Почему обработка поверхности так важна для прецизионных компонентов?
Hansheng Automation специализируется на предоставлении услуг по производству компонентов для точного оборудования. Мы видели много случаев, когда неправильная обработка поверхности приводила к тому, что детали не соответствовали стандартам допусков. Например, меньшая апертура, вызывающая заедание сборки, слепая погоня за твердостью, приводящая к хрупкому разрушению тонкостенных деталей, или красивое выцветание анодированного слоя после двух недель пребывания на открытом воздухе и т. д.
Обработка поверхности — это не только последний этап производственного процесса, но и связанный с точностью и функциональностью деталей. Для прецизионных алюминиевых компонентов, особенно основных деталей, используемых в авиации, медицине и робототехнике, обработка поверхности также очень важна. Далее Ханьшэн представит вам другую точку зрения и объяснит логику принятия решений-в отношении обработки поверхности алюминия и некоторые ловушки обработки поверхности.
Выбирайте различные варианты обработки поверхности для разных ситуаций.
Ни один процесс обработки поверхности не является всемогущим, нам нужно выбрать процесс обработки поверхности, который может обеспечить наилучшие характеристики в соответствии с реальной ситуацией. Ханьшэн перечислил для вас четыре различные категории, основываясь на своем фактическом опыте обработки.
Категория механических характеристик
Приоритет механических характеристик деталей направлен, прежде всего, на достижение чрезвычайно высокой износостойкости, поверхностной твердости и низкого коэффициента трения. Типичные сценарии включают соединения роботов, шестерни, направляющие и поршни.
Предположение:Твердое анодирование (Тип III), химическое никелирование (ENP), DLC-покрытие.
Категория химической/экологической эффективности
When prioritizing the chemical/environmental performance of the parts, it is generally because the parts require extremely high corrosion resistance (salt spray test>1000 ч), атмосферостойкость и изоляция. Типичные сценарии включают морское оборудование, базовые станции наружной связи и медицинское дезинфекционное оборудование.
Предположение:анодирование, порошковое покрытие и микродуговое оксидирование (МАО) с хорошей герметизацией отверстий.
Категория физических/эстетических показателей
Компоненты, в которых приоритет отдается физическим/эстетическим характеристикам, обычно требуют определенных цветов, текстур (матовых/глянцевых) и тактильных ощущений. Типичные сценарии включают корпуса бытовой электроники и приборные панели.
Предположение:Декоративное анодирование (Тип II), жидкостное напыление, пескоструйная обработка+оксидирование.
Категория специальных функций
Приоритет следует отдавать компонентам со специальными функциями, которые обычно требуют хорошей проводимости, биосовместимости и сверх-высокой эффективности кондиционирования воздуха.
Предположение:Химическое конверсионное покрытие (проводящее), электролитическая полировка (чистая), пропитка ПТФЭ (антиприлипание).
Сравнение основных процессов обработки поверхности и анализ ловушек
Жесткое анодирование/Тип III
Преимущество этого процесса в том, что его твердость может достигать HV400-600, а изоляция отличная.
Но давайте проанализируем скрытые ловушки риска:
Риск хрупкости: слой твердого оксида представляет собой оксид алюминия с керамическими характеристиками, который очень хрупок. При нанесении на тонкостенные-компоненты, подвергающиеся сильным ударам или деформации изгиба, покрытие трескается, как стекло, и даже вызывает усталостное разрушение подложки.
Чувствительность к материалу: Крайне несовместим с 7075 (с высоким содержанием меди) или литым алюминием (с высоким содержанием кремния). Медь и кремний могут препятствовать росту оксидных пленок, что приводит к выгоранию или разрыхлению слоя пленки. Это требует чрезвычайно специальных составов электролитов и управления импульсным током.
Стандартное анодирование и окрашивание (Тип II)
Преимуществами являются низкая стоимость, богатый выбор цветов и устойчивость к коррозии.
Ловушка риска:
Выцветание. Многие яркие органические красители очень хрупкие под воздействием ультрафиолета (УФ). Если вы используете его для наружного оборудования, вы должны указать окраску неорганической солью или электролитическую окраску, в противном случае «Deep Space Black» через три месяца превратится в «Баклажан Фиолетовый».
Канал коррозии: анодированный слой по существу пористый. Если процесс герметизации не соответствует стандартам (например, из-за недостаточной температуры или времени), молекулы солевого тумана пройдут через поры и напрямую достигнут подложки.
Порошковое/жидкое покрытие
Преимуществами являются отличная устойчивость к атмосферным воздействиям, покрытие дефектов основания и хорошая однородность цвета.
Ловушка риска:
Допуск на воздействие: Толщина порошкового покрытия обычно составляет 60-120 мкм. Для допуска уровня H7/g6 эта толщина оказывает существенное влияние на допуск.
