小批量零件加工的表面處理有多種方法,以下是一些常見的做法:
一、機械表面處理
1. 噴砂
- 原理 :利用高速砂流的沖擊作用清理和粗化零件表面。壓縮空氣作為動力,形成高速噴射束將噴料(如銅礦砂、石英砂、金剛砂等)高速噴射到零件表面。
- 操作過程 :
- 首先,將零件放置在噴砂設(shè)備的工作室內(nèi),確保零件固定牢固,防止在噴砂過程中移動。
- 然后,根據(jù)零件的材質(zhì)和表面要求,選擇合適的噴料和噴射壓力。一般來說,對于硬度較低的零件,噴射壓力可以適當(dāng)降低,以免過度損傷表面。
- 啟動噴砂設(shè)備,噴料在壓縮空氣的推動下高速撞擊零件表面,去除表面的氧化皮、銹蝕、污垢等雜質(zhì),同時使表面形成一定的粗糙度,增強后續(xù)涂層的附著力。
- 應(yīng)用場景及效果 :常用于金屬零件的表面處理,如去除鑄件表面的殘砂和氧化皮。經(jīng)過噴砂處理后的零件表面呈現(xiàn)出均勻的粗糙紋理,有利于油漆、涂料等涂層的附著,提高涂層的耐久性。
2. 拋光
- 原理 :通過機械、化學(xué)或電化學(xué)等方法,使零件表面粗糙度降低,以獲得光亮、平整表面。主要有機械拋光、化學(xué)拋光和電化學(xué)拋光等方式。機械拋光是依靠磨料的磨削作用去除表面微觀不平;化學(xué)拋光是通過化學(xué)溶液的溶解作用使表面平滑;電化學(xué)拋光則是利用電化學(xué)原理進(jìn)行表面整平。
- 操作過程 :
- 機械拋光時,將零件固定在拋光機上,采用不同粒度的拋光輪或拋光帶,從粗到細(xì)逐步進(jìn)行拋光。首先使用較粗的磨料去除表面明顯的劃痕和缺陷,然后逐漸換用更細(xì)的磨料,使表面光潔度不斷提高。
- 化學(xué)拋光時,將零件浸入合適的化學(xué)拋光液中,拋光液中的化學(xué)物質(zhì)與零件表面發(fā)生反應(yīng),溶解表面的微觀凸起部分,使表面趨于平整。反應(yīng)過程中需要控制溫度、時間和溶液的濃度等參數(shù)。
- 電化學(xué)拋光與化學(xué)拋光類似,但需要施加電場,通過陽極溶解原理使零件表面變得光滑。在操作時要控制電流密度、電壓和拋光時間等因素。
- 應(yīng)用場景及效果 :機械拋光廣泛應(yīng)用于不銹鋼零件、儀表零件等的表面處理,可使其表面達(dá)到鏡面光澤,提高外觀質(zhì)量和裝飾性。化學(xué)拋光和電化學(xué)拋光常用于復(fù)雜形狀零件的表面處理,能夠在相對較短的時間內(nèi)獲得光滑的表面,同時可以避免機械拋光可能產(chǎn)生的局部劃痕和變形問題。
二、化學(xué)表面處理
1. 電鍍
- 原理 :利用電解原理在零件表面沉積一層金屬或合金鍍層。將零件作為陰極,鍍層金屬作為陽極,置于含有鍍層金屬離子的電鍍液中,通以直流電,在電場作用下,鍍層金屬離子在零件表面得到電子被還原成金屬原子,并逐漸形成均勻、致密的鍍層。
- 操作過程 :
- 首先,對零件進(jìn)行前處理,包括除油、除銹、清洗等步驟,以確保零件表面清潔,有利于鍍層的附著。例如,采用堿性除油劑去除零件表面的油污,然后用酸液浸泡去除銹跡。
- 接著,將零件放入電鍍槽中,根據(jù)需要選擇合適的電鍍工藝參數(shù),如電流密度、電鍍時間、溫度等。例如,對于鍍鎳工藝,電流密度一般在 2 - 5 A/dm2,電鍍時間根據(jù)鍍層厚度要求而定,通常為幾十分鐘到數(shù)小時不等,溫度控制在 40 - 60℃。
- 在電鍍過程中,要不斷攪拌電鍍液,使鍍層金屬離子均勻分布,保證鍍層質(zhì)量的均勻性。電鍍完成后,將零件取出,進(jìn)行清洗和干燥處理。
