Comment éviter d’endommager la surface des pièces lors du processus de support ?

一, Pour sauvegarder le mécanisme de dommages possibles du processus
1. Dommages dus à la tension mécanique
Bosses et rayures : lorsque les meules ou les brosses métalliques typiques décollent des supports, les particules dures peuvent laisser des rayures sur la surface des pièces, en particulier sur les matériaux délicats comme les alliages de titane et les alliages de chrome-cobalt.

Déformation et fissuration : Lors du fraisage ou du tournage, des contraintes peuvent s'accumuler à l'endroit où le support rencontre la pièce. Cela peut produire des déformations locales et même des microfissures, comme dans les zones à parois minces ou aux poutres en porte-à-faux.
2. Problèmes dans la zone affectée par la chaleur (ZAT)
Découpe au laser : lors de la découpe d'un support, les faisceaux laser-à haute énergie peuvent provoquer une surchauffe des pièces dans certaines zones. Cela peut entraîner une oxydation de la surface, des changements de dureté ou un grossissement des grains (comme avec l'alliage Inconel 718 à haute température -).
Usinage par décharge électrique (EDM) : La décharge crée une température très élevée (jusqu'à 8 000-12 000 degrés) qui peut refondre la couche superficielle et augmenter la tension résiduelle.
3. La possibilité de pollution chimique
Substance corrosive : lorsqu'une gravure chimique est utilisée pour éliminer le support, un contrôle incorrect de la concentration de la solution peut entraîner une corrosion uniforme de la surface de la pièce ou la formation de piqûres (comme lorsque l'alliage d'aluminium réagit avec une solution acide).
Contamination croisée : lorsque des matériaux de support (comme l'acier inoxydable) sont mélangés à des composants (comme un alliage de titane) pour le recyclage, des impuretés peuvent pénétrer dans le mélange et modifier les caractéristiques des matériaux.
2, Optimisation des processus : contrôle total du processus de la conception au traitement
1. Améliorer la conception de la structure porteuse
Réduisez la zone de contact : pour réduire la force mécanique lors du retrait du support, utilisez un support ponctuel ou un support linéaire au lieu d'un support de surface. Par exemple, la conception du support des implants médicaux, comme les cupules acétabulaires, peut rendre le diamètre de contact inférieur à 0,5 mm.
Conception facile à briser : créez des points faibles dans la connexion entre le support et les pièces, comme des rainures en forme de V-ou des-trous pré-percés, pour faciliter leur rupture à la main ou leur découpe ultérieure à basse pression.
Matériau de support soluble : pour les structures intérieures complexes, des matériaux de support -solubles dans l'eau ou thermofusibles-comme l'alcool polyvinylique (PVA) sont utilisés. Ces matériaux sont éliminés en les dissolvant ou en les chauffant pour éviter tout contact mécanique.
2. Contrôle précis des paramètres de traitement
Couper avec peu de contraintes :
Fil de coupe (WEDM) : utilisation de paramètres avec une largeur d'impulsion inférieure à 10 μs et un courant de crête inférieur à 5 A pour maintenir l'apport de chaleur faible et empêcher la surface de fondre à nouveau.
Découpe jet d'eau : Pour couper à froid et éviter les impacts thermiques, la pression est maintenue entre 200 et 400 MPa. Cela se fait avec de l'eau pure ou un jet d'eau additionné d'abrasifs comme le grenat.
Fraisage en couches : pour les systèmes de support épais, une technique de fraisage en couches avec une faible profondeur de coupe (<0.2mm) and a high feed rate (>500 mm/min) est utilisé pour répartir la force de coupe et réduire le risque de déformation.
3. Application de nombreux processus ensemble
Support composite mécanique laser : Tout d'abord, utilisez un laser de faible-puissance (moins de 100 W) pour faire fondre la connexion entre la pièce et le support. Ensuite, utilisez des outils manuels pour le casser afin de réduire les contraintes mécaniques. La machine Concept Laser M2 de GE Additive, par exemple, utilise cette technologie pour travailler avec des pièces en alliage de titane.
