Pourquoi le traitement de surface est-il si important pour vos composants de précision ?
Hansheng Automation se concentre sur la fourniture de services de composants pour les machines de précision. Nous avons vu de nombreux cas où un traitement de surface inapproprié entraînait que les pièces ne répondaient pas aux normes de tolérance. Tels qu'une ouverture plus petite provoquant un blocage de l'assemblage, une poursuite aveuglément de la dureté conduisant à une fracture fragile des pièces à paroi mince -, ou une belle décoloration de la couche anodisée après deux semaines d'exposition à l'extérieur, etc.
Le traitement de surface n'est pas seulement la dernière étape du processus de fabrication, mais il est également lié à la précision et à la fonctionnalité des pièces. Pour les composants de précision en aluminium, en particulier les pièces centrales utilisées dans les articulations aéronautiques, médicales et robotiques, le traitement de surface est également très important. Ensuite, Hansheng vous emmènera sous un autre angle pour expliquer la logique de prise de décision-du traitement de surface de l'aluminium et de certains pièges de traitement de surface.
Choisissez différents traitements de surface pour différentes situations
Aucun processus de traitement de surface n'est omnipotent, nous devons choisir le processus de traitement de surface qui permet d'obtenir les meilleures performances en fonction de la situation réelle. Hansheng a répertorié pour vous quatre catégories différentes en fonction de son expérience réelle en matière de traitement.
Catégorie de performances mécaniques
La priorité accordée aux performances mécaniques des pièces vise principalement à obtenir une résistance à l’usure, une dureté de surface et un faible coefficient de frottement extrêmement élevés. Les scénarios typiques incluent les articulations, les engrenages, les glissières et les pistons du robot.
Suggestion:Anodisation dure (Type III), placage au nickel autocatalytique (ENP), revêtement DLC.
Catégorie de performance chimique/environnementale
When prioritizing the chemical/environmental performance of the parts, it is generally because the parts require extremely high corrosion resistance (salt spray test>1000h), résistance aux intempéries et isolation. Les scénarios typiques incluent les équipements marins, les stations de base de communication extérieures et les équipements de désinfection médicale.
Suggestion:anodisation, revêtement en poudre et oxydation par micro-arc (MAO) avec une bonne étanchéité des trous.
Catégorie de performance physique/esthétique
Les composants qui privilégient les performances physiques/esthétiques nécessitent généralement des couleurs, des textures (mates/brillantes) et des sensations tactiles spécifiques. Les scénarios typiques incluent les boîtiers d’appareils électroniques grand public et les tableaux de bord.
Suggestion:Anodisation décorative (Type II), pulvérisation liquide, sablage+oxydation.
Catégorie de fonction spéciale
La priorité doit être donnée aux composants dotés de fonctions spéciales qui nécessitent généralement une bonne conductivité, une biocompatibilité et une véritable efficacité de climatisation ultra-élevée.
Suggestion:Revêtement par conversion chimique (conducteur), polissage électrolytique (propre), imprégnation PTFE (anti-adhérent).
Comparaison des principaux procédés de traitement de surface et analyse des pièges
Anodisation dure/Type III
L'avantage de ce procédé est que sa dureté peut atteindre HV400-600 et son isolation est excellente.
Mais analysons les pièges à risques cachés :
Risque de fragilité : La couche d'oxyde dur est de l'alumine aux caractéristiques céramiques, qui est très cassante. S'il est appliqué sur des composants à paroi mince- soumis à un impact important ou à une déformation par flexion, le revêtement se fissurera comme du verre et provoquera même une fracture par fatigue du substrat.
Sensibilité du matériau : Extrêmement hostile au 7075 (haute teneur en cuivre) ou à la fonte d'aluminium (haute teneur en silicium). Le cuivre et le silicium peuvent entraver la croissance des films d'oxyde, entraînant une brûlure ou un relâchement de la couche de film. Cela nécessite des formulations d’électrolytes extrêmement spéciales et un contrôle du courant pulsé.
Anodisation et coloration standard (Type II)
Les avantages sont un faible coût, une riche sélection de couleurs et une résistance à la corrosion.
Piège à risque :
Décoloration : De nombreux colorants organiques brillants sont très fragiles sous la lumière ultraviolette (UV). Si vous l'utilisez pour du matériel extérieur, vous devez préciser une coloration au sel inorganique ou une coloration électrolytique, sinon le "Deep Space Black" se transformera en "Eggplant Purple" au bout de trois mois.
Canal de corrosion : La couche anodisée est essentiellement poreuse. Si le processus de scellement ne répond pas aux normes (comme une température ou une durée insuffisante), les molécules de brouillard salin passeront à travers les pores et atteindront directement le substrat.
Revêtement poudre/liquide
Les avantages sont une excellente résistance aux intempéries, une couverture des défauts du support et une bonne cohérence des couleurs.
Piège à risque :
Tolérance d'influence : L'épaisseur du revêtement en poudre est généralement comprise entre 60 et 120 μm. Pour la tolérance d'ajustement du niveau H7/g6, cette épaisseur a un impact significatif sur la tolérance.
