CNC obrábění umožňuje vytvářet díly s přísnými tolerancemi a detailní díly z různých kovů nebo plastů a je jednou z nejlepších metod zpracování pro zakázkové díly a výrobu prototypů. Během CNC obrábění se suroviny selektivně a přesně odstraňují, aby se vytvořily díly s téměř čistým tvarem. Tento druh obráběcího procesu se obvykle nazývá také subtraktivní výroba. Protože CNC nástroj během obrábění neustále odstraňuje suroviny, na povrchu dílu se vytvářejí zřetelné stopy po nástroji. Pro definování tloušťky těchto stop po nástroji ji nazýváme drsností povrchu CNC obráběných dílů a dělíme ji na různé stupně drsnosti. Zároveň po CNC obrábění přesných kovových dílů obvykle provádíme na povrchu dílů určité ošetření, abychom zlepšili jejich odolnost proti opotřebení, odolnost proti korozi, izolaci, dekoraci nebo jiné speciální funkční požadavky. Povrchová úprava je proces umělého vytváření povrchové vrstvy s mechanickými, fyzikálními a chemickými vlastnostmi odlišnými od vlastností substrátu pomocí specifické technologie zpracování na povrchu substrátu.
Po opracování povrchu dílu CNC vypadá hladce, ale při pohledu lupou je nerovný. V každodenním životě tomu lidé říkají „povrchová úprava“, ale ve skutečnosti tomu mezinárodní jednotný standard říká „drsnost povrchu“. Drsnost povrchu se týká nerovností malých stoupání a malých vrcholů a prohlubní, které má obrobený povrch. Vzdálenost (vlnová vzdálenost) mezi dvěma vrcholy nebo dvěma prohlubněmi je velmi malá (pod 1 mm), což patří k chybě rozpoznání mikroskopické geometrie. Čím menší je drsnost povrchu, tím je povrch hladší.
Drsnost povrchu je obecně tvořena použitým způsobem zpracování a dalšími faktory, jako je tření mezi nástrojem a povrchem součásti během CNC obrábění, plastická deformace kovu povrchové vrstvy při oddělení třísky a vysokofrekvenční vibrace v procesní systém. Vzhledem k různým metodám zpracování a materiálům obrobků se liší hloubka, hustota, tvar a textura stop zanechaných na opracovávaném povrchu.
Vliv drsnosti povrchu na díly
Drsnost povrchu úzce souvisí s odpovídajícími vlastnostmi, odolností proti opotřebení, únavovou pevností, kontaktní tuhostí, vibracemi a hlukem mechanických dílů a má důležitý vliv na životnost a spolehlivost mechanických výrobků. Po opracování dílů jsou na povrchu jemné stopy po opracování a čím menší je drsnost povrchu, tím je povrch hladší. Konkrétní vliv drsnosti povrchu na součásti se může týkat následujících bodů.
1. Drsnost povrchu ovlivňuje odolnost součástí proti opotřebení. Čím drsnější povrch, tím menší je efektivní kontaktní plocha mezi dosedacími plochami, tím větší je tlak a tím rychlejší je opotřebení.
2. Drsnost povrchu ovlivňuje stabilitu vlastností uložení. U vůle platí, že čím drsnější povrch, tím snadněji se opotřebovává, takže se mezera během pracovního procesu postupně zvětšuje; tím větší je pevnost spoje.
3. Drsnost povrchu ovlivňuje únavovou pevnost součástí. Na povrchu drsných součástí jsou velké prohlubně, které jsou citlivé na koncentraci napětí, jako jsou ostré zářezy a praskliny, a tím ovlivňují únavovou pevnost součástí.
4. Drsnost povrchu ovlivňuje odolnost součástí proti korozi. Drsný povrch může snadno způsobit pronikání korozivního plynu nebo kapaliny do vnitřní vrstvy kovu skrz mikroskopické prohlubně na povrchu, což způsobuje povrchovou korozi.
5. Drsnost povrchu ovlivňuje utěsnění součástí. Drsné povrchy nemohou pevně přiléhat a plyn nebo kapalina uniká mezerami mezi kontaktními plochami.
6. Drsnost povrchu ovlivňuje kontaktní tuhost součástí. Kontaktní tuhost je schopnost spojovacího povrchu součástí odolávat kontaktní deformaci působením vnější síly. Tuhost stroje je do značné míry určena tuhostí kontaktu mezi součástmi.
