通过流动磨削进行组件的表面加工的方法技术

本发明专利技术涉及一种通过流动磨削对组件进行表面加工的方法，包括以下步骤：(a)提供坯体(1)；(b)用含有研磨颗粒的流体载体材料淹没坯体(1)的至少一个表面。将坯体(1)在淹没过程中在含有研磨颗粒的流体载体材料的流动方向(25)变化的位置磨圆，并且在成品机械组件上发生流分离的位置，附接额外材料(5)，使得防止淹没开始时的流分离。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过流动磨削进行组件的表面加工的方法本专利技术涉及一种通过流动磨削对组件进行表面加工的方法，包括以下步骤：(a)提供坯体，(b)用含有研磨颗粒的流体载体材料淹没坯体的至少一个表面。流动磨削方法为用含有研磨颗粒的流体载体材料，特别是含有研磨颗粒的液体淹没待加工表面的加工方法。在淹没操作过程中，流体载体材料中含有的研磨颗粒撞击待加工组件的表面，由此相应的表面被侵蚀磨损，因为研磨颗粒在撞击时由组件移除材料。取决于几何形状，特别是研磨颗粒的形状和尺寸分布，在这种情况下，可对表面进行非常精细的加工，特别是还可以对非常精细的结构进行处理。当流体载体材料为液体时，流动磨削方法也称为水蚀方法或水蚀磨削方法。流动磨削方法可用于例如处理表面粗糙度为50-500μm的金属、陶瓷和/或塑料的3D打印组件的表面。这些表面粗糙度在使用相应的组件时带来不希望的效果，例如结垢或增加压力损失。为了能够在磨削过程之后将精确的几何形状保持在误差公差内，在生产过程，特别是通过3D打印过程进行生产的情况下，组件的几何形状必须任选地经修改，并且必须能够以精确和受控方式调整磨削方法。例如，WO2014/000954A1公开了通过水蚀方法对内燃机注射阀中的注射管嘴上的孔进行倒角，从而以这种方式在非常小的孔处磨去锐边过渡，燃料通过该孔在高压下注入内燃机。对于该方法，含有研磨颗粒的液体流动通过注射管嘴。为了均匀地流动通过注射管嘴中的孔且因此均匀地倒角边缘，在注射阀中引入中空体且使含有研磨颗粒的液体引导通过在中空体中形成的内部流动管道和在中空体与注射阀的内壁之间形成的外部流动管进行。在此，为了获得均匀的结果，可以使用流动通过内部和外部流动管道的不同的含有研磨颗粒的液体，和/或以不同流动速度或压力使含有研磨颗粒的液体通过内部和外部流动管道。例如在P.A.Rizkalla,DevelopmentofaHydroerosionModelusingaSemi-EmpiricalMethodCoupledwithanEuler-EulerApproach,Dissertation,RoyalMelbourneInstituteofTechnology,UniversityofMelbourne，2007年11月，第36-44页中描述了水蚀磨削的数学模拟。已知方法的缺点是在待加工的非平面表面的情况下，可能发生的是流分离，其导致气蚀且因此不希望的材料移除，因此可能导致待加工表面的损坏，而且磨削的数学模拟是复杂的。因此，本专利技术的一个目的是提供一种在其中不损坏待加工组件的表面且其数学模拟较不复杂的方法。该目的通过一种通过流动磨削对组件进行表面加工的方法实现，所述分包括以下步骤：(a)提供坯体；(b)用含有研磨颗粒的流体载体材料淹没坯体的至少一个表面；其中将坯体在淹没过程中在含有研磨颗粒的流体载体材料的流动方向变化的位置处磨圆，并且在成品组件上发生流分离的位置处附接额外材料，使得防止淹没操作开始时的流分离。通过在淹没过程中在含有研磨颗粒的流体载体材料的流动方向变化的位置处磨圆坯体且通过在成品组件上发生流分离的位置处附接额外材料，防止由于含有研磨颗粒的流体载体材料对表面进行加工，因流分离和相关的回流而通过气蚀以非受控方式移除材料并因此损坏组件的情况。含有研磨颗粒的流体载体材料例如是水、油或高度粘稠脂，即在加工温度下具有100-1000000Pa·s的粘度，特别是具有1000-200000Pa·s的粘度的脂。特别优选流体载体材料是油，特别是液压油。研磨颗粒在流体载体材料中的比例优选为1-80体积％，特别是2-60体积％。当使用液体作为流体载体材料如水或油时，研磨颗粒的比例优选为1-50体积％，更优选为1-20体积％，特别是1-5体积％，并且当使用高度粘稠脂作为流体载体材料时，研磨颗粒的比例优选为20-80体积％，特别是40-60体积％。用于研磨颗粒的材料取决于待加工的组件的材料。当组件由金属或陶瓷组成时，优选使用碳化硼或金刚石的研磨颗粒。在组件由塑料组成的情况下，特别适合的是碳化硼、金刚石、砂或硅的研磨颗粒。研磨颗粒的形式和尺寸还取决于待加工的组件的材料和所需的表面整饰，特别是所需的表面粗糙度，以及待加工的结构的尺寸。研磨颗粒的合适形式尤其是锐边颗粒，例如粉碎的颗粒。合适研磨颗粒优选具有1-1000μm的尺寸分布，特别是在使用油时的尺寸分布为1-10μm，且在使用脂时的尺寸分布为10-1000μm。对于通过流动磨削进行加工，首先将组件引入管道，使含有研磨颗粒的流体载体材料流动通过该管道。当意欲对组件的外表面进行加工时，将组件引入管道，使得含有研磨颗粒的流体载体材料可淹没表面。当加工内部表面如孔时，组件与管道连接，使得含有研磨颗粒的流体载体材料流动通过待加工的开口如孔，但不与不意欲加工的表面接触。例如，对于孔的研磨，可以在组件上提供适当的连接，经由这些连接供应含有研磨颗粒的流体载体材料并由组件中流回。为了防止在淹没过程中在含有研磨颗粒的流体载体材料的流动方向变化的位置处于流分离且因此由于气蚀不希望的材料移除，将坯体在淹没过程中在含有研磨颗粒的流体载体材料的流动方向以对应于流通过其上的表面与含有研磨颗粒的流体载体材料流动通过的管道的相对壁之间的平均间距的0.1-2.5倍的半径变化的位置处磨圆。优选在淹没过程中含有研磨颗粒的流体载体材料的流动方向以对应于流通过其上的表面与含有研磨颗粒的流体载体材料流动通过的管道的相对壁之间的平均间距的0.25-1.5倍的半径，特别是0.5倍的半径变化的位置处将坯体磨圆。就此而言，平均间距例如可以以数学方式测定。然而，优选平均间距是流通过其上的表面与相对壁之间的最小间距和流通过其上的表面与相对壁之间的最大间距的平均值。在该情况下，最小间距和最大间距均可位于流动方向变化的上游或均位于流动方向变化的下游，或者两种间距之一位于流动方向变化的上游，而两种间距中的另一个位于流动方向的下游。特别是在流通过其中的管道包含方向变化的情况下，可能的是例如管道可在方向变化的上游具有第一水力直径，而在方向变化的下游具有第二水力直径。在这方面，第一水力直径可以小于第二水力直径，或者第一水力直径大于第二水力直径。这里水力直径的计算如下：其中Dh是水力直径，U是圆周，且A是流通过其中的管道的横截面积。例如，当将坯体引入其中并且含有研磨颗粒的流体载体材料流动通过其中以加工坯体外表面的管道具有弯曲或弯曲，并且将待加工的坯体定位于弯曲或弯曲的区域时，导致含有研磨颗粒的流体载体材料的流动方向变化。此外，当坯体中含有管道且该管道具有弯曲(curvature)或弯部(bend)时，还导致流动方向变化，并且意欲通过流动磨削方法加工界限管道的壁。在该情况下，含有研磨颗粒的流体载体材料流动通过坯体所位于的管道。当意欲通过流动磨削方法加工坯体的外表面时，坯体通常位于沿着没有弯部或弯曲且没有收缩或加宽的直线伸展的管道中。在该情况下为了防止材料由于流分离而通过气蚀以非受控方式移除的情况，在成品组件上发生本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通过流动磨削对组件进行表面加工的方法，包括以下步骤：/n(a)提供坯体(1)；/n(b)用含有研磨颗粒的流体载体材料淹没坯体(1)的至少一个表面；/n其中将坯体(1)在淹没过程中含有研磨颗粒的流体载体材料的流动方向(25)变化的位置处磨圆，/n并且在成品组件上发生流分离的位置处附接额外材料(5)，使得防止淹没操作开始时的流分离。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180924 EP 18196196.21.一种通过流动磨削对组件进行表面加工的方法，包括以下步骤：
(a)提供坯体(1)；
(b)用含有研磨颗粒的流体载体材料淹没坯体(1)的至少一个表面；
其中将坯体(1)在淹没过程中含有研磨颗粒的流体载体材料的流动方向(25)变化的位置处磨圆，
并且在成品组件上发生流分离的位置处附接额外材料(5)，使得防止淹没操作开始时的流分离。


