Quelles pièces nécessitent généralement un usinage secondaire ?

一, Besoins d'usinage secondaire provenant des fonctions principales
1. La surface d'étanchéité et la surface de contact
Surface d'étanchéité : la surface d'étanchéité doit être capable de gérer des fluides à haute pression (tels que l'huile et le gaz hydrauliques) dans des endroits tels que les corps de vannes hydrauliques et les chambres de combustion des turbines à gaz. Pour arrêter les fuites, la rugosité de la surface doit être maintenue en dessous de Ra0,4 μm. Par exemple, la surface d'étanchéité du corps de vanne en alliage de titane imprimé en 3D d'une pompe à carburant de moteur d'avion nécessite une découpe CNC pour éliminer les particules de poudre non fondues afin qu'elle s'adapte bien à la bague d'étanchéité en caoutchouc.
Pour obtenir une précision de niveau IT5-IT6, les surfaces correspondantes telles que les surfaces d'engrènement des engrenages, les trous de montage des roulements, etc. doivent être meulées ou affûtées. Après l'impression 3D d'un certain type d'engrenage planétaire réducteur, la rugosité de la surface des dents passe de Ra6,3 μm à Ra0,8 μm, et le bruit diminue de 15 dB grâce à un tournage et un meulage intenses.
2. Système de filetages et de trous
Fil : les fils imprimés en 3D ont souvent des profils de dents incomplets en raison de l'adhérence de la poudre, ils doivent donc être taraudés ou roulés. Par exemple, suite à l’impression 3D, les filetages des vis à os des implants médicaux doivent être fixés à l’aide d’un taraud pour s’assurer qu’ils s’ajustent parfaitement au tissu osseux.
Système de trous : Pour garantir que les trous profonds et les trous qui se croisent sont coaxiaux, ils doivent être percés et alésés. Par exemple, les trous de refroidissement sur le disque de turbine d'un moteur d'aviation sont contrôlés à ± 0,02 mm de l'écart d'ouverture à l'aide d'un mélange de technologies d'impression 3D et d'usinage par électroérosion (EDM).
3. Canaux pour la lumière et les fluides
Le polissage de surfaces optiques telles que les réflecteurs laser et les fenêtres infrarouges avec une précision de surface de λ/10 (longueur d'onde de 632,8 nm) nécessite une ultra-précision. Par exemple, un certain type de support optique de satellite est fabriqué en l’imprimant en 3D, puis en utilisant un polissage magnéto-rhéologique pour éliminer les ondulations de surface afin de répondre aux besoins des systèmes optiques spatiaux.
Un polissage électrochimique (ECP) est nécessaire pour éliminer les bavures sur les parois intérieures des échangeurs de chaleur à microcanaux, des buses de carburant et d'autres canaux de fluide. Cela rend le flux moins résistant. Le pistolet à carburant du moteur LEAP de GE Aviation, par exemple, comprend un itinéraire d'écoulement interne imprimé en 3D qui a été traité avec de l'ECP. Cela a permis de réduire la taille des particules de carburant pulvérisées de 30 % et d'augmenter l'efficacité de la combustion de 5 %.
2, La nécessité d'un usinage supplémentaire en raison des limites du processus
1. La rugosité de la surface est supérieure à la normale.
Lieux communs : la surface de contact de la structure porteuse, la surface en surplomb et un grand plan. La surface de contact de la structure de support d'une cupule acétabulaire en alliage de titane imprimée en 3D a une rugosité de Ra12 μ m car la poudre y adhère. Pour réduire l'usure du tissu osseux, celui-ci doit être poncé à l'aide d'une bande abrasive jusqu'à Ra1,6 µm.
Support des données : Le procédé SLM imprime un alliage Inconel 718 avec une rugosité de Ra8 à 15 μm sur la surface. Après le fraisage, cette rugosité est réduite à Ra0,8–1,6 μm et la durée de vie en fatigue est multipliée par trois.
2. Pas assez de précision dimensionnelle
Les mesures importantes incluent l'ouverture, la largeur de la fente, la différence de hauteur de marche, etc. Par exemple, un certain type de rainure de tenon d'aube de turbine a une tolérance de largeur de ± 0,05 mm, mais après impression 3D, la variation est de ± 0,2 mm, qui doit être corrigée par coupe au fil (WEDM).
Dans le cas des aubes directrices des turbines à gaz de Siemens Energy, l'impression 3D et la technologie de fraisage à liaison à cinq-axes sont utilisées pour maintenir l'écart d'épaisseur de la forme de l'aube en dessous de ± 0,05 mm, ce qui améliore l'efficacité du flux d'air de 2 %.
3. Correction des défauts à l'intérieur
Il existe différents types de défauts, comme la porosité, le manque de fusion, les fissures, etc. Par exemple, si l'examen aux rayons X-montre des défauts pires que la normale dans des parties porteuses-importantes des structures aéronautiques, ils doivent être corrigés par perçage, soudage et usinage. Après avoir éliminé les défauts grâce à un fraisage local, la section imprimée en 3D du cylindre extérieur du train d'atterrissage d'un certain type d'avion est fixée par soudage par faisceau d'électrons. Ensuite, un traitement thermique permet de supprimer toute contrainte résiduelle.
3, Exemples de la façon dont l'industrie est utilisée et comment elle est utilisée dans la vie réelle
1. Le domaine de l'aérospatiale
Pièces du moteur : Rolls Royce UltraFan ® Le cadre du ventilateur du moteur est constitué d'un alliage de titane imprimé en 3D-et comporte des trous d'installation qui doivent être percés pour s'assurer qu'ils sont alignés avec les roulements. Cela réduit les valeurs de vibration de 40 %.
Composants structurels du satellite :-pièces en alliage d'aluminium imprimées en 3D d'un certain type de support de satellite. Les résidus de support ont été éliminés grâce à l'usinage CNC, ce qui a rendu les pièces 15 % plus légères tout en respectant les normes d'étanchéité sous vide de qualité spatiale.
2. Implants à usage médical
Articulation personnalisée : Pour obtenir une douceur Ra0,2 μm sur la surface du condyle fémoral de l'implant d'articulation du genou imprimé en 3D de Johnson & Johnson DePuy Synthes, la surface doit être meulée avec une extrême précision. Cela rend le ciment osseux moins rapide.
Implants dentaires : les implants en alliage de titane imprimés en 3D-de Nobel Biocare nécessitent un micro-fraisage pour éliminer la poudre qui colle à la racine des fils. Cela les rend 25 % plus stables au début.
3. Outils pour l'énergie
Vannes pour centrales nucléaires : les vannes en alliage à base de nickel-fabriquées par China National Nuclear Corporation nécessitent un revêtement et un meulage au laser pour les empêcher de fuir à une température élevée de 650 degrés. Ils durent deux fois plus longtemps que les castings réguliers.
Plaque bipolaire pour pile à combustible : La plaque bipolaire en acier inoxydable imprimée en 3D pour la pile à combustible Toyota Mirai nécessite une gravure chimique et un polissage du canal d'écoulement pour abaisser la résistance de contact de 10 m Ω · cm ² à 1 m Ω · cm ². Cela rend le système 8 % plus efficace.