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3D打印件的内腔壁抛光

2020-04-23浏览量:3362

信息导读:

  3D打印逐渐成为快速自造异型材的首选技术。虽然3D打印还没有适用于量产异型材,但使用3D打印件进行各种前期设计测试已成越来越多的流程化测试的一部分。在测试前,对3D打印表面的研磨抛光或去除瑕疵点,是样品预处理中必不可少的一步。一般的研磨抛光均针对于样品外表面或抛光工具易于达到的地方。但3D打印赋予了工程师们设计样品的新思路,很多以前无法制造的构型在3D打印的帮助下成为了可能。但这也为其表面研磨抛光带来了新的问题。例如,有着复杂管道设计的热交换器的表面抛光,内部嵌套件支架的去除及研磨等。管道内壁的表面粗糙度会极大影响其内部流体的流动方式。特别是对于各种非牛顿流体来说,管道的表面粗糙度对流体流动的压力分布、速度分布会产生不晓得影响。目前,对管道内壁进行抛光的方式多为使用含研磨颗粒的流体进行冲洗。但对于较长的管道和异形管道来说,其内部某些转角处的表面并不能得到较好的抛光。使用目前的技术手段,貌似无法对其进行较好的表面处理。因此在传统的设计中往往使用多个部件拼接起一个完整部件,并对多个部件单独地进行表面研磨和抛光。除了流体冲刷抛光之外,还有三种思路可进行异形内腔壁的表面研磨抛光处理。一是磁流体抛光:使用粘度较大的磁流体等进行表面的去除(研磨抛光);二是化学抛光:针对性的使用腐蚀性液体灌注或浸泡样品,溶解或软化材料表面,使用适当的方式抹平表面使其表面粗糙度减小;三是物理化学方法:使用气相沉积、电镀等物理化学方法在粗糙表面生长陶瓷或金属涂层。磁流体抛光是一种基于微小铁磁性颗粒与研磨材料的混合物在磁场作用下对样品表面进行抛光的方法。其抛光的力度比较小,但优点在于可在低功耗的强度下进行长时间的抛光。并且由于其产生的压力较小,产热也会较小。液体载体的使用也会增加其散热性能。磁流体抛光液可负载纳米级研磨颗粒,可适用于光学精度的抛光需求。磁流体抛光液中的磁性颗粒也可通过简单的化学处理进行大批量的回收处理。但此种抛光液的配制需以及外加磁场的控制最好经过一定的设计以发挥磁流体抛光的各种优势。

 

 

  3d打印陶瓷件



  3d打印陶瓷件


  化学抛光指的是利用化学反应或化学过程降低材料表面粗糙度。对于不同的材料,使用的化学抛光液也应不同。通常的化学抛光在金属晶相表征中有着广泛的使用。但对于3D打印样品,化学抛光需根据打印材料的材质、打印粗糙度、环境温度等条件对抛光液的组成及使用时间、方法等进行调整。例如,对于3D打印的塑料器件,一般使用有机溶剂对其表面进行抹平。如针对聚乳酸、ABS、聚氯乙烯聚乙烯共聚物等,可使用丙酮、异丙醇等常见低毒有机溶剂进行表面的溶解或软化。而对于聚乙烯、聚丙烯等难溶性塑料,可使用热甲苯将其软化后再使用普通砂纸进行打磨。对于金属制品,一般不推荐使用酸性容易进行浸泡式的表面腐蚀磨平,复杂表面酸腐蚀的状态难以控制。并且氢离子的渗入也将金属件的使用寿命大大降低。因此对于金属,可使用特制盐溶液对粗糙表面进行腐蚀弱化,然后配合其他抛光方法进行抛光。

  物理化学过程中有很多可以用来降低样品的表面粗糙度。气相沉积是一种在物体表面镀膜的常用方法。在物品表面镀上一层致密的陶瓷薄膜即可达到降低表面粗糙度的目的。如使用碳源在合适的条件下加热,可在样品表面镀上一层致密的纳米金刚石薄膜。电镀也可达到同样的目的,但需样品表面导电,因此无法应用在陶瓷器件上。与之前介绍的两种降低表面粗糙度的方法不同,之前的两种方法都是做减材处理,而气相沉积和电镀的方法都是增材。因此,在样品的尺寸及紧密度方面要做相应的考量。与普通的研磨抛光不同,特种抛光方法应由有相应材料学经验的人员进行研究实验后做定制型的抛光过程设计。


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