Obróbka powierzchniowa części odlewów metalowych

Obróbka powierzchni metalu to proces sztucznego tworzenia warstwy powierzchniowej na powierzchni metalowego materiału bazowego, która różni się od właściwości mechanicznych, fizycznych i chemicznych podłoża. Celem obróbki powierzchni jest zapewnienie odporności produktu na korozję, zużycie, dekorację lub inne specjalne wymagania funkcjonalne. W przypadku odlewów metalowych najczęściej stosowanymi metodami obróbki powierzchni są: polerowanie mechaniczne, obróbka chemiczna, obróbka cieplna powierzchni i powierzchnia natryskiwana. Wstępna obróbka powierzchni odlewów metalowych polega na oczyszczeniu, zamiataniu, gratowaniu, odtłuszczeniu i odtlenieniu powierzchni przedmiotu obrabianego.

Istnieją dwa wyjaśnienia obróbki powierzchni. Jednym z nich jest ogólna obróbka powierzchni, która obejmuje wiele metod fizycznych i chemicznych, w tym obróbkę wstępną, galwanizację, malowanie, utlenianie chemiczne, natryskiwanie termiczne itp.; drugim jest wąsko pojęta obróbka powierzchni. Czyli tylko obróbka obejmująca piaskowanie, polerowanie itp., co często nazywamy obróbką wstępną.

 

Obróbka powierzchniowa	Aplikacje
Cynkowanie	Odlewy ze stali stopowych, odlewy ze stali węglowych, części wykonane metodą metalurgii proszków
Bezprądowa powłoka cynkowa	Bezprądowa powłoka bogata w cynk na częściach stalowych
Bezprądowe niklowanie	Bezprądowe niklowanie części ze stali, stali nierdzewnej, aluminium i miedzi
Cynkowanie	Cynkowanie części stalowych
Chromowanie	Odlewy ze stali stopowych, odlewy ze stopów na bazie miedzi
Niklowanie	Bezprądowe niklowanie części ze stali, stali nierdzewnej i aluminium
Powłoka chromowo-niklowa	Części mosiężne, części z brązu
Cynkowanie niklowane	Odlewy stalowe, odlewy mosiężne, części odlewane z brązu
Powłoka miedziano-niklowo-chromowana	Powłoka miedziowo-niklowo-chromowa na elementach ze stali, stali nierdzewnej i aluminium
Miedziowanie	Powłoka na częściach stalowych
Anodowanie	Anodowanie i anodowanie twarde profili aluminiowych, obróbka skrawaniem i części aluminiowe odlewane ciśnieniowo
Malarstwo	Malowanie i sucha powłoka na częściach z żelaza, aluminium, stali nierdzewnej i stali
Czyszczenie kwasem	Kwasowe czyszczenie odlewów ze stali nierdzewnej, części poddanych obróbce cieplnej, nadstopów, stopów aluminium i części ze stopów tytanu
Pasywacja	Pasywacja wszystkich rodzajów stali nierdzewnej
Fosforanowanie	Fosforanowanie cynkiem i manganem zwykłych odlewów i części obrabianych
Elektroforeza	Elektroforeza na elementach stalowych
Polerowanie elektrolityczne	Polerowanie elektrolityczne części ze stali nierdzewnej
Ciągnienie drutu	Części ze stali nierdzewnej metodą odlewania, spawania i kucia

 

1. Przygotowanie powierzchni

W procesie obróbki, transportu, przechowywania itp. na powierzchni metalowych przedmiotów często pojawia się zgorzelina tlenkowa, rdzawy piasek formierski, żużel spawalniczy, pył, olej i inne zabrudzenia. Aby powłoka dobrze przylegała do powierzchni przedmiotu obrabianego, powierzchnię przedmiotu obrabianego należy oczyścić przed malowaniem. W przeciwnym razie wpłynie to nie tylko na siłę wiązania i odporność powłoki na korozję z metalem, ale także na metal nieszlachetny, nawet jeśli będzie pokryty. Pod ochroną warstwy może nadal korodować, powodując złuszczanie się powłoki, co wpływa na właściwości mechaniczne i żywotność przedmiotu obrabianego. Można zauważyć, że celem wstępnej obróbki powierzchni metalowych przedmiotów jest zapewnienie dobrego podłoża odpowiedniego do wymagań powłoki, uzyskanie dobrej jakości warstwy ochronnej i przedłużenie żywotności produktu.

 

2. Obróbka mechaniczna

Obejmują one głównie polerowanie wałkiem szczotką drucianą, śrutowanie i piaskowanie.

