usinagem CNC pode criar peças com requisitos de tolerância rígidos e peças detalhadas de vários metais ou plásticos, e é um dos melhores métodos de processamento para peças personalizadas e produção de protótipos. Durante a usinagem CNC, a matéria-prima é removida de forma seletiva e precisa para produzir uma peça com formato quase perfeito. Esse tipo de processo de usinagem também é chamado de fabricação subtrativa. Como a ferramenta CNC remove continuamente a matéria-prima durante o processo de usinagem, marcas óbvias da ferramenta serão produzidas na superfície da peça. Para a definição da espessura dessas marcas de ferramenta, chamamos de rugosidade superficial das peças usinadas CNC e a dividimos em vários graus de rugosidade. Ao mesmo tempo, após a usinagem CNC de peças metálicas de precisão, geralmente fazemos algum tratamento na superfície das peças para melhorar sua resistência ao desgaste, resistência à corrosão, isolamento, decoração ou outros requisitos funcionais especiais. O tratamento de superfície é o processo de formação artificial de uma camada superficial com propriedades mecânicas, físicas e químicas diferentes das do substrato por meio de uma tecnologia de processamento específica na superfície do substrato.
Depois que a superfície da peça é processada pelo CNC, ela parece lisa, mas fica irregular quando vista com uma lupa. Na vida cotidiana, as pessoas tendem a chamá-lo de “acabamento superficial”, mas na verdade, o padrão unificado internacional chama isso de “rugosidade superficial”. A rugosidade da superfície refere-se à irregularidade de pequenos passos e pequenos picos e vales que uma superfície usinada possui. A distância (distância da onda) entre os dois picos ou dois vales é muito pequena (abaixo de 1 mm), o que pertence ao erro de reconhecimento da geometria microscópica. Quanto menor for a rugosidade da superfície, mais lisa será a superfície.
A rugosidade da superfície é geralmente formada pelo método de processamento utilizado e outros fatores, como o atrito entre a ferramenta e a superfície da peça durante a usinagem CNC, a deformação plástica do metal da camada superficial quando o cavaco é separado e a vibração de alta frequência no sistema de processo. Devido aos diferentes métodos de processamento e materiais da peça, a profundidade, densidade, forma e textura dos traços deixados na superfície processada são diferentes.
Efeito da rugosidade superficial nas peças
A rugosidade da superfície está intimamente relacionada às propriedades correspondentes, resistência ao desgaste, resistência à fadiga, rigidez de contato, vibração e ruído das peças mecânicas e tem um impacto importante na vida útil e na confiabilidade dos produtos mecânicos. Depois que as peças são usinadas, há traços finos de processamento na superfície e, quanto menor for a rugosidade da superfície, mais lisa será a superfície. A influência específica da rugosidade superficial nas peças pode referir-se aos seguintes pontos.
1. A rugosidade da superfície afeta a resistência ao desgaste das peças. Quanto mais áspera for a superfície, menor será a área de contato efetiva entre as superfícies de contato, maior será a pressão e mais rápido será o desgaste.
2. A rugosidade da superfície afeta a estabilidade das propriedades de ajuste. Para ajuste com folga, quanto mais áspera a superfície, mais fácil é o desgaste, de forma que a folga aumenta gradativamente durante o processo de trabalho; a força da conexão.
3. A rugosidade da superfície afeta a resistência à fadiga das peças. Existem grandes depressões na superfície das peças ásperas, que são sensíveis à concentração de tensões, como entalhes afiados e rachaduras, afetando assim a resistência à fadiga das peças.
4. A rugosidade da superfície afeta a resistência à corrosão das peças. A superfície áspera pode facilmente fazer com que gases ou líquidos corrosivos penetrem na camada interna do metal através dos vales microscópicos na superfície, causando corrosão superficial.
5. A rugosidade da superfície afeta a vedação das peças. Superfícies ásperas não podem se encaixar perfeitamente e gases ou líquidos vazam pelos espaços entre as superfícies de contato.
6. A rugosidade da superfície afeta a rigidez de contato das peças. A rigidez de contato é a capacidade da superfície da junta das peças de resistir à deformação de contato sob a ação de uma força externa. A rigidez de uma máquina é em grande parte determinada pela rigidez do contato entre as peças.
