構(gòu)件表面拋光系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文公開的主題涉及構(gòu)件表面拋光系統(tǒng)，并且更特別地，涉及使用磁性顆粒的構(gòu)件表面拋光系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]構(gòu)件的制造過程可結(jié)合多種階段。例如，最初可將構(gòu)件鑄造、鍛造、建造成初始形狀，或者以別的方式將其生產(chǎn)為初始形狀。雖然這個(gè)初始形狀可提供最終構(gòu)件的近凈形狀，但制造過程可進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)表面拋光操作，以修改(例如平滑、硬化或以別的方式更改)一個(gè)或多個(gè)內(nèi)表面和/或外表面。
[0003]添加式制造是過程的一個(gè)示例，它可包括用于產(chǎn)生構(gòu)件的一個(gè)或多個(gè)拋光操作。添加式制造過程一般包括聚集一種或多種材料，以制作凈形或近凈形物體，這與消減制造方法相反。雖然“添加式制造”是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)用語(yǔ)(ASTM F2792)，但添加式制造包含各種制造和原型制作技術(shù)，它們有多種名稱，包括自由成型加工、3D打印、快速成型/加工等。添加式制造技術(shù)能夠用各種各樣的材料加工復(fù)雜的構(gòu)件。一般而言，可用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)模型來(lái)加工獨(dú)立式物體。一個(gè)示例性添加式制造過程使用能量束，例如電子束或電磁輻射(諸如激光束)，來(lái)燒結(jié)或熔化粉末材料，產(chǎn)生實(shí)心三維物體，其中，粉末材料的顆粒結(jié)合在一起?？墒褂貌煌牟牧舷到y(tǒng)，例如工程塑料、熱塑性彈性體、金屬和陶瓷。激光燒結(jié)或熔化是用于快速加工功能原型和工具的一個(gè)示例性添加式制造過程。應(yīng)用可包括用于熔模鑄造的型式、用于注射制模和壓模鑄造的金屬模具，砂型鑄造的模具和核心，以及本身較復(fù)雜的構(gòu)件。為了促進(jìn)通信和測(cè)試設(shè)計(jì)周期期間的概念而加工原型物體是添加式制造過程的其它常用用法。同樣，可使用添加式制造方法來(lái)加工包括較復(fù)雜的設(shè)計(jì)的構(gòu)件，諸如具有不那么容易受其它制造技術(shù)(包括鑄造或鍛造)影響的內(nèi)部通道的那些。
[0004]激光燒結(jié)可表示通過使用激光束來(lái)燒結(jié)或熔化精細(xì)粉末，來(lái)產(chǎn)生三維(3D)物體。特別地，燒結(jié)可能需要在低于粉末材料的熔點(diǎn)的溫度下熔化(凝聚)粉末的顆粒，而熔化則可能需要完全熔化粉末的顆粒，以形成實(shí)心的均勻質(zhì)量體。與激光燒結(jié)或激光熔化相關(guān)聯(lián)的物理過程包括熱傳遞到粉末材料，然后燒結(jié)或熔化粉末材料。雖然激光燒結(jié)和熔化過程可應(yīng)用于廣泛的粉末材料范圍，但生產(chǎn)流程的科學(xué)和技術(shù)方面，例如燒結(jié)或熔化速率，以及在層制造過程期間的處理參數(shù)對(duì)微觀結(jié)構(gòu)演變的影響可引起多種生產(chǎn)考慮。例如，此加工方法可伴隨有多個(gè)模式的熱、質(zhì)量和動(dòng)量傳遞，以及化學(xué)反應(yīng)。
[0005]激光燒結(jié)/熔化技術(shù)可特別地需要將激光束投射到襯底(例如建造板)上的受控制的量的粉末材料(例如粉末金屬材料)上，以便在其上形成熔化顆粒層或熔融材料層。通過使激光束沿著預(yù)定路徑(通常稱為掃描型式)相對(duì)于襯底移動(dòng)，可在襯底上的二維中(例如“X”和“y”方向)限定層，層的高度或厚度(例如“z”方向)至少部分地由激光束和粉末材料參數(shù)確定。掃描型式可包括平行掃描線(也稱為掃描向量或陰影線)，而且兩個(gè)相鄰掃描線之間的距離可稱為掃描間隙，該距離可小于激光束的直徑，以便實(shí)現(xiàn)足以確保完全燒結(jié)或熔化粉末材料的交迭。激光沿著所有或一部分掃描型式重復(fù)地移動(dòng)可促進(jìn)另外的材料層淀積，然后燒結(jié)或熔化，從而加工三維物體。
[0006]例如，激光燒結(jié)和熔化技術(shù)可包括使用連續(xù)波(CW)激光，諸如以大約1064 nm運(yùn)行的Nd: YAG激光。這樣的實(shí)施例可有利于較高的材料淀積速率，這特別適合修復(fù)應(yīng)用，或者在為了實(shí)現(xiàn)拋光后的物體而容許進(jìn)行后續(xù)加工操作的情況下特別適合?？蓚溥x地或另外使用其它激光燒結(jié)和熔化技術(shù)，諸如例如脈沖激光，不同類型的激光或不同的功率/波長(zhǎng)參數(shù)，不同的粉末材料或各種掃描型式，以有利于產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)三維物體。
[0007]但是，這些和其它制造技術(shù)可產(chǎn)生具有可使用一個(gè)或多個(gè)額外的拋光過程的表面的物體。例如，具有內(nèi)部通道的構(gòu)件(例如具有冷卻通道的渦輪輪葉或渦輪燃料混合系統(tǒng))可經(jīng)受拋光，以使較粗糙的表面平滑。雖然各種打磨和噴砂技術(shù)可能適合對(duì)外表面拋光，但內(nèi)部通道的內(nèi)表面可能更難接近。
[0008]因此，備選的構(gòu)件表面拋光系統(tǒng)和方法在本領(lǐng)域中將是受歡迎的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]在一個(gè)實(shí)施例中，公開一種用于對(duì)構(gòu)件拋光的方法。該方法包括:提供構(gòu)件，構(gòu)件包括在流體方面連接到一個(gè)或多個(gè)外表面上的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)表面；提供多個(gè)磁性顆粒；以及應(yīng)用磁場(chǎng)，以便使磁性顆粒抵靠著構(gòu)件的內(nèi)表面和外表面重復(fù)地移動(dòng)。
