1 Μέθοδοι Έρευνας

1.1 Πλαίσιο Σχεδιασμού

Η αξιολόγηση ακολουθεί ένα σχεδιασμό ελεγχόμενης σύγκρισης. Όλα τα δοκιμαστικά εξαρτήματα κατασκευάστηκαν με CNC από αλουμίνιο 6061-T6 και ανοξείδωτο χάλυβα 304, χρησιμοποιώντας πανομοιότυπες παραμέτρους κοπής για να διατηρηθεί σταθερή η αρχική τραχύτητα. Κάθε εξάρτημα υποβλήθηκε στη συνέχεια σε μία τεχνική τελικής κατεργασίας υπό σταθερές συνθήκες, σύμφωνα με τα βιομηχανικά πρότυπα (MIL-A-8625 για ανοδίωση, ASTM A380 για παθητικοποίηση).

1.2 Πηγές Δεδομένων

Τα δεδομένα συλλέχθηκαν από τρεις κατηγορίες μετρήσεων:

• Τραχύτητα Επιφάνειας (Ra) μετρήθηκε με προφιλόμετρο επαφής.

• Πάχος στρώματος οξειδίου μετρήθηκε μέσω δοκιμής επικάλυψης με ρεύματα εδίου.

• Αντοχή στη διάβρωση αξιολογήθηκε σε θάλαμο ουδέτερου άλμικου ψεκασμού με 5% NaCl.

Όλα τα αρχικά σύνολα δεδομένων, τα αρχεία βαθμονόμησης και οι παράμετροι περιβάλλοντος περιλαμβάνονται στο παράρτημα για να εξασφαλιστεί πλήρης αναπαραγωγή.

1.3 Πειραματικά Εργαλεία και Μοντέλα

Η χρησιμοποιούμενη πειραματική διαδικασία:

• κέντρο φρέζας 3-αξόνων για την παραγωγή δειγμάτων

• Θάλαμος τριψίματος με υλικό 120 mesh

• Γραμμή ανοδίωσης με θειϊκό οξύ τύπου II

• Λουτρό αδρανοποίησης από ανοξείδωτο χάλυβα με χημική ένωση κιτρικού οξέος χωρίς νιτρικό

• Μηχανή λείανσης ιμάντα με διαδοχικές αμμοβολές 800 έως 2000 grit

Η βαθμονόμηση όλων των μετρητικών οργάνων ακολούθησε τις συστάσεις του κατασκευαστή, και κάθε δείγμα υποβλήθηκε σε τρεις επαναλαμβανόμενες μετρήσεις για μείωση του τυχαίου σφάλματος.

2 Αποτελέσματα και Ανάλυση

2.1 Σύγκριση Τραχύτητας Επιφάνειας

Πίνακας 1 παρουσιάζει τις τιμές Ra μετά από κάθε διαδικασία ολοκλήρωσης. Η αμμοβολή παρήγαγε την πιο ομοιόμορφη ματ επιφάνεια (Ra 1,2–1,4 μm). Η μηχανική πολύτση επέτυχε το χαμηλότερο Ra (0,05–0,08 μm), κατάλληλο για ανακλαστικά εξαρτήματα. Η ανοδίωση διατήρησε μέτρια τραχύτητα αλλά βελτίωσε σημαντικά την ομοιομορφία του στρώματος οξειδίου.

2.2 Απόδοση Αντοχής στη Διάβρωση

Η έκθεση σε άλμη έδειξε ότι τα ανοδιωμένα δείγματα διατήρησαν δομική και χρωματική σταθερότητα για περισσότερο από 500 ώρες χωρίς εμφάνιση πόρων. Τα δείγματα από παθωμένο ανοξείδωτο χάλυβα έδειξαν βελτιωμένη ακεραιότητα του παθητικού φιλμ, μειώνοντας την εντοπισμένη διάβρωση κατά 68% σε σύγκριση με τα μη επεξεργασμένα ελεγχόμενα δείγματα.

