Обработка поверхности — одна из последних строк, добавляемых на чертёж, и одна из наиболее частых причин браковки деталей, изготовленных на станках с ЧПУ, при входном контроле. Модель может быть идеальной по размерам и всё равно не пройти приёмку, потому что анодирование вернулось не того оттенка, гальваническое покрытие закрыло резьбовое отверстие, или отверстие вышло за пределы допуска после твёрдого анодирования. Ни одна из этих причин не является ошибкой механообработки. Это ошибки спецификации.
Корректное обозначение обработки поверхности сообщает поставщику четыре вещи: какой стандарт применяется, какой тип и класс в рамках этого стандарта, где покрытие должно и не должно присутствовать, и как готовая деталь будет принята. Всё остальное — химия ванны, точки подвеса, режим отверждения — относится к компетенции финишёра. Когда этих четырёх пунктов нет, финишёр принимает решение наугад, и это решение обычно оказывается самым дешёвым процессом, соответствующим словам на чертеже.
В компании Gran Industries мы рассматриваем обработку поверхности совместно с материалом, допусками, резьбовыми элементами и планом контроля до выдачи коммерческого предложения, потому что обработка изменяет механообработку, которая ей предшествует. Данное руководство описывает, как составить такое обозначение, чтобы полученная деталь соответствовала разработанной вами.
Обозначение обработки поверхности — это спецификация, а не цветовая пометка.
“Чёрное анодирование” — это не спецификация. Оно не указывает, является ли покрытие декоративным сернокислым анодированием толщиной в несколько микрон или твёрдым анодным покрытием, которое добавляет 25 мкм на каждую поверхность и изменяет каждый затрагиваемый размер. Оно не указывает, должен ли цвет соответствовать эталонному образцу, будет ли деталь использоваться на открытом воздухе или должен ли сохраниться путь электрического заземления после процесса.
Два поставщика могут оба поставить деталь с чёрным анодированием, удовлетворяющую такой пометке, и получить результаты, которые ведут себя совершенно по-разному в эксплуатации. Один может пройти 336 часов солевого тумана; другой может забелеть за один сезон. Чертёж должен устранить эту неоднозначность, потому что пометка, которую можно выполнить двумя способами, в конечном счёте будет выполнена более дешёвым способом.
Решение кратко. Укажите стандарт, тип, класс, толщину, если стандарт допускает диапазон, и требование к цвету или внешнему виду. Пять пунктов, одна строка.
Укажите стандарт, тип и класс.
Большинство промышленных обработок поверхности уже определены опубликованным стандартом. Ссылка на него быстрее, чем описание процесса своими словами, и даёт обеим сторонам общую основу для приёмки.
Анодирование алюминия
MIL-A-8625 остаётся наиболее широко используемой спецификацией анодирования в индивидуальном производстве, а ISO 7599 и ISO 10074 охватывают ту же область для декоративного и твёрдого анодного покрытия соответственно. В рамках MIL-A-8625 Тип II — это обычное сернокислое анодирование, обычно 5–25 мкм (0,0002–0,0010 дюйма), а Тип III — твёрдое анодирование, обычно 25–75 мкм (0,0010–0,0030 дюйма). Класс 1 — без окрашивания, Класс 2 — с окрашиванием.
Это даёт полное обозначение в одной строке: АНОДИРОВАНИЕ ПО MIL-A-8625 ТИП II КЛАСС 2, ЧЁРНЫЙ, 10–15 мкм. Деталь, требующая износостойкости вместо внешнего вида, читается иначе: АНОДИРОВАНИЕ ПО MIL-A-8625 ТИП III КЛАСС 1, 50 мкм НОМИНАЛ. Эти две детали будут обработаны до разных размеров перед покрытием, поэтому различие должно существовать до первого реза, а не после.
Сплав также имеет значение. Цвет и однородность анодирования заметно различаются между 6061 и 7075, а высококремнистые литейные сплавы вообще не принимают чистое декоративное анодирование. Если внешний вид критичен, сплав должен быть зафиксирован одновременно с покрытием.
