Proč je povrchová úprava tak důležitá pro vaše přesné součásti?
Hansheng Automation se zaměřuje na poskytování komponentních služeb pro přesné stroje. Viděli jsme mnoho případů, kdy nesprávná povrchová úprava vedla k tomu, že díly nesplňovaly toleranční normy. Například menší otvor způsobující zaseknutí sestavy, slepé sledování tvrdosti vedoucí ke křehkému lomu tenkostěnných dílů nebo krásné vyblednutí eloxované vrstvy po dvou týdnech venkovní expozice atd.
Povrchová úprava je nejen posledním krokem ve výrobním procesu, ale souvisí také s přesností a funkčností dílů. U přesných hliníkových komponentů, zejména jádrových dílů používaných v letectví, medicíně a robotických kloubech, je také velmi důležitá povrchová úprava. Dále vás Hansheng vezme z jiné perspektivy a vysvětlí logiku rozhodování-o povrchové úpravě hliníku a některých pastech povrchové úpravy.
Vyberte si různé povrchové úpravy pro různé situace
Žádný proces povrchové úpravy není všemocný, musíme zvolit proces povrchové úpravy, který může dosáhnout nejlepšího výkonu podle skutečné situace. Hansheng pro vás na základě svých skutečných zkušeností se zpracováním uvedl čtyři různé kategorie.
Kategorie mechanického výkonu
Upřednostňování mechanického výkonu dílů je primárně zaměřeno na dosažení extrémně vysoké odolnosti proti opotřebení, povrchové tvrdosti a nízkého koeficientu tření. Typické scénáře zahrnují klouby robotů, ozubená kola, saně a písty.
Návrh:Tvrdá anodizace (Typ III), bezproudové niklování (ENP), DLC povlak.
Kategorie chemického/environmentálního výkonu
When prioritizing the chemical/environmental performance of the parts, it is generally because the parts require extremely high corrosion resistance (salt spray test>1000h), odolnost proti povětrnostním vlivům a izolace. Typické scénáře zahrnují námořní vybavení, venkovní komunikační základnové stanice a lékařské dezinfekční zařízení.
Návrh:eloxování, práškové lakování a mikrooblouková oxidace (MAO) s dobrým utěsněním otvorů.
Kategorie fyzického/estetického výkonu
Komponenty, které upřednostňují fyzický/estetický výkon, obvykle vyžadují specifické barvy, textury (matný/vysoký lesk) a hmatové vjemy. Typické scénáře zahrnují kryty spotřební elektroniky a přístrojové panely.
Návrh:Dekorativní eloxování (Typ II), nástřik kapalinou, pískování+oxidace.
Kategorie speciální funkce
Přednost by měly mít komponenty se speciálními funkcemi, které obecně vyžadují dobrou vodivost, biologickou kompatibilitu a ultra{0}}vysokou skutečnou účinnost klimatizace.
Návrh:Chemický konverzní nátěr (vodivý), elektrolytické leštění (čisté), impregnace PTFE (nepřilnavý).
Porovnání hlavních procesů povrchové úpravy a analýzy pastí
Tvrdé eloxování/Typ III
Výhodou tohoto procesu je, že jeho tvrdost může dosáhnout HV400-600 a jeho izolace je vynikající.
Ale pojďme analyzovat skryté rizikové pasti:
Riziko křehkosti: Tvrdá oxidová vrstva je oxid hlinitý s keramickými vlastnostmi, který je velmi křehký. Při aplikaci na tenkostěnné součásti vystavené vysokým nárazům nebo deformaci ohybem povlak popraská jako sklo a dokonce způsobí únavový lom podkladu.
Citlivost materiálu: Extrémně nepřátelský k 7075 (vysoký obsah mědi) nebo litému hliníku (vysoký křemík). Měď a křemík mohou bránit růstu oxidových filmů, což vede ke spálení nebo uvolnění filmové vrstvy. To vyžaduje extrémně speciální složení elektrolytu a pulzní řízení proudu.
Standardní eloxování a barvení (typ II)
Výhodou je nízká cena, bohatý výběr barev a odolnost proti korozi.
Riziková past:
Vyblednutí: Mnoho jasných organických barviv je pod ultrafialovým (UV) světlem velmi křehkých. Pokud jej používáte pro venkovní vybavení, musíte specifikovat barvení anorganickou solí nebo elektrolytické barvení, jinak se „Deep Space Black“ po třech měsících změní na „Lilek Purple“.
Korozní kanál: Eloxovaná vrstva je v podstatě porézní. Pokud proces utěsnění nesplňuje normy (například nedostatečná teplota nebo čas), molekuly solné mlhy projdou póry a dostanou se přímo k substrátu.
Práškové/tekuté lakování
Výhodou je výborná odolnost proti povětrnostním vlivům, krytí defektů podkladu a dobrá barevná konzistence.
Riziková past:
Tolerance vlivu: Tloušťka práškového laku se obvykle pohybuje mezi 60-120 μm. Pro toleranci lícování úrovně H7/g6 má tato tloušťka významný vliv na toleranci.
