¿El chorro de arena es adecuado para todas las piezas metálicas impresas en 3D?

一, El trabajo principal y los límites de la tecnología de chorro de arena.
1. El objetivo principal del pulido con chorro de arena.
El chorro de arena utiliza aire comprimido para empujar abrasivos como arena de cuarzo, arena de diamante, perlas de vidrio y otros sobre la superficie de las piezas muy rápidamente. Esto tiene los siguientes efectos:
Limpieza de la superficie: elimine la suciedad como incrustaciones de óxido, manchas de aceite y polvo que no se haya fusionado;
Control de rugosidad: cambie la rugosidad de la superficie (Ra 0,8–6,3 μ m) cambiando el tamaño de las partículas abrasivas (malla 80–240) y la presión del chorro (0,2–0,8 MPa). Liberación de tensión: el impacto puede ayudar a eliminar parte de la tensión que queda de la impresión y reducir la posibilidad de deformación.
Pretratamiento del recubrimiento: hacer la superficie más rugosa para que el recubrimiento se adhiera mejor (por ejemplo, recubrimiento de hidroxiapatita en la superficie de implantes de aleación de titanio).
2. Lo que el pulido con chorro de arena no puede hacer
Riesgo de estructuras de paredes delgadas-: la presión del chorro puede cambiar la forma o crear agujeros en piezas de paredes delgadas-(grosor < 0,5 mm). Puntos ciegos en el tratamiento de cavidades complejas: es difícil acceder a agujeros o canales internos con un diámetro inferior a 2 mm y el polvo sobrante debe limpiarse químicamente.
Riesgo de daños en la superficie: los abrasivos duros como el carburo de silicio pueden raspar la superficie de metales blandos como las aleaciones de aluminio.
Pérdida de precisión: Demasiado chorro de arena puede dañar piezas finas como roscas y microestructuras, que deberán repararse mediante mecanizado CNC más adelante.
2, El efecto de las propiedades del material sobre la utilidad del pulido con chorro de arena
La dureza, ductilidad y tendencia a oxidarse de los diferentes metales afectan directamente la elección de los parámetros del proceso de arenado:
1. Aleación de titanio (Ti6Al4V)
Aplicabilidad: Es el mejor material para palas de motores de aviación e implantes ortopédicos ya que es muy resistente y no se oxida. El chorro de arena puede eliminar las incrustaciones de óxido de la superficie y hacer que los recubrimientos se adhieran mejor.
Optimización del proceso:
Elección de un abrasivo: Utilice perlas de vidrio o arena de alúmina en lugar de carburo de silicio para evitar rayar la superficie.
Control de presión: para evitar que las construcciones de paredes delgadas-se doblen, la presión de pulverización debe ser inferior a 0,4 MPa.
Después del arenado, es necesario un lavado ácido (HF+HNO3) para eliminar los abrasivos incrustados. Luego, la superficie se pule para obtener un acabado de grado médico-con Ra<0.8 μ m.
2. Aleación de aluminio (AlSi10Mg)
Utilidad: Debido a que es liviano, a menudo se utiliza en repuestos de automóviles. Pero la superficie de la aleación de aluminio es fácil de oxidar y el pulido con chorro de arena debe encontrar un equilibrio entre limpieza y suavidad.
Mejorando el proceso:
Elección del abrasivo: corindón blanco o arena granate con partículas de tamaño de malla 120 a 180;
Para evitar que la resistencia a la fatiga disminuya, la regulación de la presión debe estar entre 0,3 y 0,5 MPa para evitar que el engrosamiento empeore demasiado.
Para detener la re-oxidación, realice un tratamiento de anodizado o recubrimiento inmediatamente después del pulido con chorro de arena.
3. Acero inoxidable (316L)
Uso: Debido a que no se oxida, es un material clave para equipos de alimentos y químicos. El pulido con chorro de arena puede hacer que las superficies sean más uniformes, pero hay que tener cuidado de no dañar la superficie que se encuentra debajo.
Mejorando el proceso:
Elegir un abrasivo: bolitas de acero inoxidable o perlas de cerámica para evitar que la ferrita entre en la mezcla;
Control de presión: 0,5–0,7 MPa, que mantiene limpia la pared interior del agujero profundo.
