रियाएं अग्रणी नवाचार: लेजर पॉलिशिंग
एक छोटे से क्षेत्र में सतह सामग्री को पिघलाने के लिए उच्च -ऊर्जा लेजर बीम का उपयोग करना और फिर सतह को समतल करने के लिए पिघले हुए पूल को प्रवाहित करना। यह विधि घुमावदार सतहों पर काम कर सकती है जिन तक पहुंचना कठिन है और जिनका ताप प्रभावित क्षेत्र छोटा है (0.1 मिमी से कम या उसके बराबर)। उदाहरण के लिए, एक निश्चित उद्यम 3डी प्रिंट निकल आधारित उच्च तापमान वाले मिश्र धातुओं के लिए लेजर पॉलिशिंग का उपयोग करता है, जिससे सामग्री के यांत्रिक गुणों को अपरिवर्तित बनाए रखते हुए सतह की खुरदरापन को रा 8 μ मीटर से रा 2 μ मीटर तक कम किया जा सकता है।
अपघर्षक प्रवाह मशीनिंग (एएफएम)
क्रॉस होल और आंतरिक प्रवाह चैनल जैसी जटिल विशेषताओं को चमकाने के लिए, विस्कोइलास्टिक अपघर्षक सामग्री को घटक के आंतरिक कक्ष के माध्यम से प्रवाहित किया जाता है। यह प्रक्रिया उन स्थानों पर काम कर सकती है जहां पहुंचना कठिन है। उदाहरण के लिए, एक कंपनी 3डी मुद्रित विमानन ईंधन नोजल को संसाधित करने के लिए एएफएम का उपयोग करती है, जो आंतरिक सतह को कम खुरदरा बनाती है (रा 16 μ मीटर से रा 1.6 μ मीटर तक) और प्रवाह एकरूपता में 20% सुधार करती है।
समग्र प्रक्रियाओं का एकीकरण
प्रदर्शन को बढ़ावा देने के लिए एक साथ काम करने के लिए एक से अधिक प्रसंस्करण विधियों का उपयोग करना। उदाहरण के लिए, एक निश्चित उद्यम 3डी प्रिंटिंग टाइटेनियम मिश्र धातु प्रत्यारोपण के लिए "रासायनिक पॉलिशिंग + एनोडाइजिंग + पीवीडी कोटिंग" की संयोजन प्रक्रिया को अपनाता है, जो सतह की खुरदरापन को 0.05 μ मीटर तक कम कर देता है, संक्षारण प्रतिरोध में 5 गुना सुधार करता है, और कोटिंग और सब्सट्रेट के बीच संबंध शक्ति 40 एमपीए तक पहुंच जाती है, जो आर्थोपेडिक प्रत्यारोपण की दीर्घकालिक सेवा आवश्यकताओं को पूरा करती है।