增材制造(又称3D打印)是一种将复杂三维结构零件模型离散为二维结构进行逐层叠加成形的技术，它使复杂微细内流道零件一体化成型成为可能，因而在航空航天、船舶、核、汽车、能源化工等工业领域的应用日趋增多。

增材制造技术在成形零件过程中因存在温度梯度和逐层成形等自身工艺特点，导致零件内流道表面存在半烧结或粘结的粉末颗粒以及表面“台阶”效应，这些表面粘结粉末和“台阶”引起的粗糙度等都会影响零件的使用性能和安全性：当内流道中通入的流体与表层高速摩擦造成毛刺、粘附残渣颗粒或粘结粉末脱落时会成为多余物而随流体到处扩散，或堵塞油路或引起机械磨损故障，从而造成重大安全事故；粗糙度大的内表面在长期使用过程中易成为疲劳裂纹源，若是高温油路系统还易导致积碳现象发生；增材制造内流道表面的“台阶”现象还会导致流体运动过程产生湍流、涡流和流体沿程阻力急剧增加，甚至造成流体失控，产生振动而降低零件使用寿命。粗糙表面也会使流体中产生大量空化气泡影响燃烧和液力，甚至产生空化腐蚀。因此，增材制造流体动力零部件内流道表面必须进行一定光整处理后才能最终满足产品的性能要求。

常见内流道表面光整方法可分为物理方法和化学方法两大类：物理方法如手工抛磨、磨粒流抛光、磨料水射流抛光、磁力抛光、磁流变抛光、超声波抛光等，而化学方法如化学抛光、电化学抛光及电浆抛光等。当零件内流道口径较大(≥3mm)、长径比较小(＜10：1)，且呈近似直线走向时，可采用手工抛磨、化学、电化学、电浆、磁力、磁流变、磨粒流、水射流及超声波等常见方法进行抛光。

但是，当零件内流道口径较小(＜3mm)，长径比较大(≥50)，甚至呈三维空间走向的含S型弯、U型弯、O型弯、螺旋弯时，这些常见抛光方法都呈现较大局限性或根本无法进行抛光。

陕西金信天钛材料科技有限公司开创性地发明了高速水基两相流抛光技术解决了口径＜3mm、长径比≥50的复杂结构内流道表面光整国际难题。其基本原理是配制由大雷诺数低黏性水基环保溶液和超细超硬磨粒组成的固液两相悬浮液抛光介质，通过特殊增压设备驱动固液两相抛光介质在微细内流道里高速流动(流速＞10m/s)，从而产生“近刚性随形刀具”效果对内流道表面进行摩擦微切削实现表面光整。

核心技术包括：

液压推力≥40MPa的多级增压液压系统****设计及制造

针对抛光介质在微细内流道中高速运动时所需驱动压力通常需超过40MPa且具有稳定的调节精度。开展增压器、柱塞泵和啮齿合齿轮泵的组合推力设计、密封与控制。针对液压油在增压器和油管中的流动稳定性需求，开展增压器和油管的设计选型和装配。

典型应用案例：

航空发动机领域

本成果产生前，国际上尚无有效手段对航空发动机增材制造燃油喷嘴中的微细异形大长径比内流道进行有效表面光整，增材制造应用国际领先企业美国GE公司生产的燃油喷嘴也因内腔粗糙度问题而不得不定期拆卸燃油喷嘴进行内腔表面裂纹检查和清洗，从而显著增加了增材制造燃油喷嘴的使用成本。使用本技术对中国航发商发多个发动机型号用的增材制造燃油喷嘴进行内流道表面光整，最优粗糙度Ra≤1.6μm，喷嘴流量提升≥30%且流量精度控制在1%以内，这些关键技术指标均达到国际领先水平，显著提升了增材制造燃油喷嘴系统的燃烧稳定性、使用安全性和寿命，并大幅度降低使用成本。

来源: 陕西金信天钛材料科技有限公司