[发明专利]喷射介质及使用此喷射介质的表面处理的方法

说明书

本发明涉及一种喷射介质(10)，其包含第一冰颗粒(11)和硬度在2000与2500HV之间的第二颗粒(12)，所述第二颗粒嵌入在所述第一颗粒的表面和体积中。

技术领域

本发明涉及利用用于喷砂的介质(media)(也可以用单数形式“介质(medium)”)清洁和处理零件的外部表面，零件有用地为例如航空零件。

因此，涉及一种清洁和/或表面处理方法，其提出将此压力喷射介质投射到待处理的表面上。本发明尤其适合于清洁和处理通过增材制造方法获得的零件。

背景技术

通过增材制造方法获得的零件具有高水平的粗糙度，其中轮廓的算术粗糙度(Ra)在5μm到50μm范围内。促成此粗糙度的第一因素与增材制造方法的分层技术相关联，其产生类似于图1中所展示的零件的楼梯效应。此粗糙度的存在可引起机械组合件的功能和机械问题。促成粗糙度的另一因素为在零件的表面上聚结的粉末晶粒的存在。聚结在表面上的这些粉末晶粒能够在零件的操作期间逸出、损坏与零件相关联的机械系统，例如油路。这些晶粒还能够在由操作者处置期间逸出、存在健康和环境风险。最后，对于通过增材制造获得的零件，有必要去除在制造期间已经融化的残余粉末。这是通过刷子和吸尘器完成的，但这是不够的。另外，在一些情况下，只要已经省略此步骤且零件已进行热处理，就不可能再去除由于热效应而烧结到零件的粉末了。

为了完全发挥增材制造零件的性能，因此去除表面粗糙度和表面上存在的残余粉末晶粒是必不可少的。出于此目的，已知使用基于刚玉颗粒的喷射技术来减小粗糙度。此技术由在压力下将刚玉颗粒投射到待处理的零件的表面上组成。此技术减小粗糙度，但存在对零件造成污染的显著风险。这是因为在刚玉颗粒与零件的表面碰撞时，刚玉颗粒可嵌入在零件的表面中。结壳率约为所投射的刚玉颗粒的体积的5％。零件的表面上的这些刚玉颗粒的存在具有与粉末晶粒相同的不利影响，且可对零件的机械特性具有影响。

替代地，干冰颗粒可在压力下投射到零件的表面上以在热处理之前从零件的表面去除粉末晶粒。术语“干冰”是指呈固态形式时的二氧化碳CO2。其具有直接蒸发而不融化、从固态过渡到气态而不经过液态的性质。此技术类似于喷砂，且归因于干冰颗粒的硬度而允许减小粗糙度或去除粉末晶粒。干冰相比常规喷射技术的优点在于其在由于碰撞产生的热能引起的碰撞之后升华。干冰颗粒立即变成气体且蒸发到大气中。因此，不同于所投射刚玉颗粒可嵌入在零件的表面中的常规喷砂，干冰颗粒并不存在污染的风险且保持零件清洁。干冰的硬度允许使零件表面上的粉末晶粒松散并且去除残余粉末，而不会在零件的表面上留下任何残余物。

技术问题：

基于使用干冰颗粒的喷射对于在零件已进行过热处理时去除残余粉末不够有效。这是因为残余粉末在烧结现象的热效应下聚结在零件的表面上。然后在单独使用干冰喷射的情况下将无法将其去除。

因此，本发明涉及一种新的喷射介质，其允许去除粗糙度并且去除通过增材制造或任何其它技术获得的零件的表面上存在的粉末晶粒和残余粉末。确切地说，所提出的新的喷射介质在去除残余粉末时有效，甚至在先前已对零件进行热处理时也是如此。与现有技术的喷射介质相比，新的喷射介质因此增加了清洁效率，同时保持零件的完整性。

发明内容

提出一种通过使用喷射介质来清洁和处理零件的外部表面的方法，所述喷射介质包含第一冰颗粒和硬度在2000与2500HV之间的第二颗粒，第二颗粒嵌入在第一颗粒的表面和体积中，所述方法包含产生喷射介质流并且朝向待处理的零件表面上的区域投射的步骤，调整颗粒的投射速度以便避免第一颗粒碰撞零件的表面时第二颗粒与第一颗粒之间分离。

形成保护遮栏的第一颗粒的存在意味着第二磨料颗粒不再可能直接嵌入在零件的表面中。接着在干冰升华或普通冰融化之后释放磨料颗粒，从而保持零件清洁。

因此，不同于磨料颗粒可通过在喷射之后嵌入在零件表面中而污染零件表面的常规喷射介质，新介质保持清洁表面，其没有喷射介质中固有的任何固体元素，从而使得已清洁且已处理的表面不留残余物。