2.3 Οπτική και Αισθητική Σταθερότητα

Οι μετρήσεις μετατόπισης χρώματος υπό φωτισμό 500 λιξ έδειξαν ότι οι ανοδιωμένες επιφάνειες διατήρησαν το σταθερότερο χρώμα. Οι αμμοβολημένες επιφάνειες εμφάνισαν ελάχιστη λάμψη λόγω των ιδιοτήτων διάχυτης ανάκλασης, υποστηρίζοντας τη χρήση τους σε περιβλήματα καταναλωτικών ηλεκτρονικών.

2.4 Σύγκριση με Υφιστάμενη Έρευνα

Η μετρημένη απόδοση συμφωνεί με προηγούμενα ευρήματα που περιγράφουν την υψηλή ανοχή στη διάβρωση του ανοδιωμένου αλουμινίου και τη σταθερή τοπογραφία της βολής με άμμο (Παραπ. 2, 3). Τα δεδομένα επιπλέον δείχνουν ποσοτικοποιήσιμες βελτιώσεις στα αποτελέσματα παθωτικοποίησης με χρήση διαλυμάτων κιτρικού οξέος, επεκτείνοντας προηγούμενες μελέτες με βάση το νιτρικό οξύ.

3 Συζήτηση

3.1 Ερμηνεία των Αποτελεσμάτων

Οι διαφορές στην απόδοση προέρχονται από τις βασικές αλληλεπιδράσεις υλικού κάθε διεργασίας. Η ανοδίωση δημιουργεί ένα δομημένο πορώδες οξείδιο στρώμα που αντιστέκεται στη χημική επίθεση. Η βολή με άμμο τροποποιεί τη μικρο-τοπογραφία μέσω ομοιόμορφης φθοράς. Η παθωτικοποίηση ενισχύει το παθητικό φιλμ πλούσιο σε χρώμιο στο ανοξείδωτο χάλυβα, μειώνοντας την αντιδραστικότητά του. Η μηχανική λείανση μειώνει φυσικά τις ανωμαλίες μέσω σταδιακών λειαντικών βημάτων.

3.2 Περιορισμοί

Η αξιολόγηση επικεντρώνεται σε δύο μεταλλικά υλικά και συγκεκριμένες παραμέτρους διεργασίας. Οι διαφοροποιήσεις στη σύνθεση του κράματος, το μέγεθος του μέσου, η συγκέντρωση του οξέος ή η ακολουθία λείανσης μπορεί να αλλάξουν τα αποτελέσματα. Τα επιπλέον δεδομένα μακροχρόνιας κόπωσης θα παρείχαν περαιτέρω επίβλεψη.

3.3 Πρακτικές Επιπτώσεις

Οι κατασκευαστές μπορεί να χρησιμοποιήσουν αυτά τα αποτελέσματα για να ταιριάξουν τις μεθόδους ολοκλήρωσης με τις λειτουργικές απαιτήσεις. Τα εξαρτήματα που εκτίθενται σε θαλάσσια περιβάλλοντα επωφελούνται από την ανοδίωση· τα περιβλήματα που απευθύνονται στον καταναλωτή προτιμούν την αμμοβολή· τα ακριβή ιατρικά εξαρτήματα απαιτούν συνήθως παθητικοποίηση· και τα οπτικά εξαρτήματα βασίζονται στη λείανση εξαιρετικά χαμηλής τραχύτητας.

4 Συμπεράσματα

Η σύγκριση δείχνει ξεκάθαρα διαφορετικά προφίλ απόδοσης για τέσσερις μεθόδους ολοκλήρωσης λείανσης με CNC. Η ανοδίωση προσφέρει ανώτερη αντίσταση στη διάβρωση, η λείανση με άμμο παρέχει σταθερές ματ υφές, η παθητικοποίηση ενισχύει τη χημική σταθερότητα του ανοξείδωτου χάλυβα και η μηχανική πολύτευξη παρέχει τα χαμηλότερα επίπεδα τραχύτητας. Αυτά τα ευρήματα υποστηρίζουν τη στοχευμένη επιλογή επικαλύψεων βάσει δομικών, οπτικών ή περιβαλλοντικών απαιτήσεων και υποδεικνύουν τη δυνατότητα περαιτέρω μελέτης σε υβριδικές διαδικασίες πολλαπλών σταδίων.