Nevratnost: Jakmile selže nástřik nebo dojde k lokálním škrábancům, je extrémně obtížné jej opravit. Odstraňování povlaků obvykle vyžaduje silné alkálie nebo pískování, které může dále poškodit rozměry přesných substrátů.
Elektroleštění/chemické leštění
Výhodou je, že dokáže snížit mikrodrsnost (Ra), zlepšit čistotu a zvýšit lesk.
Riziková past:
Jedná se o proces redukce materiálů. Bude přednostně korodovat hranice zrn a nečistoty. Pokud je krystalická struktura suroviny (např. hliníkové tyče) nerovnoměrná, může se na povrchu po vyleštění objevit pomerančová kůra nebo důlky. Má extrémně vysoké požadavky na kvalitu podkladu.
Chemický konverzní film (chromát/alodin)
Výhody jsou vodivost, odolnost proti korozi, extrémně tenký (<1 μ m), and do not affect size.
Riziková past:
Mnoho lidí se mylně domnívá, že je velmi odolný. Ve skutečnosti je velmi měkký a není odolný- proti opotřebení. Během procesu montáže jej může poškodit kyselý pot nebo mírné tření z prstů. Obvykle může být použit pouze jako základní nátěr nebo pro vodivý povrch uvnitř šasi a nemůže být použit jako konečný pracovní povrch pro přesné pohyblivé části.
Jak správně zvolit povrchovou úpravu pro precizní výrobu?
Pokud navrhujete vysoce{0}}přesné kování, na základě našich zkušeností vám nabízíme dva návrhy.
Výpočet velikosti pro eloxování
Fyzikální mechanismus: Růst oxidového filmu se řídí empirickým pravidlem "50% penetrace+50% růstu" (specifický poměr se může mírně lišit v závislosti na typu slitiny). To znamená, že pokud potřebujete vytvořit vrstvu filmu o tloušťce 50 μm, přibližně 25 μm tloušťky bude erodovat směrem dovnitř substrátu, zatímco zbývajících 25 μm poroste směrem ven.
Návrhy GD&T Engineering:
U nepárových povrchů to lze obvykle ignorovat. Ale u přesných otvorů nebo hřídelí třídy H7/g6 to způsobí odchylku v systému velikostí.
Příklad výpočtu:Pokud konstrukce vyžaduje konečnou aperturu ϕ 20,00 ± 0,01 mm a specifikuje tvrdou anodizaci 40 μm. Takže ve fázi CNC obrábění by cílová velikost pro soustružení neměla být ϕ 20,00, ale měla by být přibližně ϕ 20,04 (vypočteno z 20.00+0.02 × 2).
Standard anotací výkresu:Důrazně se doporučuje na výkresu jasně označit „Rozměry před pokovením“ a „Rozměry po pokovení“, aby se předešlo případným nedorozuměním mezi zpracovateli.
Křehkost způsobená oxidací a „objemový efekt“ tenkostěnných součástí
Fyzikální mechanismus: Molární objem oxidu hlinitého je větší než objem hliníku (Al). Když se hliník přemění na oxid hlinitý, jeho objem se zvětší. Tato mikroskopická objemová expanze bude generovat významné zbytkové tlakové napětí uvnitř membránové vrstvy.
Riziko:U tenkostěnných dílů s tloušťkou stěny menší než 1–2 mm, pokud toto tlakové napětí není řízeno, může způsobit makroskopické zkroucení nebo eliptickou deformaci obrobku. Navíc prodloužení tvrdého oxidového filmu je extrémně nízké (<0.5%), and when the substrate undergoes elastic deformation, the film layer is prone to microcracks, significantly reducing the fatigue life of the parts.
Řešení:U takových dílů je nutné při návrhu procesu vyvážit „tloušťku filmu“ a „deformaci“. Obvykle se doporučuje omezit tloušťku filmu (např. nepřekračovat 25-30 μm) nebo použít specifické parametry procesu oxidace s nízkým napětím a v případě potřeby zavést specializované vnitřní podpůrné přípravky, které odolávají deformační síle způsobené objemovou expanzí.
Pozor: Výpočty a údaje jsou pouze orientační. Doporučuje se potvrdit u dodavatele povrchové úpravy ve skutečné výrobě.
shrnutí
Povrchová úprava pokrývá složité obory, jako je chemie, fyzika a mechanika. Ve společnosti Hansheng Automation přizpůsobujeme povrchovou úpravu našemu přesnému výrobnímu procesu, což z něj činí důležitou součást našeho přesného výrobního procesu. Máte-li zájem o naše řešení povrchové úpravy, klikněte zde –Služby povrchové úpravy hliníku.
Reference
ASTM B117-19: Standardní postup pro provoz zařízení pro rozprašování soli (mlhy).
ISO 10074:2017: Eloxování hliníku a jeho slitin - Specifikace pro tvrdé anodické oxidační povlaky na hliníku a jeho slitinách.
Wernick, S., Pinner, R., & Sheasby, PG (1987). Povrchová úprava a konečná úprava hliníku a jeho slitin. ASM International.
Příručka ASM, svazek 5: Povrchové inženýrství. ASM International.