Perché il trattamento superficiale è così importante per i vostri componenti di precisione?
Hansheng Automation si concentra sulla fornitura di servizi di componenti per macchinari di precisione. Abbiamo riscontrato molti casi in cui un trattamento superficiale inadeguato ha portato le parti a non soddisfare gli standard di tolleranza. Ad esempio, un'apertura più piccola causa inceppamenti nell'assemblaggio, la ricerca cieca della durezza che porta alla frattura fragile di parti con pareti sottili-o uno splendido strato anodizzato che sbiadisce dopo due settimane di esposizione all'aperto, ecc.
Il trattamento superficiale non è solo l'ultima fase del processo di produzione, ma riguarda anche la precisione e la funzionalità delle parti. Per i componenti di precisione in alluminio, in particolare le parti principali utilizzate nei giunti aeronautici, medici e dei robot, anche il trattamento superficiale è molto importante. Successivamente, Hansheng ti porterà da un'altra prospettiva per spiegare la logica decisionale-del trattamento superficiale dell'alluminio e alcune trappole del trattamento superficiale.
Scegli diversi trattamenti superficiali per diverse situazioni
Nessun processo di trattamento superficiale è onnipotente, dobbiamo scegliere il processo di trattamento superficiale che possa ottenere le migliori prestazioni in base alla situazione reale. Hansheng ha elencato per te quattro diverse categorie in base alla sua effettiva esperienza di elaborazione.
Categoria di prestazione meccanica
Dare priorità alle prestazioni meccaniche delle parti è principalmente finalizzato a ottenere una resistenza all'usura estremamente elevata, una durezza superficiale e un basso coefficiente di attrito. Gli scenari tipici includono giunti, ingranaggi, slitte e pistoni di robot.
Suggerimento:Anodizzazione dura (Tipo III), nichelatura chimica (ENP), rivestimento DLC.
Categoria di prestazioni chimiche/ambientali
When prioritizing the chemical/environmental performance of the parts, it is generally because the parts require extremely high corrosion resistance (salt spray test>1000h), resistenza agli agenti atmosferici e isolamento. Gli scenari tipici includono attrezzature marine, stazioni base di comunicazione esterne e apparecchiature di disinfezione medica.
Suggerimento:anodizzazione, verniciatura a polvere e ossidazione a microarco (MAO) con buona tenuta del foro.
Categoria di prestazione fisica/estetica
I componenti che danno priorità alle prestazioni fisiche/estetiche richiedono in genere colori, texture (opache/lucide) e sensazioni tattili specifici. Gli scenari tipici includono involucri di dispositivi elettronici di consumo e cruscotti.
Suggerimento:Anodizzazione decorativa (Tipo II), spruzzatura liquida, sabbiatura+ossidazione.
Categoria di funzioni speciali
La priorità dovrebbe essere data ai componenti con funzioni speciali che generalmente richiedono una buona conduttività, biocompatibilità e un'efficienza di condizionamento dell'aria effettiva ultra-elevata.
Suggerimento:Rivestimento di conversione chimica (conduttivo), lucidatura elettrolitica (pulita), impregnazione PTFE (antiaderente).
Confronto tra i principali processi di trattamento superficiale e analisi delle trappole
Anodizzazione dura/Tipo III
Il vantaggio di questo processo è che la sua durezza può raggiungere HV400-600 e il suo isolamento è eccellente.
Ma analizziamo le trappole di rischio nascoste:
Rischio fragile: lo strato di ossido duro è costituito da allumina con caratteristiche ceramiche, che è molto fragile. Se applicato su componenti a pareti sottili- soggetti a forti impatti o deformazioni da flessione, il rivestimento si spezzerà come il vetro e causerà persino la frattura per fatica del substrato.
Sensibilità al materiale: estremamente ostile al 7075 (alto contenuto di rame) o all'alluminio pressofuso (alto silicio). Il rame e il silicio possono ostacolare la crescita delle pellicole di ossido, provocando la combustione o l'allentamento dello strato di pellicola. Ciò richiede formulazioni elettrolitiche estremamente speciali e controllo della corrente pulsata.
Anodizzazione e colorazione standard (Tipo II)
I vantaggi sono il basso costo, la ricca selezione di colori e la resistenza alla corrosione.
Trappola del rischio:
Scolorimento: molti coloranti organici brillanti sono molto fragili alla luce ultravioletta (UV). Se lo si utilizza per attrezzature da esterno, è necessario specificare la colorazione al sale inorganico o la colorazione elettrolitica, altrimenti "Deep Space Black" si trasformerà in "Eggplant Purple" dopo tre mesi.
Canale di corrosione: lo strato anodizzato è essenzialmente poroso. Se il processo di sigillatura non soddisfa gli standard (come temperatura o tempo insufficienti), le molecole di nebbia salina passeranno attraverso i pori e raggiungeranno direttamente il substrato.
Rivestimento in polvere/liquido
I vantaggi sono un'eccellente resistenza agli agenti atmosferici, la copertura dei difetti del supporto e una buona consistenza del colore.
Trappola del rischio:
Tolleranza all'influenza: lo spessore del rivestimento in polvere è solitamente compreso tra 60 e 120 μ m. Per la tolleranza di adattamento del livello H7/g6, questo spessore ha un impatto significativo sulla tolleranza.