Химические конверсионные покрытия
Там, где на алюминии требуется токопроводящий, окрашиваемый или недорогой антикоррозионный барьер, обычным решением является химическое конверсионное покрытие по MIL-DTL-5541. Тип I использует шестивалентный хром, а Тип II — трёхвалентную или другую химию без шестивалентного хрома, что важно для соответствия требованиям RoHS и REACH. Класс 1A указывается для максимальной коррозионной защиты; Класс 3 указывается там, где требуется электрический путь с низким сопротивлением, с ограничением переходного сопротивления до 5000 микроом на квадратный дюйм изначально и 10 000 микроом после воздействия солевого тумана, при испытании с давлением электрода 200 фунтов на квадратный дюйм.
Если деталь представляет собой шасси, кронштейн или корпус, несущий заземление, Класс 3 не является опциональным и должен быть указан явно. Детали шасси — это наиболее распространённое место, где мы видим пометку Класса 1A, применённую к компоненту, которому на самом деле требуется Класс 3.
Пассивация нержавеющей стали
Пассивация — это не покрытие. Она удаляет свободное железо и другие поверхностные загрязнения, чтобы естественный слой оксида хрома мог восстановиться, и не изменяет размеры. ASTM A967 и AMS 2700 — это стандарты, на которые следует ссылаться, и оба допускают обработку азотной или лимонной кислотой с несколькими нумерованными вариантами для различных семейств сплавов.
Поскольку ASTM A967 также определяет приёмочные испытания — солевой туман, погружение в воду, сульфат меди, повышенную влажность и калиево-железосинеродистую азотную пробу, среди прочих — указание требуемого испытания делает требование обеспеченным правовой силой. ПАССИВАЦИЯ ПО ASTM A967, ЛИМОННАЯ КИСЛОТА, ИСПЫТАНИЕ СУЛЬФАТОМ МЕДИ — это полное требование. Одно слово “пассивация” — нет.
Химическое никелирование и гальванические покрытия
ASTM B733 охватывает авто catalytic никель-фосфор и классифицирует покрытия по содержанию фосфора: Тип II при 1–3% для паяемости и проводимости, Тип III при 2–4% для твёрдости и износостойкости, Тип IV при 5–9% как универсальный выбор и Тип V выше 10% для наилучшей коррозионной стойкости и немагнитного поведения. Классы эксплуатации определяют толщину, а классы термообработки определяют, используется ли осадок в состоянии после осаждения или подвергается нагреву для твёрдости или адгезии. ISO 4527 — это эквивалентный международный стандарт.
Химическое никелирование осаждается равномерно, включая внутренние отверстия и глухие полости, что как раз и является причиной, по которой на чертеже требуется указание толщины. Осадок 25 мкм заметно уменьшает малое зазорное отверстие.
Краткий справочник по распространённым обозначениям
| Обработка | Стандарт для ссылки | Что добавить | Типичный прирост на поверхность |
|---|---|---|---|
| Сернокислое анодирование | MIL-A-8625 Тип II / ISO 7599 | Класс 1 или 2, цвет, толщина | ~50% от толщины покрытия |
| Твёрдое анодирование | MIL-A-8625 Тип III / ISO 10074 | Класс, толщина, маскируемые участки | ~50% от толщины покрытия |
| Конверсионное покрытие | MIL-DTL-5541 | Тип I или II, Класс 1A или 3 | Пренебрежимо малый |
| Пассивация | ASTM A967 / AMS 2700 | Азотная или лимонная кислота, приёмочное испытание | Нет |
| Химическое никелирование | ASTM B733 / ISO 4527 | Тип, класс эксплуатации, класс термообработки | Полная толщина покрытия |
Учитывайте рост размеров до установки допуска
Анодирование — это конверсионный процесс: покрытие grows примерно наполовину наружу и наполовину вглубь основного металла. Таким образом, твёрдое анодное покрытие толщиной 50 мкм добавляет около 25 мкм на поверхность, что означает, что диаметр вала увеличивается примерно на 50 мкм, а диаметр отверстия уменьшается примерно на 50 мкм. Гальванические покрытия ведут себя иначе — полная толщина покрытия добавляется поверх существующей поверхности.
