Surface Finishing: Vibratory Grinding, Electropolishing & Hirtising
Technical guide for metal AM surface finishing: vibratory tumbling, electro-chemical polishing, Hirtising, and abrasive flow machining down to Ra < 0.2 µm.
As-built metal AM components exhibit inherent surface roughness (Ra 5 to 15 microns for LPBF, Ra 30 to 200 microns for DED). Partially fused powder particles and staircase steps compromise fatigue life and promote crevice corrosion. A synergy of vibratory finishing, abrasive flow machining (AFM), and chemical/electrochemical processes (Hirtising) refines surfaces to Ra < 0.2 µm.
- As-Built Rauheit (Ra 10 µm) halbiert die Wechselfestigkeit gegenüber glatten Schmiedeteilen.
- Elektropolieren und Hirtisieren glätten auch schwer zugängliche interne Kühlkanäle chemisch.
- Kugelstrahlen (Shot Peening) induziert lebensdauerverlängernde Druckeigenspannungen in die Randschicht.
Technical Specifications & Comparison Matrix
ISO/ASTM 52900| Verfahren | Erreichbare Rauheit Ra | Zugänglichkeit Innenkonturen | Materialabtrag / Maßänderung |
|---|---|---|---|
| Gleitschleifen (Trowalisieren) | Ra 0,4 bis 0,8 µm | Nur außen und große Öffnungen | 10 bis 30 µm an Kanten |
| Elektropolieren | Ra 0,1 bis 0,4 µm | Bedingt (Kathodengeometrie nötig) | Gleichmäßig 10 bis 25 µm |
| Hirtisieren (dynamisch chemisch) | Ra 0,2 bis 0,5 µm | Hervorragend (durchströmt Kanäle) | Präzise steuerbar 10 bis 50 µm |
| Strömungsschleifen (AFM) | Ra 0,05 bis 0,2 µm | Perfekt für lineare Durchgangskanäle | Partiell an Engstellen hoch |
Notch Sensitivity and Fatigue Degradation
Jedes anhaftende Pulverkorn und jedes Schichttal (Staircase Effect) wirkt unter dynamischer Last als mikroskopische Kerbe mit massiven Spannungskonzentrationen. Ermüdungsrisse initiieren fast immer an der Oberfläche. Durch Entfernen der rauen Randschicht um 20 bis 40 µm steigt die Wöhler-Dauerschwingfestigkeit von Titan- und Nickelbauteilen um bis zu 80 %.
Hirtising and Abrasive Flow for Conformal Cooling
Mechanische Schleifkörper können gekrümmte Kühlkanäle von 2 mm Durchmesser nicht erreichen. Beim Hirtisieren wird das Bauteil in drei aufeinanderfolgende Elektrolytbäder getaucht: Das Medium durchströmt die Kavitäten, löst anhaftende Pulverpartikel elektromechanisch ab, egalisiert Spitzen und passiviert die Wandung ohne Wasserstoffversprödung.
Frequently Asked Questions (FAQ)
Muss der Materialabtrag beim Design berücksichtigt werden?
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