Traitement synergique chimico-mécanique : Pour les pièces en alliage d'aluminium, utiliser au préalable une solution alcaline (comme NaOH) pour dissoudre une partie du support. Ensuite, pour éviter les rayures, polissez le reste de la structure avec un chiffon doux (comme du nylon).
3, Choix des outils et des matériaux : Barrière de protection de la surface
1. Des outils qui ne se touchent pas
Prise en charge des ultrasons : utilisation de vibrations à haute-fréquence (20 à 40 kHz) pour décomposer la structure de support, ce qui est idéal pour les pièces de précision telles que les systèmes à microcanaux. Par exemple, le système de support ultrasonique de Sonic Mill peut contenir des supports de moins de 1 mm de diamètre.
La gravure au plasma est le processus d'élimination sélective des matériaux de support à l'aide d'un plasma à basse température, comme un mélange gazeux Ar/O2, pour les empêcher de se toucher. Cette approche a été appliquée pour des supports en alliage cobalt-chrome ne comportant aucun support, avec une rugosité de surface de Ra.<0.8 μm.
2. Outils souples ou pliables
Tête de polissage en silicone : Une tête de polissage en silicone d'une dureté Shore A de 30 à 50 qui tourne lentement (moins de 500 tr/min) peut être utilisée pour nettoyer les pièces courbes et rendre les rayures moins visibles.
Solution de polissage magnétique : placer des particules ferromagnétiques (comme le carbure de silicium) dans des supports à base d'huile- ou d'eau- et utiliser un champ magnétique pour déplacer les particules afin de polir les angles morts. La solution de polissage magnétique de Magnalux, par exemple, a été utilisée pour traiter des aubes de moteurs d'avion sans aucun support.
3. Technologie de traitement à basse température
Fraisage par refroidissement à l'azote liquide : pendant l'opération de fraisage, pulvérisez de l'azote liquide (-196 degrés) sur le matériau de support pour le rendre cassant, réduire la force de coupe et empêcher les pièces d'être trop chaudes. Cette méthode a été utilisée sur des pièces en alliage haute température à base de nickel-sans support qui présentent des changements de dureté de surface inférieurs à 5 %.
Nettoyage par projection de glace carbonique : pour pulvériser des particules de glace carbonique (-78 degrés), un flux d'air à haute pression (0,5 à 0,7 MPa) est utilisé. Cela rend la structure de support fragile et tombe, ce qui est bon pour les voies internes complexes.
4, Protection après transformation : deux garanties de réparation et de renforcement
1. Technologie de fixation des surfaces
Revêtement laser : le même matériau est utilisé pour réparer les micro-rayures ou les piqûres qui surviennent après le retrait du support. Vous pouvez sélectionner l'épaisseur de la couche de revêtement entre 10 et 50 μm et la force de liaison avec le substrat est supérieure à 400 MPa.
Polissage électrochimique : utilisation d'électrolytes (un mélange d'acide phosphorique et d'acide sulfurique) pour dissoudre sélectivement les morceaux qui dépassent à la surface des objets afin d'obtenir une finition lisse. Par exemple, le polissage électrochimique peut réduire la rugosité de surface Ra des pièces en alliage de titane de 3,2 μm à 0,2 μm.
2. Protection contre les revêtements
Dépôt physique en phase vapeur (PVD) : appliquer des revêtements durs comme TiN et CrN sur la surface des objets, d'une épaisseur de 1 à 3 μm, peut les rendre beaucoup plus résistants à l'usure et à la corrosion. Après un traitement de revêtement TiN, par exemple, la dureté de surface des implants médicaux est multipliée par trois et le coefficient de frottement diminue de 50 %.
Revêtement de conversion chimique : Le traitement chimique, comme la passivation au chromate, provoque un épais dépôt d'oxyde à la surface de la pièce. Cela arrête la contamination secondaire pendant le processus non pris en charge. Après traitement au chromate, par exemple, les pièces en alliage d’aluminium peuvent résister à la corrosion par brouillard salin pendant plus de 1 000 heures.