Профессиональные методы отделки поверхности металлических деталей после механической обработки

Отделка поверхности металлических деталей — технологический процесс изменения свойств поверхности металлических изделий. Он требует времени для приведения заготовок к требуемому состоянию, обеспечивая коррозионную стойкость, отражательную способность, электрическое сопротивление и проводимость. Риски на поверхности возникают из-за остроты и типа режущего инструмента и материала заготовки. В некоторых случаях эти риски пренебрежимы, но обычно для получения по-настоящему «готовой» детали требуется один или несколько вспомогательных процессов. Обычно мы применяем финишные или второстепенные операции для улучшения поверхности.

Распространенные методы обработки поверхностей металлических деталей делятся на 4 группы:

1. Механическая обработка поверхности: пескоструйная, шарнирная обработка, полировка, каток, полировка, шлифовка, напыление, покраска, масливание и др.
2. Химическая обработка поверхности: синеение и почернение, фосфатирование, декапирование, автокаталитическое напыление металлов и сплавов, TD-обработка, QPQ-обработка, химическое оксидирование и др.
3. Электрохимическая обработка поверхности: анодное окисление, электрохимическая полировка, гальваническое напыление и др.
4. Современные методы обработки поверхности: химическое осаждение из газовой фазы (CVD), физическое осаждение из газовой фазы (PVD), ионная имплантация, ионно-плазменное напыление, лазерная обработка поверхности и др.

Обработка поверхности — процесс искусственного создания на поверхности основного материала слоя, отличающегося механическими, физическими и химическими свойствами от основы. Цель — удовлетворить требования к коррозионной стойкости, износостойкости, декоративности или иным специальным функциональным требованиям.

Технология отделки поверхности металлических деталей направлена на восстановление металлических изделий при регулярной эксплуатации или в производственном процессе. Ниже кратко описаны основные финишные процессы, обеспечивающие идеальный вид поверхности.

Шлифование и полировка

Включает ручное натирание наждачной бумаги по металлической поверхности. Можно использовать любой абразивный материал. Шлифование — метод натирания абразивных частиц по поверхности заготовки для создания случайной, нелинейной текстуры. Абразив — режущий элемент, удаляющий шероховатость, острые выступы и неровности. Различные абразивы наносятся на бумажную или тканевую основу. Размер режущих частиц называется «зернистостью»: чем выше номер зернистости, тем меньше и тоньше частицы, тем точнее чистовую поверхность они дают.

Крупнозернистые абразивы быстро снимают большой слой материала, мелкозернистые — дают зеркальный блеск. Обычно используют воду или другие СОЖ для вымывания осыпи и обнажения свежей режущей поверхности. Шлифование особенно удобно для изогнутых и сложных поверхностей, но не подходит для глубоких узких углов и карманов.

Ультразвуковая полировка

При изготовлении форм для литья под давление или прессования пластиков часто требуется тонкая полировка внутренних полостей для получения красивых деталей. Но инструментальные стали после закалки очень тверды, их полировка затруднена, особенно в отверстиях, карманах и сложных формах.

В таких случаях применяют ультразвуковую полировку. Мягкий тонкоостовый инструмент устанавливается на ультразвуковой шпиндель, вибрирующем на 30 кГц. В сочетании с абразивной суспензией кончик инструмента не касается поверхности напрямую, но создает давленниевые волны, безопасно действующие на поверхность и дающие тонкую полировку. Метод подходит даже для закаленной стали, риск повреждения заготовки минимален.

Барабанная и вибрационная обработка (Rumbling And Tumbling)

Аналогично шлифованию, оба метода используют абразивную среду, но здесь абразивные частицы «свободны», не закреплены на подложке. В зависимости от детали и требуемого качества применяют разные среды: гранат, ореховые скорлупы, камень, абразивный порошок.

При барабанной обработке детали загружают в емкость с абразивом и вращают, обеспечивая случайное перемешивание. Обычно используется для «снимания заусенцев» — удаления острых металлических выступов на краях после обработки.

Вибрационная обработка похожа, но деталь и абразив находятся в желобе и вибрируют, усиливая режущий эффект. Оба метода идеальны для мелких деталей, не для больших поверхностей.

Пескоструйная обработка

Пескоструйная обработка использует воду и сжатый воздух для формирования высокоскоростной струи, напыляющей абразив (медную руду, кварцевый песок, электрооксид, железный песок, хайнанский песок) на поверхность заготовки. Под действием удара и режущего эффекта абразива поверхность приобретает определенную чистоту и шероховатость, улучшаются механические свойства, возрастает устойчивость к усталости и коррозии, адгезия с покрытием и долговечность покрытия.

По сравнению с другими методами очистки (декапирование, инструментальная чистка) пескоструйная обработка обладает следующими особенностями:

1. Наиболее тщательный, универсальный, быстрый и эффективный метод очистки.
2. Позволяет выбирать любую шероховатость, чего не дают другие методы. Ручная полировка может дать шероховатую поверхность, но слишком медленно; химическая очистка делает поверхность слишком гладкой, что вредно для адгезии покрытия.

Полировка / Зеркальная полировка

Технология полировки металлов использует абразивные материалы и полировальные инструменты для модификации поверхности. В различных типах процессов (глянцевая, базовая, средняя) эффективность можно повысить с помощью полировальных кругов и зеркал, улучшая точность и размеры готовой детали. Полировка не повышает размерную или геометрическую точность, но дает гладкую поверхность или зеркальный блеск, иногда используется для снятия блеска (матирование). Международные стандарты Ra, Rb, Rc служат для оценки класса шероховатости.

Выбор метода зависит от природы, размеров и расположения обрабатываемой поверхности. Существуют и другие процессы: хонинг, анодирование, гальваника, порошковое напыление,оцинкование, хромирование, никелирование, титанирование, посеребрение и др.