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3D打印百科
金属3D打印后处理之抛光工艺
发表日期:2020-11-23 23:25 浏览次数:81
      金属3D打印后处理抛光在目前整个行业来说是一个很棘手的问题,一直没有很好的应用解决方案,针对目前市面上的技术整理了一些资料。
抛光种类
      化学抛光、电解抛光、等离子电浆抛光、等离子纳米抛光、激光(镭射)抛光、磨粒流体抛光、磁力研磨抛光。
部分工艺对比如下

化学抛光
原理:
      靠化学试剂的化学浸蚀作用对样品表面凹凸不平区域的选择性溶解作用消除磨痕、浸蚀整平的一种方法。
优点:
      1.设备简单,只需一个盛抛光液的玻璃杯和夹持试样的夹子即可。
      2.可抛光非导体材料和形状比较复杂的零件。
缺点:
      1、化学抛光的质量不如电解抛光。
      2、化学抛光所用溶液的调整和再生比较困难,在应用上受到限制。
      3、化学抛光操作过程中,硝酸散发出大量黄棕色有害气体,对环境污染非常严重。
      4、抛光溶液的使用寿命短,溶液浓度的调节和再生比较困难。
应用对象:
      不锈钢、铜及铜合金等。化学抛光对钢铁零件,尤其是低碳钢有较好的抛光效果。

电解抛光
原理:
      利用金属表面微观凸点在特定电解液中和适当电流密度下﹐首先发生阳极溶解的原理进行抛光的一种方法(工件作为阳极)。
优点:
      1.内外色泽一致,光泽持久,机械抛光无法抛到的凹处也可整平。
      2.生产效率高,可以多件同时抛光,成本低廉。
      3.抛光后表面生成致密牢固的氧化膜,增加工件表面抗腐蚀性。
      4.无加工硬化和残余应力。
缺点:
      1、电解抛光所能达到的表面粗糙度与原始表面粗糙度有关,主要适用于表面粗糙度小的金属制品和零件。
      2、电解液的通用性差﹐使用寿命短和强腐蚀性。
应用对象:
     所有200、300和400系列不锈钢、铜、高温合金钼、尼锰合金、镍基合金、钨、低合金钢等。

 
等离子电浆抛光
原理:
      抛光盐水溶,在高温高压下电子会脱离原子核而跑出来,原子核就形成了一个带正电的离子,当这些离子达到一定数量的时候可以成为等离子态,等离子态能量很大,当这些等离子和要抛光的物体摩擦时,凹凸不断变化,粗糙表面逐渐被整平,顷刻间会使物体达到表面光亮的效果。
优点:
      1.抛光速度快,根据不同的产品一次可以抛光几十件到几百件产品,抛光时间从几秒到几分钟不等。
      2.效果好,不锈钢可直接达到镜面状态。功能多,具有抛光,去毛刺,清洗三重功效。
      3.环保,废气和废水稍作处理就可以达到环保要求,抛光液环保无强酸强碱。
      4.表面复杂的产品可实现全面抛光。
缺点:
      1.对材料化学成分的不均匀性和显微偏析特别敏感。
      2.金属颗粒尺寸结构的不均匀性、轧制痕迹、盐类或氧化物的污染、酸洗过度以及淬火过度等均会对等离子抛光生产不良影响。
应用对象:
      不锈钢、工具钢、低碳钢、铜合金、锌合金、铝合金、金和银等导电材料。
 