Необратимость: если напыление выходит из строя или появляются локальные царапины, отремонтировать его крайне сложно. Для удаления покрытий обычно требуется сильная щелочь или пескоструйная обработка, что может еще больше повредить размеры прецизионных подложек.
Электрополировка/Химическая полировка
Преимущество состоит в том, что он может уменьшить микрошероховатость (Ra), улучшить чистоту и увеличить блеск.
Ловушка риска:
Это процесс восстановления материалов. Он преимущественно разъедает границы зерен и примеси. Если кристаллическая структура сырья (например, алюминиевого стержня) неровная, после полировки на поверхности может появиться апельсиновая корка или ямки. К качеству подложки предъявляются чрезвычайно высокие требования.
Химическая конверсионная пленка (хромат/алодин)
Преимущества — проводимость, устойчивость к коррозии, чрезвычайно тонкая (<1 μ m), and do not affect size.
Ловушка риска:
Многие ошибочно полагают, что он очень прочный. На самом деле он очень мягкий и не-неизнашиваемый. В процессе сборки кислотный пот или легкое трение пальцев могут повредить его. Обычно его можно использовать только в качестве грунтовки или для проводящей поверхности внутри корпуса и нельзя использовать в качестве окончательной рабочей поверхности для прецизионных движущихся частей.
Как правильно выбрать обработку поверхности для точного производства?
Если вы разрабатываете высокоточные-фитинги, основываясь на нашем опыте, мы предлагаем вам два предложения.
Расчет размеров для анодирования
Физический механизм: рост оксидной пленки следует эмпирическому правилу «50% проникновения +50% роста» (конкретное соотношение может незначительно варьироваться в зависимости от типа сплава). Это означает, что если вам нужно создать слой пленки толщиной 50 мкм, примерно 25 мкм толщины будет разрушаться внутрь подложки, а остальные 25 мкм будут расти наружу.
Инженерные предложения GD&T:
Для несопрягающихся поверхностей это обычно можно игнорировать. А вот для прецизионных отверстий или валов класса H7/g6 это приведет к отклонению в системе размеров.
Пример расчета:Если конструкция требует конечной апертуры φ 20,00 ± 0,01 мм и предусматривает твердое анодирование толщиной 40 мкм. Таким образом, на этапе обработки на станке с ЧПУ целевой размер токарной обработки не должен составлять φ 20,00, а должен составлять примерно φ 20,04 (рассчитывается из 20.00+0.02 × 2).
Стандарт аннотации чертежей:Настоятельно рекомендуется четко обозначить на чертеже «Размеры до покрытия» и «Размеры после покрытия», чтобы исключить любые недоразумения между сторонами, занимающимися обработкой.
Хрупкость, вызванная окислением, и «объемный эффект» тонкостенных-компонентов
Физический механизм: Молярный объем оксида алюминия больше, чем у алюминия (Al). Когда алюминий превращается в глинозем, его объем увеличивается. Это микроскопическое объемное расширение создаст значительное остаточное сжимающее напряжение внутри мембранного слоя.
Риск:Для тонкостенных-деталей с толщиной стенки менее 1–2 мм, если это сжимающее напряжение не контролировать, оно может вызвать макроскопическое коробление или эллиптическую деформацию заготовки. Кроме того, удлинение твердой оксидной пленки чрезвычайно мало (<0.5%), and when the substrate undergoes elastic deformation, the film layer is prone to microcracks, significantly reducing the fatigue life of the parts.
Решение:Для таких деталей необходимо сбалансировать «толщину пленки» и «деформацию» во время технологического проектирования. Обычно рекомендуется ограничить толщину пленки (например, не превышающую 25-30 мкм) или использовать определенные параметры процесса окисления с низким напряжением, а при необходимости ввести специальные внутренние опорные приспособления, чтобы противостоять силе деформации, вызванной объемным расширением.
Внимание: расчеты и данные предназначены только для справки. Рекомендуется уточнить это у поставщика средств обработки поверхности на фактическом производстве.
краткое содержание
Обработка поверхности охватывает сложные дисциплины, такие как химия, физика и механика. В Hansheng Automation мы адаптируем обработку поверхности к нашему точному производственному процессу, что делает ее важной частью нашего точного производственного процесса. Если вы заинтересованы в наших решениях по обработке поверхности, нажмите здесь —Услуги по обработке поверхности алюминия.
Ссылки
ASTM B117-19: Стандартная практика эксплуатации аппаратов для распыления соли (тумана).
ISO 10074:2017: Анодирование алюминия и его сплавов - Технические условия на твердые анодно-оксидные покрытия на алюминии и его сплавах.
Верник С., Пиннер Р. и Шисби П.Г. (1987). Обработка поверхности и финишная обработка алюминия и его сплавов. АСМ Интернешнл.
Справочник ASM, Том 5: Разработка поверхности. АСМ Интернешнл.