पॉलिशिंग धातु 3डी प्रिंटिंग की सतह को किस स्तर तक ऊपर उठा सकती है?

1. सतह का खुरदरापन: माइक्रोमीटर से नैनोमीटर तक की छलांग
सतह का खुरदरापन किसी हिस्से की सतह की गुणवत्ता का एक प्रमुख माप है। इसका सीधा प्रभाव इस बात पर पड़ता है कि यह संक्षारण का कितनी अच्छी तरह प्रतिरोध करता है, यह घर्षण के साथ कितनी अच्छी तरह काम करता है, और यह प्रकाश के साथ कितनी अच्छी तरह काम करता है। प्रक्रिया सेटिंग्स, सामग्री का प्रकार, और मुद्रण की दिशा सभी का इस बात पर बड़ा प्रभाव पड़ता है कि धातु के 3डी मुद्रित हिस्से पहले कितने खुरदुरे हैं। उदाहरण के लिए, लेजर पाउडर बेड मेल्टिंग (एलपीबीएफ) विधि से बने टाइटेनियम मिश्र धातु भागों की सतह का खुरदरापन मुद्रण दिशा में मापा जाने पर Ra15-20 μm तक हो सकता है। हालाँकि, जब मुद्रण दिशा के साथ मापा जाता है, तो खुरदरापन Ra8-12 μm तक कम हो सकता है क्योंकि परतें अधिक कसकर ओवरलैप होती हैं। पॉलिश करने से सतह अधिक चिकनी हो सकती है:
यांत्रिक पॉलिशिंग: स्वचालित पॉलिशिंग मशीनों और हीरे के अपघर्षक का उपयोग करके, बीजे विधि (चिपकने वाला छिड़काव) द्वारा बनाए गए एल्यूमीनियम मिश्र धातु भागों की सतह खुरदरापन को Ra2.4 μm से Ra0.8 μm या उससे कम किया जा सकता है, जो अधिकांश यांत्रिक असेंबली कार्यों के लिए काफी अच्छा है। उच्च परिशुद्धता आवश्यकताओं के लिए, जैसे कि ऑप्टिकल दर्पणों के लिए समर्थन, बहु-स्तरीय पॉलिशिंग (मोटे पॉलिशिंग → बारीक पॉलिशिंग → अल्ट्रा फाइन पॉलिशिंग) सतह की खुरदरापन को Ra0.05 μm तक कम कर सकती है, जो विशिष्ट दर्पण पीसने के स्तर के करीब है।
रासायनिक पॉलिशिंग: यह विधि सतह के उभारों को चुनिंदा रूप से घोलने के लिए अम्लीय या क्षारीय घोल का उपयोग करती है। यह जटिल आंतरिक गुहा संरचनाओं पर अच्छा काम करता है। उदाहरण के लिए, 316L स्टेनलेस स्टील कार्डियोवस्कुलर स्टेंट की सतह का खुरदरापन रासायनिक पॉलिशिंग के बाद Ra6 μm ​​से Ra0.2 μm तक चला गया। इससे प्रिंटिंग के दौरान बनने वाले माइक्रोस्फीयर जैसे अनुलग्नकों से छुटकारा मिल गया, जिससे थ्रोम्बोसिस का खतरा कम हो गया।
लेजर पॉलिशिंग: एक छोटे से क्षेत्र में सतह सामग्री को पिघलाने के लिए शक्तिशाली लेजर बीम का उपयोग करना और फिर तरल धातु की सतह के तनाव को इसे चिकना करने का काम करना। अध्ययनों से संकेत मिलता है कि एसएलएम विधि का उपयोग करके उत्पादित 316L स्टेनलेस स्टील घटकों के पांच लेजर स्कैन के बाद, सतह का खुरदरापन Sa21 μm से Sa1 μm तक कम हो गया, जिससे यांत्रिक पॉलिशिंग के कारण उपसतह क्षति परत के गठन के बिना, 96% की कमी दर प्राप्त हुई।
2. सूक्ष्म संरचना: दोषों से सघनीकरण तक सुधार
पॉलिश करने से न केवल सतह बेहतर दिखती है, बल्कि यह छोटी-मोटी खामियों से छुटकारा दिलाकर सामग्री को मजबूत भी बनाती है:
दरार बंद करना: जब धातु 3डी प्रिंटिंग बहुत जल्दी ठंडी हो जाती है तो बनने वाली माइक्रोक्रैक को यांत्रिक पॉलिशिंग दबाव द्वारा आंशिक रूप से बंद किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, कंपन पॉलिशिंग के बाद, एक निश्चित विमानन इंजन टरबाइन ब्लेड की सतह फ्रैक्चर घनत्व 40% कम हो गई, और उच्च चक्र थकान जीवन 25% बढ़ गया।
