Išsamus didelio stiprumo ir korozijai atsparių varžtų paviršiaus apdorojimo įvadas

Tinkamai parinktas paviršiaus apdorojimas yra labai svarbus tvirtinimo elementų projektavimui ir parinkimui. Galimi įvairūs paviršiaus apdorojimo procesaitvirtinimo detalės. Projektuotojai pasirenka ekonomiškus ir suderinamus sprendimus, atsižvelgdami į eksploatavimo sąlygas, atsparumo korozijai reikalavimus, surinkimo našumą, temperatūros aplinką, aplinkos apsaugos standartus ir išlaidų biudžetus. Dauguma komercinių tvirtinimo detalių yra pagamintos iš anglinio plieno arba legiruotojo plieno, kurie yra jautrūs korozijai. Netgi iš korozijai atsparių medžiagų pagamintų tvirtinimo detalių paviršius reikia apdoroti, kad būtų izoliuota korozinė terpė ir uždelsta oksidacija.

Tvirtinimo elementų dangos turi turėti tvirtą sukibimą, nenulupti surinkimo ir išmontavimo metu ir atitinkamo storio, kuris netrukdytų sriegiui sukibti. Be to, daugumos dangų atsparumo temperatūrai riba yra mažesnė nei pagrindinės plieno medžiagos; todėl pasirenkant reikia atsižvelgti į eksploatavimo temperatūrą. Be išvaizdos ir antikorozinių funkcijų, paviršiaus apdorojimas daro didelę įtaką tvirtinimo detalių tvirtinimui, ypač sukimo momento ir išankstinės apkrovos jėgos pastovumui. Profesionalus dizainas visapusiškai subalansuoja atsparumą korozijai, surinkimo galimybes, veikimo stabilumą ir aplinkosaugos reikalavimus. Šiame straipsnyje pristatomi pagrindiniai didelio stiprumo ir korozijai atsparių tvirtinimo detalių paviršiaus apdorojimo procesai.

1. Elektrinis cinkavimas

Elektrocinkavimas yra plačiausiai naudojama komercinių tvirtinimo detalių danga. Jis yra ekonomiškas, tvarkingas ir gali būti įvairių apdailos variantų, įskaitant baltą cinką, geltoną cinką, juodą cinką ir alyvuogių drabą. Tačiau jis pasižymi palyginti silpnu cinko pagrindu pagamintų dangų atsparumu korozijai. Įprasto elektrocinkavimo neutralios druskos purškimo (NSS) veikimo laikas yra 72 valandos. Naudojant pažangias sandarinimo priemones, atsparumas druskos purškimui gali viršyti 200 valandų, tačiau kaina yra 5–8 kartus didesnė nei įprasto cinkavimo.

Galvanizacijos procesas lengvai sukelia vandenilio trapumą. Atitinkamai, didelio stiprumo 10.9 ir aukštesnės klasės varžtus įprastai galvanizuoti draudžiama. Nors kepimo dehidrogenavimas yra įmanomas, pasyvinimo plėvelė bus pažeista aukštesnėje nei 60 laipsnių temperatūroje. Taigi dehidrogenavimas turi būti atliktas po galvanizavimo ir prieš pasyvavimą, todėl darbas yra sudėtingas ir kainuoja brangiai. Daugelis gamintojų nevykdo dehidrogenavimo, nebent to reikalauja klientai.

Elektrocinkuotos tvirtinimo detalės pasižymi prastu ir nestabiliu sukimo momento išankstinės apkrovos nuoseklumu, todėl jos paprastai nenaudojamos svarbioms konstrukcinėms jungtims. Po dengimo galima padengti tepalo dangą, kad būtų pagerintas sukimo momento stabilumas ir išankstinės apkrovos nuoseklumas.

2. Fosfatavimas

Fosfatavimas yra pigesnis nei elektrocinkavimas, bet užtikrina mažesnį pagrindinį atsparumą korozijai. Norint užtikrinti veiksmingą apsaugą, jis turi būti užsandarintas alyva. Įprasta antikorozinė alyva užtikrina tik 10–20 valandų atsparumą NSS, o aukštos kokybės antikorozinė alyva gali pailginti iki 72–96 valandų už 2–3 kartus didesnę kainą.

