Обработка поверхности металлов 101: типы, преимущества и применения

После создания металлической детали обычной практикой является обработка ее внешней поверхности покрытием для соответствия визуальным или функциональным требованиям. Процессы финишной обработки могут давать ряд преимуществ: от повышенной долговечности детали и стойкости к потемнению до более высокого электрического сопротивления или крутящего момента.

В этой статье мы затронем некоторые из наиболее широко используемых процессов финишной обработки металлов, а также то, как каждый работает, и некоторые распространенные применения, использующие эти популярные финиши.

Механические процессы

Щетинение (Brushing)

Многие металлические детали имеют грубые края, заусенцы или другие поверхностные дефекты в результате производственного процесса. Один эффективный способ устранения этих несовершенств — щетинение, которое использует абразивные ленты или металлические щетки для придания внешней поверхности детали единой параллельной зернистой текстуры.

Полировка

Полировка использует тканевой диск для полировки поверхности детали, в результате чего получается глянцевое и гладкое бестуктурное покрытие, идеальное для декоративных изделий. Полировка диском также может использоваться для скругления краев. Из-за ограничений досягаемости тканевого диска, сложные или хрупкие детали или детали с углубленными элементами могут быть лучше обслужены другим процессом финишной обработки.

Барабанная обработка (Tumbling)

Барабанная обработка удаляет заусенцы путем вибрации деталей в больших бочках, заполненных водой и абразивной средой — которая может быть из стали, пластика, керамики или натуральных материалов — различных форм и размеров. Этот процесс, как и вибрационная чашечная обработка, полирует и сглаживает детали, включая потенциально острые края, создавая скругленные края, называемые радиусами. Барабанная обработка происходит после производства, но перед тем, как детали пройдут через дополнительные процессы напыления или финишной обработки.

Песчано- или стеклозернистое струйное обработка (Sand or bead blasting)

Абразивные струйные процессы используют высоконапорные потоки песка или стеклянных шариков для удаления поверхностных примесей на субстрате. В то время как барабанная обработка обрабатывает всю поверхность детали, пескоструйная или стеклозернистая обработка также может использоваться для обработки конкретных участков. Это создает гладкую и чистую текстуру поверхности, особенно заметную на более мягких металлах.

Химические и электрохимические процессы

Порошковое покрытие

Порошковое покрытие наносит декоративное покрытие расплавленного пластикового порошка на поверхность субстрата. Процесс может создавать глянцевые, матовые или текстурированные поверхности, которые выглядят похоже на краску, но обеспечивают гораздо большую долговечность.

Горячее почернение (Hot blackening)

Горячее почернение добавляет слой черного оксида на поверхность субстрата через высокотемпературный процесс, прогоняющий деталь через набор баков, заполненных очистителями, едкими щелочами и охлаждающими жидкостями. Результат — матово-черная поверхность с высокой абразивной стойкостью. Этот финиш обычно встречается на инструментах, огнестрельном оружии и автозапчастях.

Электроосадка (Electrocoating)

Также называемая e-coating, этот процесс погружает крупные детали в раствор эпоксидной краски и использует электрически заряженные частицы для равномерного нанесения слоя краски, защищающей от коррозии — что особенно полезно для ювелирных изделий. E-покрытия могут использоваться как грунтовки для дальнейшей финишной обработки.

Электролитическое напыление (Electroplating)

Процесс напыления похож на e-coating. Однако вместо краски тонкий слой металла наносится на поверхность субстрата с использованием электрического тока. Этот процесс усиливает долговечность детали, а также ее коррозионную стойкость.

Электролитическая полировка (Electropolishing)

Электролитическая полировка использует электрохимический процесс для сглаживания поверхности металлического субстрата ион за ионом, в результате чего получается поверхность, микроскопически бесструктурная.

Анодирование

В основном используемое для финишной обработки алюминиевых деталей, анодирование использует химический процесс для изменения поверхности субстрата на оксид алюминия. Процесс не только защищает деталь от ежедневного износа, но делает её более ударопрочной и коррозионностойкой. Обычно бесцветное, анодированное покрытие можно окрашивать.

Пассивация

Этот неэлектрический процесс делает нержавеющие стали более устойчивыми к ржавлению за счет использования кислоты для удаления свободного железа с поверхности субстрата. Это создает инертный, или пассивированный, защитный слой, который менее склонен к коррозии.

Хроматизация (Chromate conversion coating)

Этот процесс использует хромовую кислоту для покрытия всей поверхности определенных металлических субстратов, включая алюминий и цинк. Это не только делает детали высококоррозионностойкими, но и придает им самовосстанавливающиеся свойства, так что если металл царапается или абрадируется, хроматное покрытие медленно зарастает повреждением, предотвращая проникновение коррозии в поры металла.

Эстетическая финишная обработка

Покраска

Краска — самый распространенный метод защиты стальных деталей. Процесс обычно включает три слоя эпоксидных и полиэстерных красок с стекловолокном, разработанных для защиты стали от коррозии и повреждений.

Тампопечать (Pad printing)

Этот процесс переносит 2D-изображения на 3D-детали с использованием вытравленной пластины и силиконовой подушки. Тампопечать обычно используется в промышленной и гардеробной отраслях для печати дизайнов на ярлыках одежды, флеш-накопителях, ручках, циферблатах часов и других поверхностях.

Шелкография (Screen printing)

Шелкография использует сетку и блокирующий трафарет для переноса чернил на деталь. Ракель или другой инструмент распределяет чернила по открытым ячейкам сетки, что катализирует контакт между сеткой и поверхностью детали, тем самым оседая чернила.

Гидрографика (Hydrographics)

Также известная как иммерсионная печать, этот процесс включает помещение субстрата в бак, заполненный водой и растворимой печатной пленкой. Это позволяет финишному слою полностью покрыть поверхность детали, что особенно полезно для деталей со сложными геометриями. Финиш, который дает гидрографика, экстремально долговечен, предлагая повышенную химическую и УФ-стойкость.

Выбор правильных процессов для вас

Как показывает этот список, существует довольно много вариантов для выбора когда речь идет о сервисах финишной обработки для металлических деталей. Какой процесс или комбинация процессов имеет наибольший смысл, конечно, будет зависеть от нескольких факторов, включая бюджет, временные рамки и предполагаемое конечное использование детали.

Балансировка всех этих факторов может быть вызовом. Именно поэтому инженеры, дизайнеры и предприниматели выбирают партнерство с Fast Radius. Наша команда экспертов работает с вами на каждом этапе производственного процесса — от проектирования, прототипирования и итераций до пост-производства и выполнения — чтобы гарантировать, что каждая деталь оптимизирована для своего применения и подкреплена гарантией качества.

Готовы узнать больше о полном спектре услуг, которые мы предлагаем? Посетите наш ресурсный центр, чтобы узнать о различных процессах и материалах, которые можно использовать для изготовления и финишной обработки ваших деталей.

Готовы приступить к производству деталей с Fast Radius?

Начните расчет стоимости