Mi az a Galvanizálás?
Két évvel ezelőtt 12 000 darab krómozott ABS fogantyú érkezett vissza egy európai autóipari vásárlótól. Minden egyes darab meghibásodott a 80 fokos hőciklusban. A króm tökéletesen nézett ki a raktárban. Tegye át négy cikluson -30 és 80 fok között, és a nikkelréteg réteges lesz, mint a régi festék. Költségünkbe került az átdolgozás, a légi fuvarozás és majdnem az elszámolás.
Ez a projekt többet tanított meg nekünk a galvanizálásról, mint azt bármely tankönyv képes lenne.
Az alapok
A galvanizálás elektromos áram segítségével fémet rak le egy felületre. Merítse az alkatrészt elektrolitfürdőbe, vezesse át rajta az áramot, és az oldatból származó fémionok a munkadarab katódjára{1}}redukálódnak. Réz, nikkel, króm, arany, ezüst-különböző fürdők, különböző eredmények.
Fém felületeken ez egyszerű. A műanyagon semmi sem egyszerű.
A műanyag nem vezet áramot. Mielőtt bármilyen fém lerakódhatna, a felületet aktiválni kell-egy sor kémiai lépést, amelyek vezetőképes magréteget hoznak létre. Hagyjon ki egy lépést, siettesse az időzítést, használjon rossz koncentrációt, és a bevonat vagy nem tapad, vagy meghibásodik a terepen. Az európai fogantyú meghibásodása az elégtelen maratási mélységre vezethető vissza. A butadién gödrök túl sekélyek voltak, a palládiumkatalizátor nem rögzült megfelelően, és az egész rakat mechanikai tapadása kezdettől fogva gyenge volt.
Egyáltalán miért a lemezes műanyag?
Súly. Egy krómozott ABS-kilincs talán 85 grammot nyom. Ugyanez az alkatrész a cink-présöntésben 400-500 grammot tesz ki. Szorozza meg ezt a jármű belsejében tizenöt kárpittal, és megérti, hogy minden autóipari OEM miért ír elő bevonatos műanyagot, ahol tud.
Költségtényezők is. A műanyag fröccsöntő szerszámok nagy mennyiségek esetén amortizálódnak. Az összetett geometriák, amelyek többszörös fémmegmunkálási műveletet igényelnek, készen állnak a formából a megmunkálásra. A fémmel ellentétben a műanyag nem korrodálódik a bevonat alatt, ha a bevonat megkarcolódik.
Az alkalmazások dekoratív és funkcionális részekre oszlanak. Fürdőszoba szerelvények, készülékek előlapjai, autós rácsok,{1}}ezek dekoratívak. EMI-árnyékolás elektronikus házakon, kopófelületek mechanikai egységeken, hőkezelés a LED-házakon-működőképes. Egyes részeknek mindkettőre szükségük van.
A kémia
Az ABS összetétele miatt jól mutat. Az anyag butadién-kaucsukot tartalmaz sztirol-akrilnitril mátrixban diszpergálva. A króm-kénsav-marás szelektíven támadja meg a butadiént, mikroszkopikus gödröket hagyva a felszínen. Ezek a gödrök biztosítják a fémrétegek mechanikai rögzítését. A maratás poláris karbonilcsoportokat is hoz létre, amelyek javítják a kémiai kötést.
A szabványos szekvencia fut: lúgos tisztítás, marat, semlegesítés, aktiválás palládium-ónkatalizátorral, elektromos nikkel vagy réz, majd hagyományos galvanizálás. Minden lépéshez hőmérsékleti ablakok, koncentrációtartományok és merülési idők tartoznak. A gyártósorok folyamatosan figyelik ezeket a paramétereket, mert a sodródás hibákat okoz.
Az elektromos bevonat a kritikus híd. A galvanizálással ellentétben az áram helyett kémiai redukálószereket használ. A nátrium-hipofoszfit redukálja a nikkelionokat a palládium-katalizált felületre. Ez az első fémréteg -tipikusan 0,3-0,5 mikron- biztosítja a vezetőképességet a későbbi elektromos leválasztáshoz.
