Основні види обробки поверхні для штампованих деталей: пояснення

Коротко

Обробка поверхні кованих компонентів включає низку процесів оздоблення, які покращують ключові властивості, такі як міцність, стійкість до корозії та зовнішній вигляд. Ці обробки є необхідними для оптимізації продуктивності та терміну служби кованих деталей у їх призначених застосуваннях. Основні категорії включають нанесення покриттів, наприклад фарбування та цинкування, механічні види обробки, такі як дробоструменне очищення, і термічні обробки, наприклад гартування, що змінюють металургійну структуру поверхні.

Комплексний посібник з методів нанесення покриттів та металевих покриттів

Покриття є однією з найпоширеніших категорій обробки поверхні, яка полягає у нанесенні захисного або декоративного шару на ковану деталь. Ці методи вибираються залежно від бажаного результату — чи то запобігання іржавленню в агресивному середовищі, чи досягнення певного кольору задля цілей брендингу. Процес вибору значною мірою залежить від основного матеріалу, умов експлуатації та експлуатаційних вимог.

Фарбування та порошкове фарбування

Фарбування є універсальним і економічним методом нанесення кольорового покриття на сталеві відковувані деталі. Воно забезпечує бар'єр проти впливу зовнішніх чинників і може відповідати певним кодам кольорів, наприклад системі RAL. Цей процес зазвичай виконується після первинного дробоструменевого очищення та будь-якого остаточного оброблення. Порошкове покриття пропонує більш міцну та екологічно чисту альтернативу. У цьому процесі сухий порошок наноситься електростатично, а потім полімеризується під дією тепла, утворюючи тверде покриття, яке краще протистоїть сколам, подряпинам і витримує виснаження порівняно з традиційним фарбуванням. Отримана поверхня часто є гладшою та більш рівномірною.

Цинкування та металізація

Для високоякісного захисту від корозії, особливо для сталевих компонентів, широко використовується процес цинкування. Гаряче цинкування полягає у зануренні деталі у ванну з розплавленим цинком, що утворює міцне самовідновлювальне покриття, яке захищає сталь від іржавіння. Іншою поширеною технікою є металізація, при якій тонкий шар металу наноситься на поверхню компонента, найчастіше електролітичним способом. Поширені матеріали для покриттів — цинк, нікель та хром, кожен з яких має свої переваги. Наприклад, нікелювання підвищує твердість і забезпечує поліровану блискучу поверхню, тоді як хромування відоме надзвичайною твердістю та стійкістю до зносу.

Спеціалізовані хімічні покриття

Окрім фарбування та металізації, кілька хімічних процесів дозволяють отримати захисні перетворювальні покриття. Чорний оксид це обробка, яка забезпечує помірний захист від корозії та глибоке чорне фарбування, що часто використовується з естетичних міркувань і для зменшення відбиття світла. Фосфатування передбачає нанесення розчину фосфорної кислоти для створення кристалічного фосфатного шару, який є чудовим грунтом для подальшого фарбування та підвищує корозійну стійкість. Для алюмінієвих сплавів анодизація це електрохімічний процес, який утворює міцний, стійкий до корозії оксидний шар на поверхні, який також можна пофарбувати в різні кольори.

Механічні та термічні обробки поверхні

Не всі види обробки поверхні передбачають нанесення нового шару матеріалу. Багато процесів змінюють існуючу поверхню за допомогою механічного зусилля або теплової енергії. Ці методи мають важливе значення для зміни таких властивостей, як твердість поверхні, текстура та залишкові напруження, що є життєво важливим для високопродуктивних застосувань. Ці обробки часто використовуються як підготовчий етап перед нанесенням покриттів або як остаточна обробка.

Механічна обробка

Механічні обробки фізично змінюють поверхню кованого компонента. Вистріл та піскоструминна обробка є поширеними методами очищення, видалення накипу та текстурування поверхонь шляхом подачі абразивного матеріалу на високій швидкості. Цей процес видаляє оксиди та поковну окалину, створюючи рівномірну матову поверхню, яка ідеально підходить для нанесення фарби або покриттів. Вібраційне полірування є ще одним механічним процесом, під час якого деталі поміщають у барабан разом з абразивним матеріалом для видалення заусенців і згладжування гострих країв, що призводить до більш вдосконаленої поверхні. Для застосувань, що вимагають гладкої, відбивної поверхні, полірування —застосовується шліфування, виконане вручну або за допомогою машини—для зменшення шорсткості поверхні та підвищення естетичного вигляду.

