TÓM TẮT NHANH

Việc dập thép mạ kẽm đặt ra một thách thức ma sát học đặc thù: lớp phủ kẽm mềm và dễ phản ứng tạo ra hành vi ma sát khác biệt so với thép trần. Vấn đề chính là hiện tượng "bám dính kẽm" hay trầy xước, trong đó lớp phủ truyền sang bề mặt khuôn, dẫn đến hiện tượng "bám-trượt" thường được các công nhân mô tả là tiếng rít tương tự như tiếng phấn trên bảng đen. Sự bất ổn ma sát này gây ra nứt vỡ chi tiết, bong tróc lớp phủ và mài mòn khuôn nhanh chóng.

Để giải quyết những vấn đề dập thép mạ kẽm , các nhà sản xuất phải quản lý toàn bộ hệ thống ma sát học. Việc này bao gồm duy trì độ pH của chất bôi trơn trong khoảng từ 7,8 đến 8,4 để ngăn ngừa hiện tượng ố màu, sử dụng dụng cụ phủ PVD (như TiAlN) để giảm độ bám dính và mở rộng khe hở khuôn để phù hợp với độ dày lớp phủ. Thành công nằm ở việc ngăn chặn sự truyền kẽm ban đầu, nguyên nhân gây ra sự cố nghiêm trọng cho khuôn.

Khủng hoảng Ma sát & Dính bám: Hiện tượng Bám kẽm và Bảo trì Khuôn

Dạng hư hỏng phổ biến nhất trong quá trình dập thép mạ kẽm là hiện tượng dính bám, thường được gọi là "bám kẽm". Khác với mài mòn do va chạm xảy ra với thép cường độ cao, bám kẽm là một cơ chế hư hỏng dạng dính. Lớp phủ kẽm mềm, dưới nhiệt độ và áp suất lớn trong quá trình kéo, thực tế sẽ kết dính trực tiếp vào bề mặt khuôn. Một khi quá trình truyền này bắt đầu, nó làm thay đổi hình dạng và độ hoàn thiện bề mặt của khuôn, tạo ra vùng bề mặt nhám, ma sát cao, làm xước và phá hủy các chi tiết tiếp theo.

Nghiên cứu sử dụng các bộ mô phỏng thanh định hình đã tiết lộ hành vi đặc trưng "dính-trượt" ở các loại thép mạ kẽm điện phân. Trong quá trình thử nghiệm, hiện tượng này thể hiện thành một đỉnh tải ban đầu—sự tăng đột ngột lực ma sát khi lớp kẽm bám dính vào thép công cụ. Trên thực tế tại xưởng sản xuất, ma sát không ổn định này tạo ra tiếng rít hoặc tiếng kêu lạch cạch có thể nghe thấy. Sự mất ổn định này không chỉ là phiền toái; nó dẫn đến dòng chảy vật liệu không đồng đều, khiến thép bị khóa cứng ở các vùng kẹp biên hoặc bị cong vênh nơi lẽ ra phải trượt dễ dàng.

Để đối phó với vấn đề này, các chiến lược bảo trì khuôn phải được cải tiến. Các kỹ thuật đánh bóng truyền thống dùng cho thép trần có thể gây hại nếu quá mạnh tay. Thay vào đó, cần tập trung vào việc duy trì độ bóng như gương để ngăn chặn sự bám dính ban đầu. Các lớp phủ PVD (Physical Vapor Deposition) tiên tiến, chẳng hạn như Titanium Aluminum Nitride (TiAlN) hoặc Diamond-Like Carbon (DLC), là yếu tố thiết yếu đối với các khuôn hiện đại. Những lớp phủ cứng, nhẵn này tạo thành một rào cản hóa học mà kẽm không dễ dàng bám dính vào, từ đó kéo dài đáng kể khoảng thời gian giữa các lần dừng bảo trì.

Các dạng hư hỏng lớp phủ: Bong tróc so với bột hóa

Việc hiểu rõ sự khác biệt giữa bong tróc và bột hóa là rất quan trọng để chẩn đoán nguyên nhân gốc rễ của sự cố. Hai khuyết tật này trông tương tự nhau đối với người không chuyên, nhưng lại bắt nguồn từ những cơ chế hư hỏng kim loại hoàn toàn khác nhau. Việc chẩn đoán sai thường dẫn đến các biện pháp khắc phục tốn kém nhưng không hiệu quả.

Bong tróc là hiện tượng bong tróc keo tại bề mặt tiếp giáp giữa lớp nền thép và lớp phủ kẽm. Nó thường xuất hiện dưới dạng các mảnh kẽm lớn tách rời rõ rệt, thường do lớp phủ quá dày (thông thường trên 8–10 mil) tạo ra ứng suất nội bộ cao trong quá trình biến dạng. Hiện tượng này thường gặp ở các sản phẩm mạ kẽm nhúng nóng (GI), nơi lớp hợp kim liên kim giòn tại bề mặt tiếp giáp bị nứt dưới tác động của ứng suất cắt.

