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昆山玖珑沣精密分享:小批量零件加工的表面处理怎么做?
[2024-08-06]

小批量零件加工的表面处理有多种方法,以下是一些常见的做法:


 一、机械表面处理 

1.  喷砂 

   -  原理 :利用高速砂流的冲击作用清理和粗化零件表面。压缩空气作为动力,形成高速喷射束将喷料(如铜矿砂、石英砂、金刚砂等)高速喷射到零件表面。

   -  操作过程 :

     - 首先,将零件放置在喷砂设备的工作室内,确保零件固定牢固,防止在喷砂过程中移动。

     - 然后,根据零件的材质和表面要求,选择合适的喷料和喷射压力。一般来说,对于硬度较低的零件,喷射压力可以适当降低,以免过度损伤表面。

     - 启动喷砂设备,喷料在压缩空气的推动下高速撞击零件表面,去除表面的氧化皮、锈蚀、污垢等杂质,同时使表面形成一定的粗糙度,增强后续涂层的附着力。

   -  应用场景及效果 :常用于金属零件的表面处理,如去除铸件表面的残砂和氧化皮。经过喷砂处理后的零件表面呈现出均匀的粗糙纹理,有利于油漆、涂料等涂层的附着,提高涂层的耐久性。

2.  抛光 

   -  原理 :通过机械、化学或电化学等方法,使零件表面粗糙度降低,以获得光亮、平整表面。主要有机械抛光、化学抛光和电化学抛光等方式。机械抛光是依靠磨料的磨削作用去除表面微观不平;化学抛光是通过化学溶液的溶解作用使表面平滑;电化学抛光则是利用电化学原理进行表面整平。

   -  操作过程 :

     - 机械抛光时,将零件固定在抛光机上,采用不同粒度的抛光轮或抛光带,从粗到细逐步进行抛光。首先使用较粗的磨料去除表面明显的划痕和缺陷,然后逐渐换用更细的磨料,使表面光洁度不断提高。

     - 化学抛光时,将零件浸入合适的化学抛光液中,抛光液中的化学物质与零件表面发生反应,溶解表面的微观凸起部分,使表面趋于平整。反应过程中需要控制温度、时间和溶液的浓度等参数。

     - 电化学抛光与化学抛光类似,但需要施加电场,通过阳极溶解原理使零件表面变得光滑。在操作时要控制电流密度、电压和抛光时间等因素。

   -  应用场景及效果 :机械抛光广泛应用于不锈钢零件、仪表零件等的表面处理,可使其表面达到镜面光泽,提高外观质量和装饰性。化学抛光和电化学抛光常用于复杂形状零件的表面处理,能够在相对较短的时间内获得光滑的表面,同时可以避免机械抛光可能产生的局部划痕和变形问题。

 二、化学表面处理 

1.  电镀 

   -  原理 :利用电解原理在零件表面沉积一层金属或合金镀层。将零件作为阴极,镀层金属作为阳极,置于含有镀层金属离子的电镀液中,通以直流电,在电场作用下,镀层金属离子在零件表面得到电子被还原成金属原子,并逐渐形成均匀、致密的镀层。

   -  操作过程 :

     - 首先,对零件进行前处理,包括除油、除锈、清洗等步骤,以确保零件表面清洁,有利于镀层的附着。例如,采用碱性除油剂去除零件表面的油污,然后用酸液浸泡去除锈迹。

     - 接着,将零件放入电镀槽中,根据需要选择合适的电镀工艺参数,如电流密度、电镀时间、温度等。例如,对于镀镍工艺,电流密度一般在 2 - 5 A/dm²,电镀时间根据镀层厚度要求而定,通常为几十分钟到数小时不等,温度控制在 40 - 60℃。

     - 在电镀过程中,要不断搅拌电镀液,使镀层金属离子均匀分布,保证镀层质量的均匀性。电镀完成后,将零件取出,进行清洗和干燥处理。

   -  应用场景及效果 :电镀可以提高零件的耐腐蚀性、耐磨性和装饰性。例如,镀锌可以防止钢铁零件生锈,镀硬铬可以提高零件的硬度和耐磨性,镀金、镀银等则具有良好的装饰效果,常用于电子元件、五金配件、汽车零部件等领域。

2.  化学转化膜 

   -  原理 :通过化学或电化学方法,使零件表面与特定的化学溶液发生反应,在零件表面生成一层具有保护、装饰或其他特殊功能的转化膜。常见的化学转化膜有磷化膜、氧化膜等。

   -  操作过程 :

     - 磷化处理:将零件浸入磷化液中,磷化液中的磷酸根离子与零件表面的金属发生化学反应,生成一层不溶于水的磷酸盐结晶膜。首先进行除油、除锈等前处理,然后在一定温度和时间条件下进行磷化。例如,对于锌系磷化,温度一般在 50 - 70℃,磷化时间为 10 - 30 分钟。磷化过程中要控制磷化液的成分、浓度、pH 值等参数,以确保磷化膜的质量。

     - 氧化处理:对于铝及铝合金的氧化处理,常用阳极氧化法。将零件作为阳极,置于电解质溶液中,通以直流电,在电场作用下,零件表面形成一层氧化铝膜。阳极氧化过程中需要控制电流密度、电压、温度和时间等参数。例如,电流密度一般在 1 - 3 A/dm²,电压根据氧化膜厚度要求而定,温度通常在 15 - 25℃,氧化时间为几十分钟到数小时。

   -  应用场景及效果 :磷化膜可以提高零件的耐腐蚀性和涂装附着力,广泛应用于钢铁制品的涂装前处理。氧化膜可以增强铝及铝合金的耐腐蚀性和硬度,同时可以通过染色等工艺获得不同的颜色,用于建筑装饰、电子产品外壳等领域。

 三、热喷涂表面处理 

1.  原理 :利用热源将喷涂材料加热至熔化或半熔化状态,通过高速气流使其雾化并喷射到零件表面,形成涂层。热源可以是火焰、电弧、等离子体等。

2.  操作过程 :

   - 火焰喷涂:以可燃气体(如乙炔、丙烷等)与氧气混合燃烧产生的火焰为热源。首先将喷涂材料(如金属粉末、陶瓷粉末等)通过喷枪送入火焰中加热熔化,然后借助压缩空气将熔化的喷涂材料雾化并喷射到零件表面。在喷涂过程中,要控制火焰温度、气体流量、喷涂距离和移动速度等参数。例如,火焰温度一般在 1000 - 3000℃,喷涂距离为 100 - 200mm,喷枪移动速度为 50 - 200mm/s。

   - 等离子喷涂:采用等离子弧作为热源,等离子弧的温度高达数万度,可以熔化绝大多数的喷涂材料。将喷涂材料送入等离子弧中加热熔化后,以高速喷射到零件表面。等离子喷涂过程中需要精确控制等离子气体的流量、电弧功率、送粉速度等参数。例如,等离子气体流量一般在 30 - 100L/min,电弧功率为几十千瓦,送粉速度为 10 - 100g/min。

3.  应用场景及效果 :热喷涂技术可以在零件表面制备耐磨、耐腐蚀、耐高温等功能性涂层。例如,在航空发动机叶片表面喷涂陶瓷涂层可以提高叶片的耐高温性能;在机械设备的磨损部位喷涂耐磨涂层可以延长零件的使用寿命。热喷涂涂层与零件表面的结合强度较高,能够适应复杂的工作环境。

在进行小批量零件加工表面处理时,需要根据零件的材质、形状、尺寸、使用要求和成本等因素综合选择合适的表面处理方法。同时,要严格按照工艺要求进行操作,确保表面处理质量。


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