7. Ovlivňuje přesnost měření součástí. Drsnost povrchu měřené součásti a měřené plochy měřicího nástroje přímo ovlivňuje přesnost měření, zejména při přesném měření.
Kromě toho bude mít drsnost povrchu různou míru vlivu na pokovení, tepelnou vodivost a přechodový odpor dílů, odrazové a radiační vlastnosti, odolnost vůči proudění kapalin a plynů a proudění na povrchu vodičů.
Standard stupně a výběr drsnosti povrchu
Drsnost povrchu CNC obráběných dílů není náhodná hodnota, protože drsnost povrchu je kontrolovatelná a před obráběním je třeba ji pouze přednastavit. Za normálních okolností však mnoho dílů nemá specifikované požadavky na drsnost povrchu, pokud nejsou vyžadovány v některých specifických odvětvích, jako jsou některé rotační díly, vibrační scény, lékařské implantáty čekající.
Různé oblasti použití vyžadují různou drsnost povrchu. Konkrétně, jak vybrat hodnotu drsnosti povrchu pro vaše díly. První věc, kterou musíme vzít v úvahu, je, že povrch součásti by neměl splňovat pouze funkční požadavky, ale měl by brát v úvahu i ekonomickou racionalitu. Pro konkrétní výběr může být určen analogicky s odkazem na existující výkresy podobných dílů. Za předpokladu splnění funkčních požadavků součásti by měla být co nejvíce zvolena větší hodnota parametru drsnosti povrchu, aby se snížily náklady na zpracování. Obecně řečeno, pracovní plocha, protilehlá plocha, těsnicí plocha, třecí plocha s vysokou rychlostí pohybu a vysokým jednotkovým tlakem dílů mají vysoké požadavky na hladkost povrchu a hodnota parametru by měla být menší. U nepracovních povrchů, nepadnoucích povrchů a povrchů s nízkou rozměrovou přesností mohou být hodnoty parametrů větší, aby se snížily náklady na zpracování.
Podle normy drsnosti obrábění ISO2632/1-1975 v současné době v dílně CNC obrábění AN-Prototype implementujeme následující čtyři hodnoty drsnosti povrchu pro výrobu vysoce kvalitních dílů pro zákazníky.
Ra=3.2um. Toto je výchozí povrchová úprava pro CNC obráběné díly a je vhodná pro většinu dílů. Povrch dílů s Ra3.2um je velmi hladký, ale stopy po řezu jsou stále viditelné a je vhodný pro prostředí vystavená vibracím, zatížení a vysokému namáhání.
Ra=1.6 µm. Tato úroveň představuje relativně dobrou drsnost povrchu, zpracovanou za daných podmínek, ale stále lze vidět drobné stopy po řezu. Díly v této třídě těsně přiléhají k ostatním součástem a jsou vhodné pro pomalu se pohybující a lehce zatížené situace, nikoli pro rychlé otáčení nebo silné vibrace. Vezměme si jako příklad hliníku 6061, výrobní náklady na Ra1.6 µm jsou asi o 5 % vyšší než u Ra3.2 a zvyšují se se složitostí dílů.
Ra=0.8um. Jedná se o vysokou úroveň povrchové úpravy, která musí být vyráběna za přísně kontrolovaných podmínek a je snazší ji vyrábět pomocí válcových, bezhrotých nebo rovinných brusek. Díly této úrovně obvykle fungují v prostředích s nízkým zatížením nebo s nepravidelnými pohyby. Vezměme si jako příklad hliník 6061, výrobní náklady na Ra0.8um jsou asi o 10 % vyšší než u Ra3.2 a zvyšují se se složitostí dílů.
Ra=0.4 µm. Tento stupeň má nejvyšší kvalitu drsnosti povrchu. Díly tohoto stupně obvykle vyžadují leštění nebo broušení smirkovým prostředkem. Pro scény, které vyžadují velmi hladké povrchy, je nutné zvolit Ra0.4 µm, jako jsou vnitřní stěny ložisek nebo lékařské implantáty. Vezměme si jako příklad hliníku 6061, výrobní náklady na Ra0.4 µm jsou asi o 15 % vyšší než u Ra3.2 a zvyšují se se složitostí dílů.