Термічна обробка

Термічна обробка використовує нагрівання для зміни металургійних властивостей поверхневого шару без зміни основи деталі. Цементація є процесом гартування поверхні, що застосовується до деталей з низьковуглецевої сталі, під час якого деталь нагрівають у середовищі, багатому на вуглець. Це сприяє дифузії вуглецю в поверхню, утворюючи твердий, стійкий до зносу зовнішній шар («корпус»), тоді як основа залишається міцною та пластичною. Нітридування є подібним процесом поверхневого зміцнення, при якому азот дифундує в поверхню, забезпечуючи високу твердість поверхні та зносостійкість із мінімальними спотвореннями. Ці обробки є важливими для компонентів, таких як шестерні та вали, які піддаються значному зносу та втомі.

Як вибрати правильну обробку поверхні

Вибір відповідної поверхневої обробки для штампованого компонента — це важливе рішення, яке впливає на його продуктивність, термін служби та вартість. Вибір не є універсальним, а навпаки вимагає ретельного врахування кількох взаємопов’язаних факторів. Правильно обране покриття гарантує, що деталь відповідатиме своїм експлуатаційним вимогам, тоді як помилковий вибір може призвести до передчасного виходу з ладу та збільшення витрат.

Ключовими факторами, які слід враховувати, є основний матеріал, передбачене застосування та умови експлуатації. Наприклад, поковки з алюмінієвого сплаву вимагають інших видів обробки, таких як анодування чи хімічне полірування, порівняно з поковками з вуглецевої сталі, для яких краще підходить цинкування або чорнення. Остаточне призначення деталі — чи потрібно їй витримувати постійне тертя, контакт з агресивними хімікатами чи екстремальні температури — визначатиме необхідний рівень зносостійкості, захисту від корозії та твердості. Для спеціалізованих застосувань, наприклад, у автомобільній промисловості, важливо працювати з постачальником, який розуміє ці нюанси. Наприклад, під час закупівлі високоякісних автокомпонентів, постачальник на зразок Shaoyi Metal Technology пропонує послуги гарячого штампування, сертифіковані за IATF16949, що гарантує відповідність деталей суворим вимогам до продуктивності та якості, необхідним для цієї галузі.

Естетичні вимоги та вартість також є важливими факторами. Хоча для деяких застосувань може бути достатньо простого шару фарби, інші можуть вимагати яскравого, полірованого вигляду хромового покриття. У наступній таблиці узагальнено поширені цілі та відповідні обробки:

Контроль якості та огляд поверхні

Після нанесення обробки поверхні контроль якості має вирішальне значення для забезпечення відповідності покриття всім технічним вимогам та очікуваній ефективності. Бездоганна поверхня — це не лише питання естетики; це прямий показник ефективності обробки та очікуваної довговічності деталі. Огляди є критично важливим остаточним етапом для виявлення будь-яких дефектів, які можуть порушити цілісність деталі.

Основна мета огляду — переконатися, що поверхня вільна від дефектів, таких як вмятини, подряпини, окиснення чи нерівномірне покриття. Візуальний огляд є першим бар'єром захисту, але часто потрібні складніші методи. Для покриттів це включає вимірювання товщини, щоб переконатися, що вона відповідає встановленим допускам. Недостатнє покриття може не забезпечити належного захисту, тоді як надто товсте покриття може ускладнити посадку та роботу компонента.

Також можуть проводитися випробування на адгезію, щоб переконатися, що покриття міцно зв'язане з основою. Погано прилягаюче покриття може відшаровуватися або відлущуватися, відкриваючи основний метал для впливу навколишнього середовища та зводячи нанівець мету обробки. Застосовуючи суворий процес контролю якості, виробники можуть гарантувати, що кожен штампований компонент не лише добре виглядає, але й належним чином захищений для тривалого терміну служби.

Поширені запитання

1. Які два основні типи обробки поверхні?

Обробку поверхні можна умовно поділити на два основні типи. Перший — покриття поверхні нанесення покриття поверхнева модифікація , коли на поверхню компонента наноситься шар матеріалу. Прикладами є фарбування, порошкове покриття, гальванізація та електролітичне покриття. Другий тип — модифікація поверхні, яка змінює властивості існуючої поверхні без додавання нового шару. Ця категорія включає процеси, такі як термічна обробка (газування, нітрування) та механічна обробка (дробоструминне очищення, полірування).

2. Що таке термічна обробка для кування?

Термічна обробка кованих заготовок — це контрольований процес нагрівання та охолодження металу з метою зміни його фізичних і механічних властивостей. Коли її застосовують як обробку поверхні, мета полягає в поліпшенні таких характеристик поверхні, як твердість і зносостійкість, зберігаючи при цьому міцність серцевини. Процеси, такі як газування або нітрування, створюють міцний зовнішній шар на кованій деталі, що робить її придатною для використання в умовах високих навантажень, не роблячи всю деталь крихкою.