Bong tróc dạng bột , ngược lại, là sự thất bại kết dính bên trong lớp phủ. Nó biểu hiện dưới dạng bụi mịn hoặc sự tích tụ mảnh vụn trong khuôn. Hiện tượng này đặc biệt phổ biến với thép mạ kẽm nhúng nóng hợp kim hóa (Galvannealed - GA), nơi lớp phủ là hợp kim sắt-kẽm. Mặc dù Galvanneal cứng hơn và dễ hàn hơn, nhưng lớp phủ của nó về bản chất giòn hơn. Mức độ bong tróc thành bụi thường liên quan đến độ giãn dài ở công đoạn cán định hình (Skin Pass Mill - SPM) trong quá trình sản xuất thép; độ giãn dài cao hơn có thể cải thiện khả năng chống bong tróc thành bụi nhưng có thể ảnh hưởng tiêu cực đến khả năng chống bong tróc vảy, tạo ra sự đánh đổi tinh tế cho các nhà cung cấp vật liệu.

Khuyết tật bề mặt: Bạc màu, ố và gỉ trắng

Ngoài các lỗi hỏng về cấu trúc, các khuyết tật về thẩm mỹ cũng là nguyên nhân chính gây phế liệu, đặc biệt đối với các tấm thân xe để hở. "Đen hóa" là hiện tượng phổ biến do oxy hóa gây ra bởi ma sát. Khi quá trình dập tạo ra nhiệt lượng quá mức, nhôm hoặc kẽm trong lớp phủ sẽ bị oxy hóa nhanh chóng, để lại các vệt tối trên chi tiết. Đây thường là dấu hiệu cho thấy lớp bảo vệ bôi trơn đã bị phá vỡ.

"Gỉ trắng" (vết ẩm do lưu kho) là một vấn đề phổ biến khác, mặc dù thường phát sinh trong quá trình lưu trữ chứ không phải ở máy ép. Hiện tượng này xảy ra khi kẽm phản ứng với độ ẩm trong môi trường thiếu oxy, ví dụ như giữa các chi tiết xếp sát nhau. Để ngăn ngừa điều này, các chi tiết phải được làm khô triệt để—thường sử dụng dao gió—trước khi xếp chồng. Cách thức xếp chồng cần đảm bảo lưu thông không khí nhằm tránh giữ ẩm.

Các yếu tố môi trường trong nhà máy cũng đóng một vai trò nhất định. Hàm lượng lưu huỳnh hoặc sulfat cao trong nước công nghệ có thể phản ứng với kẽm tạo thành các vết ố đen. Người vận hành phải theo dõi chất lượng nước được dùng để pha loãng chất bôi trơn, vì ngay cả những thay đổi nhỏ trong thành phần hóa học của nước máy cũng có thể gây ra sự bùng phát đột ngột các khuyết tật bề mặt.

Chiến lược Bôi trơn & Dụng cụ: Biện pháp Phòng ngừa

Việc lựa chọn chất bôi trơn là yếu tố duy nhất dễ kiểm soát nhất trong việc ngăn ngừa vấn đề dập thép mạ kẽm . Thành phần hóa học của chất bôi trơn phải tương thích với tính chất phản ứng của kẽm. Một thông số quan trọng là kiểm soát độ pH. Các chất bôi trơn có độ pH trên 8,5 hoặc 9,0 có thể gây ra hiện tượng "xà phòng hóa", một phản ứng mà chất bôi trơn kiềm tấn công lớp kẽm tạo thành cặn giống như xà phòng. Điều này không chỉ làm bẩn chi tiết mà còn có thể làm nghẹt khuôn.

Nguyên tắc Vàng về Bôi trơn: Duy trì độ pH trong khoảng từ 7,8 đến 8,4. Khoảng này là "vùng tối ưu" giúp cung cấp khả năng bảo vệ ăn mòn đầy đủ mà không làm tổn hại lớp phủ. Hơn nữa, ngành công nghiệp đang chuyển dịch khỏi các loại dầu khoáng nặng, vốn để lại cặn gây khó khăn cho việc hàn và làm sạch, sang các chất bôi trơn tổng hợp. Các chất tổng hợp (như dung dịch dựa trên polymer) mang lại độ bền màng vượt trội nhằm tách khuôn khỏi phôi mà không gặp rắc rối về làm sạch như khi dùng dầu.

