افزایش استفاده از ساخت افزایشی (AM) در بازارهای هوافضا و پزشکی، سبب افزایش توجه به کیفیت پرداخت سطوح شده است. استفاده از ساخت افزایشی به دلیل دقت بالای ساخت (نزدیک به قطعه نهایی) سبب کاهش دور ریز شده و عملیات نهایی پس از ساخت اندکی را نیاز دارد. این امر منجر به کاهش هزینه ها می شود. این مقاله نشان خواهد داد که سنگ زنی یک گزینه موثر برای ساخت افزایشی در زمانی که به تلرانس‌های نزدیک و پرداخت های ظریف نیاز است، ارائه می دهد. در مقایسه با سایر فرآیندهای سنتی براده برداری مانند فرزکاری و تراشکاری، سنگ زنی به طور معمول بهترین کیفیت سطح و ویژگی‌های یکپارچگی سطح را ارائه می دهد. برخی از مهندسان به منظور رسیدن به پرداخت کاری بهتر برای ساخت افزایشی در اجزای سوپرآلیاژی مبتنی بر نیکل مورد استفاده در هوافضا تحقیقاتی را انجام دادند. در مطالعه بر روی نمونه های Inconel 718 ساخته شده به صورت ساخت افزایشی؛ مهندسان به دنبال پاسخ به سه سوال مرتبط بودند:
• حداقل حجمی که باید یک جزء پرینت شده باید سنگ زنی شود چقدر است؟
• به چه محدوده ای از پرداخت های سطحی می توان از سنگ زنی یک جز پرینت شده رسید؟
• چه تاثیری بر تنش‌های پسماند سطحی بر روی یک جزء پرینت شده پس از پایان سنگ‌زنی وجود دارد؟
نمونه های پرینت شده IN718 تولید شده با استفاده از فرآیند تف جوشی لیزری مستقیم فلزات (DMLS) از شرکت Stratasys Direct Manufacturing به دست آمد. پس از پرینت، این نمونه ها در محیط بلاست شدند و پس از تنش گیری، پرس ایزواستاتیک گرم، آنیل کردن؛ سختی نمونه ها ۴۰ HRC اندازه‌گیری شد. سپس نمونه ها با دستگاه سنگ سنباه سنگ زنی شدند.
ابتدا، پس از هربار باردهی سنگ زنی، سطوح برای وجود عیوب بصری مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج مشخص کرد که برای از بین بردن هرگونه ناهماهنگی هندسی و عیوب سطحی مربوط به فرآیند ساخت افزایشی، تقریباً ۳۰/۰ – ۴۵/۰ میلیمتر از قطعه کار باید سنگ زنی شود.
ارزیابی پرداخت سطح روی قطعه پرینت شده قبل از سنگ زنی نشان داد که بسته به جهت اندازه گیری به طور قابل توجهی متفاوت است. هنگامی که پرداخت سطح در طول اندازه گیری شد؛ میانگین پرداخت ۳٫۳ میکرون Ra بود و هنگامی که از عرض اندازه گیری شد؛ میانگین پرداخت ۲٫۱ میکرون Ra بود. این تفاوت بزرگ معمولاً هنگام اندازه‌گیری یک قطعه ریخته گری شده Inconel 718 مشاهده نمی‌شود. به نظر می‌رسد که این مربوط به روش ساخت سه بعدی باشد، اما دلیل دقیق آن در حال حاضر مشخص نیست.
نتایج این مطالعه ثابت کرد که سنگ زنی با سنگ سنباده سوپرآلیاژهای مبتنی بر نیکل مانند Inconel 718 می‌تواند با موفقیت برای دستیابی به کاهش زبری سطح تقریباً ۹۴ درصد هنگام اندازه‌گیری موازی با خطوط سنگ زنی و تقریباً ۳۴ درصد در هنگام اندازه‌گیری استفاده شود. عمود بر خطوط سنگ اندازه گیری می شود. سنگ سنباده های با دانه‌های ساینده ریزتر یا سایر محصولات ساینده، مانند سنباده های دوار، می‌توانند در صورت نیاز برای تولید سطح فوق‌العاده مورد استفاده قرار گیرند. همچنین نشان داد که تقریباً ۳۰/۰ تا ۴۵/۰ میلیمتر از سطح قطعه باید از قطعه جدا شود تا سطوح بهبود یافته ایجاد شود و هرگونه ناهماهنگی هندسی مربوط به فرآیند تولید سه بعدی پاک شود. علاوه بر این، داده‌های تنش پسماند نشان داد که تنش‌های سطحی پس از سنگ زنی، ماهیت فشاری دارند، که نشان‌دهنده تأثیر مفیدی بر تاخیر در انتشار ترک‌های سطحی و در نتیجه افزایش عمر خستگی اجزای تولیدی است.
منبع: ساخت افزایشی