7. Afeta a precisão da medição das peças. A rugosidade da superfície medida da peça e a superfície de medição da ferramenta de medição afetarão diretamente a precisão da medição, especialmente na medição de precisão.
Além disso, a rugosidade da superfície terá vários graus de influência no revestimento de revestimento, na condutividade térmica e na resistência de contato das peças, no desempenho de reflexão e radiação, na resistência ao fluxo de líquidos e gases e no fluxo de corrente na superfície dos condutores.
Padrão de grau e seleção de rugosidade da superfície
A rugosidade superficial das peças usinadas CNC não é um valor acidental, pois a rugosidade superficial é controlável e só precisa ser predefinida antes da usinagem. No entanto, em circunstâncias normais, muitas peças não possuem requisitos especificados de rugosidade superficial, a menos que sejam exigidos em algumas indústrias específicas, como algumas peças rotativas, cenas de vibração, espera de implantes médicos.
Diferentes campos de aplicação requerem diferentes rugosidades superficiais. Especificamente, como escolher um valor de rugosidade superficial para suas peças. A primeira coisa que precisamos considerar é que a superfície da peça não deve apenas atender aos requisitos funcionais, mas também considerar a racionalidade econômica. Para uma seleção específica, pode ser determinado por analogia com referência aos desenhos existentes de peças semelhantes. Sob a premissa de atender aos requisitos funcionais da peça, o maior valor do parâmetro de rugosidade superficial deve ser selecionado tanto quanto possível para reduzir o custo de processamento. De modo geral, a superfície de trabalho, a superfície de contato, a superfície de vedação, a superfície de fricção com alta velocidade de movimento e alta pressão unitária das peças têm altos requisitos de suavidade da superfície e o valor do parâmetro deve ser menor. Para superfícies que não funcionam, superfícies que não se adaptam e superfícies com baixa precisão dimensional, os valores dos parâmetros podem ser maiores para reduzir os custos de processamento.
De acordo com o eBook da Digibee ISO2632/1-1975 padrão de rugosidade de usinagem, atualmente na oficina de usinagem CNC AN-Prototype, implementamos os quatro valores de rugosidade de superfície a seguir para fabricar peças de alta qualidade para os clientes.
Ra=3.2um. Este é o acabamento superficial padrão para peças usinadas CNC e é adequado para a maioria das peças. A superfície das peças Ra3.2um é muito lisa, mas ainda podem ser vistas marcas de corte e é adequada para cenas sujeitas a vibração, carga e alto estresse.
Ra = 1.6 um. Este nível é uma rugosidade superficial relativamente boa, processada nas condições definidas, mas ainda podem ser vistas leves marcas de corte. As peças desta classe se adaptam perfeitamente a outros componentes e são adequadas para cenários de movimento lento e de carga leve, não para rotação rápida ou vibração severa. Tomando como exemplo o alumínio 6061, o custo de fabricação do Ra1.6um é cerca de 5% superior ao do Ra3.2 e aumenta com a complexidade das peças.
Ra=0.8um. Este é um alto nível de acabamento superficial que precisa ser fabricado sob condições rigorosamente controladas e é mais fácil de produzir com retificadoras cilíndricas, sem centro ou de superfície. Partes deste nível geralmente funcionam em cenas com cargas leves ou movimentos pouco frequentes. Tomando como exemplo o alumínio 6061, o custo de fabricação do Ra0.8um é cerca de 10% superior ao do Ra3.2 e aumenta com a complexidade das peças.
Ra = 0.4 um. Esta classe é a rugosidade superficial da mais alta qualidade. Peças deste tipo geralmente requerem polimento ou retificação com esmeril. Para cenas que requerem superfícies muito lisas, é necessário escolher Ra0.4um, como parede interna de rolamentos ou implantes médicos. Tomando como exemplo o alumínio 6061, o custo de fabricação do Ra0.4um é cerca de 15% superior ao do Ra3.2 e aumenta com a complexidade das peças.