Irréversibilité : en cas d'échec de la pulvérisation ou de rayures locales, la réparation est extrêmement difficile. Le décapage des revêtements nécessite généralement un alcali fort ou un sablage, ce qui peut endommager davantage les dimensions des substrats de précision.
Électropolissage/polissage chimique
L’avantage est qu’il permet de réduire la micro rugosité (Ra), d’améliorer la propreté et d’augmenter la brillance.
Piège à risque :
Il s'agit d'un processus de réduction des matériaux. Il corrodera préférentiellement les joints de grains et les impuretés. Si la structure cristalline de la matière première (telle qu'une tige d'aluminium) est inégale, une peau d'orange ou des piqûres peuvent apparaître sur la surface après le polissage. Il a des exigences extrêmement élevées en matière de qualité du substrat.
Film de conversion chimique (Chromate/Alodine)
Les avantages sont la conductivité, la résistance à la corrosion, l'extrême finesse (<1 μ m), and do not affect size.
Piège à risque :
Beaucoup de gens croient à tort qu’il est très durable. En fait, il est très doux et ne-résiste pas à l'usure. Lors du processus d'assemblage, la sueur acide ou de légers frottements des doigts peuvent l'endommager. Il ne peut généralement être utilisé que comme apprêt ou pour la surface conductrice à l'intérieur du châssis, et ne peut pas être utilisé comme surface de travail finale pour des pièces mobiles de précision.
Comment choisir correctement le traitement de surface pour une fabrication de précision ?
Si vous concevez des raccords de haute-précision, sur la base de notre expérience, nous vous proposons deux suggestions.
Calcul de la taille pour l'anodisation
Mécanisme physique : La croissance du film d'oxyde suit la règle empirique de "50 % de pénétration+50% de croissance" (le rapport spécifique peut varier légèrement selon le type d'alliage). Cela signifie que si vous devez générer une couche de film de 50 µm, environ 25 µm d’épaisseur s’éroderont vers l’intérieur du substrat, tandis que les 25 µm restants se développeront vers l’extérieur.
Suggestions d'ingénierie GD&T :
Pour les surfaces non en contact, cela peut généralement être ignoré. Mais pour les trous de précision ou les arbres de qualité H7/g6, cela entraînera un écart dans le système de taille.
Exemple de calcul :Si la conception nécessite une ouverture finale de ϕ 20,00 ± 0,01 mm et spécifie une anodisation dure de 40 μm. Ainsi, lors de l'étape d'usinage CNC, la taille cible pour le tournage ne doit pas être de ϕ 20,00, mais doit être d'environ ϕ 20,04 (calculée à partir de 20.00+0.02 × 2).
Norme d'annotation de dessin :Il est fortement recommandé d'étiqueter clairement les « Dimensions avant placage » et les « Dimensions après placage » sur le dessin afin d'éliminer tout malentendu entre les parties au traitement.
Fragilité induite par l'oxydation et « effet de volume » des composants à parois minces-
Mécanisme physique : Le volume molaire de l'alumine est supérieur à celui de l'aluminium (Al). Lorsque l’aluminium est converti en alumine, son volume augmente. Cette expansion microscopique du volume générera une contrainte de compression résiduelle importante au sein de la couche membranaire.
Risque:Pour les pièces à paroi mince-avec une épaisseur de paroi inférieure à 1 à 2 mm, si cette contrainte de compression n'est pas contrôlée, elle peut provoquer une déformation macroscopique ou une déformation elliptique de la pièce. De plus, l’allongement du film d’oxyde dur est extrêmement faible (<0.5%), and when the substrate undergoes elastic deformation, the film layer is prone to microcracks, significantly reducing the fatigue life of the parts.
Solution:Pour de telles pièces, il est nécessaire d’équilibrer « l’épaisseur du film » et la « déformation » lors de la conception du processus. Il est généralement recommandé de limiter l'épaisseur du film (par exemple ne pas dépasser 25-30 µm) ou d'utiliser des paramètres spécifiques de processus d'oxydation à faible contrainte et, si nécessaire, d'introduire des dispositifs de support internes spécialisés pour résister à la force de déformation provoquée par l'expansion du volume.
Attention : les calculs et les données sont uniquement à titre de référence. Il est recommandé de confirmer auprès du fournisseur de traitement de surface en production réelle.
résumé
Le traitement de surface couvre des disciplines complexes telles que la chimie, la physique et la mécanique. Chez Hansheng Automation, nous adaptons le traitement de surface à notre processus de fabrication de précision, ce qui en fait une partie importante de notre processus de fabrication de précision. Si vous êtes intéressé par nos solutions de traitement de surface, veuillez cliquer ici –Services de traitement de surface en aluminium.
Références
ASTM B117-19 : Pratique standard pour le fonctionnement des appareils à brouillard salin (brouillard).
ISO 10074:2017 : Anodisation de l'aluminium et de ses alliages - Spécification pour les revêtements d'oxydation anodique dure sur l'aluminium et ses alliages.
Wernick, S., Pinner, R. et Sheasby, PG (1987). Le traitement de surface et la finition de l'aluminium et de ses alliages. ASM International.
Manuel ASM, Volume 5 : Ingénierie des surfaces. ASM International.