[0010]在另一個(gè)實(shí)施例中，公開一種構(gòu)件表面拋光系統(tǒng)。構(gòu)件表面拋光系統(tǒng)包括容納多個(gè)磁性顆粒的腔室、在腔室內(nèi)部的構(gòu)件支架，以及一個(gè)或多個(gè)磁體，其產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)磁場(chǎng)，以使磁性顆粒圍繞腔室內(nèi)部的構(gòu)件支架移動(dòng)。
[0011]技術(shù)方案1.一種用于對(duì)構(gòu)件拋光的方法，所述方法包括:
提供所述構(gòu)件，所述構(gòu)件包括在流體方面連接到一個(gè)或多個(gè)外表面上的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)表面；
提供多個(gè)磁性顆粒；以及，
應(yīng)用磁場(chǎng)，以便使所述磁性顆粒抵靠著所述構(gòu)件的所述內(nèi)表面和所述外表面重復(fù)地移動(dòng)。
[0012]技術(shù)方案2.根據(jù)技術(shù)方案I所述的方法，其特征在于，所述多個(gè)磁性顆粒包括鎳基或鈷基合金。
[0013]技術(shù)方案3.根據(jù)技術(shù)方案2所述的方法，其特征在于，所述多個(gè)磁性顆粒包括大于0%至大約75%的鎳、大約9%至大約45%的鈷、大于0%至大約79%的鐵、大于0%至大約2%的碳，以及大于0%至大約1%的硼。
[0014]技術(shù)方案4.根據(jù)技術(shù)方案I所述的方法，其特征在于，所述磁性顆粒包括大約70微米至大約600微米的磨料大小。
[0015]技術(shù)方案5.根據(jù)技術(shù)方案I所述的方法，其特征在于，應(yīng)用所述磁場(chǎng)包括使一個(gè)或多個(gè)磁體圍繞所述構(gòu)件旋轉(zhuǎn)。
[0016]技術(shù)方案6.根據(jù)技術(shù)方案5所述的方法，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)磁體圍繞所述構(gòu)件以大約150 RPM至大約450RPM的速度旋轉(zhuǎn)。
[0017]技術(shù)方案7.根據(jù)技術(shù)方案I所述的方法，其特征在于，應(yīng)用所述磁場(chǎng)包括改變所述磁場(chǎng)的強(qiáng)度。
[0018]技術(shù)方案8.根據(jù)技術(shù)方案I所述的方法，其特征在于，所述構(gòu)件包括渦輪構(gòu)件，以及其中，所述一個(gè)或多個(gè)內(nèi)表面包括冷卻通道的內(nèi)表面。
[0019]技術(shù)方案9.根據(jù)技術(shù)方案I所述的方法，其特征在于，所述構(gòu)件包括用于渦輪的燃燒級(jí)的燃料混合構(gòu)件。
[0020]技術(shù)方案10.根據(jù)技術(shù)方案I所述的方法，其特征在于，所述構(gòu)件是以添加方式制造的構(gòu)件。
[0021]技術(shù)方案11.一種構(gòu)件表面拋光系統(tǒng)，包括:
容納多個(gè)磁性顆粒的腔室；
在所述腔室內(nèi)部的構(gòu)件支架；以及，
一個(gè)或多個(gè)磁體，其產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)磁場(chǎng)，以所述磁性顆粒圍繞所述腔室內(nèi)部的所述構(gòu)件支架移動(dòng)。
[0022]技術(shù)方案12.根據(jù)技術(shù)方案11所述的構(gòu)件表面拋光系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)磁性顆粒包括鎳基或鈷基合金。
[0023]技術(shù)方案13.根據(jù)技術(shù)方案12所述的構(gòu)件表面拋光系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)磁性顆粒包括大于0%至大約75%的鎳、大約9%至大約45%的鈷、大于0%至大約79%的鐵、大于0%至大約2%的碳，以及大于0%至大約1%的硼。
[0024]技術(shù)方案14.根據(jù)技術(shù)方案11所述的構(gòu)件表面拋光系統(tǒng)，其特征在于，所述磁性顆粒包括大約70微米至大約600微米的磨料大小。
[0025]技術(shù)方案15.根據(jù)技術(shù)方案11所述的構(gòu)件表面拋光系統(tǒng)，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)磁體可圍繞構(gòu)件支架旋轉(zhuǎn)。
[0026]技術(shù)方案16.根據(jù)技術(shù)方案15所述的構(gòu)件表面拋光系統(tǒng)，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)磁體可按大約150RPM至大約450RPM的速度旋轉(zhuǎn)。
[0027]技術(shù)方案17.根據(jù)技術(shù)方案11所述的構(gòu)件表面拋光系統(tǒng)，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)磁體可改變它們的一個(gè)或多個(gè)磁場(chǎng)的強(qiáng)度。
[0028]技術(shù)方案18.根據(jù)技術(shù)方案11所述的構(gòu)件表面拋光系統(tǒng)，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)磁體連接到一個(gè)或多個(gè)電源上。
[