UA-55536904-1 Перейти к содержимому
  • Электрополировка: лучший способ пассивации деталей?


    Дмитрий Зарекин

    Некоторые OEM-производители, особенно автокомпании, требуют, чтобы некоторые части были пассивированы для защиты коррозии. Но каков наилучший способ убедиться, что защита действительно есть?

    Многие автозапчасти из нержавеющей стали должны проходить пассивацию, чтобы гарантировать их адекватную коррозионную стойкость и исключить возможность раннего разрушения, два фактора, влияющих на производительность и срок службы. Если процесс пассивации выполняется неправильно, детали могут стать более восприимчивыми к коррозии, а не менее. Это делает необходимым, чтобы при обработке определённых сплавов применялся правильный процесс пассивации. Но как вы узнаете, являются ли ваши детали из нержавеющей стали пассивными  (требование, предъявляемые автопроизводителями к поставщикам) и будут соответствовать отраслевым стандартам и требованиям?

     

    Electropolish%20G1-Lead_0.jpg

     Электрополировка - это электрохимический метод удаления поверхностных загрязнений и дефектов, делающий поверхность пассивированной, что обуславливает высокую коррозионную стойкость.

     

    Процесс пассивации

    При стандартной пассивации для очистки деталей и удаления остаточного свободного железа и других посторонних веществ с деталей из нержавеющие стали используется азотная или лимонная кислота. Удаление загрязнений дает доступ кислорода к поверхности, поэтому он может образовывать защитную пассивную пленку. Пассивная пленка, также называемая пассивацией, выступает в качестве барьера для противодействия коррозии. К сожалению, только пассивация не гарантирует, что детали будут соответствовать стандартам, установленным регулирующими органами.

    Одна из причин того, что пассивация может быть не вполне успешной, в том, что кислотная ванна не всегда полностью очищает детали и несовместима с некоторыми видами нержавеющей стали. Работа химической ванны, несовместимой со сплавом, может привести к внезапной атаке (состояние, при котором детали становятся перетравленными и шероховатыми), и также может привести к межкристаллитной атаке, которая снижает качество и долговечность деталей. И хотя пассивация удаляет свободное железо, оставшееся на деталях, она не может удалять свободное железо, включённое в поры металла.

     

    Лучший вариант

    Для гарантии того, что автозапчасти будут устойчивы к коррозии пассивации просто недостаточно. Металлургическая оценка нержавеющих сталей, применяемых в производстве, имеет решающее значение, но также важен метод обработки поверхности деталей, применяемый для гарантии их пассивации.

    Электрополировка является по природе электрохимическим процессом и была разработана в 1950-х годах. Он сочетает постоянный ток и электролит из смешанной химии для устранения изъянов поверхности металлических деталей. Он может улучшить отделку практически любой детали, но может быть наиболее полезен для деталей, которые имеют сложную геометрию, небольшие по размеру или хрупкие.

    Электрополировка наиболее известна благодаря блестящей полировке, которую он создает, но есть некоторые важные, часто упускаемые из виду преимущества этого метода обработки поверхности металла. Эти преимущества включают удаление заусенцев, контроль размеров, уменьшение микрошероховатости, ультраочистку поверхности и повышение коррозионной стойкости. Эти улучшения очень целесообразны для инженеров по проектированию и производству ввиду экономии затрат и увеличения срока службы продукции.

    Кроме того, поскольку электролиты могут быть настроены под конкретные сплавы и обрабатываемые детали, они могут применяться для обработки деталей, изготовленных из почти любого сплава.

    Типичный участок электрополировки похож на гальваническую линию. Источник тока преобразует переменный ток в постоянный низкого напряжения. Футерованная резиной ванна, обычно изготовленная из стали, содержит химию.

    Ряд катодных пластин из меди или нержавеющей стали опускают в ванну и присоединяют к отрицательному полюсу источника тока. Деталь или группа деталей фиксируется на подвеске из титана, меди или бронзы. Затем подвеска подключается к положительному полюсу источника тока. Далее металлические детали заряжаются положительно (анодно) и погружаются в химическую ванну. При включении тока электролит действует как проводник для удаления с деталей ионов металлов. Тогда как ионы мигрируют к катоду, электролит обеспечивает растворение металлов в растворе. На металлической поверхности происходит газообразование в виде кислорода, улучшая процесс очистки.