Именно здесь возникает большинство проблем с поверхностной обработкой. Отверстие с допуском H7 в модели, подвергнутое твёрдому анодированию после механической обработки, не будет соответствовать H7 после обработки. Либо размер механической обработки корректируется для компенсации, либо элемент маскируется, либо допуск указывается как требование после обработки, и поставщику предписывается рассчитывать от него в обратном направлении.
Наиболее ясный способ записи — указать, какие размеры действуют после обработки. Примечание, такое как РАЗМЕРЫ, ОТМЕЧЕННЫЕ (AT), ДЕЙСТВУЮТ ПОСЛЕ ПОВЕРХНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ, с отметкой этих размеров на чертеже, полностью устраняет неоднозначность. Соответствующие рекомендации о том, где допуск действительно оправдывает себя, рассмотрены в нашей статье о Как жесткие допуски влияют на стоимость и сроки выполнения работ на станках с ЧПУ..
Укажите, где обработка не должна выполняться
Маскирование — это ручная операция с реальной стоимостью, и её нельзя вывести из модели. Поверхности, которые обычно требуют исключения, включают посадочные места подшипников и отверстия с прессовой посадкой, точки контакта при шлифовании, уплотнительные поверхности, где покрытие повлияет на сжатие, резьбы, которые должны принимать ответную крепёжную деталь с номинальным размером, и базовые поверхности, используемые для контроля.
Маскируемые зоны должны быть показаны на чертеже с границей, а не описаны только словами. “Замаскировать отверстие” на детали с четырьмя отверстиями в лучшем случае порождает вопрос, а в худшем — бракованную деталь. Если переход между покрытыми и непокрытыми зонами важен с косметической точки зрения, укажите, насколько чёткой должна быть граница, поскольку ручное маскирование всегда оставляет некоторую вариативность.
Резьбы заслуживают особого внимания. Метрическое отверстие, анодированное или гальванизированное после нарезания резьбы, потеряет зазор, и на мелких резьбах этого может быть достаточно для заклинивания винта. Варианты: замаскировать отверстие, нарезать резьбу после обработки или нарезать резьбу с увеличенным размером с учётом припуска на покрытие — но на чертеже должно быть указано, какой вариант выбран. Наше руководство по спецификации резьбовых отверстий для деталей с ЧПУ охватывает резьбовую сторону этого решения.
Определите внешний вид в терминах, которые можно проверить
Цвет, глянец и косметическая приёмка субъективны, если они не привязаны к чему-то физическому. Для серийного производства практический подход — это утверждённый образец первой детали, хранящийся у обеих сторон, с указанием на чертеже, что производственные детали должны соответствовать ему в пределах согласованного допуска при указанном освещении.
Не менее важно определить, какие поверхности являются косметическими. Большинство деталей имеют одну или две видимые поверхности и несколько, которые никогда не видны. Маркировка косметических поверхностей на чертеже позволяет финишёру разместить деталь на подвеске так, чтобы неизбежные следы контакта оказались там, где они не имеют значения. Если косметическая поверхность не указана, следы от подвески могут появиться на видимой клиенту стороне.
Если перед нанесением покрытия требуется конкретная текстура — дробеструйная обработка, щётка или состояние после механической обработки — это также должно быть включено в обозначение, поскольку анодирование воспроизводит любую поверхность, на которую оно наносится. Полное рассмотрение требований к базовой шероховатости приведено в нашей статье о спецификации качества поверхности для деталей с ЧПУ.
