Các Phương Pháp Xử Lý Bề Mặt và Kế Hoạch Kiểm Tra cho Phụ Tùng Kim Loại Ô Tô

Cảm ơn bạn đã đọc blog của Shaoyi. Chúng tôi chuyên cung cấp thông tin chuyên sâu về ngành và xu hướng sản xuất mới nhất trong lĩnh vực chế tạo phụ tùng kim loại. Shaoyi tập trung vào việc sản xuất các bộ phận kim loại cho ô tô thông qua nhiều quy trình sản xuất khác nhau. Hôm nay, chúng ta sẽ tìm hiểu về một thực hành phổ biến trong ngành công nghiệp ô tô: xử lý bề mặt.

Tóm tắt bài viết

Công nghệ xử lý bề mặt giữ nguyên các đặc tính ban đầu của vật liệu cơ sở đồng thời cải thiện hiệu suất bề mặt - nâng cao các đặc điểm vật lý và cơ học. Bài viết này nêu rõ các phương pháp xử lý bề mặt phù hợp cho các chi tiết kim loại được sản xuất bằng gia công, dập, đúc, rèn, v.v. Nó phân tích các kế hoạch thử nghiệm xử lý (chẳng hạn như mạ điện, phun bi, phun cát, nén bi, phun sơn), cung cấp tài liệu tham khảo cho việc phát triển và xác minh các chi tiết kim loại ô tô đã được xử lý bề mặt để đảm bảo chất lượng và hiệu quả.

Xử lý bề mặt của Các bộ phận kim loại ô tô

Trong sản xuất ô tô, các chi tiết kim loại chiếm 60%-70% tổng số linh kiện. trong khi hầu hết trong số họ yêu cầu xử lý bề mặt.  nhà sản xuất phụ tùng ô tô thông qua quy trình của ông giữ nguyên tính toàn vẹn của vật liệu cơ sở trong khi thêm các đặc tính bề mặt mới, thay đổi điều kiện bề mặt để cải thiện hiệu suất. Các phương pháp xử lý bề mặt được sử dụng rộng rãi chia thành hai loại:

• Xử lý hóa học (mạ điện, điện phân, bị động hóa).
• Các phương pháp cơ học (phun bi, phun cát, phun cát khô) [1].

Các kỹ thuật khác nhau có mục đích và quy trình riêng biệt, đòi hỏi các kế hoạch kiểm tra khác nhau trong việc xác minh chi tiết. Các kế hoạch không đầy đủ sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng và tiến độ phát triển chi tiết mới.

Bọc Treo Bọc

1.  Chức năng của Xử lý Bề mặt

Xử lý bề mặt tạo ra một lớp bề mặt có đặc tính khác biệt so với vật liệu gốc thông qua các phương pháp vật lý/hóa học. Các mục tiêu chính bao gồm:

• Nâng cao tính thẩm mỹ
  Chà nhám bề mặt để tăng tính thẩm mỹ (ví dụ: logo xe hơi, cản trước, trung tâm bánh xe). Mạ crôm/zinc cải thiện sự hấp dẫn về thị giác, tăng cường sự ưa chuộng của người tiêu dùng.

• Nâng cấp hiệu suất

• Kháng ăn mòn/mài mòn : Carburizing/nitriding làm cứng bề mặt các bộ phận động cơ chịu tải cao (piston, thanh kết nối) trong khi vẫn giữ được độ dẻo dai ở lõi.
• Chống ăn mòn : Mạ kẽm/niken hoặc xử lý oxi hóa bảo vệ các chi tiết liên kết (đinh vít, bulong).

• Chỉnh sửa bề mặt
  Phun cát/làm bóng loại bỏ rãnh và vảy từ phôi đúc/thép rèn, tăng cường độ phẳng.

• Chỉnh sửa đặc tính nhiệt
  Lớp phủ dẫn điện cao cho các bộ phận truyền nhiệt; vật liệu cách nhiệt cho việc cách nhiệt.

• Điều chỉnh đặc tính điện
  Mạ điện bằng đồng/bạc để tăng dẫn điện; sơn cách điện/màng phim cho bề mặt không dẫn điện.

• Cải thiện độ bám dính
  Phun cát/phosphating chuẩn bị bề mặt cho việc sơn, tăng cường độ bám của lớp phủ.

Chi tiết đã được mạ điện

2.  Các phương pháp xử lý bề mặt và kế hoạch kiểm tra

Chế tạo kim loại ô tô chủ yếu bao gồm gia công, dập, đúc khuôn, rèn và kim loại bột. Các bộ phận kim loại được sản xuất bằng các quy trình khác nhau thể hiện các đặc tính vật lý và cơ học khác nhau, dẫn đến các mục tiêu xử lý bề mặt khác nhau. Do đó, các phương pháp xử lý bề mặt áp dụng và kế hoạch kiểm tra thành phần tương ứng cũng khác nhau theo đó. Các phương pháp xử lý bề mặt được sử dụng phổ biến nhất cho kim loại ô tô  các bộ phận bao gồm mạ điện, phun bi, phun cát, nén bi và phun sơn, như được phân tích chi tiết dưới đây.

