机械基础 - 表面加工处理
机械基础 - 表面加工处理
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烫金
- 利用热压转移的原理,将电化铝中的铝层转印到承印物表面以形成特殊的金属效果
- 因烫金使用的主要材料是电化铝箔,因此烫金也叫电化铝烫印
工艺特点:
- 图案清晰美观、色彩夺目、耐磨、耐候
- 具有较高的防伪性能装饰
- 属于不可逆工艺,返工成本较高
应用场景:
图书封面烫金、礼品盒烫金、烟酒、服装的商标、贺卡、请柬等
- 工艺流程图:
视频:
成品展示:
丝网印刷
- 丝网印刷工艺,简称丝印工艺,属于四大印刷术之一
- 丝网通过菲林曝光腐蚀预制,这个过程称为晒网
- 每平方英寸拥有的网孔数称为目数,目数越高,对油墨品质的要求也相对越高
- 丝网印刷凭借着其广泛的应用范围,便携的操作过程和低廉的价格,几乎占据了批量生产产品的LOGO及其简单图案绝大部分的市场份额
工艺特点:
- 丝印几乎可以用于任何材料、漆膜的表面施工
- 操作简单、设备简单、生产环境要求不高、重复性强、原材料来源广泛、类型丰富、采购成本低
质感略差、肌理感官档次较低 - 不适用于复杂曲面和过深的凹坑
- 3.丝印一次只能施工一个颜色,每超过一个颜色则需要加开一个网板,称之为分色;每个颜色的网板单独操作丝印过程,称之为套色。由于丝印工艺本身的精度限制,套色容易发生偏差,所以丝印一般不推荐施工多色或者渐变色之类的复杂色彩
应用场景:
纸类印刷、塑料印刷、木制品印刷、金属制品印刷、玻璃陶瓷制品印刷、印染、皮革制品印刷等
- 工艺流程图:
视频:
成品展示:
移印
- 是丝网印刷工艺的一种补充拓展手段,属于特种印刷方式之一
- 能在不规则异形对象表面上印刷文字、图形、图像
工艺特点:
- 可以应用在凹槽、工件背面等丝印无法加工的部位
- 因为丝网印刷的目数限制,移印的图案精度相对较高一些
- 移印机是自动设备,可以进行套色印刷,操作便携,设备全自动操作成本低廉,除了设备比较贵,其他成本基本和丝印一致
- 效果普通,有面积限制,制作尺度有上限,无法制作面积过大的图案,
- 虽然可以套色操作,仍难以制作渐变色
注意:在使用UⅣ油墨进行施工的情况下,需要使用暗房或者注意遮光,防止UV油墨固化损伤移印模头和钢版。
应用场景:
玻璃制品、塑料制品、金属制品、钟表以及电子、光学制品等
- 工艺流程图:
视频:
成品展示:
涂布
- 涂布是用胶棍或者其他方式将流质/半流质敷料均匀涂抹在片材或者膜材上的工艺
- 按照涂布方式、涂布工艺可以分为:精密网纹辊涂布、刮刀涂布、凹版涂布、狭缝涂布等几种方式
- 涂布工艺使用的材料:
- 热固性树脂
- 热固性树脂涂料需要高温烘烤固化,通常称为烤漆,一般用在耐高温材料上,主要是金属上。
- 目前汽车行业广泛应用的静电喷漆技术,就是在传统喷漆的基础上使用了静电吸附技术,使涂料颗粒结合的更加致密均匀,外观更美观、性能更加优良。
- PU涂料
- PU树脂属于自固/热固型涂料,膜厚较厚,覆盖力较强,对工件表面不良容忍度高,一般只需要单涂、单烤即可满足大部分外观需求,设备简单,成本低廉
- UV涂料
- UV涂料固化温度低,—般情况下60~80℃烤干即可,不依赖高温烘烤
- UV体系的树脂不能跟其他体系的树脂混用,UV涂料一般需要至少2层喷涂,首先需要在工件上打底漆来增加附着力、遮盖素材缺陷以及着色等,某些特殊效果需要增加中涂,用以增加珠光、金属质感等,最后喷涂UV层加以保护