     

    Electropolish%20G3-Stamping_0.jpg

    После штамповки автозапчасть выглядит грязной и тусклой (слева). После электрополировки (справа) она яркая, как хром, и имеет коррозионную стойкость, достаточную для требований автопроизводителей, которые, как известно, требуют от поставщиков высокие антикоррозионные свойства.

     

    Как только процесс будет завершен, детали проходят серию стадий промывки и сушки для удаления остатков электролита. Полученная поверхность является ультрачистой и блестящей. Фактически, блестящая поверхность является наиболее идентифицируемой чертой, что определило название процесса электрополировки.

    Хотя электрополировка обеспечивает отличные результаты во многих задачах, процесс может не подходить для всех ситуаций. В некоторых случаях для обеспечения оптимального результата детали требуют предварительной обработки. Рекомендуется, чтобы результаты электрополировки проверялись на образце.

    Электрополировка обеспечивает высокую коррозионную стойкость для всех типов нержавеющих сталей. Многие производители поняли, насколько труден путь, когда детали не проходят контроль пассивации. Теперь многие полагаются на электрополировку - лучший метод пассивации, который при коррозионных испытаниях превосходит химическую пассивацию . Он также даёт преимущества, которые не дают другие процессы обработки поверхности.

    Электрополировка делает детали ультрачистыми и удаляет примеси, приводящие к коррозии - задача, которую нельзя решить с помощью стандартной химической пассивации. Электрополировка также работает для всех видов нержавеющей стали, но сварные или паяные детали не подходят для пассивации. Электрополировка позволяет деталям проходить тесты в соляном тумане и создаёт гладкую поверхность, что наиболее эффективно в плане защиты от преждевременных отказов.

     

    Преимущества электрополировки

    Электрополировка обеспечивает деталям широкий спектр преимуществ, в том числе деталям автомобилей и грузовиков:

    • Продлевает срок службы детали за счёт удаления поверхностные изломы и трещины, тем самым устраняя места инициации коррозии. Кроме того, устраняя поверхностные аномалии, детали, предназначенные для вытяжки, волочения, навивания и гибки, прослужат дольше. Электрополировка также избавляет от вредных примесей, оставляя поверхность высокой стойкости.

    • Создает ультрачистую поверхность. Электрополировка освобождает поверхность деталей от загрязнений, включая грязь, жир и свободное железо, которое переносится во время производственного процесса от контакта с инструментами из углеродистой стали . Детали выглядят блестящими и чистыми, с сияющей поверхностью, подобной хромированной. При стандартной толщине удаления металла 10 мкм процесс эффективен для снижения коэффициента трения, что является значительным аспектом в улучшении качества деталей. 

    • Удаляет микрозаусенцы. Микрозаусенцы, оставшиеся после производственных процессов, создают множество проблем для производителей автомобилей. Прежде всего, они могут нанести вред работе транспортного средства, если детали, используемые в топливопроводах, трансмиссиях и тормозных магистралях, имеют микрозаусенцы. Чтобы избежать потенциально серьезных сбоев во время движения, крайне важно, чтобы все заусенцы и металлическая стружка удалялись с компонентов, используемых в этих системах, перед сборкой. Кроме того, заусенцы, оставленные на штампованных или механически обработанных деталях, могут повлиять на конструкционные зазоры и функционирование компонента и привести к преждевременному отказу. Электрополировка - естественный процесс удаления заусенцев, потому что выступы на деталях являются областями высоких плотностей тока. Это означает, что заусенцы и кромки атакуются более агрессивно, чем плоские участки.

     

    Electropolish%20G2-Threads-Beforeafter_0

    При нарезании резьбы могут возникать заусенцы (слева). После электрополировки резьба чистая и имеет более низкий коэффициент трения.

