喷砂

通过喷砂和大面积电子束照射相结合的方式对增材制造的 Ti-6Al-4 V 合金进行表面平滑处理

摘要 增材制造 (AMed) 钛产品通常采用电子束熔化 (EBM) 生产，因为在真空环境下可以抑制钛合金表面的氧化。AMed 钛产品的表面粗糙度超过 200 µm Rz，非常粗糙的表面会导致疲劳强度降低。因此，需要后续表面精加工工艺。喷砂是 AMed 金属产品常见的表面平滑工艺之一。它可以降低较大的表面粗糙度，并在表面引入压残余应力。然而，将表面粗糙度降低到几个 µm Rz 是有限的。另一方面，最近发现，通过激光束粉末床熔合生产的 AMed 金属表面可以通过大面积电子束 (LEB) 辐照进行平滑。然而，难以平滑初始表面粗糙度较大的表面，并且表面上可能产生拉残余应力。本研究通过喷砂和 LEB 辐照相结合的方式，实现了 AMed 钛合金 (Ti-6Al-4 V) 的表面平滑和残余应力的变化。通过喷砂和 LEB 辐照相结合的方式，AMed Ti-6Al-4 V 合金的表面粗糙度从 265 µm Rz 显著降低至约 2.0 µm Rz。LEB 辐照降低表面粗糙度的速率随喷砂表面平均宽度的减小而线性增加。平均宽度对 LEB 辐照平滑效果的影响可以通过热流体分析来解释。此外，当 LEB 辐照到喷砂表面时，可以降低 LEB 辐照引起的拉伸残余应力。