- 水性涂料
- 水性涂料一般指用水稀释加工,不需要挥发性稀释剂的涂料总称
- 传统水性涂料一般应用在家具、地面、婴幼儿用品、食品接触器具等领域
- 热固性树脂
工艺特点:
- 常用于对卷材的施工,速度快、产能高
- 一般用于薄膜上离心剂、热熔胶、压敏胶、处理液等加工
- 小型化、精致化、适用于流水线作业
应用场景:
涂布工艺已经广泛的应用于食品、医药、电子、建筑等行业
- 工艺流程图:
视频:
成品展示:
- 飞机中运用到的
Flexible Printed Circuit
的简称是:FPC
;又称软性线路板、柔性印刷电路板,挠性线路板,简称:软板,是用柔性的绝缘基材制成的印刷电路 - 具有配线密度高、重量轻、厚度薄的特点
喷砂
- 采用压缩空气为动力,以形成高速喷射束将喷料(铜矿砂、石英砂、金刚砂、铁砂、海砂)高速喷射到需处理工件表面,使工件表面的外表或形状发生变化
- 由于磨料对工件表面的冲击和切削作用,使工件的表面获得一定的清洁度和不同的粗糙度,使工件表面的机械性能得到改善,因此提高了工件的抗疲劳性,增加了它和涂层之间的附着力,延长了涂膜的耐久性,也有利于涂料的流平和装饰
工艺特点:
- 可以在不同粗糙度之间任意选择,从而获得不同粗糙度的工件表面。
- 喷砂处理是最彻底、最通用、最迅速、效率的清理方法
分类:
- 压入式喷砂和吸入式喷砂
- 干式喷砂和液体喷砂
- 开放式喷砂和箱(房)式喷砂
应用场景:
- 预处理:电镀、喷漆、喷涂等所有被覆盖加工前喷砂处理,表面绝对清洁,同时大大提高覆盖层附着力及防腐蚀能力
- 清理:铸造件、冲压件、焊接件、热处理件等金属工件去氧化皮、残渣、污垢;非金属制品表面清理,陶瓷胚件表面黑斑清除及还原漆纹图案等
- 旧件翻新:汽车、摩托车、机电设备等所有运动部件的翻新清洗。同时消除疲劳应力,延长使用寿命
- 光饰:所有金属制品及非金属制品(塑胶、水晶、玻璃等)表面痕迹消除,亚光雾面处理,使产品表面提升档次
- 模具处理:模具表面氩光雾面处理,图文制作,以及模具清理,不伤及模具表面,保证模具精度
- 毛刺处理:机加工零件微小毛刺去除,注塑零件溢胶毛边消除
- 不良品返工:产品不良覆盖层去除,表面不良着色及印字的去除
- 强化:增加金属件表面硬度,消除应力,如飞机叶片、弹簧、机加工刀具及武器等表面处理
- 刻蚀防滑加工:金属制品、非金属制品表面刻蚀图案、文字及防滑处理,如:大理石、手柄防滑、印章、石碑刻字等
- 牛仔服处理:牛仔服磨砂、发白及猫须效果达成
工艺流程图:
视频:
成品展示:
拉丝
- 在金属压力加工中。在外力作用下使金属强行通过模具,金属横截面积被压缩,并获得所要求的横截面积形状和尺寸的技术加工方法称为金属拉丝工艺。使其改变形状。尺寸的工具称为拉丝模
工艺特点:
- 拉丝是采用拉丝的布条往复运动,在工件表面来回摩擦使工件表面光洁度提高的一种方法,表面的纹理呈直线状,可以提高表面质量,遮掩表面轻微划痕
- 可以很好的掩盖生产中的机械纹和合模缺陷
应用场景:
不锈钢、陶瓷、塑胶材料
视频:
成品展示:
抛光
- 抛光是指利用机械、化学、电化学的作用,使工件表面粗糙度降低,以获得光亮、平整表面的加工方法
是利用抛光工具和磨料颗粒或者其他抛光介质对工件表面进行的修饰加工
分类
机械抛光
- 机械抛光是靠切削、材料表面塑性变形去掉被抛光后的凸部而得到平滑面的抛光方法,一般使用油石条、羊毛纶、砂纸等,以手工操作为主