Đối với sản xuất số lượng lớn nơi độ chính xác là yếu tố hàng đầu, việc hợp tác với các nhà cung cấp có năng lực là điều thiết yếu. Các giải pháp dập kim loại toàn diện của Shaoyi Metal Technology thu hẹp khoảng cách giữa chế tạo mẫu thử và sản xuất hàng loạt, tận dụng các quy trình được chứng nhận IATF 16949 để quản lý những biến số phức tạp này. Chuyên môn của họ trong xử lý thép được phủ giúp kiểm soát chặt chẽ toàn bộ quá trình tạo hình, đảm bảo chiến lược bôi trơn và dụng cụ được tối ưu hóa cho sản xuất không lỗi.

Hệ quả phía sau: Hàn và Hoàn thiện

Hậu quả của quyết định đóng dấu thường xuất hiện ở dòng chảy phía sau trong dây chuyền lắp ráp. Một mối quan tâm lớn về an toàn và chất lượng là sự phát sinh khói kẽm trong quá trình hàn. Nếu chất bôi trơn dán không được loại bỏ đúng cách hoặc nếu nó phản ứng với kẽm, nó có thể làm trầm trọng thêm độ xốp trong hàn và làm tăng khối lượng khói oxit kẽm độc hại, dẫn đến "Khói khói kim loại" trong số các nhà khai thác. Do đó, khả năng làm sạch của bộ phận đóng dấu là một tính năng an toàn.

Sự dính sơn là nạn nhân khác của việc kiểm soát quá trình đóng dấu kém. Nếu sơn dựa trên alkyd được sử dụng trên các bộ phận có xà phòng kẽm dư thừa (từ các chất bôi trơn pH cao), sơn sẽ tráng một cơ chế thất bại được gọi là làm xà phòng. Để đảm bảo độ dính sơn đúng, các bộ phận đóng dấu thường yêu cầu một lớp phủ chuyển đổi phốtfat trước khi xử lý. Quá trình hóa học này biến bề mặt thành một lớp không phản ứng thúc đẩy sự gắn kết sơn mạnh mẽ, trung hòa các rủi ro được tạo ra trong giai đoạn dán.

Kết Luận

Kiến thức đánh dấu thép kẽm đòi hỏi phải chuyển từ giải quyết sự cố phản ứng sang kỹ thuật quy trình chủ động. Không đủ để chỉ đơn giản là bôi dầu nhiều hơn khi các bộ phận tách ra; toàn bộ hệ thống tribological loại lớp phủ, vật liệu đục, pH chất bôi trơn và địa hình bề mặt phải được cân bằng. Bằng cách hiểu các cơ chế khác nhau của việc thu kẽm, làm mỏng và nhuộm màu bằng hóa chất, các nhà sản xuất có thể biến một cơn đau đầu sản xuất nổi tiếng thành một quy trình đáng tin cậy, chất lượng cao.

Sự khác biệt giữa 10% phế liệu và các khiếm khuyết gần bằng không thường nằm trong các chi tiết vô hình: độ pH của chất bôi trơn, lớp phủ trên một tấm, hoặc độ thô vi mô của bề mặt tấm. Sự chú ý đến những biến số này là đặc điểm của một cửa hàng báo chí đẳng cấp thế giới.

Các câu hỏi thường gặp

1. Điều gì gây ra các dấu đen trên các bộ phận thép kẽm?

Các dấu đen thường gây ra bởi oxy hóa ma sát hoặc "chất polymer ma sát". Khi quá trình đóng dấu tạo ra nhiệt quá mức do dầu bôi trơn kém hoặc khoảng trống chặt chẽ, kẽm hoặc nhôm trong lớp phủ bị oxy hóa, tạo ra các sọc đen. Hàm lượng lưu huỳnh cao trong nước quá trình cũng có thể phản ứng với kẽm để tạo ra các vết đen.

2. Tại sao sơn lại tróc ra khỏi thép kẽm?

Mái sơn thường bị tróc do làm xà phòng. Nếu sơn dựa trên alkyd được áp dụng trực tiếp lên bề mặt kẽm, kẽm phản ứng với nhựa để tạo thành một lớp xà phòng ở giao diện, khiến sơn bị phân mảnh. Để ngăn ngừa điều này, cần phải làm sạch đúng cách và sử dụng lớp phủ chuyển đổi phốtfat hoặc chất rửa rửa.

3. Làm thế nào để ngăn ngừa rỉ sét trắng trên các bộ phận được đóng dấu?

Rỉ sét trắng hình thành khi các bộ phận kẽm được tiếp xúc với độ ẩm mà không có dòng không khí đầy đủ, phổ biến trong các ngăn xếp chặt chẽ. Để ngăn ngừa, đảm bảo các bộ phận khô hoàn toàn trước khi xếp chồng lên nhau, sử dụng dao không khí để loại bỏ chất làm mát còn lại và lưu trữ các bộ phận trong môi trường kiểm soát khí hậu với độ ẩm thấp.