Problemas comuns de rugosidade superficial
Métodos de avaliação e medição de rugosidade superficial. A avaliação da rugosidade é dividida principalmente em métodos de avaliação qualitativos e quantitativos. A chamada avaliação qualitativa consiste em comparar a superfície a ser testada com a amostra de comparação de rugosidade superficial conhecida e julgar seu grau por inspeção visual ou por meio de um microscópio; e A avaliação quantitativa consiste em medir os principais parâmetros da rugosidade da superfície medida através de certos métodos de medição e instrumentos correspondentes, esses parâmetros são Ra, Rq, Rz, Ry. Atualmente, os métodos de medição de rugosidade superficial comumente usados incluem principalmente método de comparação de amostras, método de seção de luz, método de interferência, método de ponta, etc.
O significado dos parâmetros de rugosidade superficial Ra, Rq, Rz, Ry. Ra é o desvio médio aritmético do contorno, ou seja, a média aritmética da soma dos valores absolutos dos desvios medidos do contorno dentro do comprimento de amostragem. Rq é a raiz do desvio quadrático médio do perfil: o valor quadrático médio do deslocamento do perfil dentro do comprimento de amostragem. Rz é a altura de 10 pontos da rugosidade microscópica: a soma dos valores médios das cinco maiores alturas de pico de contorno e das cinco maiores profundidades de vale de contorno dentro do comprimento de amostragem. Ry é a altura máxima do perfil: a distância máxima entre a linha de pico do perfil e a linha central da linha inferior do vale do perfil dentro do comprimento de amostragem.
Fatores que afetam a rugosidade da superfície. Existem muitos fatores que afetam a rugosidade superficial das peças, entre os quais os maiores fatores são velocidade de corte, profundidade de engate, quantidade de corte, ângulo geométrico da ferramenta de corte, vibração da ferramenta de corte, dureza do material processado, rigidez da peça, fixação e máquina-ferramenta durante a usinagem CNC Rigidez, uso de fluido de corte, etc.
Tratamento de superfície de peças usinadas CNC
No campo da usinagem de precisão CNC, para peças que exigem resistência e tenacidade relativamente altas, seu desempenho de trabalho e vida útil estão intimamente relacionados às suas propriedades superficiais, e a melhoria das propriedades superficiais não pode ser alcançada simplesmente confiando nos materiais. É muito antieconômico, mas no processamento real, seu desempenho deve estar dentro do padrão. Neste momento, temos que recorrer a diversas tecnologias de tratamento de superfície. O tratamento de superfície é o processo de formação artificial de uma camada superficial na superfície de um substrato por meio de uma tecnologia de processamento específica que difere das propriedades mecânicas, físicas e químicas do substrato. Além disso, para usinagem CNC de peças metálicas de precisão, a fim de atender à resistência ao desgaste, resistência à corrosão, isolamento, decoração, aumentar a vida útil das peças ou adicionar outras funções especiais, geralmente adotamos tratamento de superfície específico para atender aos requisitos. Para o tratamento de superfície de peças de hardware, comumente vemos anodização, galvanoplastia, eletropolimento, revestimento de conversão, passivação, trefilagem, jato de areia, pintura e pulverização de pó, etc.
Anodização, oxidação eletroquímica de metais ou ligas. O alumínio e suas ligas formam uma camada de filme de óxido (isolamento) no produto de alumínio (ânodo) sob o eletrólito correspondente e condições específicas do processo sob a ação de uma corrente aplicada. A anodização, salvo especificação em contrário, geralmente se refere à anodização com ácido sulfúrico. A fim de superar os defeitos de dureza superficial da liga de alumínio, resistência ao desgaste, etc., expandir o escopo de aplicação e prolongar a vida útil, a tecnologia de tratamento de superfície tornou-se uma parte indispensável do uso de ligas de alumínio, e a tecnologia de oxidação anódica é o mais utilizado e o mais econômico. de. Existem atualmente dois tipos principais de anodização: anodização com ácido sulfúrico tipo II e anodização dura tipo III (revestimento duro).
A anodização com ácido sulfúrico tipo II é o método de anodização mais comumente usado. Os filmes do processo de anodização com ácido sulfúrico estão disponíveis em uma faixa de espessura de 0.0001″-001″. O revestimento resultante teve uma espessura total de 67% de penetração no substrato e um aumento de 33% em relação ao tamanho original da peça. É particularmente adequado para aplicações que exigem dureza e resistência ao desgaste.