Polerowanie szczotkowe polega na tym, że wałek szczotkowy napędzany jest silnikiem, a wałek szczotkowy obraca się z dużą prędkością na górnej i dolnej powierzchni paska w kierunku przeciwnym do ruchu walca w celu usunięcia zgorzeliny tlenkowej. Zgorzelinę szczotkowanego tlenku żelaza wypłukuje się za pomocą zamkniętego układu przemywania obiegową wodą chłodzącą.

Śrutowanie to metoda wykorzystująca siłę odśrodkową do przyspieszania pocisku i wyrzucania go na obrabiany przedmiot w celu usunięcia rdzy i oczyszczenia. Jednakże śrutowanie ma słabą elastyczność i jest ograniczone w zależności od miejsca. Czyszczenie przedmiotu obrabianego jest trochę ślepe i łatwo jest wytworzyć martwe narożniki na wewnętrznej powierzchni przedmiotu obrabianego, których nie można oczyścić. Struktura sprzętu jest złożona, istnieje wiele części zużywających się, zwłaszcza ostrza i inne części szybko się zużywają, roboczogodziny konserwacji są liczne, koszty są wysokie, a jednorazowa inwestycja jest duża. Przy użyciu śrutowania do obróbki powierzchni siła uderzenia jest duża, a efekt czyszczenia jest oczywisty.

Jednakże obróbka cienkich blach przez śrutowanie może łatwo odkształcić przedmiot obrabiany, a śrut stalowy uderza w powierzchnię przedmiotu obrabianego (niezależnie od śrutowania czy śrutowania), deformując metalowe podłoże. Ponieważ tlenek żelazowo-żelazowy i tlenek żelazożelazowy nie mają plastyczności, zostaną zerwane. Po oderwaniu film olejowy odkształca się wraz z materiałem, dlatego śrutowanie i śrutowanie nie jest w stanie całkowicie usunąć plam olejowych z przedmiotu obrabianego z plamami olejowymi. Spośród istniejących metod obróbki powierzchni detali najlepszym efektem czyszczenia jest piaskowanie. Piaskowanie nadaje się do czyszczenia powierzchni przedmiotu obrabianego o wyższych wymaganiach.

 

3. Obróbka plazmowa

Plazma to zbiór dodatnio naładowanych cząstek dodatnich i cząstek ujemnych (w tym jonów dodatnich, jonów ujemnych, elektronów, wolnych rodników i różnych grup aktywnych itp.). Ładunki dodatnie i ujemne są sobie równe. Dlatego nazywa się to plazmą, która jest czwartym stanem, w którym istnieje materia, oprócz stanu stałego, ciekłego i gazowego – stanu plazmy. Powierzchniowy procesor plazmowy składa się z generatora plazmy, rurociągu dostarczającego gaz i dyszy plazmowej. Generator plazmowy generuje energię pod wysokim ciśnieniem i o wysokiej częstotliwości w stalowej rurze dyszy, która jest aktywowana i kontrolowana w celu wygenerowania plazmy niskotemperaturowej w wyładowaniu jarzeniowym za pomocą sprężonego powietrza. Plazma jest natryskiwana na powierzchnię przedmiotu obrabianego.

Kiedy plazma spotyka się z powierzchnią obrabianego przedmiotu, następuje zmiana obiektu i zachodzą reakcje chemiczne. Powierzchnia została oczyszczona, a zanieczyszczenia węglowodorowe takie jak tłuszcz i dodatki pomocnicze zostały usunięte, wytrawione i szorstkie lub utworzyły gęstą usieciowaną warstwę lub wprowadzono grupy polarne zawierające tlen (hydroksylowe, karboksylowe), te Grupa została efekt poprawy przyczepności różnych materiałów powłokowych i został zoptymalizowany pod kątem przyczepności i zastosowań malarskich. W tym samym efekcie zastosowanie powierzchni do obróbki plazmowej może uzyskać bardzo cienką powierzchnię powłoki o wysokiej wytrzymałości na rozciąganie, co jest korzystne przy klejeniu, powlekaniu i drukowaniu. Nie ma potrzeby stosowania innych maszyn, zabiegów chemicznych i innych silnych składników w celu zwiększenia przyczepności.

 

4. Metoda elektrochemiczna

Elektrochemiczna obróbka powierzchni wykorzystuje reakcję elektrodową w celu utworzenia powłoki na powierzchni przedmiotu obrabianego, która obejmuje głównie galwanizację i utlenianie anodowe.

