Wybór metody obróbki powierzchni to problem, z którym mierzy się każdy projektant. Dostępnych jest wiele rodzajów obróbki powierzchni, a projektant wysokiego szczebla powinien nie tylko brać pod uwagę ekonomiczność i praktyczność projektu, ale także zwracać uwagę na proces montażu, a nawet wymogi środowiskowe. Poniżej znajduje się krótkie wprowadzenie do najczęściej stosowanych powłok elementów złącznych, opartych na powyższych zasadach, dla specjalistów w dziedzinie elementów złącznych.
1. Cynkowanie elektrolityczne
Cynk jest najczęściej stosowaną powłoką do komercyjnych elementów złącznych. Jego cena jest stosunkowo niska, a wygląd – atrakcyjny. Popularne kolory to czarny i zieleń wojskowa. Jednak jego właściwości antykorozyjne są przeciętne, a jego skuteczność antykorozyjna jest najniższa spośród wszystkich powłok cynkowych. Zazwyczaj test odporności na działanie neutralnej mgły solnej stali ocynkowanej przeprowadza się w ciągu 72 godzin, a specjalne środki uszczelniające zapewniają trwałość testu przez ponad 200 godzin. Jednak cena jest wysoka, 5-8 razy wyższa niż w przypadku zwykłej stali ocynkowanej.
Proces cynkowania elektrolitycznego jest podatny na kruchość wodorową, dlatego śruby o klasie wytrzymałości powyżej 10.9 zazwyczaj nie są cynkowane. Chociaż wodór można usunąć za pomocą pieca po galwanizacji, warstwa pasywacyjna ulegnie uszkodzeniu w temperaturach powyżej 60°C, dlatego usuwanie wodoru musi zostać przeprowadzone po galwanizacji, a przed pasywacją. Proces ten charakteryzuje się niską funkcjonalnością i wysokimi kosztami przetwarzania. W rzeczywistości zakłady produkcyjne nie usuwają aktywnie wodoru, chyba że wymagają tego konkretni klienci.
Spójność momentu obrotowego i siły dokręcania wstępnego ocynkowanych elementów złącznych jest słaba i niestabilna, dlatego zazwyczaj nie są one stosowane do łączenia ważnych części. Aby poprawić spójność momentu obrotowego i siły dokręcania wstępnego, można również zastosować metodę powlekania środkami smarnymi po procesie galwanizacji, co pozwala na poprawę i zwiększenie spójności momentu obrotowego i siły dokręcania wstępnego.
2. Fosforanowanie
Podstawową zasadą jest to, że fosforanowanie jest stosunkowo tańsze niż cynkowanie, ale jego odporność na korozję jest gorsza niż cynkowania. Po fosforanowaniu należy nałożyć olej, którego odporność na korozję jest ściśle związana z właściwościami zastosowanego oleju. Na przykład, po fosforanowaniu, nałożenie ogólnego oleju antykorozyjnego i przeprowadzenie neutralnego testu w mgle solnej trwa zaledwie 10-20 godzin. Nałożenie wysokiej jakości oleju antykorozyjnego może zająć nawet 72-96 godzin. Jednak jego cena jest 2-3 razy wyższa niż oleju do fosforanowania.
Istnieją dwa powszechnie stosowane rodzaje fosforanowania elementów złącznych: fosforanowanie cynkowe i fosforanowanie manganowe. Fosforanowanie cynkowe ma lepsze właściwości smarne niż fosforanowanie manganowe, a fosforanowanie manganowe ma lepszą odporność na korozję i zużycie niż cynkowanie galwaniczne. Można je stosować w temperaturach od 107 do 204 stopni Celsjusza (225 do 400 stopni Fahrenheita). Jest ono szczególnie przydatne do łączenia ważnych elementów, takich jak śruby i nakrętki korbowodów silnika, głowica cylindra, łożysko główne, śruby koła zamachowego, śruby i nakrętki kół itp.
Śruby o wysokiej wytrzymałości są fosforanowane, co pozwala również uniknąć kruchości wodorowej. Dlatego w przemyśle śruby o klasie wytrzymałości powyżej 10.9 zazwyczaj poddaje się fosforanowaniu powierzchni.
