Понимание процессов обработки поверхности металлических отливок

Литье металлов - неотъемлемая часть современной промышленности. Будь то автомобильная, аэрокосмическая, строительная промышленность или производство потребительских товаров, только что изготовленные детали и компоненты, выходящие из форм, содержат такие дефекты, как избыток песка, оксидные слои, окалины, заусенцы и поры. Эти детали нуждаются в обработке поверхности, чтобы стать пригодными для выполнения сложных задач и иметь эстетичный внешний вид.

Большинству покупателей, ищущих “литье”, не нужны простые формы. Им нужны формы, которые можно обработать, чтобы противостоять коррозии, износу и экстремальным температурам. Процессы обработки поверхности добавляют ценность таким отливкам, а также помогают избежать ранних отказов.

Это обширное руководство поможет вам понять причины, общие методы и рабочие процессы, связанные с поверхностной обработкой отливок. Инженеры, покупатели и производители смогут приобретать более качественные отливки.

1. Зачем выполнять поверхностную обработку металлических отливок?

Обработка поверхности улучшает качество отливок, изготовленных с дефектами и неровностями поверхности, которые негативно сказываются на их функциональных возможностях. Отливки, изготовленные из чугуна или стали, могут иметь остатки песка, а алюминиевые отливки могут иметь небольшую пористость или вспышки.

Чугунные и стальные отливки, оставленные без обработки, быстрее корродируют во влажной и химической среде. Необработанные отливки быстрее корродируют во влажной среде или в соляном тумане.

Однородные и свободные от загрязнений поверхности - это необходимость. Загрязнения, такие как окалина, окислы и инкапсулированные частицы - все это вещества, которые могут ослабить и вызвать раннее разрушение покрытий.

В некоторых случаях требования очень специфичны. Компоненты для автомобильной промышленности требуют очень высокой стойкости к истиранию, а арматура для морской промышленности - очень высокой стойкости к коррозии под воздействием соленой воды.

Обработка поверхности также улучшает адгезию покрытий и пластин. Напряжение может вызвать расслоение, растрескивание или пузырение покрытий, и причиной этого часто является недостаточная подготовка поверхности.

Стандарты и гарантии растут, и промышленные предприятия начинают чувствовать себя более обязанными придерживаться этих стандартов, чтобы избежать брака, переделок и отказов в работе.

Инженеры часто делают упор на обработку поверхности, когда хотят продлить срок службы изделия. Правильно обработанное литье может значительно повысить долговечность изделия даже в очень сложных условиях.

Необходимость обработки поверхности некоторых деталей обусловлена и эстетическими причинами. Архитектурная фурнитура, бытовая техника и каркасы мебели - все они требуют привлекательных поверхностей.

Повышенные требования к обработке поверхности позволяют преодолеть разрыв между превосходным литьем и уступающей реальности надежностью конечного использования.

2. Каковы некоторые распространенные процессы обработки поверхности?

Среди множества различных методов подготовки поверхности дробеструйная и пескоструйная обработка являются двумя наиболее распространенными. Высокоскоростная абразивная среда, например стальная дробь или песок, направляется на поверхность для удаления песка, окислов и других поверхностных загрязнений.

При массовом производстве дробеструйная обработка явно превосходит по производительности, а введение напряжений сжатия позволяет повысить усталостную долговечность изделия. Благодаря этому дробеструйная обработка широко используется при изготовлении чугунных и стальных отливок автомобильных шасси и оснований различных машин.

Пескоструйная обработка позволяет выполнять работу с различными геометрическими формами, особенно с глубокими и имеющими углубления. Пескоструйная обработка позволяет подготовить поверхность материала, чтобы она могла правильно сцепиться с последующим покрытием.

Сначала выполняется полировка, а затем шлифовка. Полировка и шлифовка выполняются после первичной очистки. Для этого используются абразивные ленты или круги, которые снимают заусенцы, блики и мелкие дефекты.

Это позволит получить более гладкую поверхность, которая является либо конечной, либо поверхностью для герметизации. Это поможет снизить напряжение, которое может привести к образованию трещин при многократном воздействии веса на материал.

Фосфатное покрытие выполняется путем химического нанесения технологического слоя фосфата, который может способствовать сцеплению краски и умеренной защите от коррозии.

Фосфатное покрытие также хорошо подходит для стали и цинкового литья под давлением. Это хорошая грунтовка для порошкового покрытия или покраски промышленного оборудования.

Анодирование предназначено для алюминия и алюминиевых сплавов. Это электрохимический процесс, в результате которого утолщается и образуется пористый слой оксида алюминия.

Оксид алюминия невероятно твердый и очень устойчивый к истиранию. Он также может придавать цвета, которые могут выгодно отличаться от внешнего вида и дизайна электронных корпусов или зданий.

Гальваническое покрытие - это процесс, при котором образуется слой металла, и выполняется он с помощью электрического тока. Для этого используются цинк, никель, хром и медь.

