POVZETEK

Žiganje pocinkanih jekel predstavlja edinstven tribološki izziv: mehka in reaktivna cinkova prevleka povzroča drugačno obnašanje pri trenju v primerjavi s surovim jeklom. Glavni problem je »premik cinka« ali galling, pri katerem se prevleka prenese na površino orodja, kar povzroči pojav »drsenja in zagozdnitve«, ki ga delavci pogosto opisujejo kot pičasto zvok, podoben kredu na tabli. Ta nestabilnost pri trenju povzroča razpoke na delih, odluščevanje prevlek in hitro obrabo orodij.

Za reševanje teh problemov pri žiganju pocinkanih jekel , proizvajalci morajo upravljati s celotnim tribološkim sistemom. To pomeni ohranjanje pH maziva med 7,8 in 8,4 za preprečevanje madeženja, uporabo orodja s PVD prevleko (kot je TiAlN) za zmanjšanje lepljenja ter povečanje rež v orodju, da se prilagodi debelini prevleke. Uspeh je odvisen od preprečevanja začetnega prenosa cinka, ki sproži katastrofalno okvaro orodja.

Kriza trenja in zalepovanja: nabiranje cinka in vzdrževanje orodij

Najpogostejši način okvare pri žigosanju pocinkanih pločevin je zalepovanje, ki se pogosto imenuje »nabiranje cinka«. Za razliko od abrazivnega obraba, ki se pojavlja pri visoko trdnih jeklih, je nabiranje cinka mehanizem lepljenja. Mehka cinkova prevleka se pod ogromnim toplotnim in tlakom pri vlečenju dejansko zvari na površino orodja. Ko se ta prenos začne, spremeni geometrijo in površinsko strukturo orodja ter ustvari hrapav, visoko tlačen del, ki poškoduje nadaljnje dele.

Raziskave z uporabo simulatorjev vlečnih rebir so razkrile značilno obnašanje »prileganja-drsljanja« pri elektro galvaniziranih jeklih. Med testiranjem se to kaže kot začetni skok obremenitve – nenaden skok sile trenja, ko se cink prilepi na orodno jeklo. Na delovnem mestu to nestabilno trenje povzroča slišen pisk ali klepetanje. Ta nestabilnost ni le motnja; vodi do neenakomernega pretoka materiala, kar povzroči zaklepanje jekla v področjih pripenjalnika ali ukrivljanje tam, kjer bi se moral prosti pretok.

Za boj proti temu morajo strategije vzdrževanja orodij evoluirati. Tradicionalne polirne tehnike, uporabljene za nerjavečo jeklo, lahko škodujejo, če so preveč agresivne. Namesto tega naj bi bilo osredotočeno na ohranjanje zrcalnega finiša, ki preprečuje začetno oprijemanje. Napredne PVD (Physical Vapor Deposition) prevleke, kot so titan aluminijev nitrid (TiAlN) ali diamantna ogljikova prevleka (DLC), so bistvene za sodobna orodja. Te trdne, gladke prevleke zagotavljajo kemijsko oviro, s katero cink ne more enostavno tvoriti vezi, kar znatno podaljša časovne intervale med posameznimi vzdrževalnimi postanki.

Načini odpovedi prevlek: Luščenje proti prašenju

Razumevanje razlike med luščenjem in prašenjem je ključnega pomena za ugotavljanje dejanskega vzroka odpovedi. Ti dve napaki izgledata podobno nepoučenemu očesu, vendar izvirata iz popolnoma različnih metalurških mehanizmov odpovedi. Napačna diagnoza pogosto vodi do dragih in neučinkovitih ukrepov.

Luščenje je odpoved lepila na vmesniku med jekleno podlago in cinkovim prevlekom. Običajno se pojavlja kot veliki, ločeni koščki cinka, ki se luščijo, pogosto posledica preveč debelih prevlek (običajno nad 8–10 milov), ki ustvarjajo visoke notranje napetosti med deformacijo. Pogosto opaženo pri izdelkih s toplotno ponikljanim cinkom (GI), kjer krhki intermetalni sloj na vmesniku poči pod strižnim napetostnim obremenitvam.

Prašenje , je nasprotno, nezdružljivost znotraj same premaze. Objavlja se kot fin prah ali kopičenje odpadkov v matici. To je še posebej pogosto pri galvaniziranih jekelnih izdelkih, kjer je premaz zlitina železa in cinka. Medtem ko je galvannial težji in varljiviji, je njegova prevleka vsekakor bolj krhka. Stopnja prašenja je pogosto povezana z podaljšanjem mlinov za prehod kože (SPM) med proizvodnjo jekla; višja podaljšanje lahko izboljša odpornost na prašenje, lahko pa negativno vpliva na odpornost na razpiranje, kar ustvarja občutljivo kompromisno razmerje za dobavitelje materialov.

Napake na površini: črnitve, madeži in bela rja

Poleg strukturnih napak so estetske napake glavni vir razbitja, zlasti pri izpostavljenih avtomobilskih ploščah. "Črnjenje" je pogost pojav, ki ga povzroča oksidacija zaradi trenja. Ko se pri žaganju proizvaja prekomerna toplota, se aluminij ali cink v premazu hitro oksidira in na delu ostanejo temne črte. To je pogosto znak, da se je razbila mazilna pregrada.

"Bela rja" (mokra madež pri skladiščenju) je še ena razširjena težava, čeprav običajno izvira iz skladišča in ne iz tiskarne. Pojavlja se, ko cink reagira z vlago v okolju brez kisika, na primer med tesno vmeščenimi deli. Da bi se to preprečilo, je treba pred nakladanjem delov temeljito posušiti, pogosto z uporabo zračnih nožev. Načrti za nakladanje morajo omogočati pretok zraka, da se prepreči ujetje vlage.

