Kā sasniegt ideālu virsmas apdari liešanai ar matricām izgatavotiem komponentiem?

Virsmas apdares standarti un detaļu liešanas daļām piemērotās pakāpes izvēle

NADCA virsmas apdares pakāpes: tehniskā lietošana, funkcionālā, komerciālā un patērētāju — atbilstoša pielāgošana lietojumprogrammām

Piemērotas virsmas apdares pakāpes izvēle detaļu liešanas komponentiem prasa saskaņošanu gan ar funkcionālajām, gan estētiskajām prasībām. Ziemeļamerikas detaļu liešanas asociācija (NADCA) klasificē virsmas apdari piecās atsevišķās pakāpēs:

Prioritāte ir zemākajai pieļaujamajai kvalitātes pakāpei — piemēram, lietojumtiklā (1) iekšējiem skavām — lai kontrolētu izmaksas, vienlaikus atbilstot ekspluatācijas prasībām. Katra pakāpe uzliek stingrākas prasības attiecībā uz porainību un raupjumu: patēriņa preču klases (4) komponentiem parasti nepieciešams Ra ≤ 0,8 μm, kamēr lietojumtikla klases komponentiem var būt pieļaujams līdz 3,2 μm Ra.

Ielietā stāvokļa kritiskā nozīme virsmas apdarei nepieciešamo iespēju noteikšanā

Tas, kas notiek pirmajā liešanas virsmā, patiesībā nosaka, kādu apdari mēs varam iegūt vēlāk. Porainības līmenis, šīs plūsmas līnijas no kausētā metāla kustības un metālu sadalīšanās veids iekšējā formā — visi šie faktori ir svarīgi. Kad gāzes burbuļi veido poras, kuru izmērs pārsniedz 0,1 mm, bez papildu metināšanas darbiem ir gandrīz neiespējami sasniegt komerciālās klases 3 standartus. Temperatūras svārstības matricā, kas pārsniedz 30 °C liešanas laikā, patiesībā palielina šo virsmas krāteru skaitu aptuveni par 70 %, tādējādi traucējot gan anodizācijas procesus, gan arī tieši tos smalkos plānās plēves pārklājumus, uz kuriem ražotāji balstās. Tāpēc ražošanas apstākļos tik ļoti svarīga ir pareiza procesa kontrole. Vienmērīgu dzesēšanas ātrumu uzturēšana visā procesā un vārtu pareiza projektēšana palīdz kopumā nodrošināt labāku virsmas kvalitāti. Dažas rūpnīcas ziņo, ka, koncentrējoties uz šīm pamatprincipiem jau no paša sākuma, viņi samazinājuši papildu apstrādes soļu skaitu aptuveni par 40 %.

Priekšapstrādes metodes, kas ļauj panākt uzticamas virsmas apdares

Mehāniskā profilēšana: lodīšanas balināšana pret smilšu balināšanu optimāla enkura raksta izveidošanai

Pareiza mehāniskā profila iegūšana ir tas, kas veido tās kotējuma saķeres pamatnei nepieciešamās enkura formas. Šotblastinga (metāla lodes izsmidzināšanas) metode darbojas, izsviežot sfēriskus materiālus, piemēram, tērauda lodītes, kas rada diezgan vienmērīgas virsmas ar aptuveni 1,5–3 mils (milthas) raupjumu. Tāpēc šī metode ir ļoti piemērota lieliem ražošanas apjomiem, kad svarīgi samazināt putekļu veidošanos un kad detaļām jāilgst ilgāk. Savukārt smilšstrādāšana (smilšu izsmidzināšana) virsmā iedarbojas ar leņķiskiem materiāliem, radot raupjākus, asus profilus dziļumā apmēram 3–5 mils. Šie profili nodrošina daudz labāku pārklājuma saķeri grūtām ekspluatācijas apstākļu situācijām, tomēr pēc tam rodas vairāk netīrumu, ko jānotīra. Pēc nozares datiem aptuveni septiņi no desmit pārklājumu neveiksmēm notiek tāpēc, ka virsmas sākotnēji nav pareizi profilētas. Izvēloties starp abām metodēm, bieži vien tikpat svarīgi faktori kā detaļu ģeometrijas sarežģītība, apstrādājamo gabalu skaits un vides regulējumu ievērošana ir tikpat svarīgi kā ideālā saķere starp pārklājumu un pamatni.