Drsnost povrchu Běžné problémy
Metody hodnocení a měření drsnosti povrchu. Hodnocení drsnosti se dělí hlavně na kvalitativní a kvantitativní metody hodnocení. Takzvané kvalitativní hodnocení spočívá ve srovnání testovaného povrchu se známým vzorkem pro porovnání drsnosti povrchu a posouzení jeho stupně vizuální prohlídkou nebo pomocí mikroskopu; a kvantitativní hodnocení spočívá ve měření hlavních parametrů drsnosti měřeného povrchu pomocí určitých měřicích metod a odpovídajících přístrojů, těmito parametry jsou Ra, Rq, Rz, Ry. V současné době mezi běžně používané metody měření drsnosti povrchu patří zejména metoda porovnání vzorků, metoda světelného řezu, interferenční metoda, metoda s hrotem atd.
Význam parametrů drsnosti povrchu Ra, Rq, Rz, Ry. Ra je aritmetická střední odchylka kontury, tj. aritmetický průměr součtu absolutních hodnot naměřených odchylek kontury v rámci délky vzorku. Rq je střední kvadratická odchylka profilu: střední kvadratická hodnota odsazení profilu v rámci délky vzorku. Rz je 10bodová výška mikroskopické drsnosti: součet průměrných hodnot pěti největších výšek vrcholů kontury a pěti největších hloubek údolí kontury v rámci délky vzorku. Ry je maximální výška profilu: maximální vzdálenost mezi linií vrcholu profilu a středovou linií spodní linie údolí profilu v rámci délky vzorku.
Faktory ovlivňující drsnost povrchu. Existuje mnoho faktorů, které ovlivňují drsnost povrchu součástí, mezi nimiž největšími jsou řezná rychlost, hloubka záběru, množství řezu, geometrický úhel řezného nástroje, vibrace řezného nástroje, tvrdost obráběného materiálu, tuhost obrobku, upínacího přípravku a obráběcího stroje během CNC obrábění, tuhost, použití řezné kapaliny atd.
Povrchová úprava CNC obráběných dílů
V oblasti CNC přesného obrábění u dílů, které vyžadují relativně vysokou pevnost a houževnatost, jejich pracovní výkon a životnost úzce souvisí s povrchovými vlastnostmi a zlepšení povrchových vlastností nelze dosáhnout pouhou spoléháním se na materiály. Je velmi neekonomický, ale při skutečném zpracování musí být jeho výkon na úrovni. V této době se musíme uchýlit k různým technologiím povrchových úprav. Povrchová úprava je proces umělého vytváření povrchové vrstvy na povrchu substrátu prostřednictvím specifické technologie zpracování, která se liší od mechanických, fyzikálních a chemických vlastností substrátu. Kromě toho pro CNC obrábění přesných kovových dílů, abychom splnili odolnost proti opotřebení, odolnost proti korozi, izolaci, zdobení, prodloužili životnost dílů nebo přidali další speciální funkce, obecně přijímáme specifickou povrchovou úpravu, abychom splnili požadavky. Pro povrchovou úpravu hardwarových dílů se běžně setkáváme s eloxováním, galvanickým pokovováním, elektrolytickým leštěním, konverzním nátěrem, pasivací, tažením drátu, pískováním, lakováním a práškovým nástřikem atd.
Eloxování, elektrochemická oxidace kovů nebo slitin. Hliník a jeho slitiny tvoří vrstvu oxidu (izolaci) na hliníkovém produktu (anodě) za odpovídajícího elektrolytu a specifických procesních podmínek působením aplikovaného proudu. Eloxování, pokud není uvedeno jinak, se obvykle týká eloxování kyselinou sírovou. Aby bylo možné překonat vady povrchové tvrdosti hliníkové slitiny, odolnosti proti opotřebení atd., rozšířit rozsah použití a prodloužit životnost, technologie povrchové úpravy se stala nepostradatelnou součástí použití hliníkových slitin a technologie anodické oxidace je nejpoužívanější a nejekonomičtější. z. V současnosti existují dva hlavní typy eloxování: eloxování typu II kyselinou sírovou a tvrdé eloxování typu III (tvrdý povlak)
Eloxování kyselinou sírovou typu II je nejběžněji používanou metodou anodizace. Eloxovací procesní fólie s kyselinou sírovou jsou k dispozici v rozsahu tloušťky 0.0001″-001″. Výsledný povlak měl celkovou tloušťku 67% pronikání do substrátu a 33% nárůst oproti původní velikosti dílu. Je zvláště vhodný pro aplikace vyžadující tvrdost a odolnost proti opotřebení.
