Como evitar danificar a superfície das peças durante o processo de sustentação?

一, Para fazer backup do possível mecanismo de dano do processo
1. Danos por tensão mecânica
Amassados ​​e arranhões: Quando rebolos ou escovas de aço típicas se soltam dos suportes, partículas duras podem deixar arranhões na superfície das peças, especialmente em materiais delicados como ligas de titânio e ligas de cromo-cobalto.

Deformação e trincas: Ao fresar ou tornear, a tensão pode se acumular no ponto onde o suporte encontra a peça. Isto pode produzir deformações locais e até microfissuras, como em áreas com paredes finas ou vigas cantilever.
2. Problemas na zona-afetada pelo calor (HAZ)
Corte com laser: ao cortar suportes, raios laser de alta-energia podem fazer com que as peças fiquem muito quentes em determinadas áreas. Isso pode levar à oxidação da superfície, alterações na dureza ou engrossamento dos grãos (como acontece com a liga de alta-temperatura Inconel 718).
Usinagem por descarga elétrica (EDM): A descarga cria uma temperatura muito alta (até 8.000–12.000 graus) que pode fundir novamente a camada superficial e aumentar a tensão residual.
3. A possibilidade de poluição química
Substância corrosiva: Quando o ataque químico é usado para remover o suporte, o não controle adequado da concentração da solução pode fazer com que a superfície da peça corroa uniformemente ou desenvolva cavidades (como quando a liga de alumínio reage com uma solução ácida).
Contaminação cruzada: Quando materiais de suporte (como aço inoxidável) são misturados com materiais componentes (como liga de titânio) para reciclagem, impurezas podem entrar na mistura e alterar as características dos materiais.
2, Otimização de processos: controle total do processo desde o projeto até o processamento
1. Melhorar o design da estrutura de suporte
Diminua a área de contato: Para diminuir a força mecânica ao retirar o suporte, use suporte pontual ou suporte de linha em vez de suporte de superfície. Por exemplo, o design de suporte de implantes médicos, como copos acetabulares, pode tornar o diâmetro de contato menor que 0,5 mm.
Design fácil de quebrar: Faça pontos fracos na conexão entre o suporte e as peças, como ranhuras em V-ou furos pré-perfurados, para facilitar quebrá-los manualmente ou cortá-los posteriormente com baixa pressão.
Material de suporte solúvel: para estruturas internas complicadas, são utilizados materiais de suporte-solúveis em água ou termofusíveis-, como álcool polivinílico (PVA). Esses materiais são removidos dissolvendo-os ou aquecendo-os para evitar contato mecânico.
2. Controle preciso dos parâmetros de processamento
Corte com baixo estresse:
Fio de corte (WEDM): Usando parâmetros com largura de pulso inferior a 10 μs e corrente de pico inferior a 5A para manter a entrada de calor baixa e impedir que a superfície derreta novamente.
Corte a jato de água: Para cortar a frio e evitar impactos térmicos, a pressão é mantida entre 200 e 400 MPa. Isso é feito com água pura ou jato de água com adição de abrasivos como granada.
Fresamento em camadas: Para sistemas de suporte espessos, uma técnica de fresamento em camadas com profundidade de corte curta (<0.2mm) and a high feed rate (>500 mm/min) é usado para distribuir a força de corte e diminuir o risco de deformação.
3. Aplicação de muitos processos juntos
Suporte de composto mecânico a laser: primeiro, use um laser de baixa potência-(menos de 100 W) para derreter a conexão entre a peça e o suporte. Em seguida, use ferramentas manuais para quebrá-lo e diminuir o estresse mecânico. A máquina Concept Laser M2 da GE Additive, por exemplo, usa essa tecnologia para trabalhar com peças de liga de titânio.
Tratamento sinérgico químico-mecânico: Para peças em liga de alumínio, utilizar primeiro uma solução alcalina (como NaOH) para dissolver parte do suporte. Depois, para evitar arranhões, dê polimento no restante da estrutura com um pano macio de polimento (tipo náilon).
3, Escolha de Ferramentas e Materiais: Barreira para Proteção da Superfície
1. Ferramentas que não tocam
Suporte para ultrassom: uso de vibração de alta-frequência (20–40 kHz) para quebrar a estrutura de suporte, o que é bom para peças de precisão, como sistemas de microcanais. Por exemplo, o sistema de suporte ultrassônico da Sonic Mill pode conter suportes com menos de 1 mm de diâmetro.
A gravação de plasma é o processo de remoção seletiva de materiais de suporte usando plasma de baixa-temperatura, como mistura de gás Ar/O2, para evitar que eles se toquem. Esta abordagem foi aplicada para suportes de liga de cobalto-cromo que não possuem nenhum suporte, com rugosidade superficial de Ra<0.8 μm.
2. Ferramentas macias ou dobráveis
Cabeça de polimento de silicone: Uma cabeça de polimento de silicone com dureza Shore A 30–50 que gira lentamente (menos de 500 rpm) pode ser usada para limpar peças curvas e tornar os arranhões menos visíveis.
Solução de polimento magnético: colocar partículas ferromagnéticas (como carboneto de silício) em transportadores à base de óleo- ou água-e usar um campo magnético para mover as partículas para polir pontos cegos. A solução de polimento magnético da Magnalux, por exemplo, tem sido utilizada para tratar pás de motores de aeronaves sem qualquer suporte.
3. Tecnologia para processamento em baixas temperaturas
Fresagem com resfriamento de nitrogênio líquido: Durante a operação de fresagem, borrife nitrogênio líquido (-196 graus) no material de suporte para torná-lo quebradiço, diminuir a força de corte e evitar que as peças fiquem muito quentes. Este método tem sido empregado em peças de liga de alta temperatura à base de níquel-não suportadas que apresentam alterações de dureza superficial inferiores a 5%.
Limpeza com jateamento de gelo seco: Para pulverizar partículas de gelo seco (-78 graus), é empregado um fluxo de ar de alta pressão (0,5–0,7MPa). Isto faz com que a estrutura de suporte fique quebradiça e caia, o que é bom para caminhos internos complexos.
4, Proteção após processamento: duas garantias de reparo e fortalecimento
1. Tecnologia para fixação de superfícies
Revestimento a laser: O mesmo material é utilizado para corrigir micro arranhões ou buracos que ocorrem após a remoção do suporte. Você pode selecionar a espessura da camada de revestimento de 10 a 50 μm e a resistência de ligação com o substrato é superior a 400MPa.
Polimento eletroquímico: uso de eletrólitos (como uma mistura de ácido fosfórico e ácido sulfúrico) para dissolver seletivamente pedaços que se destacam na superfície dos objetos para obter um acabamento liso. Por exemplo, o polimento eletroquímico pode diminuir a rugosidade superficial Ra de peças de liga de titânio de 3,2 μm para 0,2 μm.
2. Proteção contra revestimentos
Deposição Física de Vapor (PVD): Colocar revestimentos duros como TiN e CrN na superfície dos itens, com uma espessura de 1–3 μm, pode torná-los muito mais resistentes ao desgaste e à corrosão. Após o tratamento de revestimento TiN, por exemplo, a dureza superficial dos implantes médicos aumenta três vezes e o coeficiente de atrito diminui 50%.
Revestimento de conversão química: O tratamento químico, como a passivação de cromato, cria um depósito espesso de óxido na superfície da peça. Isto impede a contaminação secundária durante o processo sem suporte. Após o tratamento com cromato, por exemplo, as peças de liga de alumínio podem resistir à corrosão por névoa salina por mais de 1.000 horas.