نحوه انتخاب فرآیند تصفیه سطح مناسب برای اجزای آلومینیومی

Hansheng Automation بر ارائه خدمات جزء برای ماشین آلات دقیق تمرکز دارد. موارد زیادی را دیده‌ایم که عملیات سطحی نامناسب منجر به عدم رعایت استانداردهای تحمل قطعات شده است. مانند دیافراگم کوچکتر که باعث گیر کردن مونتاژ می شود، دنبال کردن کورکورانه سختی که منجر به شکستگی شکننده قطعات-دیواره نازک می شود، یا محو شدن لایه آنودایز زیبا پس از دو هفته قرار گرفتن در فضای باز و غیره.

عملیات سطحی نه تنها آخرین مرحله در فرآیند ساخت است، بلکه به دقت و عملکرد قطعات نیز مرتبط است. برای قطعات آلومینیومی دقیق، به ویژه قطعات اصلی مورد استفاده در مفاصل حمل و نقل هوایی، پزشکی و ربات، عملیات سطح نیز بسیار مهم است. در مرحله بعد، Hansheng شما را از منظری دیگر برای توضیح منطق تصمیم گیری{2}}در مورد عملیات سطح آلومینیوم و برخی از تله های درمان سطحی راهنمایی می کند.

هیچ فرآیند تصفیه سطحی قادر مطلق نیست، ما باید فرآیندی را انتخاب کنیم که بتواند بهترین عملکرد را با توجه به وضعیت واقعی به دست آورد. هانشنگ بر اساس تجربه پردازش واقعی خود، چهار دسته مختلف را برای شما فهرست کرده است.

دسته عملکرد مکانیکی

اولویت بندی عملکرد مکانیکی قطعات در درجه اول با هدف دستیابی به مقاومت در برابر سایش بسیار بالا، سختی سطح و ضریب اصطکاک کم است. سناریوهای معمولی شامل اتصالات ربات، چرخ دنده ها، اسلایدها و پیستون ها هستند.
پیشنهاد:آندایزینگ سخت (نوع III)، آبکاری نیکل الکترولس (ENP)، پوشش DLC.

رده عملکرد شیمیایی / زیست محیطی

When prioritizing the chemical/environmental performance of the parts, it is generally because the parts require extremely high corrosion resistance (salt spray test>1000 ساعت)، مقاومت در برابر آب و هوا، و عایق. سناریوهای معمولی شامل تجهیزات دریایی، ایستگاه های پایه ارتباطی در فضای باز و تجهیزات ضد عفونی پزشکی است.
پیشنهاد:آندایزینگ، پوشش پودری و اکسیداسیون میکرو قوس (MAO) با آب بندی خوب سوراخ.

دسته عملکرد فیزیکی/زیبایی شناختی

مولفه هایی که عملکرد فیزیکی/زیبایی شناختی را در اولویت قرار می دهند، معمولاً به رنگ ها، بافت ها (مات/براقیت زیاد) و حس های لمسی خاص نیاز دارند. سناریوهای معمولی شامل بدنه لوازم الکترونیکی مصرفی و پانل ابزار است.
پیشنهاد:آندایزینگ تزئینی (نوع II)، پاشش مایع، سندبلاست + اکسیداسیون.

دسته عملکرد ویژه

اولویت باید به اجزایی با عملکردهای ویژه داده شود که عموماً به رسانایی خوب، سازگاری زیستی و راندمان تهویه مطبوع واقعی{0} بالا نیاز دارند.
پیشنهاد:پوشش تبدیل شیمیایی (رسانا)، پرداخت الکترولیتی (تمیز)، اشباع PTFE (ضد چسبندگی).

 

آنودایز سخت / نوع III

مزیت این فرآیند این است که سختی آن می تواند به HV400-600 برسد و عایق آن عالی است.