2. 1 Mạ điện

Mạ điện lắng đọng các ion kim loại lên các chất nền dẫn điện từ một dung dịch điện phân [3], được sử dụng rộng rãi cho các tấm thân xe và bulong để tăng cường khả năng chống ăn mòn và tính thẩm mỹ. Các lớp phủ (kẽm, crôm, đồng, v.v.) thay đổi tùy theo mục đích (Bảng 1).

2. 2 Mạ kẽm (40-50% ứng dụng): Khả năng chống ăn mòn tương quan với độ dày (Bảng 2). Nguy cơ giòn do hydro trong bulong cường độ cao (> cấp 10.9) yêu cầu xử lý khử hydro sau khi mạ và tuân thủ GB/T 3098.17.

Bảng 1 So sánh lớp mạ điện phân

Bảng 2 Tiêu chuẩn thử nghiệm muối phun cho bulong mạ kẽm

2.3Phun bi

Sử dụng lực ly tâm, các viên có kích thước 0.2-3.0mm (thép không gỉ/thép đúc) loại bỏ chất bẩn, mép sắc và stress đồng thời làm thô bề mặt để tăng khả năng bám dính của lớp mạ [5]. Các bài kiểm tra sau xử lý bao gồm:

 Kiểm tra ngoại hình : Không rỉ/vảy.

 Mức độ làm sạch : Được đánh giá theo tỷ lệ diện tích sự khác biệt về bóng tối/màu sắc.

 Sự thô ráp của bề mặt/phạm vi phủ sóng : Được đo lường thông qua các tiêu chuẩn cụ thể (Bảng 3).

Bảng3  Thử nghiệm Phun bi  Tiêu chí

2. 3 Phun cát

Khí nén đẩy vật liệu mài mòn (cát sắt/thiếc) để làm sạch bề mặt, cải thiện độ sạch và điều chỉnh độ nhám. Thích hợp cho các ứng dụng có yêu cầu cao. Các thử nghiệm bao gồm:

l Kiểm tra trực quan : Đảm bảo không bỏ sót góc nào.

l Độ sạch/độ nhám : Đo lường dưới ánh sáng đầy đủ.

2. 4 Phun bi

Tương tự như phun cát nhưng sử dụng hạt kim loại có kích thước 0.2-2.5mm, chủ yếu dành cho các chi tiết đúc/luyện phức tạp để loại bỏ rỉ sét/vảy sắt. Các thử nghiệm phản ánh phun cát do hiệu ứng bề mặt tương tự.

2. 5 Phun sơn

Phun sơn bằng không khí/điệnสถatic áp dụng lớp phủ được atom hóa. Phương pháp phun điện tĩnh có hiệu suất cao hơn nhưng yêu cầu bề mặt dẫn điện [6].

Đối với các chi tiết được phun phủ, việc kiểm tra thường bao gồm kiểm tra ngoại hình, đo độ dày lớp phủ/cứng bề mặt, và các bài kiểm tra về khả năng bám dính, chống ăn mòn, và độ bền môi trường. Các khuyết tật bề mặt phổ biến - như sự hình thành hạt, chảy xệ, hiện tượng vỏ cam, trắng hóa và nhăn - được phát hiện thông qua kiểm tra bằng mắt hoặc so sánh với mẫu chuẩn.

Kiểm tra độ cứng bề mặt sử dụng phương pháp bút chì HB: một cây bút chì HB không gọt được kéo dưới góc 45° trên bề mặt với áp lực viết tay bình thường. Sau khi lau bằng vải không bụi ẩm, chỉ chấp nhận các vết xước nhẹ (không lộ vật liệu nền).

Kiểm tra độ bám theo tiêu chuẩn cắt chéo ISO 2409: một lưới 10×10 (khoảng cách 1mm) được cắt qua lớp phủ bằng lưỡi dao. Băng dính 3M được dán lên, để trong 1 phút, sau đó nhanh chóng bóc ra ở góc 45°. Các cấp độ bám được xác định dựa trên diện tích lớp phủ bị bong tróc (xem Bảng 4). Các bài kiểm tra bổ sung - bao gồm chu trình nhiệt, khả năng kháng dung môi và độ chống mài mòn - được thực hiện tùy theo yêu cầu ứng dụng để xác nhận khả năng kháng thời tiết, dung môi và ma sát.

Khác biệt quy trình xử lý linh kiện kim loại ô tô và các thông số kỹ thuật quyết định sự lựa chọn xử lý bề mặt, đòi hỏi phải có các giao thức kiểm tra riêng cho từng phương pháp. Việc kiểm tra nghiêm ngặt đảm bảo chất lượng xử lý bề mặt đáp ứng nhu cầu của khách hàng. Vì chi phí các linh kiện chiếm từ 60%-70% tổng chi phí xe, các nhà sản xuất không ngừng phát triển các phương pháp xử lý bề mặt hiệu quả về năng lượng, thân thiện với môi trường và có hiệu suất cao nhằm giảm chi phí và cải tiến công nghệ.

Các tài liệu tham khảo
[1] Tiêu chuẩn ngành cho việc phân loại xử lý bề mặt.
[3] Cơ bản quy trình mạ điện.
[4] Mối tương quan giữa độ dày lớp mạ kẽm và khả năng chống ăn mòn.
[5] Cơ chế và ứng dụng của phương pháp phun cát.
[6] Hướng dẫn công nghệ phun sơn cho các bộ phận ô tô.