     

    При удалении заусенцев ширина заусенца более критична, чем высота, и в конечном итоге определят, сколько требуется удалить материала. Во многих случаях из-за большого размера заусенца (или кромок) электрополировку лучше всего применять после обычной операции удаления заусенцев.

    • Уменьшает микрошероховатость. Электрополировка растворяет ионы металлов с выступов, что эффективно влияет на выравнивание поверхности. Для достижения таких результатов и уменьшения шероховатости до 50% Ra рекомендуется удалять 10 мкм на поверхность (20 мкм от толщины или диаметра).

    Электрополировка также облегчает свинчивание резьбовых деталей, улучшая уплотнение и продлевая срок службы подвижных деталей за счет уменьшения трения.

    Изъяны устраняются или значительно уменьшаются без повреждения поверхности, наблюдаемого при процессах массовой обработки поверхности, таких как галтовка или виброполировка. Поскольку в процессе электрополировки детали завешиваются, а не обрабатываются насыпью, он подходит для хрупких деталей, легко деформирующихся при массовой обработке поверхности.

    • Улучшает коррозионную стойкость. Ключевым элементом проектирования автозапчастей является коррозионная стойкость. Спецификация электрополировки для деталей из нержавеющей стали обеспечивает их богатыми хромом пассивированными поверхностями, стойкими к коррозии.

    Детали из нержавеющей стали 400-й серии особенно чувствительны к коррозии из-за более низкого содержания хрома и отсутствия никеля. Во многих случаях инженеры выбирают материалы мартенситной 400-й серии из-за их твёрдости и прочности, а затем должны идти на компромисс по отношению к коррозионной стойкости. Электрополировка позволяет разработчикам использовать эти материалы и всё равно обеспечивает защиту от внешних воздействий.

    Поскольку во время электрополировки детали полностью погружены в ванну, эффективно обрабатываются труднодоступные мельчайшие участки поверхности сложнопрофильных компонентов.

    • Приводит завышенные размеры детали в допуски. В отрасли автозапчастей соответствие и функционал обязательны. Из-за стоимости и сроков изготовления заготовок нестандартных размеров может может быть необходимо приобретать стандартные товарные позиции. Если это так, заготовка может быть толще, чем необходимо, особенно при штамповке с большим допуском или вырубкой. Но, если вы заказываете заготовки, которые немного толще, электрополировка может уменьшить обработанные детали до нужного размера. Кроме того, электрополировка может спасти детали, которые прошли недостаточную механическую обработку или увеличились во время термообработки.

    • Позволяет получать блестящую, декоративную поверхность. Хотя основное внимание электрополировке уделяется для улучшении формы и функциональности, декоративная отделка, которую она создает, является хорошим дополнительным преимуществом. Остающийся после электрополировки яркий внешний вид по хром создает однородная поверхность, которая не будет трескаться или шелушиться, в отличие от гальванических или прочих покрытий. Для яркой, гладкой, однородной отделки деталей из нержавеющей стали электрополировка - это хороший доступный вариант.

    Чтобы убедиться, что электрополировка подходит для ваших деталей, свяжитесь с авторитетным подрядчиком и отправьте образцы для оценки. Убедитесь, что детали имеют различное качество обработки поверхности, что даст вам возможность поэкспериментировать с различной глубиной снятия материала и расположением подвесок. Каждая деталь уникальна, и параметры обработки должны быть подобраны на основе ваших требований к поверхности.

     

    Electropolish%20G4-EDM-Hole-Beforeafter_

    Отверстия после электроэрозии могут иметь грубые кромки (слева), но электрополировка их очищает и сглаживает грубые кромки.

     

    Контроль пассивации деталей

    Электрополировка обеспечивает деталям широкий спектр преимуществ, в том числе деталям автомобилей и грузовиков:

    Существуют различные тесты, изложенные в широко используемых спецификациях, таких как ASTM A967, которые проверяют пассивность детали. Эти тесты включают:

    Испытание в камере солевого тумана: самый распространенный тест на коррозионную стойкость заключается в выдерживании деталей в камере, в которую солёная вода подаётся путём распыления сжатым воздухом. Таким образом создаётся коррозионно-агрессивная среда, в которой проверяются антикоррозионные свойства стальных сплавов и оценивается ожидаемая долговечность поверхности. Детали подвергаются воздействию 5%-ного раствора соли от двух до 96 часов, в зависимости от условий эксплуатации деталей. После завершения теста поверхность деталей проверяется на наличие признаков ржавчины. Автомобильная промышленность часто использует этот тест из-за постоянно растущего использования антигололёдных реагентов, с которыми контактируют легковые и грузовые автомобили.

