Per què és tan important el tractament de superfícies per als vostres components de precisió?
Hansheng Automation se centra a oferir serveis de components per a maquinària de precisió. Hem vist molts casos en què un tractament superficial inadequat va provocar que les peces no complissin els estàndards de tolerància. Com ara una obertura més petita que provoca encallaments en el muntatge, perseguir cegament la duresa que condueix a la fractura fràgil de les parts de paret fines-, o una bella capa anoditzada que s'esvaeix després de dues setmanes d'exposició a l'exterior, etc.
El tractament superficial no només és l'últim pas del procés de fabricació, sinó que també està relacionat amb la precisió i la funcionalitat de les peces. Per als components d'alumini de precisió, especialment les peces bàsiques utilitzades en articulacions d'aviació, mèdiques i robots, el tractament superficial també és molt important. A continuació, Hansheng us portarà des d'una altra perspectiva per explicar la-lògica de presa de decisions del tractament de superfícies d'alumini i algunes trampes de tractament de superfícies.
Trieu diferents tractaments superficials per a diferents situacions
Cap procés de tractament de superfícies és omnipotent, hem de triar el procés de tractament de superfícies que pugui aconseguir el millor rendiment segons la situació real. Hansheng ha enumerat quatre categories diferents segons la seva experiència de processament real.
Categoria de rendiment mecànic
Prioritzar el rendiment mecànic de les peces té com a objectiu principal aconseguir una resistència al desgast extremadament alta, duresa superficial i un baix coeficient de fricció. Els escenaris típics inclouen articulacions del robot, engranatges, corredisses i pistons.
Suggeriment:Anoditzat dur (tipus III), niquelat sense electros (ENP), recobriment DLC.
Categoria de rendiment químic/ambiental
When prioritizing the chemical/environmental performance of the parts, it is generally because the parts require extremely high corrosion resistance (salt spray test>1000h), resistència a la intempèrie i aïllament. Els escenaris típics inclouen equips marins, estacions base de comunicacions exteriors i equips de desinfecció mèdica.
Suggeriment:anoditzat, recobriment en pols i oxidació de micro arc (MAO) amb un bon segellat de forats.
Categoria de rendiment físic/estètic
Els components que prioritzen el rendiment físic/estètic solen requerir colors, textures (mat/brillant) i sensacions tàctils específics. Els escenaris típics inclouen carcasses d'electrònica de consum i quadres d'instruments.
Suggeriment:Anodització decorativa (Tipus II), polvorització líquida, sorra+oxidació.
Categoria de funció especial
S'ha de donar prioritat als components amb funcions especials que generalment requereixen una bona conductivitat, biocompatibilitat i una eficiència real d'aire condicionat ultra-.
Suggeriment:Recobriment de conversió química (conductor), polit electrolític (net), impregnació de PTFE (antiadherència).
Comparació dels principals processos de tractament de superfícies i anàlisi de trampes
Anoditzat dur/Tipus III
L'avantatge d'aquest procés és que la seva duresa pot arribar a HV400-600 i el seu aïllament és excel·lent.
Però analitzem les trampes de risc ocultes:
Risc fràgil: la capa d'òxid dura és d'alúmina amb característiques ceràmiques, que és molt trencadissa. Si s'aplica a components de paret-fines sotmesos a un impacte elevat o deformació de flexió, el recobriment s'esquerdarà com el vidre i fins i tot provocarà fractura per fatiga del substrat.
Sensibilitat del material: Extremadament hostil al 7075 (alt coure) o alumini fos (alt silici). El coure i el silici poden dificultar el creixement de les pel·lícules d'òxid, provocant la crema o l'afluixament de la capa de pel·lícula. Això requereix formulacions d'electròlits extremadament especials i control de corrent de pols.
Anodització i tinció estàndard (tipus II)
Els avantatges són el baix cost, la selecció de colors rica i la resistència a la corrosió.
Trampa de risc:
Esvaïment: molts colorants orgànics brillants són molt fràgils sota la llum ultraviolada (UV). Si l'utilitzeu per a equips a l'aire lliure, heu d'especificar colorant de sal inorgànica o colorant electrolític, en cas contrari, "Deep Space Black" es convertirà en "Eggplant Purple" al cap de tres mesos.
Canal de corrosió: la capa anoditzada és essencialment porosa. Si el procés de segellat no compleix els estàndards (com ara la temperatura o el temps insuficients), les molècules d'esprai de sal passaran pels porus i arribaran directament al substrat.
Recobriment en pols/líquid
Els avantatges són una excel·lent resistència a la intempèrie, la cobertura dels defectes del substrat i una bona consistència del color.
Trampa de risc:
Tolerància a la influència: el gruix del recobriment en pols sol estar entre 60-120 μ m. Per a la tolerància d'ajust del nivell H7/g6, aquest gruix té un impacte significatiu en la tolerància.