Tvirtinimo detalėms naudojami du pagrindiniai fosfatavimo tipai: cinko fosfatavimas ir mangano fosfatavimas. Cinko fosfatavimas užtikrina puikų sutepimą tiksliam surinkimui, o mangano fosfatavimas užtikrina puikų atsparumą korozijai ir atsparumą dilimui, kai darbinė temperatūra yra nuo 107 laipsnių iki 204 laipsnių (225 laipsnių F iki 400 laipsnių F).

Didžiausias fosfatavimo pranašumas yra puiki sukimo momento išankstinės apkrovos nuoseklumas, užtikrinantis stabilų ir tikslų surinkimo išankstinį apkrovą. Jis plačiai naudojamas svarbioms pramoninėms jungtims, tokioms kaip plieninės konstrukcijos, variklio švaistiklio varžtai, cilindro galvutės varžtai, pagrindinių guolių tvirtinimo detalės, smagratis ir ratų varžtai. Be to, fosfatavimas nesukelia vandenilio trapumo, todėl tai yra standartinis paviršiaus apdorojimas 10.9 klasės ir aukštesnio stiprumo varžtams.

3. Oksido mėlynavimas (juodojo oksido danga)

„Bluing plus“ alyvos sandarinimas yra pigiausias pramoninių tvirtinimo detalių paviršiaus apdorojimas. Pati juodojo oksido plėvelė beveik neturi antikorozinės savybės ir visiškai priklauso nuo paviršiaus apsaugos nuo alyvos. Be alyvos paviršius greitai rūdija. Alyva padengtų mėlynų tvirtinimo detalių atsparumas NSS yra tik 3–5 valandos.

Mėlynos spalvos tvirtinimo detalės turi prastą sukimo momento išankstinės apkrovos nuoseklumą. Tepalinis tepalas, pateptas sriegių paviršiais prieš surinkimą, gali pagerinti sujungimo kokybę ir išankstinės apkrovos stabilumą.

4. Kadmio dengimas

Kadmio dengimas užtikrina išskirtinį atsparumą korozijai, ypač puikų druskos purškimo efektyvumą jūrinėje aplinkoje, palyginti su įprastais apdorojimo būdais. Tačiau jo nuotekų valymas yra sudėtingas ir pavojingas aplinkai, o gamybos sąnaudos yra ypač didelės, maždaug 15–20 kartų didesnės už elektrocinkavimą. Jis pritaikytas tik ekstremalioms eksploatavimo sąlygoms, tokioms kaip gręžimo platformos atviroje jūroje ir kosmoso tvirtinimo detalės, ir retai naudojamas bendrose pramonės šakose. Kadmio padengimas taip pat sukelia vandenilio trapumą ir nėra tinkamas ypačdidelio stiprumo varžtai.

5. Chromavimas

Chromo dangos yra chemiškai stabilios atmosferinėje aplinkoje, puikiai išlaiko blizgesį, yra labai kietos ir atsparios dilimui. Ant tvirtinimo detalių chromavimas dažniausiai naudojamas dekoratyviniais tikslais. Dėl didelių sąnaudų, panašių į nerūdijančio plieno, jis retai naudojamas sunkioms antikorozinėms reikmėms. Jis naudojamas tik tada, kai nerūdijantis plienas neatitinka stiprumo reikalavimų.

Norint užtikrinti sukibimą ir atsparumą korozijai, chromavimui reikia padengti vario ir nikelio sluoksnį. Danga gali atlaikyti aukštą temperatūrą iki 650 laipsnių (1200 laipsnių F), tačiau vandenilio trapumas išlieka potenciali rizika didelio stiprumo varžtams.

6. Sidabravimas ir nikeliavimas

Sidabrinė danga užtikrina atsparumą korozijai ir tvirtą tepimą. Jis palaiko stabilų veikimą iki 870 laipsnių (1600 laipsnių F) temperatūroje ir veiksmingai apsaugo nuo sriegio oksidacijos bei užstrigimo esant aukštai temperatūrai. Dėl sąnaudų apribojimų jis daugiausia naudojamas aukštos temperatūros įrangos veržlėms ir mažiems tiksliams varžtams.