    Тест на влажность: Этот тест (называемый ускоренными стрессовыми испытаниями, AST) подвергает детали различным климатическим воздействиям изменениям, которые автоматически циклично меняются, имитируя изменение температуры и влажности в различных регионах мира. Время экспозиции может составлять 24 часа и более. Этот тест выявляет прогнозируемый срок службы детали и имеет решающее значение для определения надлежащего сплава для каждой области применения. Выбор ненадлежащего типа нержавеющей стали может привести к преждевременным сбоям и катастрофическим результатам в эксплуатации транспортных средств.

    Тест на медный купорос: этот тест определяет железо и его оксиды, оставшиеся на детали после пассивации. На участках с остатками железа образуется медная пленка, указывающая на плохо пассивированную поверхность и недопустимую к эксплуатации деталь, подверженную коррозии и раннему разрушению.

    Тест на гексацианоферрат (III) калия с азотной кислотой: этот тест (также называемый "ферроксильный тест") - еще один способ определения свободного железа на деталях из аустенитной нержавеющей стали. Если поверхность загрязнена железом, оно реагирует с гексацианоферрат (III) калия с образованием синей окраски, указывающей, что поверхность не имеет надлежащего пассивного слоя для выполнения, как это требуется.

    источник   MachineDesign®   23/06/2017



    Отзывы пользователей

    Рекомендованные комментарии

    Нет комментариев для отображения


  • Последние сообщения форума

    • Deniss
      День добрый ! Стальная пластина отшлифована до 1500. Затем матовый никель 20мк и блестящий никель 5мк.
    • stamp
    • stamp
      Вода плохая или реактив (аммоний) грязный я так думаю. 
    • Олег128
      Приветствую, помогите пожалуйста рассчитать затраты на меднение картечи. Хочу предложить руководству такое производство, и вот что я выяснил: К примеру: Диаметр d = 8 мм; Толщина покрытия h = 0,3 мм; Площадь поверхности S = 201.0619 мм2; Удельный вес меди M = 0,0089г/мм3 Теор. вес медного покрытия m= S*h*M=0,53683г, для 1шт картечи; На 1 000 000 шт. необходимо 537 кг меди. Планируется использовать:   --Гальванический барабан на 40 кг или 13 000шт;   --Сила тока 2А/дм2, то есть выпрямитель 12в/500А;   --Медные аноды АМФ;   --Электролит сернокислого меднения на 1л:    1. Сульфат меди - 0,2кг,    2. Серная кислота - 0,05кг,    3. Соль (NaCl) - 0.0001кг,    4. Блеско-образователь - 0,01кг. Есть ли ошибки? Что добавить, что убрать? Вопросы: 1. Что идёт в расход - АМФ или сульфат меди? Как посчитать, хотя бы примерно, при необходимых 0,5 т меди сколько нужно потратить анодов или сульфата меди? Расходуется ли серная кислота? 2. Электролит меднения. Какой лучше для свинца? Как его пополнять или восстанавливать? С каким проще работать? Нужен ли барботаж? Какой температурный диапазон? 3. Что необходимо, чтобы осаждать не медь, а медно-никелевый сплав с содержанием никеля 20%? 4. Какие этапы подготовки свинца и какой будет расход компонентов? Как проводить обезжиривание и снятие оксидной плёнки? 5. Выпрямитель 12в/500А будет расходовать 6кВт в час?      
    • serenya
      порыжел электролит цинкования спустя 3 дня после запуска ванны , понятно что это примеси железа , но можно ли как-то с этим бороться ? фильтровать?
  • Изображения галереи

×