Irreversibilitat: un cop falla la polvorització o hi ha rascades locals, és extremadament difícil de reparar. Els recobriments de desmuntatge solen requerir un àlcali fort o un sorrat, que pot danyar encara més les dimensions dels substrats de precisió.
Electropolit/polit químic
L'avantatge és que pot reduir la micro rugositat (Ra), millorar la neteja i augmentar la brillantor.
Trampa de risc:
Aquest és un procés de reducció de materials. Preferentment corroirà els límits del gra i les impureses. Si l'estructura cristal·lina de la matèria primera (com ara la vareta d'alumini) és desigual, poden aparèixer pells de taronja o picades a la superfície després del poliment. Té requisits extremadament alts per a la qualitat del substrat.
Pel·lícula de conversió química (cromat/alodina)
Els avantatges són la conductivitat, la resistència a la corrosió, extremadament prim (<1 μ m), and do not affect size.
Trampa de risc:
Molta gent creu erròniament que és molt durador. De fet, és molt suau i no -resistent al desgast. Durant el procés de muntatge, la suor àcida o una lleugera fricció dels dits poden danyar-lo. Normalment només es pot utilitzar com a imprimació o per a la superfície conductora dins del xassís, i no es pot utilitzar com a superfície de treball final per a peces mòbils de precisió.
Com triar correctament el tractament superficial per a la fabricació de precisió?
Si esteu dissenyant accessoris d'alta-precisió, basant-nos en la nostra experiència, us oferim dos suggeriments.
Càlcul de mida per anoditzat
Mecanisme físic: el creixement de la pel·lícula d'òxid segueix la regla empírica del "50% de penetració+50% de creixement" (la proporció específica pot variar lleugerament segons el tipus d'aliatge). Això vol dir que si necessiteu generar una capa de pel·lícula de 50 μm, aproximadament 25 μm de gruix erosionaran cap a l'interior del substrat, mentre que els altres 25 μm creixeran cap a l'exterior.
Suggeriments d'enginyeria de GD&T:
Per a superfícies que no s'acoblen, normalment es pot ignorar. Però per a forats de precisió o eixos de grau H7/g6, això provocarà una desviació en el sistema de mida.
Exemple de càlcul:Si el disseny requereix una obertura final de ϕ 20,00 ± 0,01 mm i especifica un anoditzat dur de 40 μm. Així, a l'etapa de mecanitzat CNC, la mida objectiu per al tornejat no hauria de ser ϕ 20,00, sinó que hauria de ser aproximadament ϕ 20,04 (calculat a partir de 20.00+0.02 × 2).
Estàndard d'anotació de dibuix:Es recomana encaridament etiquetar clarament les "Dimensions abans del xapat" i "Les dimensions després del xapat" al dibuix per eliminar qualsevol malentès entre les parts del processament.
La fragilitat induïda per l'oxidació i l'"efecte volum" dels components-de paret fines
Mecanisme físic: el volum molar de l'alúmina és més gran que el de l'alumini (Al). Quan l'alumini es converteix en alúmina, el seu volum s'expandeix. Aquesta expansió de volum microscòpica generarà un esforç de compressió residual important dins de la capa de membrana.
Risc:Per a peces de paret-fines amb un gruix de paret inferior a 1-2 mm, si aquesta tensió de compressió no es controla, pot provocar deformacions macroscòpiques o deformacions el·líptiques de la peça. A més, l'allargament de la pel·lícula d'òxid dur és extremadament baix (<0.5%), and when the substrate undergoes elastic deformation, the film layer is prone to microcracks, significantly reducing the fatigue life of the parts.
Solució:Per a aquestes peces, cal equilibrar el "gruix de la pel·lícula" i la "deformació" durant el disseny del procés. Normalment es recomana limitar el gruix de la pel·lícula (com ara no superar els 25-30 μ m) o utilitzar paràmetres específics del procés d'oxidació de baix estrès i, si cal, introduir accessoris de suport intern especialitzats per resistir la força de deformació causada per l'expansió del volum.
Atenció: el càlcul i les dades només són de referència. Es recomana confirmar amb el proveïdor de tractament de superfícies en producció real.
resum
El tractament de superfícies cobreix disciplines complexes com la química, la física i la mecànica. A Hansheng Automation, adaptem el tractament superficial al nostre procés de fabricació de precisió, convertint-lo en una part important del nostre procés de fabricació de precisió. Si esteu interessats en les nostres solucions de tractament de superfícies, feu clic aquí -Serveis de tractament de superfícies d'alumini.
Referències
ASTM B117-19: Pràctica estàndard per a l'operació d'aparells d'esprai de sal (boira).
ISO 10074:2017: Anodització d'alumini i els seus aliatges - Especificació per a recobriments d'oxidació anòdica dures sobre alumini i els seus aliatges.
Wernick, S., Pinner, R. i Sheasby, PG (1987). El tractament superficial i l'acabat de l'alumini i els seus aliatges. ASM Internacional.
Manual ASM, Volum 5: Enginyeria de superfícies. ASM Internacional.