流体抛光
流体抛光是依靠高速流动的液体以及携带的磨粒冲刷工件表面达到抛光的目的
常用的方法有:磨料喷射加工、液体喷射加工、流体动力研磨等
磁研磨抛光
磁研磨抛光是利用磁性磨料在磁场作用下形成磨料刷,对工件磨削加工
其优势在于加工效率高,质量好,加工条件容易控制,工作条件好
采用合适的磨料,表面粗糙度会比较光滑
工艺特点:
- 抛光的作用是除去零件表面的毛刺、划痕、锈痕、氧化皮、砂眼、气泡、焊瘤、焊渣和各种宏观的缺陷,以提高表面平整度和降低表面粗糙度,以获得光亮、平整表面
- 抛光可提高工件抗疲劳和抗腐蚀的性能
滚花
- 使用滚花刀在柱状金属工件表面增加直纹或网纹状的浮雕花纹以增加摩擦力方便操作使用
- 分为直纹、斜纹、网纹
- 国家标准GB6403.3-2008《滚花》
工艺特点:
- 主要起防滑作用
视频:
成品展示:
喷粉
- 喷粉是将微粒形态的固体高分子材料,通过压缩空气或者静电吸附覆集到工件表面,再通过高温烘烤将其熔融形成坚固涂层的工艺
工艺特点:
- 无需稀释剂,相对比较环保
- 涂层质量好,附着力和机械强度高,电化学性能优异
- 工艺简单,材料回收使用效率高,成本较低
- 需要较高温度烘烤,只适合金属工件的涂装
- 涂层颗粒感比较强,视觉效果比较粗糙,不太适合加工高端消费类产品
应用场景:
- 喷粉产品多用于室内使用的箱体,漆膜呈现平光或者亚光的效果
- 相比喷漆表面处理工艺,喷粉工艺更先进、节能高效、安全可靠、色泽艳丽,常常被用在轻工、家用装修等领域
工艺流程:
视频:
喷丸
- 是将大量弹丸(主要是钢丸)喷射到霎件表面上的过程,有如无数小锤对表面锤击,因此,金属零件表面产生极为强烈的塑性形变,使零件表面产生一定厚度的冷作硬化层,称为表面强化层,此强化层会显著地提高零件的疲劳强度
工艺特点:
- 提高产品的疲劳强度
视频:
抛丸
- 抛丸是指通过机械的方法把丸料(钢丸)以很高的速度和一定的角度抛射到工作表面上,让丸粒高速冲击工作表面,在配套吸尘器真空负压和反弹力的共同作用下,丸料在设备内部自行循环,同时通过配套的吸尘器的气流清洗作用,将丸料和清洗下来的杂质分别回收,并且使丸料可以继续循环使用的技术
- 主要抛丸材料:丸、铝丸、陶瓷微粉、钢砂、核桃砂、玉米芯、玻璃珠、树脂砂、塑胶砂等
工艺特点:
- 可提高材料/零件疲劳断裂抗力,防止疲劳失效,塑性变形与脆断,提高疲劳寿命
视频:
喷砂、喷丸、抛丸的区别
热转印
- 热转印是将花纹图案印到耐热性胶纸上,通过加热,加压,将油墨层的花纹印到成品材料上的一种技术
- 利用热转印膜印刷可以把多色图案一次成图,无需套色,简单的设备也可以印刷出逼真的图案
工艺特点:
- 应用范围广,几乎可以在任何材质表面施工
- 因为图案是印刷品,可以制作复杂、丰富的大面积彩色图案
- 常规热转印可以允许工件有规则弧度甚至是柱面
应用场景:
- 能适用于ABS、PE、PP、EVA、皮革、不锈钢、玻璃、木材、有涂层金属
工艺流程:
视频:
水贴纸
- 即经过水浸泡处理后才能使用的贴纸
- 是用水作载体把图案与底纸分离再转移到承印物上,实现间接印刷的原理,是一种崭新的转印技术
工艺特点:
- 承贴于任何弧度及曲面的物体表面,无论移印能否做到,其均可轻松胜任,可完全取代移印
- 水贴纸丝网印刷:产品色泽鲜艳、墨层厚实
- 图案画面主体感强
- 水贴纸胶版印刷:主要用于网点及渐变效果较复杂的图案