اما بیایید تله های خطر پنهان را تحلیل کنیم:
خطر ترد: لایه اکسید سخت آلومینا با مشخصات سرامیکی است که بسیار شکننده است. اگر روی اجزای دیوار نازک- که در معرض ضربه یا تغییر شکل خمشی زیاد قرار دارند، اعمال شود، پوشش مانند شیشه ترک می‌خورد و حتی باعث شکستگی ناشی از خستگی زیرلایه می‌شود.
حساسیت مواد: نسبت به 7075 (مس بالا) یا آلومینیوم ریخته گری (سیلیکون بالا) بسیار غیر دوستانه است. مس و سیلیکون می توانند از رشد لایه های اکسیدی جلوگیری کنند و منجر به سوختن یا شل شدن لایه فیلم شوند. این نیاز به فرمولاسیون الکترولیت بسیار ویژه و کنترل جریان پالس دارد.

آندایزینگ و رنگ آمیزی استاندارد (نوع II)

از مزایای آن می توان به هزینه کم، انتخاب رنگ غنی و مقاومت در برابر خوردگی اشاره کرد.

تله خطر:
محو شدن: بسیاری از رنگ های آلی روشن در زیر اشعه ماوراء بنفش (UV) بسیار شکننده هستند. اگر از آن برای تجهیزات فضای باز استفاده می کنید، باید رنگ نمک معدنی یا رنگ آمیزی الکترولیتی را مشخص کنید، در غیر این صورت «دیپ اسپیس بلک» پس از سه ماه به «بنفش بادمجانی» تبدیل می شود.
کانال خوردگی: لایه آنودایز اساسا متخلخل است. اگر فرآیند آب بندی استانداردها (مانند دما یا زمان ناکافی) را برآورده نکند، مولکول های اسپری نمک از منافذ عبور کرده و مستقیماً به زیرلایه می رسند.

پوشش پودری / مایع

از مزایای آن می توان به مقاومت عالی در برابر آب و هوا، پوشش عیوب زیرلایه و ثبات رنگ خوب اشاره کرد.

تله خطر:
تحمل نفوذ: ضخامت پوشش پودری معمولاً بین 60-120 میکرومتر است. برای تلرانس تناسب سطح H7/g6، این ضخامت تأثیر قابل توجهی بر تحمل دارد.
برگشت ناپذیری: هنگامی که سمپاشی ناموفق باشد یا خراش های موضعی ایجاد شود، تعمیر آن بسیار دشوار است. لایه برداری از پوشش ها معمولاً نیاز به قلیا یا سندبلاست قوی دارد که می تواند به ابعاد زیرلایه های دقیق آسیب بیشتری وارد کند.

الکترو پولیش / پرداخت شیمیایی

مزیت این است که می تواند زبری میکرو (Ra) را کاهش دهد، تمیزی را بهبود بخشد و براقیت را افزایش دهد.

تله خطر:
این فرآیند کاهش مواد است. ترجیحاً مرزهای دانه و ناخالصی ها را خورده می کند. اگر ساختار کریستالی ماده خام (مانند میله آلومینیومی) ناهموار باشد، پوست پرتقال یا حفره ممکن است پس از پرداخت روی سطح ظاهر شود. نیازهای بسیار بالایی برای کیفیت بستر دارد.

فیلم تبدیل شیمیایی (کرومات/آلودین)

از مزایای آن می توان به رسانایی، مقاومت در برابر خوردگی، بسیار نازک (<1 μ m), and do not affect size.

تله خطر:
بسیاری از مردم به اشتباه فکر می کنند که بسیار بادوام است. در واقع، بسیار نرم است و در برابر سایش مقاوم نیست. در طول فرآیند مونتاژ، عرق اسیدی یا اصطکاک جزئی انگشتان ممکن است به آن آسیب برساند. معمولاً فقط می توان از آن به عنوان پرایمر یا برای سطح رسانا در داخل شاسی استفاده کرد و نمی تواند به عنوان سطح کار نهایی برای قطعات متحرک دقیق استفاده شود.

اگر بر اساس تجربه ما، اتصالات{0} با دقت بالا طراحی می‌کنید، دو پیشنهاد برای شما ارائه می‌کنیم.