Contudo, a possível presença de resíduos de ácidos corrosivos é indesejável quando as peças são submetidas a tensões consideráveis, como peças de aeronaves. A porosidade da película de ácido sulfúrico antes da vedação é particularmente vantajosa no tratamento superficial colorido do alumínio e suas ligas.
A alumina porosa absorve bem os corantes e a vedação subsequente ajuda a prevenir a perda de cor durante o uso. Embora os filmes anodizados tingidos sejam bastante rápidos, eles são propensos ao branqueamento quando expostos à luz solar direta prolongada. Algumas das cores são: preto, vermelho, azul, verde, cinza urbano, marrom coiote e dourado. As peças podem ser tratadas química ou mecanicamente antes da anodização para obter um acabamento fosco (não refletivo).
Benefícios da anodização com ácido sulfúrico:
- Menos caro que outros tipos de anodização em termos de produtos químicos utilizados, aquecimento, consumo de energia e tempo para obter a espessura desejada.
- Mais ligas podem ser acabadas.
- Mais difícil do que a anodização cromada.
- Um acabamento mais claro permite tingir em uma maior variedade de cores.
- A eliminação de resíduos é mais fácil do que a anodização cromada, o que também ajuda a reduzir custos.
Aplicações de anodização de ácido sulfúrico:
- Armas militares
- Componentes ópticos
- Corpo da válvula hidráulica
- Hardware mecânico
- Gabinetes para computadores e eletrônicos
A anodização dura tipo III (revestimento duro), embora geralmente realizada em eletrólitos à base de ácido sulfúrico, é mais espessa e densa do que a anodização mais tradicional com ácido sulfúrico. Os revestimentos duros são adequados para peças de alumínio em aplicações extremamente abrasivas que exigem resistência superior ao desgaste ou em ambientes corrosivos que exigem revestimentos mais espessos, mais duros e mais duráveis. Também é valioso onde é necessário um isolamento elétrico melhorado. Como a anodização com revestimento duro pode chegar a alguns milésimos em alguns casos, isso torna esse tipo de anodização um candidato para recuperar componentes desgastados ou mal usinados.
Propriedades de anodização dura:
- Não condutivo
- Melhorar a resistência ao desgaste
- Pode reparar superfícies desgastadas em alumínio
- Melhore as superfícies das peças para aplicações deslizantes
- Pode ser tingido de preto; outras cores são menos decorativas
- O tratamento de superfície é mais difícil do que o aço para ferramentas
Aplicações de anodização dura:
- Excêntrico
- Engrenagens
- Válvulas
- Pistão
- Peças deslizantes
- Mecanismo de dobradiça
- Articulações rotativas
- Quadro de isolamento
- Escudo à prova de explosão
Galvanoplastia.
Galvanoplastia é o processo de aplicação de uma ou mais camadas de metal a uma peça, passando uma corrente carregada positivamente através de uma solução contendo íons metálicos dissolvidos (ânodo) e uma corrente carregada negativamente através da peça a ser revestida (cátodo). Remontando aos antigos egípcios, eles revestiam metais e não metais com ouro ou um processo chamado “dourado”, o primeiro tratamento de superfície conhecido. Alguns metais são aplicados de maneira mais uniforme do que outros, mas o uso de eletricidade significa que o metal depositado flui mais facilmente para áreas de alta corrente ou para as bordas da peça. Essa tendência é especialmente perceptível em formas complexas ou ao tentar revestir o interior ou a parte interna de uma peça. Além de aplicar metais únicos, ligas de materiais como estanho e chumbo ou zinco e ferro podem ser galvanizadas simultaneamente para obter as propriedades personalizadas desejadas.
Polimento eletrolítico.
O eletropolimento é o processo de alisamento anodicamente e/ou brilho de superfícies metálicas em soluções concentradas de ácido ou alcalinas. , configurado para executá-lo em aço inoxidável ou outras ligas ricas em níquel. Embora possa ser feito em muitos metais básicos como uma operação de pré-revestimento, geralmente é feito em aço inoxidável como acabamento final. Ele fornece uma superfície quimicamente e fisicamente limpa e remove qualquer rugosidade mecânica da superfície que pode ser prejudicial à produção de uma superfície folheada uniforme e livre de corrosão ou ao desempenho e aparência futuros de produtos de aço inoxidável. Ajuda a rebarbar bordas e furos usinados e remove qualquer ferro incrustado no processo de fabricação. A corrente é maior nas bordas externas e nos cantos da peça, que são especialmente lisos.