- 由于依靠人工,因此施工精度不能保证
应用场景:
- 汽车用品、 电子产品、居室用品、日用精品、室内建材等
工艺流程:
视频:
- 成品展示:
电镀
电镀又叫水镀,其基本原理是将工件作为阴极,靶材(金属作为靶材)作为阳极浸入电解液中,金属离子向阴性扩散迁移后被还原成原子状态并附着到工件表面形成膜层的一种氧化还原反应
分类:
滚镀
- 它是将一定数量的小零件(指小型无着力点)置于专用滚筒内、在滚动状态下以间接导电的方式使零件表面沉积上各种金属或合金镀层、以达到表面防护装饰及各种功能性目的的一种电镀加工方式
- 根据滚筒的形状分:卧式滚镀、倾斜式滚镀;另一种为振动电镀(其滚筒形状为:圆筛或圆盘)
挂镀
- 挂镀是工件装夹在挂具上,适宜大零件,每一批能镀的产品数量少,镀层厚度10μm以上的工艺
滚镀和挂镀的区别
- 与挂镀相比,滚镀最大的优点是节省劳动力,提高生产率,设备维修费用少且占地面积小,镀件镀层的均匀性好
- 滚镀的使用范围受到限制,镀件不宜太大和太轻
- 单件电流密度小,电流效率低,槽电压高,槽液温升快,镀液带出量大
工艺特点:
- 电镀件光泽度高,能媲美镜面反射,美观高档
- 表面硬度高,摩擦系数小,塑胶电镀后表面具有金属的硬度特征
- 耐磨耐划伤性能强
- 耐腐蚀性能好
应用场景:
- 镀金镀银是常见的工艺品的电镀工艺,而工业生产中镀镍常用于设备防腐蚀
- 镀铜镀铬则是我们常见的一些电镀产品,比如卫浴产品、汽车的内外饰装饰条等等
- 电镀铬的工艺特点:
- 具有很高的硬度,根据镀液的成分和工艺条件不同,其硬度在很大范围内变化
- 有较好的耐热性,在500℃以下加热,其光泽性、硬度均无明显变化,当温度大于500℃时,工件开始氧化变色,大于700℃时,硬度开始降低
- 摩擦系数很小,特别是干摩擦系数,在所有金属中是最低的,所以镀铬层具有很好的耐磨性
- 具有良好的化学稳定性,在碱、硫化物、硝酸和大多数有机酸中均不发生作用,但能溶于氢氧酸(如盐酸)和热的硫酸中
- 在可见光范围内,铬的反射能力约为65%,介于银88%和镍55%之间,而且因为铬不容易变色,使用时间长久而且反射能力优于银和镍
- 电镀铬的工艺特点:
- 塑胶电镀需要电镀级别的ABS或者ABS合金,其他塑胶材料因为不具备导电性因此不适合电镀工艺
工艺流程图:
视频:
电泳
电泳的基本原理和电镀非常相似,施工环境几乎一样
电泳和电镀的最大区别就是电镀需要金属靶材,工件表面最终形成金属膜层
而电泳则是使用水溶性树脂,最终形成非金属膜层。
从最终的膜层性质来看,电泳又类似于喷涂水性涂料工艺,不同的是电泳形成的膜层更接近电镀效果,分子排列比喷涂更加紧密,膜层表面光泽度高,可以形成镜面反射
分类:
阳极电泳
- 工件是阳极
- 特点:
- 原料价格便宜(—般比阴极电泳便宜50%)
- 设备较简单,投资少(—般比阴极电泳便宜30%)
- 技术要求较低
- 涂层耐蚀性能较阴极电泳差(约为阴极电泳寿命的四分之一)
阴极电泳
- 工件是阴极
- 特点:
- 不发生阳极溶解,工件表面及磷化膜不破坏
- 电泳涂料(一般为含氮树脂)对金属有保护作用,且所用漆价高质优
工艺特点:
- 电泳使用的是非金属成膜材料,色彩变化要比电镀丰富表面光泽度高,美观高档成膜速度快,施工效率高
附着力好,无喷涂工艺的流痕问题 - 材料利用效率高,施工条件简单,污染小
- 电泳膜层机械性能偏弱,耐磨耐刮性能偏弱,不适合加工消费电子产品大规模生产需要大型渡槽,产能提升困难