Irreversibilità: una volta che la spruzzatura fallisce o ci sono graffi locali, è estremamente difficile da riparare. La rimozione dei rivestimenti richiede in genere alcali forti o sabbiatura, che possono danneggiare ulteriormente le dimensioni dei substrati di precisione.
Elettrolucidatura/Lucidatura chimica
Il vantaggio è che può ridurre la microrugosità (Ra), migliorare la pulizia e aumentare la brillantezza.
Trappola del rischio:
Questo è un processo di riduzione dei materiali. Corroderà preferibilmente i bordi del grano e le impurità. Se la struttura cristallina della materia prima (ad esempio una barra di alluminio) non è uniforme, dopo la lucidatura potrebbero apparire buccia d'arancia o vaiolature sulla superficie. Ha requisiti estremamente elevati per la qualità del substrato.
Film di conversione chimica (Cromato/Alodine)
I vantaggi sono conduttività, resistenza alla corrosione, estremamente sottile (<1 μ m), and do not affect size.
Trappola del rischio:
Molte persone credono erroneamente che sia molto durevole. Infatti, è molto morbido e non-resistente all'usura. Durante il processo di assemblaggio, il sudore acido o un leggero sfregamento delle dita potrebbero danneggiarlo. Di solito può essere utilizzato solo come primer o per la superficie conduttiva all'interno del telaio e non può essere utilizzato come superficie di lavoro finale per parti mobili di precisione.
Come scegliere correttamente il trattamento superficiale per la produzione di precisione?
Se stai progettando raccordi ad alta-precisione, in base alla nostra esperienza, ti forniamo due suggerimenti.
Calcolo delle dimensioni per l'anodizzazione
Meccanismo fisico: la crescita della pellicola di ossido segue la regola empirica di "penetrazione del 50%+50% crescita" (il rapporto specifico può variare leggermente a seconda del tipo di lega). Ciò significa che se è necessario generare uno strato di pellicola di 50 μm, circa 25 μm di spessore si eroderanno verso l'interno del substrato, mentre gli altri 25 μm cresceranno verso l'esterno.
Suggerimenti per l'ingegneria GD&T:
Per le superfici non combacianti, questo di solito può essere ignorato. Tuttavia, per i fori o gli alberi di precisione di grado H7/g6, ciò causerà una deviazione nel sistema di dimensioni.
Esempio di calcolo:Se il progetto richiede un'apertura finale di ϕ 20,00 ± 0,01 mm e specifica un'anodizzazione dura da 40 μm. Pertanto, nella fase di lavorazione CNC, la dimensione target per la tornitura non dovrebbe essere ϕ 20,00, ma dovrebbe essere circa ϕ 20,04 (calcolata da 20.00+0.02 × 2).
Standard di annotazione del disegno:Si consiglia vivamente di indicare chiaramente sul disegno le "Dimensioni prima della placcatura" e le "Dimensioni dopo la placcatura" per eliminare eventuali malintesi tra le parti coinvolte nella lavorazione.
L'ossidazione induce fragilità e "effetto volume" dei componenti a pareti sottili-
Meccanismo fisico: il volume molare dell'allumina è maggiore di quello dell'alluminio (Al). Quando l'alluminio viene convertito in allumina, il suo volume si espande. Questa microscopica espansione del volume genererà un significativo stress di compressione residuo all'interno dello strato di membrana.
Rischio:Per le parti a parete sottile-con uno spessore inferiore a 1-2 mm, se questa sollecitazione di compressione non viene controllata, può causare una deformazione macroscopica o una deformazione ellittica del pezzo. Inoltre l’allungamento del film di ossido duro è estremamente basso (<0.5%), and when the substrate undergoes elastic deformation, the film layer is prone to microcracks, significantly reducing the fatigue life of the parts.
Soluzione:Per tali parti è necessario bilanciare lo "spessore del film" e la "deformazione" durante la progettazione del processo. Di solito si consiglia di limitare lo spessore del film (ad esempio non superiore a 25-30 μ m) o utilizzare parametri specifici del processo di ossidazione a basso stress e, se necessario, introdurre dispositivi di supporto interno specializzati per resistere alla forza di deformazione causata dall'espansione del volume.
Attenzione: calcoli e dati sono solo di riferimento. Si consiglia di verificare con il fornitore del trattamento superficiale la produzione effettiva.
riepilogo
Il trattamento superficiale copre discipline complesse come chimica, fisica e meccanica. In Hansheng Automation, adattiamo il trattamento superficiale al nostro processo di produzione di precisione, rendendolo una parte importante del nostro processo di produzione di precisione. Se sei interessato alle nostre soluzioni di trattamento superficiale, fai clic qui –Servizi di trattamento superficiale dell'alluminio.
Riferimenti
ASTM B117-19: Pratica standard per il funzionamento di apparecchi a nebbia salina (nebbia).
ISO 10074:2017: Anodizzazione dell'alluminio e delle sue leghe - Specifiche per rivestimenti di ossidazione anodica dura su alluminio e sue leghe.
Wernick, S., Pinner, R. e Sheasby, PG (1987). Il trattamento superficiale e la finitura dell'alluminio e delle sue leghe. ASM Internazionale.
Manuale ASM, volume 5: Ingegneria delle superfici. ASM Internazionale.