Estándar de prueba: Se debe realizar una prueba de penetración de fluorescencia (PT) después del pulido con chorro de arena para asegurarse de que no haya grietas.
4. Aleación de alta-temperatura a base de níquel (Inconel 718)
Aplicabilidad: Las piezas que funcionan a altas temperaturas, como los discos de las turbinas en los motores de los aviones, deben poder soportar condiciones muy duras. El chorro de arena puede aliviar la tensión durante la impresión; sin embargo, es importante detener la corrosión intergranular.
Mejorando el proceso:
Elija un abrasivo: arena de alúmina o arena de carburo de silicio con un tamaño de partícula de 80 a 120 mesh.
Controle la presión: 0,6 a 0,8 MPa para conseguir el efecto rugoso;
Después del pulido con chorro de arena, se necesita un tratamiento de solución (aislamiento de 1080 grados durante 1 hora) para reparar cualquier daño ocurrido debajo de la superficie.
3, El problema que plantea la estructura de las piezas para el procedimiento de arenado.
1. Estructuras de paredes delgadas-y livianas
Caso: Después del pulido con chorro de arena, un soporte de aviación específico (con un espesor de pared de 0,3 mm) cambió de forma en un 15 %, lo que provocó que el conjunto fallara.
Solución: utilice chorro de arena-a baja presión (0,2–0,3 MPa) y accesorios giratorios para distribuir la fuerza del impacto de manera uniforme.
Para evitar daños mecánicos, se puede utilizar un pulido químico (con ácido nítrico y ácido fluorhídrico) o un pulido electrolítico.
2. Una luz complicada y una estructura microporosa.
Caso: después del pulido con chorro de arena, la tasa de bloqueo de polvo residual de una determinada boquilla de combustible (con un diámetro de canal interno de 1,5 mm) llega al 30%.
Solución: Para eliminar los polvos de partículas grandes, se realiza un cribado por vibración;
Para asegurarnos de que el interior de la cavidad esté limpio según ISO 16232-10 Clase 5, utilizamos una combinación de chorro de arena y limpieza ultrasónica (frecuencia de 40 kHz, 10 minutos).
3. Superficie con función precisa
Por ejemplo, después del pulido con chorro de arena, la suavidad de un molde óptico con una rugosidad superficial de Ra<0.2 μ m was lowered to Ra 1.6 μ m, which does not match the standards for injection molding.
Solución: utilice pulido magnetorreológico (MRF) o pulido fluido para obtener una precisión sub-micrónica;
Procesamiento segmentado: el chorro de arena solo se usa para dar rugosidad a las secciones que no funcionan, mientras que el pulido manual solo se usa para suavizar las áreas que sí funcionan.
4, El futuro de la tecnología de chorro de arena
1. control inteligente
Desarrollo: Un sistema que combina visión artificial y retroalimentación de fuerza, así como la capacidad de cambiar la presión y el ángulo de pulverización en tiempo real para evitar una pulverización excesiva o insuficiente.
La máquina de chorro de arena de IEPCO en Alemania ha alcanzado el control de circuito cerrado-, que puede mantener la tasa de deformación de piezas de paredes delgadas-por debajo del 0,1%.
2. Mejora ecológica: uso de abrasivos reciclables (como perlas de cerámica) y limpieza con chorro de arena con hielo seco para reducir la contaminación por polvo y el costo de deshacerse de los escombros.
Datos: En comparación con los métodos habituales, el chorro de arena con hielo seco utiliza un 40 % menos de energía y no deja residuos químicos, lo que cumple con las normas REACH.
3. Integración de procesos compuestos.
Desarrollo: uso de chorro de arena, limpieza con láser, pulverización de plasma y otras tecnologías en conjunto para proporcionar un tratamiento único para "limpiar el revestimiento rugoso".
Caso: El procedimiento de "chorro de arena+revestimiento láser" se utiliza en una determinada pala de motor de aviación. Esto reduce el tiempo de procesamiento de 72 horas a 24 horas.