Gdy przedmiotem obrabianym jest katoda w roztworze elektrolitu. Proces tworzenia powłoki na powierzchni pod wpływem prądu zewnętrznego nazywa się galwanizacją. Warstwa galwaniczna może być metalem, stopem, półprzewodnikiem lub zawierać różne cząstki stałe, takie jak miedziowanie, niklowanie itp.

W roztworze elektrolitu przedmiotem obrabianym jest anoda. Proces tworzenia warstwy tlenku na powierzchni pod wpływem prądu zewnętrznego nazywa się anodowaniem, takim jak anodowanie stopu aluminium. Obróbkę utleniającą stali można przeprowadzić metodami chemicznymi lub elektrochemicznymi. Metoda chemiczna polega na umieszczeniu przedmiotu obrabianego w roztworze utleniającym i poleganiu na działaniu chemicznym w celu utworzenia warstwy tlenku na powierzchni przedmiotu obrabianego, np. Zanieczyszczenia stali.

 

5. Metody chemiczne

Obróbka powierzchni metodą chemiczną nie ma wpływu na prąd i wykorzystuje interakcję substancji chemicznych w celu utworzenia warstwy galwanicznej na powierzchni przedmiotu obrabianego. Głównymi metodami są obróbka chemiczną powłoką konwersyjną i powlekanie bezprądowe.

W roztworze elektrolitu na metalowy przedmiot nie działa prąd zewnętrzny, a substancja chemiczna zawarta w roztworze oddziałuje z przedmiotem obrabianym, tworząc powłokę na jego powierzchni, co nazywa się obróbką chemiczną folią konwersyjną. Takie jak niebieszczenie, fosforanowanie, pasywacja i obróbka solą chromu na powierzchni metalu. W roztworze elektrolitu powierzchnia przedmiotu obrabianego jest poddawana obróbce katalitycznej bez wpływu prądu zewnętrznego. W rozwiązaniu, ze względu na redukcję substancji chemicznych, proces osadzania pewnych substancji na powierzchni przedmiotu obrabianego w celu utworzenia powłoki nazywany jest powlekaniem bezprądowym, takim jak nikiel bezprądowy, miedziowanie bezprądowe itp.

 

6. Metoda przetwarzania na gorąco

Metoda obróbki na gorąco polega na stopieniu lub termicznej dyfuzji materiału w warunkach wysokiej temperatury w celu utworzenia powłoki na powierzchni przedmiotu obrabianego. Główne metody są następujące:

1) Powlekanie ogniowe
Proces umieszczania metalowego przedmiotu w roztopionym metalu w celu utworzenia powłoki na jego powierzchni nazywa się powlekaniem ogniowym i jest to na przykład cynkowanie ogniowe i aluminium.

2) Natryskiwanie termiczne
Proces rozpylania stopionego metalu i natryskiwania go na powierzchnię przedmiotu obrabianego w celu utworzenia powłoki nazywa się natryskiwaniem termicznym, takim jak natryskiwanie cieplne cynku i natryskiwanie cieplne aluminium.

3) Tłoczenie na gorąco
Proces podgrzewania i dociskania folii metalowej na powierzchni przedmiotu obrabianego w celu utworzenia warstwy powłoki nazywa się tłoczeniem na gorąco, np. folią aluminiową tłoczoną na gorąco.

4) Chemiczna obróbka cieplna
Proces, w którym przedmiot obrabiany styka się z substancjami chemicznymi i zostaje nagrzany, a pewien pierwiastek przedostaje się na powierzchnię przedmiotu obrabianego w wysokiej temperaturze, nazywa się chemiczną obróbką cieplną, taką jak azotowanie i nawęglanie.

 

7. Elektroforeza

Jako elektrodę przedmiot obrabiany jest wkładany do przewodzącej farby rozpuszczalnej w wodzie lub emulgowanej w wodzie i tworzy obwód z drugą elektrodą w farbie. Pod wpływem pola elektrycznego roztwór powłoki ulega dysocjacji na naładowane jony żywicy, kationy przemieszczają się do katody, a aniony do anody. Te naładowane jony żywicy wraz z zaadsorbowanymi cząsteczkami pigmentu są poddawane elektroforezie na powierzchni przedmiotu obrabianego, tworząc powłokę. Proces ten nazywa się elektroforezą.

 

8. Natryskiwanie elektrostatyczne

Pod działaniem pola elektrycznego wysokiego napięcia prądu stałego, rozpylone ujemnie naładowane cząsteczki farby są kierowane w stronę dodatnio naładowanego przedmiotu obrabianego w celu uzyskania powłoki farby, co nazywa się natryskiwaniem statycznym.