محاسبه اندازه برای آندایزینگ

مکانیسم فیزیکی: رشد فیلم اکسید از قانون تجربی "50% نفوذ+50% رشد" پیروی می کند (نسبت خاص ممکن است بسته به نوع آلیاژ کمی متفاوت باشد). این بدان معنی است که اگر شما نیاز به ایجاد یک لایه فیلم 50 میکرومتری داشته باشید، تقریباً 25 میکرومتر ضخامت به سمت داخل بستر فرسایش می یابد، در حالی که 25 میکرومتر دیگر به سمت بیرون رشد می کند.

پیشنهادات مهندسی GD&T:
برای سطوح غیر جفت‌گیر، معمولاً می‌توان این موضوع را نادیده گرفت. اما برای سوراخ ها یا شفت های دقیق H7/g6، این امر باعث انحراف در سیستم اندازه می شود.

مثال محاسبه:اگر طراحی نیاز به دیافراگم نهایی 0.01 ± 20.00 میلی متر داشته باشد و آندایزینگ سخت 40 میکرومتر را مشخص کند. بنابراین در مرحله ماشینکاری CNC، اندازه هدف برای تراشکاری نباید ϕ 20.00 باشد، بلکه باید تقریبا ϕ 20.04 باشد (محاسبه از 20.00+0.02 × 2).

استاندارد حاشیه نویسی طراحی:اکیداً توصیه می شود برای رفع هرگونه سوء تفاهم بین طرفین پردازش، برچسب "ابعاد قبل از آبکاری" و "ابعاد بعد از آبکاری" را روی نقشه مشخص کنید.

شکنندگی ناشی از اکسیداسیون و "اثر حجمی" اجزای دیواره نازک-

مکانیسم فیزیکی: حجم مولی آلومینا بیشتر از آلومینیوم (Al) است. وقتی آلومینیوم به آلومینا تبدیل می شود، حجم آن افزایش می یابد. این انبساط حجمی میکروسکوپی، تنش فشاری باقیمانده قابل توجهی را در لایه غشا ایجاد می کند.

ریسک:برای قطعات نازک-دیواره با ضخامت دیواره کمتر از 1-2 میلی متر، اگر این تنش فشاری کنترل نشود، می تواند باعث تاب خوردگی ماکروسکوپی یا تغییر شکل بیضوی قطعه کار شود. علاوه بر این، ازدیاد طول فیلم اکسید سخت بسیار کم است (<0.5%), and when the substrate undergoes elastic deformation, the film layer is prone to microcracks, significantly reducing the fatigue life of the parts.

راه حل:برای چنین قطعاتی، لازم است "ضخامت فیلم" و "تغییر شکل" در طول طراحی فرآیند متعادل شود. معمولاً توصیه می‌شود ضخامت فیلم را محدود کنید (مثلاً از 25 تا 30 میکرو متر تجاوز نکنید) یا از پارامترهای فرآیند اکسیداسیون با تنش کم استفاده کنید و در صورت لزوم، وسایل پشتیبانی داخلی تخصصی را برای مقاومت در برابر نیروی تغییر شکل ناشی از انبساط حجم معرفی کنید.

توجه: محاسبه و داده ها فقط برای مرجع هستند. توصیه می شود در تولید واقعی با تامین کننده تصفیه سطح تأیید شود.

درمان سطح رشته های پیچیده ای مانند شیمی، فیزیک و مکانیک را پوشش می دهد. در Hansheng Automation، ما عملیات سطح را با فرآیند تولید دقیق خود تطبیق می دهیم و آن را به بخش مهمی از فرآیند تولید دقیق خود تبدیل می کنیم. اگر به راه حل های تصفیه سطح ما علاقه مند هستید، لطفا اینجا را کلیک کنید -خدمات تصفیه سطح آلومینیوم.

ASTM B117-19: تمرین استاندارد برای عملکرد دستگاه نمک پاش (مه).

ISO 10074:2017: آنودایز کردن آلومینیوم و آلیاژهای آن - مشخصات پوشش‌های اکسیداسیون آندی سخت روی آلومینیوم و آلیاژهای آن.

Wernick, S., Pinner, R., & Sheasby, PG (1987). عملیات سطحی و تکمیل آلومینیوم و آلیاژهای آن. ASM International.

ASM Handbook, Volume 5: Surface Engineering. ASM International.