等离子纳米抛光
原理:
      是一种电磁气态放电现象,使气态离子部分电离,这种被电离的气体包括原子、分子、原子团、离子和电子。等离子就是在电负荷压力下抛光溶剂与加工产品之间所产生的一层气体也就是臭氧,而这种气体的离子达到一定数量时就形成等离子形态,在正离子的影响下使金属的表面产生离子置换,而产品的光洁度就脱颖而出。
优点:
      1.提高生产效率。通过专用药剂可在十几秒到两分钟内达到电镀镜面效果。
      2.生产成本低。
      3.环保,其废液可以直接排放而不会造成污染,也可以稍作处理回收利用。
      4.抛光过程中使工件表面产生一层钝化膜,使其保持耐久光亮,有效防止氧化。
缺点:
      只是对金属表面上起微观整平作用。宏观的整平要靠机械抛光。仅在工件表面的分子层与等离子反应,分子中原子一般间距为0.1-0.3纳米,处理深度为0.3-1.5纳米。
应用对象:
      不锈钢、不锈铁、锌合金、铝合金、钛、铜、金银、中低碳钢等。

 
激光(镭射)抛光
原理:
      激光抛光分为热抛光和冷抛光。热抛光是利用激光的热效应,通过熔化、蒸发等过程去除材料。因此只要材料的热物理性能好,都可以用它来进行抛光,但由于温度梯度大而产生的热应力大,易产生裂纹,因此热抛光的效果不是很好。冷抛光是利用材料吸收光子后,利用光化表层材料的化学键被打断或者是晶格结构被破坏,从而实现材料的去除。热效应可以被忽略,因此热应力很小,不产生裂纹,也不影响周围材料且容易控制材料的去除量,特别适合于硬脆性材料的精密加工。
优点:
      1.非接触抛光,不仅能对平面进行抛光,还能对各种曲面进行抛光。
      2.对环境的污染小,可以实现局部抛光,特别适用于超硬材料和脆性材料的精抛。
缺点:
      目前激光抛光作为一种新技术还处于发展阶段,还存在着设备价格和加工成本高、加工过程中的检测技术和精度控制技术要求比较高。
应用对象:
      金属、陶瓷、玻璃等多种材料,抛光精度可调。

 
磨粒流体抛光
原理:
      又称磨料流动加工,这种工艺方法是利用一种半固体状的研磨磨料,在挤压珩磨机的作用下,使磨料在被加工零件表面进行往复运动,对零件的各种型腔、流道、交叉孔径及边棱进行研磨抛光、倒园角去毛刺的一种新型工艺。
优点:
      1.可使零件表面粗糙度在原来表面粗糙度的基础上经珩磨3-5分钟提高2—3级,最高粗糙度可达0.05。
      2.磨料无毒、无臭中性物质,使用寿命是很长。
      3.处理内孔以及不规则形状的工件抛光时,有着极为优异的表现,效率高、效果好。
缺点:
      无法处理尺寸较大的工件,不适合进行平面抛光,不适合处理圆管外壁。
应用对象:
      几乎所有的金属材料,并可对玻璃、陶瓷、非金属等硬脆性材料进行加工。
 
磁力研磨抛光
原理:
      磁力研磨机是利用神奇磁场跳跃的力量传导至不锈钢针、磨针、磨材;产生夹带工件高频率旋转流动、振动、换向翻滚,划过工件表面,与工件内孔,内外牙及表面、凹凸面摩擦,达到清洗、去油垢杂质,去除毛刺、研磨等精密抛光效果。
优点:
      1.磁力研磨机针对小五金件,小饰品等死角,内孔处理效果极佳。
      2.磁力研磨机采用抛光液和钢针,再加上适当自来水来批量抛光工件,不带酸碱性的污水便于处理。
      3.磁力研磨机操作简单,可一人同时操作多台设备,节省成本。
缺点:
      1.因为采用石头形状磨料,根本不能做到对内孔,凹凸面、死角、内外螺纹的清洗抛光。只能是表面上的一些处理。
      2.研磨抛光时间慢一般要几个小时工作才能完成。
      3.成本高,采用石头形状磨料,经过一段时间研磨,需要更换。
      4.容易损坏工件,使工件变形,影响精密度。
应用对象:
      精密冲压零件、不锈钢零件,螺丝、镁铝压铸零件、锌铝压铸零件、精密弹簧,弹片零件、电子,计算机,通信零件、走心,走刀,CNC自动车床零件、航天,医疗零件。