Možná přítomnost zbytků žíravých kyselin je však nežádoucí, když jsou díly vystaveny značnému namáhání, jako jsou díly letadel. Pórovitost filmu kyseliny sírové před utěsněním je zvláště výhodná při barevné povrchové úpravě hliníku a jeho slitin.
Porézní oxid hlinitý dobře absorbuje barviva a následné utěsnění pomáhá zabránit ztrátě barvy při používání. Ačkoli jsou barvené eloxované filmy poměrně rychlé, jsou náchylné k vybělení při dlouhodobém vystavení přímému slunečnímu záření. Některé z barev jsou: černá, červená, modrá, zelená, městská šedá, kojotově hnědá a zlatá. Díly mohou být před eloxováním chemicky nebo mechanicky ošetřeny pro dosažení matného (nereflexního) povrchu.
Výhody eloxování kyselinou sírovou:
- Levnější než jiné typy eloxování, pokud jde o použité chemikálie, ohřev, spotřebu energie a dobu potřebnou k získání požadované tloušťky.
- Lze dokončit více slitin.
- Tvrdší než chromová anodizace.
- Jasnější povrch umožňuje moření v širší paletě barev.
- Likvidace odpadu je jednodušší než eloxování chromem, což také pomáhá snižovat náklady.
Aplikace eloxování kyselinou sírovou:
- Vojenské zbraně
- Optické komponenty
- Těleso hydraulického ventilu
- Mechanický hardware
- Počítačové a elektronické skříně
Tvrdá anodizace typu III (tvrdý povlak), ačkoli se obvykle provádí v elektrolytech na bázi kyseliny sírové, je tlustší a hustší než tradiční anodizace kyselinou sírovou. Tvrdé povlaky jsou vhodné pro hliníkové díly v extrémních abrazivních aplikacích vyžadujících vynikající odolnost proti opotřebení nebo v korozivním prostředí vyžadujícím silnější, tvrdší a odolnější povlaky. Je také cenný tam, kde je vyžadována zvýšená elektrická izolace. Protože eloxování tvrdým povlakem může v některých případech dosahovat až několika tisícin, je tento typ eloxování kandidátem pro záchranu opotřebovaných nebo špatně opracovaných součástí.
Vlastnosti tvrdé anodizace:
- Nevodivé
- Zlepšete odolnost proti opotřebení
- Dokáže opravit opotřebované povrchy na hliníku
- Vylepšete povrchy součástí pro kluzné aplikace
- Lze barvit na černo; ostatní barvy jsou méně dekorativní
- Povrchová úprava je tvrdší než nástrojová ocel
Aplikace s tvrdou anodizací:
- Vačka
- Gears
- Ventily
- Píst
- Posuvné díly
- Kloubový mechanismus
- Rotační klouby
- Izolační deska
- Štít odolný proti výbuchu
Galvanické pokovování.
Galvanické pokovování je proces nanášení jedné nebo více vrstev kovu na součást tak, že kladně nabitý proud prochází roztokem obsahujícím rozpuštěné kovové ionty (anoda) a záporně nabitý proud skrz součást, která má být pokovována (katoda). Pocházejí ze starých Egypťanů, potahovali kovy a nekovy zlatem nebo procesem zvaným „zlacení“, první známou povrchovou úpravou. Některé kovy jsou nanášeny rovnoměrněji než jiné, ale použití elektřiny znamená, že nanášený kov snadněji proudí do oblastí s vysokým proudem nebo na okraje součásti. Tato tendence je zvláště patrná u složitých tvarů nebo při pokusu o pokovení vnitřní části nebo vnitřní části součásti. Kromě nanášení jednotlivých kovů lze současně galvanizovat slitiny materiálů, jako je cín a olovo nebo zinek a železo, aby bylo dosaženo požadovaných uživatelských vlastností.
Elektrolytické leštění.
