SLM增材制造鋁合金和高溫合金微流道磨粒流拋光工藝研究
時間：2024-06-14 09:09 來源：南極熊 作者：admin 閱讀：次
作者：李 惠1, 李微娜1, 祁俊峰2 , 李敬洋2, 張建超2, 張建勛1
(1.西安增材制造國家研究院有限公司, 陜西 西安 710065; 2.北京衛星制造廠有限公司, 北京 100094)
以激光選區熔化(SLM)技術為代表的金屬增材制造技術，因固有的“粉末粘附”和“球化效應”等，使得制品的表面十分粗糙，難以滿足使用要求。為解決SLM微流道粗糙內孔表面的精加工難題，本研究采用磨粒流拋光技術對SLM制備的AlSi10Mg和GH4169微流道內表面進行拋光，并研究了磨粒流工藝對微流道內孔表面粗糙度和尺寸精度的影響。結果表明，經磨粒流處理后，SLM增材制造鋁合金和高溫合金的內孔表面質量均得到有效改善，微流道內孔表面的粗糙度下降幅度在50%以上；流道內孔表面干凈無多余物附著；流道尺寸精度保持較高水平。因此，磨粒流工藝是SLM增材制造微流道結構零件的一種有效的拋光技術。
結論
本研究主要對磨粒流拋光技術對SLM微流道內表面的拋光后處理問題進行探究，并對磨粒流拋光技術對流道內表面粗糙度及內孔尺寸精度的影響進行了研究。SLM微流道內孔的粗糙度主要是由“臺階效應”及多余粉末堆積導致的，經磨粒流加工后，其表面質量得到改善。
（1）磨粒流拋光后，AlSi10Mg和GH4169微流道的內孔表面粗糙度下降幅度超過50%。其中拋光后的AlSi10Mg微流道內孔表面粗糙度降至4.12 μm，拋光后的GH4169微流道內孔表面粗糙度在6.00 μm以下。
（2）磨粒流拋光后的微流道內孔表面干凈，無多余物附著。
（3）磨粒流拋光后的微流道尺寸精度仍保持相對較高水平，AlSi10Mg微流道內部的平均孔徑損耗為60 μm，GH4169的平均孔徑損耗為47 μm。
（4）磨粒流是一種有效的SLM微流道結構零件拋光技術。
本文引用格式
李惠, 李微娜, 祁俊峰, 等. SLM增材制造鋁合金和高溫合金微流道磨粒流拋光工藝研究[J]. 材料開發與應用, 2024, 39(2): 1-8+16.
LI H, LI W N, QI J F, et al. Study on abrasive flow polishing process of aluminum alloy and high-temperature alloy microchannels by SLM additive manufacturing[J]. Development and Application of Materials, 2024, 39(2): 1-8+16.
(1.西安增材制造國家研究院有限公司, 陜西 西安 710065; 2.北京衛星制造廠有限公司, 北京 100094)
以激光選區熔化(SLM)技術為代表的金屬增材制造技術，因固有的“粉末粘附”和“球化效應”等，使得制品的表面十分粗糙，難以滿足使用要求。為解決SLM微流道粗糙內孔表面的精加工難題，本研究采用磨粒流拋光技術對SLM制備的AlSi10Mg和GH4169微流道內表面進行拋光，并研究了磨粒流工藝對微流道內孔表面粗糙度和尺寸精度的影響。結果表明，經磨粒流處理后，SLM增材制造鋁合金和高溫合金的內孔表面質量均得到有效改善，微流道內孔表面的粗糙度下降幅度在50%以上；流道內孔表面干凈無多余物附著；流道尺寸精度保持較高水平。因此，磨粒流工藝是SLM增材制造微流道結構零件的一種有效的拋光技術。
圖1 AlSi10Mg粉末形貌與粒徑分布
圖2 GH4169合金粉末形貌與粒徑分布
圖3 SLM 打印設備
圖4 高速磨粒流拋光機及原理圖
圖5 微流道模型
表3 微流道磨粒流拋光工藝參數
圖6 AlSi10Mg和GH4169微流道剖面圖
圖7 微流道的超景深三維形貌圖
圖8 AlSi10Mg微流道共聚焦粗糙度檢測
圖9 微流道不同位置磨粒流加工前后的粗糙度
圖10 微流道的CT掃描圖
圖11 磨粒流拋光前后微流道尺寸對比
結論
本研究主要對磨粒流拋光技術對SLM微流道內表面的拋光后處理問題進行探究，并對磨粒流拋光技術對流道內表面粗糙度及內孔尺寸精度的影響進行了研究。SLM微流道內孔的粗糙度主要是由“臺階效應”及多余粉末堆積導致的，經磨粒流加工后，其表面質量得到改善。
（1）磨粒流拋光后，AlSi10Mg和GH4169微流道的內孔表面粗糙度下降幅度超過50%。其中拋光后的AlSi10Mg微流道內孔表面粗糙度降至4.12 μm，拋光后的GH4169微流道內孔表面粗糙度在6.00 μm以下。
（2）磨粒流拋光后的微流道內孔表面干凈，無多余物附著。
（3）磨粒流拋光后的微流道尺寸精度仍保持相對較高水平，AlSi10Mg微流道內部的平均孔徑損耗為60 μm，GH4169的平均孔徑損耗為47 μm。
（4）磨粒流是一種有效的SLM微流道結構零件拋光技術。
本文引用格式
李惠, 李微娜, 祁俊峰, 等. SLM增材制造鋁合金和高溫合金微流道磨粒流拋光工藝研究[J]. 材料開發與應用, 2024, 39(2): 1-8+16.
LI H, LI W N, QI J F, et al. Study on abrasive flow polishing process of aluminum alloy and high-temperature alloy microchannels by SLM additive manufacturing[J]. Development and Application of Materials, 2024, 39(2): 1-8+16.
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