La lucidatura al plasma come nuova opzione di lucidatura per ridurre la rugosità superficiale della lega di titanio porosa per la stampa 3D

Poiché l'impulso interno delle strutture porose non può essere lucidato dall'inquinamento meccanico convenzionale, è necessario trovare un metodo alternativo. L'inquinamento da plasma è un metodo di lavorazione ecologico che è particolarmente efficace per pezzi mentali con forme complesse. Per iniziare, posizionare i pezzi in lega di titanio separati nel cestello di titanio senza che i diversi pezzi si tocchino.

Inserire il cestello in titanio nel forno di trattamento termico a temperatura ambiente e chiudere la porta del forno. Aprire la valvola del gas per rimuovere l'aria e mantenere il grado appropriato di vuoto. Per impostare prima il processo di trattamento termico, riscaldare il forno a 800 gradi Celsius per 1,5 ore, quindi mantenere la temperatura per due ore prima del raffreddamento.

Dopo il trattamento termico, raffreddare il forno a temperatura ambiente e riempire il forno con aria. Una volta che il forno ritorna alla pressione atmosferica come si vede sul pannello, estrarre il pezzo poroso in lega di titanio. Per visualizzare le superfici del pezzo utilizzando un microscopio confocale, posizionare orizzontalmente il pezzo sulla piattaforma di stoccaggio.

Misurare la rugosità media aritmetica della superficie o il parametro RA. Seleziona l'ingrandimento 2,5x e scegli ampio per la modalità live. Per osservare la situazione generale, fai clic su Intensità automatica e vai all'ingrandimento 5x.

Fate clic su Intensità automatica (Auto Intensize) e impostate la modalità live su Comp. Selezionare l'area di interesse, fare clic su Imposta prima nel punto più basso e imposta per ultima nel punto più alto, quindi impostare l'acquisizione su normale. Dopo circa cinque minuti, importare i risultati in un nuovo documento nel software ConfoMap ST8.

La RA è facile da ottenere nella tabella dei parametri in ConfoMap ST. Osservare le condizioni generali del pezzo con uno specchio a cinque volte. Quindi, passare a uno specchio ad alta potenza e focalizzare il campo visivo su un trabecolare. Quantificare l'effetto di lucidatura al plasma mediante RA del pezzo prima della lucidatura al plasma.

Per la lucidatura al plasma, utilizzare una soluzione di solfato di ammonio al 4% con pH compreso tra 5,7 e 6,1 come elettrolita. Posizionare la superficie del pezzo poroso in lega di titanio da lucidare orizzontalmente e fissarla sul fissaggio. Quindi, inserire il dispositivo nella lucidatrice al plasma.

Impostare la corrente di lucidatura su 59 coppie di ampere, la tensione su 313 volt e la temperatura dell'elettrolita di lucidatura su 101,6 gradi Celsius e condurre la lucidatura al plasma in base a questi parametri. Dopo aver eseguito la lucidatura al plasma per 90 secondi, estrarre il dispositivo dalla lucidatrice al plasma. Quindi, modificare leggermente la posizione del punto di serraggio in cui il pezzo è fissato al dispositivo.

Non vi si è verificata alcuna reazione elettrochimica in quanto non era in contatto con la soluzione lucidante. Eseguire nuovamente la lucidatura al plasma per 90 secondi e estrarre il dispositivo dalla lucidatrice al plasma. Rimuovere il pezzo dal dispositivo e metterlo nella macchina di pulizia ad ultrasuoni con acqua deionizzata.

Impostare la temperatura dell'acqua a 30 gradi Celsius e pulire il pezzo per due minuti. Dopo due minuti, estrarre il pezzo e soffiare il liquido residuo con aria ad alta pressione. Dopo il completamento della lucidatura al plasma, visualizzare le superfici utilizzando la microscopia elettronica a scansione e la microscopia confocale nello stesso modo dimostrato in precedenza.

Le immagini al microscopio elettronico a scansione hanno rivelato la differenza nelle morfologie superficiali del pezzo poroso in lega di titanio prima e dopo la lucidatura al plasma. Con un ingrandimento di 30x e 100x, la superficie prima della lucidatura al plasma appariva più ruvida. Quando ingrandite a 500x, le polveri semi-fuse e gli strati di ossido ablativo osservati sulla superficie della lega prima della lucidatura al plasma sono stati per lo più trovati assenti dopo la lucidatura.

È interessante notare che le dimensioni porose e i diametri trabecolari erano coerenti con il design anche dopo la lucidatura. L'intero pezzo in lega di titanio poroso è stato ripreso utilizzando il microscopio confocale rotativo veloce. La rugosità superficiale in entrambi i casi era elevata prima della lucidatura al plasma.

La rugosità superficiale delle strutture porose come rivelato dalla RA, significativamente ridotta dopo la lucidatura. Questa tecnologia ha spiegato che i pezzi porosi in lega di titanio possono ridurre la rugosità superficiale attraverso la tecnologia dell'inquinamento al plasma. Ulteriori studi possono essere condotti per determinare i parametri ottimali.