Цинковое покрытие защитит стальные отливки от коррозии. Хромирование придаст поверхности сантехнической арматуры блеск и повысит ее износостойкость.

Безэлектродное гальваническое покрытие позволяет получать равномерные отложения без использования электричества. Никель-фосфорное покрытие позволяет работать со сложными геометрическими формами и обеспечивает равномерную толщину, в отличие от метода гальванического покрытия на макетах.

Этот метод нанесения покрытия лучше всего подходит для сложных геометрических форм, таких как глухие отверстия или отверстия с резьбой. Он также повышает твердость и химическую стойкость детали, на которую наносится покрытие.

Порошковая окраска предполагает нанесение сухого полимерного порошка, который затем отверждается в печи. В результате образуется равномерный слой с высокой устойчивостью к сколам и царапинам и прочным покрытием для защиты детали.

Порошковая окраска доступна в почти бесконечном диапазоне цветов и текстур и особенно полезна для защиты наружных литых изделий, таких как фонарные столбы, решетки или корпуса для техники со сроком службы от 10 до 20 лет.

Жидкая (мокрая) покраска обеспечивает наибольшую гибкость при создании индивидуальных цветов, особенно при небольших объемах работ, и предполагает использование грунтовки, верхних слоев и специальных красок.

В экстремальных промышленных условиях для защиты от ультрафиолетового излучения (УФ), химикатов и абразивного износа целесообразно использовать водостойкие (эпоксидные или полиуретановые) краски.

Горячее цинкование - это недорогой способ обеспечить литым изделиям защиту от коррозии на весь срок службы. В результате процесса погружения на поверхности образуется толстый слой цинка, соединенного с поверхностью металлургическим способом. Цинковый слой является жертвенным для защиты стали от коррозии.

Этот процесс лучше всего подходит для отливки конструкций, которые будут использоваться в прибрежной или промышленной среде, и при правильном подходе может противостоять коррозии в течение 50 лет, даже при минимальном обслуживании.

Пассивация - это процесс, который может быть использован для повышения коррозионной стойкости нержавеющей стали или алюминия и включает в себя удаление свободного железа, чтобы оставить пассивный оксид.

Этот процесс очень прост и включает в себя химическое окунание, которое предотвращает появление точечной коррозии и одновременно помогает сохранить гигиеническое состояние отливок, используемых в пищевой промышленности или медицине.

Лазерная обработка и PVD (физическое осаждение паров) - самые передовые варианты обработки. Твердое керамическое покрытие PVD обеспечивает чрезвычайную износостойкость.

Лазерная закалка - это процесс упрочнения зубьев шестерен или изнашиваемых поверхностей без деформации всей детали.

Эти различные виды обработки зависят от сплавов, геометрии и желаемых характеристик конечного продукта. Кроме того, сочетание различных видов обработки (например, дробеструйная с последующим нанесением порошкового покрытия) часто оказывается наиболее выгодным.

3. Блок-схема процесса обработки поверхности металлических отливок

Обработка поверхности производится в последовательности, обеспечивающей качество и эффективность.

Шаг 1. Получение и проверка отливок. Отливки подвергаются визуальному и механическому осмотру на предмет наличия серьезных расхождений с размерами.

Шаг 2. Отливки подвергаются очистке дробеструйной или пескоструйной обработкой для удаления плесени, песка, окалины и мусора. В результате получается поверхность с равномерной шероховатой текстурой.

Шаг 3. Снятие заусенцев и шлифовка. Ручные или автоматические инструменты удаляют вспышки, зазоры, стояки и острые края.

Шаг 4. Предварительная обработка. Жир и масло удаляются в процессе, известном как обезжиривание. Кислотное травление, или травление, используется для химической подготовки склеиваемой поверхности.

Шаг 5. Первичная обработка поверхности. В зависимости от используемых материалов и требований к ним используются основные виды защитной обработки (например, анодирование (алюминий), оцинковка (сталь) или гальваническое покрытие).

Шаг 6. Вторичная обработка поверхности. Дополнительные покрытия порошковой или мокрой краской добавляются для придания цвета, дополнительной обработки для повышения коррозионной стойкости или дополнительной обработки для усиления защиты от УФ-излучения.

Шаг 7: Отверждение/сушка - отверждение порошка или краски предполагает запекание в печи. Чувствительные компоненты можно сушить на воздухе или при низких температурах.

Шаг 8: Окончательная проверка и тестирование - измерение толщины покрытия, качества адгезии (тесты на перекрестную штриховку или отрыв) и устойчивости к солевым брызгам. Некоторые из тестов могут быть субъективными.

Шаг 9: Упаковка и транспортировка - Для защиты готовых отливок от повреждений при транспортировке можно использовать упаковку, обрешетку и влагопоглотители.

Тип отливки диктует точную последовательность действий. В то время как литой алюминий может обойтись без тяжелой механической очистки, чугун, отлитый из песка, потребует агрессивной первоначальной абразивной обработки.