अवशिष्ट तनाव से मुक्ति: रासायनिक पॉलिशिंग सतह की परत को तोड़कर अवशिष्ट तन्य तनाव से राहत देती है, जो तनाव संक्षारण दरार को रोकती है। TC4 टाइटेनियम मिश्र धातु भागों के अचार बनाने के उपचार से पता चला कि सतह पर अवशिष्ट तनाव -150MPa से -50MPa तक कम हो गया, और नमक स्प्रे से संक्षारण की दर 60% तक कम हो गई।
लेजर पॉलिशिंग से सतह पिघल सकती है, जिससे अनाज का आकार अधिक समान हो सकता है। उच्च तापमान वाले मिश्र धातु इनकोनेल 718 पर किए गए अध्ययन से संकेत मिलता है कि लेजर पॉलिशिंग सतह के दाने के आकार को 50 μm से 10 μm तक परिष्कृत करती है, कठोरता को 15% तक बढ़ाती है, और 650 डिग्री पर ऑक्सीकरण भार बढ़ने की दर को 30% तक कम कर देती है।
3. कार्यात्मक प्रदर्शन: बुनियादी से उच्च अंत तक जाना
पॉलिशिंग के बाद सतह की गुणवत्ता में वृद्धि सीधे कार्यात्मक प्रदर्शन के अनुकूलन से संबंधित है:
बेहतर पहनने के प्रतिरोध: चिकनी सतहों से छोटी उत्तल इकाइयों के संपर्क सतह पर एक-दूसरे को छूने की संभावना कम हो सकती है। GCr15 असर वाले स्टील घटकों पर घर्षण परीक्षण से पता चला कि सतह को Ra1.6 μm से Ra0.2 μm तक पॉलिश करने से घर्षण गुणांक 0.15 से 0.08 तक कम हो गया और घिसाव की मात्रा 70% कम हो गई।
संक्षारण के प्रति बेहतर प्रतिरोध: एक चिकनी सतह संक्षारक पदार्थों को चिपकना कठिन बना देती है, और रासायनिक पॉलिशिंग के दौरान बनने वाली पैसिवेशन फिल्म और भी अधिक सुरक्षा जोड़ती है। इलेक्ट्रोकेमिकल पॉलिशिंग के बाद, 3.5% NaCl समाधान में 304 स्टेनलेस स्टील भागों का संक्षारण वर्तमान घनत्व 1.2 × 10 ⁻⁵ A/cm ² से घटकर 2.5 × 10 ⁻⁶ A/cm ² हो गया, और पिटिंग संक्षारण का प्रतिरोध 5 गुना बढ़ गया।
बेहतर ऑप्टिकल प्रदर्शन: AlSi10Mg एल्यूमीनियम मिश्र धातु दर्पणों को चमकाने पर शोध से पता चलता है कि जब सतह का खुरदरापन Ra3.2 μm से कम होकर Ra0.05 μm हो जाता है, तो दृश्य प्रकाश परावर्तन 85% से 92% तक बढ़ जाता है, जो कि लेजर संचार प्रणालियों की आवश्यकता है।
4. उद्योग अनुप्रयोग: प्रयोगशाला से कारखाने तक जाना
कठोर सतह गुणवत्ता मानकों की आवश्यकता वाले क्षेत्रों में पॉलिशिंग तकनीक का बड़े पैमाने पर उपयोग किया गया है:
एयरोस्पेस: Ra12 μm से Ra0.8 μm तक सतह को कम खुरदरा बनाने के लिए एक निश्चित प्रकार के रॉकेट इंजन नोजल पर लेजर पॉलिशिंग का उपयोग किया जाता है। एक सिम्युलेटेड अंतरिक्ष वातावरण (तापमान सीमा: -180 डिग्री से 300 डिग्री) में थर्मल चक्र जीवन 50 से 200 गुना तक बढ़ा दिया गया है।
चिकित्सा प्रत्यारोपण: रासायनिक पॉलिशिंग के बाद, टाइटेनियम मिश्र धातु हिप संयुक्त कृत्रिम अंग की सतह का खुरदरापन Ra8 μm से Ra0.5 μm हो गया। इससे कोशिकाएं प्रत्यारोपण से 40% बेहतर तरीके से चिपक गईं और हड्डियां उनके साथ 30% तेजी से एकीकृत हो गईं।
सटीक मोल्ड: आकार अनुकूली पीसने (एसएजी) के साथ पॉलिश करने के बाद, ऑटोमोटिव इंजेक्शन मोल्ड कोर की सतह खुरदरापन Ra0.02 μ मीटर तक कम हो जाती है, मोल्ड का जीवन 100,000 गुना से 500,000 गुना तक बढ़ जाता है, और उत्पाद की सतह की चमक 2 स्तरों तक बढ़ जाती है।