Ķīmiskās priekšapstrādes: hromāta un trivalentā hroma konversijas pārklājumi uzlabotai saķerei

Priekšapstrādes ķīmiskie līdzekļi sniedz lieliskus rezultātus, uzlabojot saķeri ar metāla virsmām un aizsargājot pret rūsu. Hromāta pārklājumi, kas izgatavoti ar heksavalentu hromu, jau sen ir uzticami risinājumi, tomēr ražotāji visā pasaulē tos arvien vairāk atceļ, ņemot vērā veselības riskus, kas saistīti ar to toksicitāti. Šodien trivalenta hroma šķīdumi kļūst par izvēles risinājumu videi draudzīgām ražošanas līnijām. Tie atbilst visām nepieciešamajām REACH regulācijām, iztur sāls miglas izmēģinājumus vairāk nekā 500 stundas un palielina krāsas pielipību aptuveni par 40 % salīdzinājumā ar neatstrādātu metālu. Lai arī abu veidu apstrāde ietver līdzīgas darbības — tīrīšanu, aktivizēšanu un pēc tam patiesībā pārklājuma uzklāšanu — trivalentu materiālu izmantošana vienkāršo drošības protokolu ievērošanu un dokumentācijas sagatavošanu. Izvēloties starp dažādiem apstrādes veidiem, būtisku lomu lēmumu pieņemšanā spēlē faktori, piemēram, ar kādu sakausējumu tiek strādāts (zinša un alūminija sakausējums vai magnijs), kā arī tas, kur galīgais produkts tiks izmantots.

Virsmas apdarešu novērtēšana snieguma un estētiskās izskata ziņā

Anodēšanas problēmas augstsiliķija alumīnija sakausējumos (piemēram, ADC12) un alternatīvas

Alumīnija sakausējumi ar augstu silīcija saturu, piemēram, ADC12, kurā ir aptuveni 10–12 % silīcija, vienkārši slikti piemēroti anodizācijas procesiem. Silīcija daļiņas faktiski traucē oksīda kārtas veidošanos virsmas garumā. Kas notiek? Neviendabiga biezuma kārta, vājāka aizsardzība pret koroziju un tās nepatīkamās tumšās pietūkuma vietas vai tā sauktā "melnā plēve", kas izpaužas cauri. Kad galvenais mērķis ir patiesībā detaļas aizsardzība, nevis tās vizuālā izskata uzlabošana, trivalentā hroma konversijas pārklājumi parasti labāk pievienojas virsmai un piedāvā arī lielāku korozijas izturību, turklāt to iegādes izmaksas ir zemākas. Protams, dažas ražotnes mēģina vispirms novērst šīs problēmas, veicot mehānisko polēšanu pirms anodizācijas, taču šāda pieeja parasti palielina ražošanas izmaksas par 15–25 %. Detaļām, kurām vizuālais izskats nav īpaši svarīgs, īpaši tad, ja silīcija saturs pārsniedz 9 %, pulverveida pārklājumi vai keramiskie apstrādes veidi parasti darbojas labāk nekā tradicionālie anodizācijas paņēmieni gan sniegumā, gan pielietošanas izmaksās.

Pulverveida pārklājums pret elektrodepozīcijas pārklājumu: kompromisi ilgmūžīgumā, malu pārklāšanā un izmaksās HPDC komponentiem

Augsspiediena liešanas (HPDC) komponentiem pulverveida pārklājums un elektrodepozīcijas pārklājums veic papildinošas funkcijas:

• Izturība pulverveida pārklājums nodrošina biezākus kārtus (60–120 μm) ar augstāku triecienu izturību — tas ir īpaši piemērots automašīnu ārējām daļām. Elektrodepozīcijas pārklājums nodrošina plānākus un UV stabīlākus kārtus (15–25 μm).
• Malu pārklāšana elektrodepozīcijas pārklājuma elektrodepozīcija nodrošina vienmērīgu pārklāšanu — pat uz asām malām un iedobēm — tā pārsniedz pulverveida pārklājuma efektivitāti par 40 % sarežģītās ģeometrijās.
• Izmaksas un ilgtspēja elektrodepozīcijas pārklājums samazina materiālu atkritumus par 30 %, izmantojot šķidruma atkārtotu izmantošanu; pulverveida pārklājums neizdala VOC, bet tam nepieciešama lielāka karsēšanas enerģija.