3. Utlenianie (czernienie)
Czernienie i olejowanie to popularna powłoka do przemysłowych elementów złącznych, ponieważ jest najtańsza i dobrze wygląda przed zużyciem paliwa. Ze względu na czernienie, powłoka ta praktycznie nie ma właściwości antykorozyjnych, więc szybko rdzewieje bez oleju. Nawet w obecności oleju, test w mgle solnej może trwać zaledwie 3-5 godzin.
4. Przegroda galwaniczna
Kadmowanie charakteryzuje się doskonałą odpornością na korozję, szczególnie w środowisku morskim, w porównaniu z innymi metodami obróbki powierzchni. Koszt oczyszczania ścieków w procesie galwanizacji kadmem jest wysoki, a jego cena jest około 15-20 razy wyższa niż cena cynkowania galwanicznego. Z tego powodu kadmowanie nie jest stosowane w przemyśle ogólnym, a jedynie w określonych środowiskach. Elementy złączne stosowane na platformach wiertniczych i w samolotach HNA.
5. Chromowanie
Powłoka chromowa jest bardzo stabilna w środowisku, nie zmienia koloru ani nie traci połysku, a także charakteryzuje się wysoką twardością i dobrą odpornością na zużycie. Chromowanie elementów złącznych jest zazwyczaj stosowane w celach dekoracyjnych. Jest ono rzadko stosowane w przemyśle o wysokich wymaganiach dotyczących odporności na korozję, ponieważ wysokiej jakości elementy złączne chromowane są równie drogie, co elementy ze stali nierdzewnej. Tylko w przypadku niewystarczającej wytrzymałości stali nierdzewnej stosuje się elementy złączne chromowane.
Aby zapobiec korozji, miedź i nikiel należy najpierw pokryć warstwą galwaniczną przed chromowaniem. Powłoka chromowa wytrzymuje wysokie temperatury do 650°C (1200°F). Istnieje jednak również problem kruchości wodorowej, podobny do tego występującego przy cynkowaniu elektrolitycznym.
6. Niklowanie
Stosowany głównie w obszarach wymagających zarówno odporności na korozję, jak i dobrej przewodności, na przykład na zaciskach wyjściowych akumulatorów samochodowych.
7. Cynkowanie ogniowe
Cynkowanie ogniowe to powłoka termodyfuzyjna cynku podgrzewanego do postaci płynnej. Grubość powłoki wynosi od 15 do 100 μm. Proces ten nie jest łatwy w kontroli, ale charakteryzuje się dobrą odpornością na korozję i jest często stosowany w inżynierii. Podczas procesu cynkowania ogniowego powstają znaczne zanieczyszczenia, w tym odpady cynkowe i opary cynku.
Ze względu na grubą powłokę, utrudnia ona wkręcanie gwintów wewnętrznych i zewnętrznych w elementach złącznych. Ze względu na temperaturę procesu cynkowania ogniowego, nie nadaje się do stosowania w elementach złącznych o klasie odporności powyżej 10,9 (340–500°C).
8. Infiltracja cynku
Infiltracja cynkowa to stała, metalurgiczna powłoka termodyfuzyjna z proszku cynku. Jej jednorodność jest dobra, a równomierną warstwę można uzyskać zarówno w gwintach, jak i otworach nieprzelotowych. Grubość powłoki wynosi 10–110 μm. Błąd można kontrolować z dokładnością do 10%. Wytrzymałość wiązania i właściwości antykorozyjne powłoki z podłożem są najlepsze w przypadku powłok cynkowych (takich jak cynkowanie elektrolityczne, ogniowe i Dacromet). Proces jej wytwarzania jest wolny od zanieczyszczeń i najbardziej przyjazny dla środowiska.
9. Dakromet
Nie występuje problem kruchości wodorowej, a moment obrotowy i spójność napięcia wstępnego są bardzo dobre. Bez względu na chrom i kwestie środowiskowe, Dacromet jest w rzeczywistości najbardziej odpowiedni do elementów złącznych o wysokiej wytrzymałości i wysokich wymaganiach antykorozyjnych.
Czas publikacji: 19 maja 2023 r.