Na igrajo tudi okoljski dejavniki v obratu. Visoke ravni žvepla ali sulfatov v procesni vodi lahko reagirajo s cinkom in povzročijo črne madeže. Operaterji morajo spremljati kakovost vode, uporabljene za redčenje maziv, saj lahko že majhne spremembe v sestavi komunalne vode sprožijo nenadno pojavljanje površinskih napak.

Strategija maščenja in orodja: Preventivna rešitev

Izbira maziva je najpomembnejša kontrolirana spremenljivka pri preprečevanju problemov pri žiganju pocinkanih jekel . Sestava maziva mora biti združljiva s kemijsko reaktivnostjo cinka. Ključni parameter je nadzor pH. Maziva z vrednostjo pH nad 8,5 ali 9,0 lahko sprožijo »saponifikacijo«, reakcijo, pri kateri alkalno mazivo napade cink in oblikuje ostanku mila podobno snov. To ne le povzroča madežev na delu, temveč lahko zamaši kalibr.

Zlati zakon maščenja: Vzdržujte pH med 7,8 in 8,4. Ta razpon predstavlja »zlati prerez«, ki zagotavlja zadostno zaščito pred korozijo, ne da bi napadal prevleko. Poleg tega industrija odstopa od uporabe težkih mineralnih olj, ki pustijo ostankov, kar zaplete varjenje in čiščenje, ter prehaja na sintetične mazive. Sintetiki (kot so polimerna tekočina) ponujajo odlično trdnost filma za ločitev orodja od obdelovanca, ne da bi povzročali težave pri čiščenju, povezane z olji.

Za visokovolumsko proizvodnjo, kjer je natančnost najpomembnejša, je ključno sodelovanje z usposobljenimi dobavitelji. Rešitve za žigosanje podjetja Shaoyi Metal Technology premostijo vrzel med izdelavo prototipov in serijsko proizvodnjo ter izkoriščajo procese, certificirane po IATF 16949, za upravljanje teh kompleksnih spremenljivk. Njihovo strokovno znanje pri ravnanju s pocinkanimi jekli omogoča tesen nadzor celotnega procesa oblikovanja, kar zagotavlja optimizacijo strategij mazanja in orodja za proizvodnjo brez napak.

Posledice v nadaljnjem postopku: varjenje in dokončna obdelava

Posledice odločitev pri žigosanju se pogosto kažejo kasneje v sestavnici. Glavna varnostna in kakovostna zaskrbljenost je nastajanje cinkovih hlodov med varjenjem. Če maziva za žigosanje ni primerno odstranjeno ali če reagira s cinkom, lahko poslabša poroznost varjenk in poveča količino strupenih hlodov cinkovega oksida, kar vodi do »vročine zaradi kovinskih hlodov« med obratovalci. Možnost čiščenja žigosanih delov je zato varnostna lastnost.

Prilepljenost barve je še ena žrtev slabe kontrole procesa žigosanja. Če se alkidne barve uporabljajo na delih z ostanki cinkovih mil (iz maziv z visoko pH-vrednostjo), se barva oluplja – mehanizem odpovedi, ki je znan kot sapunifikacija. Za zagotavljanje ustrezne prilepljenosti barve običajno zahtevajo žigosani deli predobdelavo s fosfatno prevleko. Ta kemični postopek površino pretvori v neaktiven sloj, ki spodbuja močno vezavo barve in nevtralizira tveganja, ustvarjena med fazo žigosanja.

Zaključek

Obvladovanje kovanja cinkano pocinkanega jekla zahteva prehod od reaktivnega odpravljanja težav k proaktivnemu procesnemu inženiringu. Preprosto dodajanje olja, ko se deli razpočijo, ni dovolj; celoten tribološki sistem – vrsta prevleke, material orodja, pH maziva in površinska topografija – mora biti uravnotežen. Z razumevanjem ločenih mehanizmov prileganja cinka, lupljenja in kemičnega madeženja lahko proizvajalci pretvorijo znan proizvodni problem v zanesljiv postopek visoke kakovosti.

Razlika med 10 % izloženega odpada in skoraj nič napakami pogosto leži v nevidnih podrobnostih: pH maziva, prevleka orodja ali mikroskopski hrapavosti površine pločevine. Pozornost na te spremenljivke je značilnost tlačarn z najvišjim svetovnim nivojem.

Pogosta vprašanja

1. Kaj povzroča črne madeže na delih iz pocinkanega jekla?

Črne madeže običajno povzroči trenje oksidacije ali »polimeri zaradi trenja«. Ko postopek žiganja povzroči prekomerno toploto zaradi slabe mazanja ali tesnih rež, se cink ali aluminij v prevleki oksidirata in ustvarita temne brazgotine. Tudi visoka vsebnost žvepla v procesni vodi lahko reagira s cinkom in tvori črne madeže.

2. Zakaj se barva lušči z galvanizirane jeklene pločevine?

Luščenje barve je pogosto posledica sapifikacije. Če se alkidno temeljno barvo nanaša neposredno na galvanizirano površino, cink reagira s smolami in tvori milnato plast na meji, kar povzroči razslojevanje barve. Za preprečevanje tega je potrebno pravilno čiščenje ter uporaba fosfatne prevleke ali temeljne raztopine.

3. Kako preprečim belo rjo na izžganih delih?

Bela rjava nastane, ko so cinkano obdelane dele izpostavljene vlazi brez ustrezne zračnosti, kar je pogosto pri tesno skupaj složenih delih. Za preprečevanje pustite dele popolnoma posušiti pred skladiščenjem, uporabite zračne nože za odstranitev preostalega hladila in skladiščite dele v klimatsko nadzorovanem okolju z nizko vlažnostjo.