- 水性涂料市场比较狭窄
- 电泳使用的是非金属成膜材料,色彩变化要比电镀丰富表面光泽度高,美观高档成膜速度快,施工效率高
- 工艺流程图:
详解:
- 除油。溶液一般为热碱性化学除油液.温度为60℃(蒸汽加热)﹐时间为20min左右
- 热水洗。温度60°℃(蒸汽加热),时间2min
- 除锈。用H2SO4或HCI,例如用盐酸除锈液,HCI总酸度≥43点;游离酸度>41点;加清洗剂1.5%;室温下洗10~20min
- 冷水洗。流动中冷水洗1min
- 磷化。用中温磷化(60°℃时磷化10min),磷化液可用市售成品。上述工序亦可用喷砂→水洗代替
- 钝化。用与磷化液配套的药品(由出售磷化液厂家提供),室温下1 ~2min即可
- 阳极电泳。电解液成分:HO8-1黑色电泳漆,固体分质量分数9%~12%,蒸馏水质量分数88%~91%。电压:(70+10)V;时间: 2~2.5min;漆液温度: 15~35℃漆液PH值:8~8.5,电泳过程中电流随漆膜增厚会逐步下降
- 清水洗。流动冷水中洗
- 烘干。在烘箱中于(165+5)℃温度下烘40~60min即可
视频:
成品展示:
钝化
- 是指一些金属经阳极氧化或其它化学方法(如与强氧化剂反应)处理后,由活泼态转化为不活泼态的过程
- 一般使用亚硝酸盐、硝酸盐、铬酸盐、重铬酸盐溶液进行钝化处理
工艺特点:
- 在金属表面形成保护膜(钝化膜),减缓腐蚀
工艺流程:
- 除油 → 漂洗 → 钝化 → 漂洗 → 封闭 → 干燥
视频:
磷化
- 磷化是一种化学与电化学反应形成磷酸盐化学转化膜的过程,所形成的磷酸盐转化膜称之为磷化膜
- 可以使产品变成黑色或接近金属本色的灰色
工艺特点:
- 给基体金属提供保护,在一定程度上防止金属被腐蚀
- 用于涂漆前打底,提高漆膜层的附着力与防腐蚀能力
- 在金属冷加工工艺中起减摩润滑作用
作用:
- 涂装前磷化的作用
- 增强涂装膜层(如涂料涂层)与工件间结合力
- 提高涂装后工件表面涂层的耐蚀性
- 提高装饰性
- 非涂装磷化的作用
- 提高工件的耐磨性
- 令工件在机加工过程中具有润滑性
- 提高工件的耐蚀性
- 涂装前磷化的作用
用途
- 钢铁磷化主要用于耐蚀防护和油漆用底膜
- 耐蚀防护用磷化膜
- 防护用磷化膜 用于钢铁件耐蚀防护处理。
- 磷化膜类型可用锌系、锰系。
- 膜单位面积质量为10-40 g/m2。
- 磷化后涂防锈油、防锈脂、防锈蜡等
- 油漆底层用磷化膜
- 增加漆膜与钢铁工件附着力及防护性
- 磷化膜类型可用锌系或锌钙系。
- 磷化膜单位面积质量为0.2-1.0 g/m2(用于较大形变钢铁件油漆底层)
- 1-5 g/m2(用于一般钢铁件油漆底层)
- 5-10 g/m2(用于不发生形变钢铁件油漆底层)
- 加工润滑用磷化膜
- 钢丝、焊接钢管拉拔 单位面积上膜重1-10 g/m2
- 精密钢管拉拔 单位面积上膜重4-10 g/m2
- 钢铁件冷挤压成型 单位面积上膜重大于10 g/m2
- 减摩用磷化膜
- 磷化膜可起减摩作用
- 一般用锰系磷化,也可用锌系磷化
- 对于有较小动配合间隙工件,磷化膜质量为1-3 g/m2
- 对有较大动配合间隙工件(减速箱齿轮),磷化膜质量为5-20 g/m2
- 磷化涂层钢丝绳也是利用磷化膜的减摩、耐磨作用
- 电绝缘用磷化膜
- 一般用锌系磷化
- 用于电机及变电器中的硅片磷化处理
工艺流程:
- 预脱脂→脱脂→除锈→水洗→(表调)→磷化→水洗→磷化后处理(如电泳或粉末涂装)
视频:
成品展示:
发黑
- 发黑是化学表面处理的一种常用手段,原理是使金属表面产生一层氧化膜,以隔绝空气,达到防锈目的
- 外观要求不高时可以采用发黑处理,钢制件的表面发黑处理,也被称之为发蓝
工艺特点:
- 对金属表面起防锈作用
- 增加金属表面的美观及光泽
- 发黑时的加热有助于减少工件中的应力
工艺流程:
- 清洗 → 脱脂(工件必须完全浸入脱脂液中;脱脂液浓度ph值12-14,处理时间10-30min,每过3-5分钟上下抖动几次,药液浓度低于ph12时补充脱脂粉) → 水洗 → 酸洗(酸洗液浓度ph值2-4,处理时间5-10min) → 水洗 → 发黑(池液浓度ph值12.5-13.5,处理时间10-12min) → 水洗 → 吹干 → 上油
视频:
特氟龙喷涂
- 分散体涂层的加工方法是使涂层材料均匀的分布在溶剂中形成分散液(固态物质混在液体中)的一种湿
法加工 - 这种混合物被高压空气雾化并喷涂于工件表面
工艺特点:
- 不粘性:几乎所有物质都不与特氟龙涂膜粘合。很薄的膜也显示出很好的不粘附性能
- 耐热性:特氟龙涂膜具有优良的耐热和耐低温特性。短时间可耐高温到300℃,一般在240℃~260℃
之间可连续使用,具有显著的热稳定性,它可以在冷冻温度下工作而不脆化,在高温下不融化 - 滑动性:特氟龙涂膜有较低的摩擦系数。负载滑动时摩擦系数产生变化,但数值仅在0.05-0.15之间
- 抗湿性:特氟龙涂膜表面不沾水和油质,生产操作时也不易沾溶液,如粘有少量污垢,简单擦拭即可
清除。停机时间短,节省工时并能提高工作效率 - 耐磨损性:在高负载下,具有优良的耐磨性能。在一定的负载下,具备耐磨损和不粘附的双重优点
热镀锌
概念:也叫热浸锌和热浸镀锌:是一种有效的金属防腐方式,他是在高温下把锌锭融化,在放入一些辅助材料,然后把金属结构件浸入镀锌槽中,使金属构件上附着一层锌层,从而起到防腐的目的
优点:镀锌层的附着力和硬度较好,故防腐能力强
反应方式:是化学处理,属于电化学反应. 热镀锌管是使熔融金属与铁基体反应而产生合金层,从而使基体和镀层二者相结合
工艺:是将工件除油、酸洗、浸药、烘干后立即浸入到预先将锌加热融熔了的镀槽中去一段时间,在工件表面形成一层锌镀层
成品:外表没有冷镀锌细腻光亮,镀层均匀,但锌层厚度方面热镀锌是冷镀锌的几十倍。防腐蚀性能也是电镀锌的几十倍
用途:适合于户外工作的钢铁制件,如高速公路围栏、电力铁塔、大尺寸紧固件等较为“粗糙”的工件的长期防锈
价格:冷镀锌可以只镀一面,热镀锌要得全镀。以及热镀锌一般镀锌层比冷镀锌厚,因此热镀锌价格高于冷镀锌
冷镀锌
概念:就是电镀锌,上锌量少,只有10-50g/m2,就是利用电解作用使金属或其它材料制件的表面附着一层金属膜的工艺。形成均匀、致密、结合力良好的金属层的过程可以起到防止腐蚀,提高耐磨性、导电性、反光性及增进美观等作用
反应方式:冷镀锌是物理处理,只是在表面刷一层锌,所以锌层易脱落
工艺:冷镀锌是利用电解设备将工件经过除油、酸洗后放入成分为锌盐的溶液中,并连接电解设备的负极;在工件的对面放置锌板连接在电解设备的正极 ,接通电源,利用电流从正极向负极的定向移动,就会在工件上沉积一层锌
成品:工件表面光滑平整,但是因为镀层比较薄,电镀锌一般在5-30微米以内,所以防腐蚀的时间会比较短
用途:用在室内使用制件的防锈,如机壳底、面板,小尺寸紧固件等