Укажите приёмочные испытания, которые вам действительно необходимы
Каждое испытание, добавленное на чертёж, увеличивает стоимость и сроки, поэтому указывайте только те, которые отражают реальные условия эксплуатации. Требование к испытанию в соляном тумане по ASTM B117 или ISO 9227 обосновано для наружного или морского оборудования и излишне для внутреннего кронштейна. Проверка толщины покрытия вихретоковым методом или по поперечному сечению уместна там, где важны размерный рост или износостойкость. Испытания на адгезию и контактное сопротивление применяются там, где покрытие несёт нагрузку или ток.
Также обратите внимание, что многие из этих испытаний являются разрушающими и проводятся на образцах-свидетелях, обработанных вместе с партией, а не на самих деталях. Если вы требуете испытания на поставленных деталях, укажите это и ожидайте, что количество образцов будет указано отдельно. Что должна фактически устанавливать первая деталь, рассмотрено в нашей статье о значении контроля первой детали в контроле качества при ЧПУ-обработке.
Отправляйте требование к обработке вместе с запросом котировки, а не после
Поверхностная обработка влияет на припуски на механическую обработку, трудозатраты на маскирование, планирование партий и сроки. Добавление её после выдачи котировки обычно означает повторное котирование, а добавление после начала механической обработки может означать выбраковку деталей, вырезанных с неправильным размером до обработки.
Включайте требование к финишной обработке в тот же пакет, что и модель, чертёж, спецификацию материала и количество. Проверка чертежа перед производством, рассмотренная в нашей статье о важности проверки чертежа перед котировкой и производством ЧПУ, позволяет устранить оставшуюся неоднозначность без затрат для любой из сторон.
Часто задаваемые вопросы о поверхностной обработке деталей с ЧПУ
Изменяет ли анодирование размеры механически обработанной детали?
Да. Анодирование grows примерно наполовину вглубь основного металла и наполовину наружу, поэтому около половины толщины покрытия добавляется на поверхность. Твёрдое анодное покрытие толщиной 50 мкм увеличивает диаметр вала примерно на 50 мкм и уменьшает диаметр отверстия примерно на ту же величину. Гальванические покрытия, такие как химическое никелирование, добавляют полную толщину покрытия на поверхность.
В чём разница между анодированием типа II и типа III?
Тип II — это обычное сернокислотное анодирование, обычно 5–25 мкм, используемое для коррозионной защиты и окрашивания. Тип III — это твёрдое анодирование, обычно 25–75 мкм, используемое там, где важна износостойкость. Тип III толще, твёрже, оказывает большее влияние на размеры и ограничен в доступных цветах.
Нужно ли указывать пассивацию для деталей из нержавеющей стали?
Если деталь должна сопротивляться коррозии в эксплуатации, да. Механическая обработка оставляет свободное железо и остатки инструмента на поверхности, которые заржавеют даже на коррозионностойком сплаве. Ссылка на ASTM A967 с указанием типа кислоты и приёмочного испытания делает требование проверяемым, а не предполагаемым.
Следует ли маскировать резьбы перед анодированием или гальванизацией?
Это зависит от размера резьбы и толщины покрытия. Мелкие резьбы и толстые покрытия обычно требуют маскирования или нарезания резьбы после обработки; крупные резьбы с тонкими покрытиями часто не требуют. Укажите предполагаемый подход на чертеже, чтобы условие посадки было согласовано до производства.
Сделайте требование к финишной обработке явным до котировки
Поверхностная обработка находится в конце процесса, но решения, которые она определяет, принимаются в начале — выбор сплава, припуск на механическую обработку, маскирование, стратегия резьбы и контроль. Обозначение, которое указывает стандарт, тип, класс, толщину, маскируемые зоны и основу приёмки, позволяет спланировать всё это один раз, а не исправлять впоследствии.
Gran Industries поставляет прецизионные механически обработанные компоненты с анодированием, конверсионным покрытием, пассивацией и гальваническими покрытиями по спецификациям для OEM-клиентов в Юго-Восточной Азии и за её пределами. Если у вас есть чертёж, где требование к финишной обработке ещё не решено, свяжитесь с нашей инженерной командой с вашей моделью и чертежом, и мы рассмотрим обработку вместе с планом механической обработки перед котировкой.