Praktisks lēmumu pieņemšanas rāmjs virsmas apdarei

Materiāls–Ģeometrija–Funkcija matrica: virsmas apdare atbilstoši reālās pasaules prasībām

Pareizās virsmas apdares izvēle patiesībā ir saistīta ar trim galvenajiem faktoriem, kas visi ietekmē viens otru: ar kuru materiālu strādājam, kāda ir detaļas forma un kādas funkcijas tai jāveic. Piemēram, alumīnija sakausējumi, piemēram, ADC12, bieži prasa īpašus apstrādes veidus pirms apdares, jo silīcija saturs padara anodēšanu nestabilu. Detaļām ar plānām sienām vai daudzām iegrieztām vietām noteikti mehāniskās apdares nav piemērotas. Kas attiecas uz faktisko funkciju, liela atšķirība ir starp prasībām, kas jāizpilda kuģu detaļām, lai tās izturētu sālsūdens koroziju, un prasībām, kas jāizpilda patēriņa elektronikai, lai sasniegtu gludo izskatu. Šīs dažādās prasības norāda uz konkrētām iespējām, piemēram, trivalentā hroma konversijas pārklājumiem, pulverpārklājumiem vai elektrodepozīcijas pārklājumiem, atkarībā no tā, kas ir vispiemērotākais gan tehniski, gan ekonomiski.

Ņemiet, piemēram, sarežģītas detaļas ar daudz stūriem un malām — tās ļoti labi darbojas ar elektrodepozīcijas pārklājumu (e-coating), jo tas nonāk pat grūti pieejamos vietās. Tomēr, ja kaut kam jāiztur pastāvīga nodiluma ietekme, pulvera pārklājums var būt vērts papildu enerģijas patēriņa, pat ja tas ir dārgāks. Šo izvēli pareizi veikt projektēšanas stadijā ir ļoti svarīgi. Vairumam inženieru pirmajā reizē tiek sasniegti aptuveni par 80 % labāki rezultāti, ja specifikācijas ir pareizi izpildītas. Un neviens negrib izšķiest laiku un naudu, risinot problēmas pēc apstrādes. Aptuveni puse no visām pārstrādēm notiek tāpēc, ka sākotnēji tika izvēlēta nepareiza virsmas apstrāde, tāpēc šī lēmuma pareiza pieņemšana jau pirmajā dienā saglabās galvu no problēmām nākotnē.

BUJ

Kāds ir vispiemērotākais virsmas apdare iekšējām komponentēm, kurām nav kosmētisku prasību?

Lietošanas klases (1) virsmas apdare ir vispiemērotākā iekšējiem komponentiem, kam nav kosmētisku prasību, jo tā nodrošina neapstrādātas liešanas virsmas.

Kā sakausējuma sastāvs ietekmē virsmas apdares izvēli?

Sakausējuma sastāvs ietekmē virsmas apdares izvēli, nosakot priekšapstrādes iespējamību, jo noteikti sastāvi var prasīt īpašas apstrādes, lai nodrošinātu apdares integritāti.

Kādas ir elektrokrāsošanas (e-krāsošanas) vides priekšrocības salīdzinājumā ar pulverkrāsošanu?

Elektrokrāsošana (e-krāsošana) samazina materiālu atkritumus par 30 %, izmantojot šķidruma atgūšanu, savukārt pulverkrāsošana novērš VOS emisijas, bet prasa lielāku enerģiju karsēšanai.

Kāpēc anodēšana var nebūt piemērota augstas silīcija saturu saturošiem alumīnija sakausējumiem?

Anodēšana var nebūt piemērota augstas silīcija saturu saturošiem alumīnija sakausējumiem, jo silīcija daļiņas traucē oksīda slāņa veidošanos, kas rada nevienmērīgu biezumu un samazina korozijas aizsardzību.