- 應(yīng)用場景及效果 :電鍍可以提高零件的耐腐蝕性、耐磨性和裝飾性。例如,鍍鋅可以防止鋼鐵零件生銹,鍍硬鉻可以提高零件的硬度和耐磨性,鍍金、鍍銀等則具有良好的裝飾效果,常用于電子元件、五金配件、汽車零部件等領(lǐng)域。
2. 化學(xué)轉(zhuǎn)化膜
- 原理 :通過化學(xué)或電化學(xué)方法,使零件表面與特定的化學(xué)溶液發(fā)生反應(yīng),在零件表面生成一層具有保護(hù)、裝飾或其他特殊功能的轉(zhuǎn)化膜。常見的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜有磷化膜、氧化膜等。
- 操作過程 :
- 磷化處理:將零件浸入磷化液中,磷化液中的磷酸根離子與零件表面的金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成一層不溶于水的磷酸鹽結(jié)晶膜。首先進(jìn)行除油、除銹等前處理,然后在一定溫度和時間條件下進(jìn)行磷化。例如,對于鋅系磷化,溫度一般在 50 - 70℃,磷化時間為 10 - 30 分鐘。磷化過程中要控制磷化液的成分、濃度、pH 值等參數(shù),以確保磷化膜的質(zhì)量。
- 氧化處理:對于鋁及鋁合金的氧化處理,常用陽極氧化法。將零件作為陽極,置于電解質(zhì)溶液中,通以直流電,在電場作用下,零件表面形成一層氧化鋁膜。陽極氧化過程中需要控制電流密度、電壓、溫度和時間等參數(shù)。例如,電流密度一般在 1 - 3 A/dm2,電壓根據(jù)氧化膜厚度要求而定,溫度通常在 15 - 25℃,氧化時間為幾十分鐘到數(shù)小時。
- 應(yīng)用場景及效果 :磷化膜可以提高零件的耐腐蝕性和涂裝附著力,廣泛應(yīng)用于鋼鐵制品的涂裝前處理。氧化膜可以增強鋁及鋁合金的耐腐蝕性和硬度,同時可以通過染色等工藝獲得不同的顏色,用于建筑裝飾、電子產(chǎn)品外殼等領(lǐng)域。
三、熱噴涂表面處理
1. 原理 :利用熱源將噴涂材料加熱至熔化或半熔化狀態(tài),通過高速氣流使其霧化并噴射到零件表面,形成涂層。熱源可以是火焰、電弧、等離子體等。
2. 操作過程 :
- 火焰噴涂:以可燃?xì)怏w(如乙炔、丙烷等)與氧氣混合燃燒產(chǎn)生的火焰為熱源。首先將噴涂材料(如金屬粉末、陶瓷粉末等)通過噴槍送入火焰中加熱熔化,然后借助壓縮空氣將熔化的噴涂材料霧化并噴射到零件表面。在噴涂過程中,要控制火焰溫度、氣體流量、噴涂距離和移動速度等參數(shù)。例如,火焰溫度一般在 1000 - 3000℃,噴涂距離為 100 - 200mm,噴槍移動速度為 50 - 200mm/s。
- 等離子噴涂:采用等離子弧作為熱源,等離子弧的溫度高達(dá)數(shù)萬度,可以熔化絕大多數(shù)的噴涂材料。將噴涂材料送入等離子弧中加熱熔化后,以高速噴射到零件表面。等離子噴涂過程中需要精確控制等離子氣體的流量、電弧功率、送粉速度等參數(shù)。例如,等離子氣體流量一般在 30 - 100L/min,電弧功率為幾十千瓦,送粉速度為 10 - 100g/min。
3. 應(yīng)用場景及效果 :熱噴涂技術(shù)可以在零件表面制備耐磨、耐腐蝕、耐高溫等功能性涂層。例如,在航空發(fā)動機葉片表面噴涂陶瓷涂層可以提高葉片的耐高溫性能;在機械設(shè)備的磨損部位噴涂耐磨涂層可以延長零件的使用壽命。熱噴涂涂層與零件表面的結(jié)合強度較高,能夠適應(yīng)復(fù)雜的工作環(huán)境。
在進(jìn)行小批量零件加工表面處理時,需要根據(jù)零件的材質(zhì)、形狀、尺寸、使用要求和成本等因素綜合選擇合適的表面處理方法。同時,要嚴(yán)格按照工藝要求進(jìn)行操作,確保表面處理質(zhì)量。