2.如权利要求1所述的方法，其中将坯体(1)在淹没过程中含有研磨颗粒的流体载体材料的流动方向(25)以半径(39；57)变化的位置处磨圆，所述半径对应于流通过其上的表面与含有研磨颗粒的流体载体材料流动通过的管道的相对壁之间的平均间距的0.1-2.5倍。


3.如权利要求1所述的方法，其中在成品组件上发生流分离的位置附接的额外材料(5)在面向流的侧面(7)上在组件具有暴露于流的旋转对称的投影表面的情况下具有表面(11)，该表面(11)相对于含有研磨颗粒的流体载体材料在其中流动的管道的中心轴线沿着流动方向(25)是倾斜和凹形伸展。


4.如权利要求3所述的方法，其中倾斜和凹形伸展的表面(11)具有半径(13)为旋转对称投影表面直径的1-5倍的弯曲。


5.如权利要求1所述的方法，其中在成品组件上发生流分离的位置处附接的额外材料(5)在面向流的侧面(7)上在组件具有暴露于流的非旋转对称投影表面的情况下具有表面(11)，该表面(11)相对于平行于含有研磨颗粒的流体载体材料的流动方向(25)伸展的中心平面(9)沿着流动方向是倾斜和凹形伸展。


6.如权利要求5所述的方法，其中倾斜和凹形伸展的表面(11)具有半径(13)为由平行于含有研磨颗粒的流体载体材料的流动方向伸展的中心平面至非旋转对称投影表面的边缘的最大垂直间距的2-10倍的弯曲。


7.如权利要求1或2所述的方法，其中在流通过其上且形成在其中管道(17)包含方向变化的管道(17)的壁的表面的情况下，将在中心具有凸形伸展表...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·维克特，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE