Chỉ định lớp xử lý bề mặt nào cho chi tiết gia công cắt gọt: kim loại nền, chức năng và yêu cầu bản vẽ

Loại bỏ các lớp xử lý mà kim loại nền không chấp nhận được

Khả năng tương thích là một bộ lọc, không phải một sự đánh đổi.

Các nguồn liệt kê lớp xử lý theo họ vật liệu nền, nên câu hỏi đầu tiên là hợp kim thực sự chấp nhận được những quy trình nào trước khi so sánh khả năng chống ăn mòn, chống mài mòn hay chi phí¹.

Nhôm và titan thường đi cùng anod hóa, và là Type III khi cần khả năng chống mài mòn^1,4,15. Thép không gỉ đi cùng thụ động hóa hoặc mài điện hóa để chống ăn mòn và giữ sạch^1,18,25.

Thép carbon và thép hợp kim đi cùng oxit đen, mạ kẽm, mạ kền, mạ kền hóa học tự phân tích hoặc chuyển hóa phôtphat^1,18.

Đồng và đồng thau nhận được mạ kền hóa học tự phân tích, mạ kền, mạ thiếc, mạ bạc hoặc mạ vàng, được chọn vì độ dẫn điện, khả năng hàn thiếc và khả năng chống xỉn màu¹. Riêng họ vật liệu chưa xác nhận được tính khả thi.

Thành phần hợp kim, độ cứng, xử lý nhiệt, vùng hàn, hình học và hóa chất bị giữ lại trong các đặc trưng kín đều có thể ảnh hưởng đến việc một quy trình có áp dụng được lên một chi tiết cụ thể hay không, và hai hợp kim cùng họ có thể phản ứng khác nhau với cùng một xử lý hóa học¹.

Hãy xác nhận đúng hợp kim trước khi ghi lớp xử lý lên bản vẽ¹.

Ăn mòn, mài mòn hay cả hai: chọn họ quy trình

Khi vật liệu nền đã cho phép quy trình, yêu cầu chức năng sẽ quyết định giữa các loại anod hóa và các lớp phủ bề mặt chắn.

Anod hóa Type II được định vị cho khả năng chống ăn mòn và màu sắc thẩm mỹ trên nhôm, còn anod hóa cứng Type III cho khả năng chống mài mòn và độ cứng bề mặt ở những nơi lớp oxit dày hơn có thể được dung nạp trong kế hoạch dung sai^3,4,15.

Hai loại này không thể thay thế cho nhau: Type III cho khả năng chống mài mòn lớn hơn và lớp oxit dày hơn Type II, với hậu quả kích thước lớn hơn và giới hạn về màu sắc^3,15,35.

Với các chi tiết nhôm cần đồng thời chống ăn mòn và chống mài mòn, anod hóa cứng Type III là phương án mà các nguồn nhất trí hướng đến, với điều kiện lớp oxit dày hơn phù hợp với lắp ghép và kế hoạch dung sai^4,15,35.

Không nguồn nào trong tập này thiết lập một độ dày lớp phủ bắt buộc, giá trị độ cứng hay thời gian phun muối khiến Type III trở thành bắt buộc, nên những điều đó vẫn là câu hỏi dành cho đơn vị xử lý bề mặt^3,15,35.

Sơn tĩnh điện là phương án thay thế khi anod hóa không phù hợp: đây là lớp phủ chắn bền, đa dạng màu sắc, áp dụng được cho hầu hết kim loại, và thường kết hợp với phun hạt để tạo bề ngoài đồng nhất^4,11,36.

Môi trường vận hành quyết định lớp phủ phải bền đến mức nào — phơi ngoài trời, phun muối, nhiệt độ cao và ánh sáng UV có thể đòi hỏi nhiều hơn dùng trong nhà^2,10.

Dẫn điện, tiếp đất và khả năng chống va đập

Ở những nơi chi tiết phải dẫn dòng điện hoặc tiếp đất, lựa chọn lớp xử lý bị thu hẹp. Sơn tĩnh điện tạo ra một lớp chắn polyme làm suy giảm độ dẫn điện, nên cần tránh áp dụng trên các đường dẫn điện hoặc che mảng chúng lại^8,35.

Anod hóa cũng cách điện, và các nguồn liệt kê cách điện như một trong những hậu quả thiết kế của nó³⁵. Khả năng chống va đập và kiểm soát kích thước kéo về hai hướng ngược nhau.

Sơn tĩnh điện cho khả năng chống va đập cao hơn anod hóa nhưng kiểm soát kích thước kém hơn¹¹.

Chính sự đánh đổi này giải thích vì sao một chi tiết sẽ bị va đập, trầy xước hay mài mòn trong sử dụng vẫn có thể được sơn tĩnh điện dù lớp phủ làm tăng độ dày, trong khi một chi tiết có lắp ghép khít và không tiếp xúc va đập thì được phục vụ tốt hơn bởi anod hóa^11,35.

Sơn tĩnh điện khó áp dụng lên bề mặt bên trong, điều này quan trọng với các lỗ khoan và đặc trưng lõm¹¹.

Các nguồn không thiết lập một ngưỡng dẫn điện hay bề rộng che mảng bắt buộc, nên bên mua nên xác nhận với đơn vị xử lý bề mặt những bề mặt nào phải giữ trần^8,35.

Dung sai dự phòng và che mảng trên bản vẽ

Các lớp phủ làm thay đổi kích thước, và mức thay đổi phụ thuộc họ quy trình.

Các lớp xử lý chuyển hóa gần như không đáng kể: thụ động hóa trên thép không gỉ loại bỏ sắt tự do và hỗ trợ chống ăn mòn với tác động kích thước không đáng kể, còn oxit đen cho vẻ ngoài đen được kiểm soát với biến đổi kích thước tối thiểu²⁵.

Mài điện hóa loại bỏ vật liệu theo cách được kiểm soát²⁵.

Mạ làm tăng đo đếm được — mạ kền hóa học tự phân tích tạo ra lớp tích tụ đo được — và phần dự trữ mạ nên được trừ khỏi kích thước gia công trên các đặc trưng dung sai khít như lỗ khoan, ren và mặt ghép ép^25,38.

Sơn tĩnh điện làm tăng nhiều nhất và đòi hỏi che mảng. Hai nhà xuất bản đưa ra hai dải độ dày điển hình khác nhau, nên bên mua không nên để con số nào lọt vào bản vẽ nếu không có tiêu chuẩn chi phối^11,36.

Ren và các lắp ghép chính xác phải được che mảng, và nhiều lớp phủ làm tăng độ dày thêm nữa^11,36. Anod hóa phát triển cả ra ngoài lẫn vào trong so với bề mặt gốc, nên phần dự phòng không đơn thuần là độ dày lớp phủ¹¹.

Các nguồn không công bố con số thâm nhập một nửa, nên bên mua nên hỏi đơn vị xử lý bề mặt bao nhiêu phần oxit nằm trên bề mặt gốc trước khi đặt kích thước gia công trước¹¹.

Ổn nhiệt sau mạ cho thép cường độ cao

Mạ trên thép cường độ cao tiềm ẩn nguy cơ giòn do hydro, và các nguồn chỉ ra ổn nhiệt sau mạ là biện pháp giảm thiểu.

Giòn do hydro do hydro trong mạng tinh thể kim loại gây ra, thường được đưa vào trong quá trình mạ hoặc hàn, và nó khác với nứt ăn mòn ứng suất³⁹.

Yêu cầu này rất dễ bị bỏ sót trong một chuỗi cung ứng thiếu kiểm soát, nên nó phải nằm trong đơn đặt hàng thay vì trong một chỉ dẫn miệng³⁸.

Quy mô lô có khiến lớp xử lý khả thi về kinh tế hay không?

Chi phí xử lý bề mặt chịu chi phối bởi sản lượng nhiều hơn bởi loại xử lý.

Trong một lô sản xuất trung bình điển hình, hậu xử lý — anod hóa, xử lý nhiệt, mạ — chỉ chiếm phần nhỏ tổng chi phí, còn ở sản lượng rất thấp thì chi phí thiết lập chi phối giá trên mỗi chi tiết^5,30.

Cùng một lần thiết lập anod hóa trải trên vài bản mẫu cho chi phí trên mỗi chi tiết cao hơn nhiều so với khi trải trên một đơn hàng lớn hơn³⁰. Che mảng là chi phí ẩn còn lại.

Thời gian xử lý bề mặt tăng đáng kể với những chi tiết cần bảo vệ ren, đường ranh che mảng chính xác hoặc đồ gá phức tạp, và các hình học phức tạp có đặc trưng bên trong có thể nhân chi phí xử lý lên vượt xa chi phí xử lý nền³⁰.

Sơn tĩnh điện theo mô hình thiết lập tương tự nhưng đòi hỏi che mảng chuyên dụng cho các bề mặt có ren hoặc chính xác³⁰.

Các nguồn không công bố một chỉ số chi phí đã xác thực, mức phí lô tối thiểu hay biểu phí thiết lập, nên bên mua nên yêu cầu khoản phí thiết lập và nhân công che mảng được tách thành mục riêng khỏi đơn giá xử lý trên mỗi chi tiết^5,30.

Những gì cần lấy từ đơn vị xử lý bề mặt

Vài con số mà bên mua thường mong thấy trong một đặc tả xử lý bề mặt không có mặt trong tập nguồn này. Chúng phải được yêu cầu dưới dạng chứng chỉ hoặc báo cáo thử nghiệm chứ không được giả định từ tên quy trình.

Nơi các nguồn bất đồng về một con số bạn có thể được báo

Hai nhà xuất bản đưa ra hai dải độ dày sơn tĩnh điện điển hình khác nhau.

Những gì nguồn không xác lập

• Không nguồn nào đề cập đến hạn chế về RoHS, REACH, ELV hay crom hóa trị sáu, nên việc tuân thủ phải được yêu cầu dưới dạng một tuyên bố.
• Không có điều kiện thử nghiệm ASTM B117 hay số giờ phun muối yêu cầu theo từng môi trường nào được cung cấp.
• Không có con số thâm nhập một nửa cho anod hóa nào được đưa ra.
• Không có giá trị độ cứng HV hay HRC nào từ nguồn tiêu chuẩn hoặc có thẩm quyền nào được cung cấp.
• Không có chỉ số chi phí đã xác thực, mức phí lô tối thiểu hay biểu phí thiết lập nào được cung cấp.
• Không có nội dung ASTM B850 nào; chỉ có ASTM F1941 được trích dẫn cho việc ổn nhiệt khắc phục.
• Các trang ASTM và NIST thu được không chứa nội dung nào liên quan đến xử lý bề mặt.