Az elektromentes után a hagyományos bevonatsor a végkövetelményektől függ. A dekoratív króm jellemzően a következő: savas réz a kiegyenlítéshez, fél-fényes nikkel, fényes nikkel, mikroporózus vagy mikrorepedt króm. Az ASTM B604 a rétegvastagságot a szolgáltatási feltételek alapján határozza meg. Az autóipari külső kárpitok zord éghajlati viszonyok között a teljes köteget igényelnek maximális vastagságban.
Mi megy rosszul
A legtöbb bevonathiba a fröccsöntött alkatrészre vezethető vissza, nem a bevonatsorra.
A belső stressz a legnagyobb. A műanyag részek kívülről behűlnek. Ha a forma hidegen fut, ha túl nagy a befecskendezési sebesség, ha a kapu helye kiegyensúlyozatlan áramlást hoz létre, akkor a molekuláris orientáció befagy. Ez a feszültség addig nem jelenik meg, amíg az alkatrész el nem éri a maratótartályt. A stresszes területek másképpen maródnak, mint a nyugodt területek. A bevonat után látható vonalak, narancshéj textúra vagy közvetlen leválás a termikus ciklus során.
Az Európában meghibásodott fogantyúk egy formából származtak, amely 15 fokkal a specifikáció alatt futott, mert a hőmérséklet-szabályozó hibásan működött. Senki nem kapta el a gyártás során. A feszültség addig nem vált láthatóvá, amíg a bevonat meg nem történt, és a termikus tesztek elkezdődtek.
A felületi hibák felerősödnek a króm alatt. A texturált részeken elfogadható mosogatónyomok nyilvánvalóvá válnak a fényes krómokon. A matt felületek alatt eltűnő hegesztési vonalak látható varratokként jelennek meg. A nem megfelelő szellőztetésből származó gázégés tompa foltokat hagy maga után. Elutasítjuk azokat az alkatrészeket, amelyeket a lemezeladónak való kiszállítás előtt átadtunk volna másnakmásodlagos műveletek.
Az anyagszennyeződés megöli a tapadást. A szűz ABS-be kevert újraőrlés megváltoztatja a butadién eloszlását. Az égésgátló adalékok zavarják a maratási kémiát. A forma felületén lévő leválasztó anyagok átkerülnek az alkatrészekre, és blokkolják a katalizátor aktiválását. Egy ügyfél ragaszkodott a 20%-os újraköszörülés használatához a költségmegtakarítás érdekében. Három visszautasított lemezes tétel után visszatértek a szűz anyaghoz.
Tervezés lemezezéshez
A falvastagság eltérésének 25% alatt kell maradnia. Az egyenetlen szakaszok különböző sebességgel hűlnek le, feszültséggradienseket hozva létre. A bevonatsor nem tudja kompenzálni azt, amit a fröccsöntési folyamat beépített.
A sugarak számítanak. Az áramsűrűség az éles széleken koncentrálódik, és ott lerakja a felesleges fémet, miközben kiéhezteti a mélyedéseket. Minimum 0,5 mm-es sugár minden élen, lehetőség szerint több. Láttuk, hogy a 0,2 mm-es sugarú éleken égett króm{5}}borzasztóan néz ki, minden alkalommal meghiúsul az ellenőrzésen.
Vaklyukak és mély zsebek csapda megoldás. A katalizátor nem aktiválódik, az elektromos lefedettség meghibásodik, és pontosan azokon a területeken kap átugrást, amelyek a legnehezebben láthatók az ellenőrzés során. Ha a geometria vakelemeket igényel, irányítsa azokat a vízelvezetéshez.
A kapu elhelyezkedése befolyásolja a hegesztési vezeték elhelyezését. A hegesztési vonalaknak olyan felületekre kell kerülniük, amelyek nem láthatók-, vagy olyan területeken, amelyeket a bevonatolás során elfednek. A kapu mozgatása néha semmibe sem kerül, de megspórolja a teljes bevonási programot.
Együttműködés lemezeladóval
A fröccsöntés gyártása és a bevonatházak közötti kapcsolat koordinációt igényel, amelyet sok program alábecsül.