Passivação.
A passivação é usada para melhorar a condição da superfície do aço inoxidável, dissolvendo o ferro incrustado na superfície por meio de conformação, usinagem ou outras etapas de fabricação. O ferro irá corroer se não for controlado e muitas vezes manchas grandes ou pequenas de ferrugem aparecerão no aço inoxidável. Para evitar isso nas peças acabadas, elas são passivadas. Este tratamento envolve a imersão de peças de aço inoxidável em uma solução de ácido nítrico livre de sais oxidantes por um período de tempo, que irá dissolver o ferro embutido e restaurar a superfície original resistente à corrosão, formando uma fina película de óxido transparente. A passivação é usada como operação de limpeza de peças fundidas, estampadas e peças acabadas de máquinas, por imersão das peças.
Características e vantagens:
- Fornece uma superfície de limpeza superior
- O aço inoxidável não enferruja e descolora durante o uso
- Preparação de superfície para outros acabamentos, como primer ou tinta spray
- O aço inoxidável não precisa ser revestido para máxima proteção contra corrosão
- O aço inoxidável passivado não reagirá com outros materiais devido à contaminação por ferro
Escovado.
O tratamento de escovação de superfície é um método de tratamento de superfície que forma linhas na superfície da peça de trabalho por meio da retificação de produtos para obter um efeito decorativo. Como o tratamento de superfície escovado pode refletir a textura dos materiais metálicos, ele tem sido cada vez mais apreciado por usuários e tem se tornado cada vez mais utilizado. O método de processamento do desenho de superfície deve escolher diferentes métodos de processamento de acordo com os requisitos do efeito de desenho e o tamanho e forma das diferentes superfícies da peça de trabalho. Existem duas formas de desenho: desenho manual e desenho mecânico
jateamento
O processo de limpeza e rugosidade da superfície do substrato pelo impacto do fluxo de areia em alta velocidade. O ar comprimido é usado como energia para formar um feixe de jato de alta velocidade para pulverizar o material pulverizado (minério de cobre, areia de quartzo, corindo, areia de ferro, areia de Hainan) na superfície da peça a ser processada em alta velocidade, de modo que a aparência ou forma da superfície externa da superfície da peça muda. , devido ao impacto e efeito de corte do abrasivo na superfície da peça, a superfície da peça pode obter um certo grau de limpeza e rugosidade diferente, de modo que as propriedades mecânicas da superfície da peça possam ser melhoradas, assim melhorando a resistência à fadiga da peça, aumentando-a e revestindo. A adesão entre camadas prolonga a durabilidade do filme de revestimento e também é benéfica para o nivelamento e decoração do revestimento.
revestimento em pó
A pulverização com pó usa o fenômeno da descarga corona para fazer com que o revestimento em pó seja adsorvido na peça de trabalho. O processo de pulverização de pó é: a pistola de pulverização de pó é conectada ao eletrodo negativo, a peça de trabalho é aterrada (eletrodo positivo), o revestimento em pó é enviado para a pistola de pulverização pelo sistema de fornecimento de pó através do gás de ar comprimido e o alto a tensão gerada pelo gerador eletrostático de alta tensão é adicionada à frente da pistola para pintura. Devido à descarga corona, uma carga densa é gerada nas suas proximidades. Quando o pó é pulverizado pelo bico, ele forma um circuito para formar uma partícula de tinta carregada. É atraído pela força eletrostática para a peça de trabalho com polaridade oposta. À medida que o pó pulverizado aumenta, a carga mais se acumula, quando atinge uma determinada espessura, devido à repulsão eletrostática, não continuará a absorver, de modo que toda a peça obterá uma certa espessura de revestimento em pó, e então o o pó será derretido, nivelado e solidificado pelo calor, ou seja, na superfície da peça forma uma película de revestimento duro.
