Podroben uvod v površinsko obdelavo za visoko trdne in proti koroziji odporne vijake

Pravilna izbira površinske obdelave je ključnega pomena pri načrtovanju in izbiri pritrdilnih elementov. Na voljo je širok izbor postopkov površinske obdelavepritrdilni elementi. Načrtovalci bodo izbrali ekonomične in združljive rešitve glede na pogoje delovanja, zahteve glede odpornosti proti koroziji, zmogljivost sestavljanja, temperaturno okolje, standarde varstva okolja in stroškovne proračune. Večina komercialnih pritrdilnih elementov je izdelanih iz ogljikovega jekla ali legiranega jekla, ki je dovzetno za korozijo. Tudi pritrdilni elementi, izdelani iz materialov, odpornih proti koroziji, zahtevajo površinsko obdelavo za izolacijo korozivnih medijev in upočasnitev oksidacije.

Prevleke pritrdilnih elementov morajo imeti močan oprijem, brez luščenja med montažo in demontažo in ustrezno debelino, ki ne moti vpenjanja navojev. Poleg tega je meja temperaturne odpornosti večine premazov nižja kot pri osnovnem jeklenem materialu; zato je treba pri izbiri upoštevati delovno temperaturo. Poleg videza in protikorozijskih funkcij površinska obdelava močno vpliva na učinkovitost pritrjevanja pritrdilnih elementov, zlasti na doslednost sile navora in prednapetosti. Profesionalna zasnova celovito uravnoteži odpornost proti koroziji, možnost izdelave montaže, stabilnost delovanja in skladnost z okoljem. Ta članek predstavlja običajne postopke površinske obdelave za pritrdilne elemente visoke trdnosti in odporne proti koroziji.

1. Elektro-cinkanje

Elektrocinkanje je najpogosteje uporabljen premaz za komercialne pritrdilne elemente. Je stroškovno učinkovit z urejenim videzom in na voljo v več barvah, vključno z belim cinkom, rumenim cinkom, črnim cinkom in olivno sivim. Vendar pa ponuja relativno nizko odpornost proti koroziji med premazi na osnovi cinka. Življenjska doba nevtralnega solnega razpršila (NSS) pri običajnem elektrogalvanskem pocinkanju je v 72 urah. Z naprednimi tesnilnimi sredstvi lahko odpornost na slano prho preseže 200 ur, vendar so stroški 5- do 8-krat višji od običajnega cinkanja.

Postopek galvanizacije zlahka povzroči vodikovo krhkost. V skladu s tem so vijaki z visoko trdnostjo razreda 10.9 in višji na splošno prepovedani pri običajnem elektrogalvanskem pocinkanju. Čeprav je dehidrogenacija pri pečenju izvedljiva, se bo pasivacijski film poškodoval nad 60 stopinjami. Tako je treba dehidrogenacijo izvesti po galvanizaciji in pred pasivacijo, kar povzroči zapleteno delovanje in visoke stroške. Večina proizvajalcev ne izvaja dehidrogenacije, razen če to posebej zahtevajo stranke.

Elektro pocinkani pritrdilni elementi kažejo slabo in nestabilno doslednost navora in prednapetosti, zato se na splošno ne uporabljajo za kritične strukturne povezave. Za izboljšanje stabilnosti navora in konsistence prednapetosti se lahko po galvanizaciji nanese premaz z mazivom.

2. Fosfatiranje

Fosfatiranje je cenejše od elektrocinkanja, vendar zagotavlja nižjo osnovno odpornost proti koroziji. Za učinkovito zaščito mora biti zatesnjen z oljem. Običajno olje proti rjavenju zagotavlja le 10 do 20 ur odpornosti na NSS, medtem ko ga lahko visoko kakovostno olje proti rji podaljša na 72 do 96 ur po 2- do 3-kratni ceni.

Za pritrdilne elemente se uporabljata dve glavni vrsti fosfatiranja: fosfatiranje s cinkom in fosfatiranje z manganom. Cinkovo ​​fosfatiranje nudi odlično mazljivost za natančno sestavljanje, medtem ko manganovo fosfatiranje zagotavlja vrhunsko odpornost proti koroziji in obrabi z razponom delovne temperature od 107 stopinj do 204 stopinj (225 stopinj F do 400 stopinj F).

Največja prednost fosfatiranja je odlična konsistentnost navora in prednapetosti, ki zagotavlja stabilno in natančno prednapetost sestavljanja. Široko se uporablja v kritičnih industrijskih povezavah, kot so sklopi jeklenih konstrukcij, vijaki ojnic motorja, vijaki glave cilindra, pritrdilni elementi glavnih ležajev, vijaki vztrajnika in kolesa. Poleg tega fosfatiranje ne povzroča vodikove krhkosti, zaradi česar je standardna površinska obdelava za vijake visoke trdnosti razreda 10.9 in višje.

3. Oksidno modro (črni oksidni premaz)

Bluing plus oljno tesnjenje je najcenejša površinska obdelava za industrijske pritrdilne elemente urejenega videza, primerna za suha notranja okolja. Sam črni oksidni film nima skoraj nobene protikorozijske sposobnosti in se v celoti opira na površinsko zaščito pred oljem. Brez olja površina hitro rjavi. Odpornost na NSS oljno zatesnjenih pomodrih pritrdilnih elementov je le 3 do 5 ur.

Blued pritrdilni elementi imajo slabo konsistentnost navora in prednapetosti. Mazalna mast, ki se nanese na navojne površine pred montažo, lahko izboljša kakovost vpetja in stabilnost prednapetosti.