Nikeliavimas pirmiausia naudojamas scenarijuose, kuriems reikalingas atsparumas korozijai ir elektros laidumas, pvz., transporto priemonių akumuliatorių gnybtų tvirtinimo detalės.

7. Karštas cinkavimas (HDG)

Karštas cinkavimas yra aukštos temperatūros šiluminės difuzijos cinko danga, kurios storis nuo 15 iki 100 μm ir puiki atsparumas korozijai, plačiai naudojama sunkioje lauko inžinerinėje įrangoje. Jis kenčia nuo prasto storio vienodumo ir didelės aplinkos taršos, kurią sukelia cinko likučiai ir cinko garai gamybos metu.

Dėl storos dangos dažnai užstringa siūlai ir sunku užsikimšti. Įprasti sprendimai apima vidinių sriegių sriegimą po cinkavimo (dėl to pažeidžiama dalinė danga ir sumažėja atsparumas korozijai) arba veržlių sriegių skylių padidinimas 0,16–0,75 mm (M5–M30) prieš cinkavimą (tai šiek tiek sumažina konstrukcijos stiprumą). „Spiralock“ sriegio konstrukcija, apsauganti nuo atsipalaidavimo, gali išspręsti šią problemą, padengdama storas dangas, išlaikant visišką atsparumą korozijai ir mechaninį stiprumą.

Dėl aukštos apdirbimo temperatūros pakeičia metalografinę struktūrątermiškai apdoroti varžtai10.9 ir aukštesnės klasės tvirtinimo detalių karštasis cinkavimas draudžiamas.

8. Miltelių cinko difuzija

Miltelinė cinko difuzija yra kietojo kūno metalurginės šiluminės difuzijos procesas, kurio metu susidaro vienodos dangos ant sudėtingų paviršių, tokių kaip sriegiai ir aklinos skylės. Dangos storis svyruoja nuo 10 iki 110 μm, o storio paklaida kontroliuojama 10%. Tarp visų cinko pagrindu pagamintų apdorojimo priemonių jis užtikrina didžiausią sukibimo stiprumą ir atsparumą korozijai, be taršos ir vandenilio trapumo, idealiai tinka didelio tikslumo, didelio stiprumo ir didelio atsparumo korozijai tvirtinimo detalėms.

9. Dacromet danga

Dacromet (cinko-chromo danga) neturi vandenilio trapumo rizikos ir puikios sukimo momento išankstinės apkrovos konsistencijos. Jis užtikrina puikų atsparumą druskos purškimui, stabilumą aukštoje temperatūroje ir atsparumą cheminei korozijai, taip pat veiksmingai apsaugo nuo galvaninės korozijos ir oksidacinio trapumo, kurį sukelia nevienodo metalo sąlytis. Išskyrus šešiavalenčio chromo aplinkosaugos apribojimus, tai yra vienas geriausių paviršiaus apdorojimo būdų, skirtų didelio stiprumo tvirtinimo detalėms, kurioms reikalingas ypatingas atsparumas korozijai.

Įprastos Dacromet klasės yra 9028, G917 ir G980, galimos sidabro ir juodos spalvos. 9028 klasė yra ekonomiška įprastinės apsaugos nuo korozijos formulė; G917 siūlo puikų cheminį atsparumą sudėtingoms terpės aplinkoms; G980 užtikrina puikų atsparumą aukštai temperatūrai nuolatiniam darbui virš 200 laipsnių.

Dacromet, atitinkantis ELV, WEEE ir RoHS aplinkosaugos direktyvas, plačiai taikomas automobilių, buitinės technikos ir statybos pramonėje. Jis tinka aukštos temperatūros ir labai koroziniams komponentams, tokiems kaip automobilių išmetamųjų dujų šilumos skydai, radiatoriai, važiuoklės dalys, dujų skaitikliai ir laivų įranga.