A mintadarabokat végigvezetjük a bevonatsoron, mielőtt elköteleznénk magunkat a gyártási szerszámok mellett. A T1 minták az eladóhoz kerülnek a bevonatvizsgálati és a tapadási vizsgálat céljából. Ha valami nem sikerül, a gyártási acél vágása előtt beállítjuk a formát vagy a folyamatot. A probléma megtalálása a T1-nél napokba kerül. 50 000 darabon találni a programnak kerül.
Az alkatrészeket védőcsomagolásban szállítják a bevonathoz, amely megakadályozza a kezelés során keletkező sérüléseket és szennyeződéseket. Dedikált konténerek, kesztyűk a kezeléshez, ellenőrzött tárolás. A fröccsöntött részen láthatatlan ujjlenyomat maradandó hibává válik a króm alatt.
A nagy mennyiségű-programok esetében a bevonatszállító folyamatát minősítjük, nem csak a mintákat. Tartályok kémiai megfigyelése, sorkarbantartási ütemtervek, kezelői képzési nyilvántartások. Ha a bevonat meghiúsítja a termikus ciklust az ügyfél telephelyén, mindkét cég elvállalja a sikert.
Anyagkorlátok
ABS lemezek megbízhatóan. PC/ABS keveri a lemezt módosított kémiával és szigorúbb vezérléssel. Ezen túlmenően a közgazdaságtan és a fizika ellened kezd dolgozni
.
Az üveggel{0}}töltött anyagok nem lemezelődnek. Az üvegszálak kimarnak a felületből, lyukas textúrát hagyva hátra, amelyet semmilyen réz nem tud kiegyenlíteni. Az ásványi anyagokkal-töltött vegyületek hasonló problémákkal küzdenek.
A magas hőmérsékletű anyagok, például a PPS vagy a PEEK teljesen más aktiválási kémiát,-nemesfém-ütéseket, speciális katalizátorokat, valamint a szabványos bevonatsor képességeit meghaladó folyamathőmérsékletet igényelnek. Egyes alkalmazások indokolják a költségeket. A legtöbben nem.
A PVC és a klórozott anyagok a feldolgozás során korrozív gázokat bocsátanak ki, amelyek mind az alkatrész felületét, mind a bevonóberendezést megtámadják. Ha bevonattal ellátott PVC-alkatrészre van szüksége, költsön költségkeretet a korrózióálló -tartályburkolatra és a fürdő gyakori cseréjére.
A valós költség kalkuláció
A galvanizálás alkatrészenként 0,15–2,00 USD-t ad a mérettől, bonyolultságtól és vastagságtól függően. Ez kezelhetőnek tűnik mindaddig, amíg az elutasítási arányok be nem lépnek a számításba.
Egy jól-ellenőrzött program megfelelő DFM-mel, ellenőrzött szerszámokkal és minősített bevonatpartnerrel 2-5%-os elutasítást hajt végre. Programok parancsikonokkal -gyorsított szerszámozás, marginális anyag, inkonzisztens fröccsöntési paraméterek – 15-25%-os visszautasítás vagy még rosszabb. A jó alkatrészenkénti bevonat költsége kétszeresére vagy háromszorosára nő.
A programokat úgy tervezzük, hogy bizonyos szintű elutasítást feltételezünk, és ezt beépítjük az árképzésbe. Azok az ügyfelek, akik a legalacsonyabb darabárat követelik, gyakran többet fizetnek, amikor minőségi problémák merülnek fel az értékesítési folyamatban.
Ez a műszaki megjegyzés összefoglalja az ABIS Mold Technology autóipari és szórakoztatóelektronikai programjainak helyszíni tapasztalatait, amelyek bevont műanyag alkatrészeket igényelnek. Mérnöki csapatunk a DFM elemzés során felülvizsgálja a galvanizálási követelményeket, és a gyártás során együttműködik a minősített galvanizáló partnerekkel. Konkrét anyaggal vagy geometriával kapcsolatos kérdéseivel forduljon alkalmazásmérnöki csoportunkhoz.