Собственные или интегрированные поставщики повышают эффективность этого потока и сокращают ущерб от обработки и время выполнения заказа. Правильная последовательность поможет избежать потенциальных проблем, таких как образование волдырей или плохая адгезия.

4. Каковы преимущества обработки поверхности металлических отливок?

Главное преимущество - повышенная устойчивость к коррозии. Обработка поверхности создает барьер, который препятствует возникновению коррозии.

Если литье обработано цинком или толстым порошковым покрытием, оно может прослужить много десятилетий без значительного износа.

Автомобильные и морские детали, прошедшие обработку, могут прослужить от двух до пяти раз дольше, чем те, которые не были обработаны.

Детали, требующие частой замены, сокращают время простоя производственной линии и снижают затраты.

Некоторые виды обработки поверхности повышают устойчивость материалов к износу и истиранию. Дробеструйное упрочнение создает поверхность сжатия, которая увеличивает ударную поверхность обработки.

Через миллионы циклов масса и трение материалов в таких изделиях, как насосы, клапаны и шестерни, уменьшатся.

Для упрочнения поверхности и снятия напряжений важно создать поверхности, которые минимизируют появление трещин, чтобы повысить эксплуатационные характеристики.

Это особенно актуально для изделий, которые будут использоваться в тяжелом машиностроении и аэрокосмической промышленности, чтобы выдержать циклические нагрузки вибрации.

Гладкая поверхность или декоративные покрытия, обеспечивающие привлекательность изделия для потребителя, могут повысить восприятие ценности изделия. Это также повышает цену, которую можно установить на изделия с покрытием или гальваническим покрытием.

Когда поверхности подготовлены, покрытия прилипают к ним сильнее, чем к покрываемым поверхностям. Это означает, что даже при ударах или изменениях температуры, вызывающих расширение, адгезия к покрытой поверхности сохраняется.

Когда поверхности обрабатываются, их покрытие становится настолько износостойким, что интервалы между техническим обслуживанием поверхностей значительно превышают интервалы между техническим обслуживанием необработанных поверхностей.

Детали сохраняют свою структуру при сборке элементов и компонентов с близкими допусками и повышенной стабильностью размеров и прогибов благодаря снятию напряжений при вторичной обработке.

При использовании обработанных отливок производителю не нужно менять базовые сплавы, чтобы добиться гибкости.

Затраты на обработку - это инвестиции, поскольку исключаются расходы, связанные с браком, повторной обработкой деталей, возвратом изделий, гарантийными возвратами и/или отсутствием качества. Обработка помогает превзойти по качеству те отливки из обработанного металла, которые подвергались обычной обработке.

5. Где можно купить металлические отливки с обработкой поверхности?

Упрощая процесс покупки, интегрированные литейные заводы предлагают готовые металлические отливки с обработкой поверхности, финишной и механической обработкой.

Поиск сертифицированных процессов качества по ISO 9001, IATF 16949 и/или AS9100.

Такие сайты, как Alibaba, ThomasNet или made-in-china, содержат множество предложений от поставщиков; отфильтруйте тех, кто указывает в своих предложениях спецификации обработки поверхности.

Благодаря точности, оперативности обработки и строгим стандартам качества металлолитейные заводы в Северной Америке и Европе являются более дорогими и больше подходят для специализированных, регулируемых или дорогостоящих применений. В отличие от них, литейные цеха в Азии (Китай, Индия и Вьетнам) более доступны по цене и ориентированы на массовое производство. Они также инвестируют в обработку, соответствующую международным стандартам.

Для запроса котировок предоставьте спецификацию обработки, тип сплава, толщину обработки и результаты испытаний на солевое распыление.

Запросите образцы деталей и отчеты об испытаниях, проведенных третьей стороной. Надежные поставщики предоставляют фотографии технологического процесса, список оборудования и рекомендации от клиентов без запроса.

Не забывайте о гибридном поиске с местными агентами и/или импортерами. Они занимаются переводом и логистикой, а также направляют вас на конкретные зарубежные литейные предприятия.

Есть ли среди этих импортеров особо выдающиеся имена? Литейный завод Фучунь Компания.

Первым установите требования, такие как марки материалов, ожидаемое воздействие окружающей среды, цветовые стандарты, объем и бюджет. Это поможет при выборе поставщиков.

Многие из ведущих производителей применяют индивидуальные решения по обработке, сочетая дробеструйную обработку + фосфатирование + порошковое покрытие и т. д.

Начните переговоры с как можно большим числом компаний. Оцените и сравните их время выполнения заказа, расценки, коммуникабельность и адаптивность.

Отливки с поверхностной обработкой поступают к вам полностью собранными или готовыми к монтажу. Они снижают степень обработки, требуемой на производстве, и обеспечивают надежное постоянство качества от партии к партии.

ПОСЛЕДНИЕ ПОСТЫ