Elektroleštění je proces anodického vyhlazování a/nebo zesvětlování kovových povrchů v koncentrovaných kyselých nebo alkalických roztocích. , nastavte jej na nerezovou ocel nebo jiné slitiny bohaté na nikl. Zatímco to může být provedeno na mnoha obecných kovech jako operace předběžného pokovování, obvykle se to provádí na nerezové oceli jako konečná úprava. Poskytuje chemicky a fyzikálně čistý povrch a odstraňuje jakoukoli mechanickou drsnost povrchu, která může být škodlivá pro vytvoření jednotného pokoveného povrchu bez důlků nebo budoucí výkon a vzhled výrobků z nerezové oceli. Pomáhá odhrotovat obrobené hrany a otvory a odstraňuje veškeré zapuštěné železo z výrobního procesu. Proud je největší na vnějších okrajích a rozích součásti, které jsou obzvláště hladké.
Pasivace.
Pasivace se používá ke zlepšení stavu povrchu nerezové oceli rozpuštěním železa uloženého v povrchu tvářením, obráběním nebo jinými výrobními kroky. Železo bude korodovat, pokud nebude zkontrolováno, a na nerezové oceli se často objeví velké nebo malé rezavé skvrny. Aby se tomu zabránilo u hotových dílů, jsou pasivovány. Tato úprava spočívá v ponoření nerezových dílů na určitou dobu do roztoku kyseliny dusičné bez oxidačních solí, čímž dojde k rozpuštění zapuštěného železa a obnovení původního korozivzdorného povrchu vytvořením tenkého průhledného oxidového filmu. Pasivace se používá jako operace čištění odlitků, výlisků a hotových strojních dílů ponořením dílů.
Vlastnosti a výhody:
- Poskytuje vynikající čisticí povrch
- Nerezová ocel během používání nerezaví a nezbarví se
- Příprava povrchu pro další povrchové úpravy, jako je základní nátěr nebo barva ve spreji
- Nerezová ocel nemusí být pokovována pro maximální ochranu proti korozi
- Pasivovaná nerezová ocel nebude reagovat s jinými materiály kvůli kontaminaci železem
Kartáčovaný.
Povrchová úprava kartáčováním je metoda povrchové úpravy, která vytváří čáry na povrchu obrobku broušením produktů pro dosažení dekorativního efektu. Vzhledem k tomu, že kartáčovaná povrchová úprava dokáže odrážet texturu kovových materiálů, oblíbilo si ji stále více uživatelů a stále více se používá. Způsob zpracování povrchového kreslení by měl zvolit různé způsoby zpracování podle požadavků na účinek kreslení a velikosti a tvaru různých povrchů obrobku. Existují dva způsoby kreslení: ruční kreslení a mechanické kreslení
Pískování
Proces čištění a zdrsnění povrchu podkladu působením vysokorychlostního proudění písku. Stlačený vzduch se používá jako síla k vytvoření vysokorychlostního tryskového paprsku, který rozprašuje stříkaný materiál (měděná ruda, křemičitý písek, korund, železný písek, hainanský písek) na povrch obrobku, který má být zpracován vysokou rychlostí, takže mění se vzhled nebo tvar vnějšího povrchu povrchu obrobku. , v důsledku dopadu a řezného účinku brusiva na povrch obrobku může povrch obrobku získat určitý stupeň čistoty a různé drsnosti, takže lze zlepšit mechanické vlastnosti povrchu obrobku, čímž zlepšení odolnosti proti únavě obrobku, její zvýšení a povlaku Adheze mezi vrstvami prodlužuje trvanlivost povlakového filmu a je také prospěšná pro vyrovnání a dekoraci povlaku.
Práškové lakování
Práškové stříkání využívá fenomén koronového výboje, aby se práškový povlak adsorboval na obrobek. Proces práškového stříkání je: prášková stříkací pistole je připojena k záporné elektrodě, obrobek je uzemněn (kladná elektroda), práškový nátěr je posílán do stříkací pistole systémem přívodu prášku přes stlačený vzduch a vysokotlaký napětí generované vysokonapěťovým elektrostatickým generátorem je přidáno do přední části stříkací pistole. V jeho blízkosti vzniká vlivem korónového výboje hustý náboj. Když je prášek stříkán z trysky, vytváří okruh pro vytvoření nabité částice barvy. Je přitahován elektrostatickou silou k obrobku s opačnou polaritou. Jak se stříkaný prášek zvyšuje, náboj Čím více se hromadí, když dosáhne určité tloušťky, nebude v důsledku elektrostatického odpuzování pokračovat v absorbování, takže celý obrobek získá určitou tloušťku práškového laku, a pak prášek se roztaví, vyrovná a ztuhne teplem, to znamená, že na povrchu obrobku vytvoří tvrdý povlakový film.