4. Prevleka s kadmijem

Prevleka s kadmijem zagotavlja izjemno odpornost proti koroziji, še posebej vrhunsko delovanje solnega razpršila v morskih okoljih v primerjavi s konvencionalnimi obdelavami. Vendar pa je čiščenje odpadne vode težavno in okolju nevarno z izredno visokimi proizvodnimi stroški, približno 15- do 20-krat višjimi od elektrogalvanizacije. Uporablja se le za ekstremne pogoje uporabe, kot so vrtalne ploščadi na morju in pritrdilni elementi za vesoljsko industrijo, in se redko uporablja v splošni industriji. Prevleka s kadmijem povzroči tudi vodikovo krhkost in ni primerna za ultra‑vijaki visoke trdnosti.

5. Kromiranje

Kromovi premazi so kemično stabilni v atmosferskih okoljih z odličnim ohranjanjem sijaja, visoko trdoto in vrhunsko odpornostjo proti obrabi. Na pritrdilnih elementih se kromiranje večinoma uporablja v dekorativne namene. Redko se uporablja za težke protikorozijske aplikacije zaradi visokih stroškov, ki so primerljivi z nerjavnim jeklom. Uporablja se le, kadar nerjavno jeklo ne more izpolniti zahtev glede trdnosti.

Kromiranje zahteva podlake iz bakra in niklja za zagotovitev oprijema in odpornosti proti koroziji. Prevleka lahko prenese visoke temperature do 650 stopinj (1200 stopinj F), vendar vodikova krhkost ostaja potencialno tveganje za vijake visoke trdnosti.

6. Posrebrenje in nikljanje

Posrebrenje zagotavlja odpornost proti koroziji in trdno mazanje. Ohranja stabilno delovanje pri temperaturah do 870 stopinj (1600 stopinj F) in učinkovito preprečuje oksidacijo niti in zagozdenje v pogojih visoke temperature. Zaradi stroškovnih omejitev se uporablja predvsem za matice in majhne natančne vijake v visokotemperaturni opremi.

Nikljanje se uporablja predvsem za scenarije, ki zahtevajo odpornost proti koroziji in električno prevodnost, kot so sponke za akumulatorje vozil.

7. Vroče cinkanje (HDG)

Vroče cinkanje je visokotemperaturna toplotno difuzijska cinkova prevleka z debelino od 15 do 100 μm in odlično odpornostjo proti koroziji, ki se pogosto uporablja za težko zunanjo inženirsko opremo. Trpi zaradi slabe enakomernosti debeline in hudega onesnaževanja okolja zaradi ostankov cinka in cinkovih hlapov med proizvodnjo.

Debela prevleka pogosto povzroči zagozditev niti in težko zapenjanje. Običajne rešitve vključujejo narezovanje notranjih navojev po cinkanju (kar poškoduje delno prevleko in zmanjša odpornost proti koroziji) ali predhodno povečanje lukenj za navoje matice za 0,16 do 0,75 mm (za M5–M30) pred cinkanjem (kar nekoliko zmanjša strukturno trdnost). Zasnova navojev proti zrahljanju Spiralock lahko reši to težavo z nanosom debelih premazov, hkrati pa ohranja popolno odpornost proti koroziji in mehansko trdnost.

Zaradi visoke temperature obdelave se spremeni metalografska strukturatoplotno obdelani vijaki, je vroče cinkanje prepovedano za pritrdilne elemente razreda 10.9 in višje.

8. Difuzija cinka v prahu

Difuzija cinka v prahu je metalurški postopek toplotne difuzije v trdnem stanju, ki tvori enotne premaze na kompleksnih površinah, kot so navoji in slepe luknje. Debelina prevleke se giblje od 10 do 110 μm, pri čemer je napaka debeline nadzorovana znotraj 10 %. Med vsemi obdelavami na osnovi cinka zagotavlja najvišjo trdnost lepljenja in korozijsko stabilnost z ničelnim onesnaženjem in brez vodikove krhkosti, kar je idealno za zelo natančne pritrdilne elemente z visoko trdnostjo in visoko odpornostjo proti koroziji.

9. Prevleka Dacromet

Dacromet (prevleka iz cinka in kroma) ima ničelno tveganje vodikove krhkosti in odlično konsistentnost navora in prednapetosti. Zagotavlja vrhunsko odpornost na razpršeno sol, stabilnost pri visokih temperaturah in odpornost proti kemični koroziji ter učinkovito preprečuje galvansko korozijo in oksidativno krhkost, ki jo povzroči stik z različnimi kovinami. Če izvzamemo okoljske omejitve šestvalentnega kroma, je to ena najboljših površinskih obdelav za pritrdilne elemente visoke trdnosti, ki zahtevajo izjemno odpornost proti koroziji.

Običajni razredi Dacromet vključujejo 9028, G917 in G980, ki so na voljo v srebrni in črni barvi. Stopnja 9028 je ekonomična formula za običajno zaščito pred korozijo; G917 ponuja odlično kemično odpornost za kompleksna medijska okolja; G980 zagotavlja izjemno odpornost na visoke temperature za neprekinjeno delovanje nad 200 stopinj.

V skladu z okoljskimi direktivami ELV, WEEE in RoHS se Dacromet široko uporablja v avtomobilski industriji, industriji gospodinjskih aparatov in gradbeništvu. Primeren je za visokotemperaturne in močno korozivne komponente, kot so toplotni ščiti avtomobilskih izpušnih plinov, radiatorji, deli šasije, plinomerji in pomorska oprema.