מבוא מפורט לטיפולי פני השטח עבור ברגים בעלי חוזק גבוה ועמיד בפני קורוזיה

הבחירה הנכונה של טיפול פני השטח היא קריטית בתכנון ובחירת מחברים. מגוון רחב של תהליכי טיפול פני השטח זמינים עבורמחברים. המעצבים יבחרו בפתרונות חסכוניים ותואמים בהתאם לתנאי ההפעלה, דרישות עמידות בפני קורוזיה, ביצועי הרכבה, סביבת טמפרטורה, תקני איכות הסביבה ותקציבי עלויות. רוב המחברים המסחריים עשויים מפלדת פחמן או פלדת סגסוגת, הרגישים לקורוזיה. אפילו מחברים המיוצרים מחומרים עמידים בפני קורוזיה דורשים טיפול פני השטח כדי לבודד חומרים קורוזיביים ולדחות את החמצון.

ציפוי מחברים חייב להכיל הידבקות חזקה, ללא קילוף במהלך ההרכבה והפירוק, ועובי מתאים שאינו מפריע לחיבור החוט. בנוסף, מגבלת עמידות הטמפרטורה של רוב הציפויים נמוכה מזו של חומר הפלדה הבסיסי; לכן, יש לקחת בחשבון את טמפרטורת השירות במהלך הבחירה. מעבר למראה ולפונקציות נגד קורוזיה, טיפול פני השטח משפיע מאוד על ביצועי ההידוק של מחברים, במיוחד על העקביות של כוח העומס המומנט. עיצוב מקצועי מאזן באופן מקיף עמידות בפני קורוזיה, יכולת ייצור של הרכבה, יציבות תפעולית ועמידה בתנאים סביבתיים. מאמר זה מציג תהליכי טיפול משטחים רגילים עבור מחברים בעלי חוזק גבוה ועמיד בפני קורוזיה.

1. אלקטרו-גלוון

אלקטרו-גלוון הוא הציפוי הנפוץ ביותר עבור מחברים מסחריים. זה חסכוני עם מראה מסודר וזמין בגימורים מרובים כולל אבץ לבן, אבץ צהוב, אבץ שחור ואפרורי זית. עם זאת, הוא מציע עמידות בפני קורוזיה חלשה יחסית בקרב ציפויים מבוססי אבץ. אורך החיים של תרסיס מלח ניטרלי (NSS) של גלוון אלקטרו רגיל הוא בתוך 72 שעות. עם חומרי איטום מתקדמים, עמידות התזת המלח יכולה לעלות על 200 שעות, אך העלות גבוהה פי 5 עד 8 מגלוון רגיל.

תהליך הציפוי גורם בקלות להתפרקות מימן. בהתאם לכך, ברגים בעלי חוזק גבוה בדרגה 10.9 ומעלה אסורים בדרך כלל בגלוון אלקטרו רגיל. למרות שההידרוגניות באפייה אפשרית, סרט הפסיבציה ייפגע מעל 60 מעלות. לפיכך יש לבצע דה-הידרוגנציה לאחר ציפוי אלקטרוני ולפני פסיבציה, וכתוצאה מכך פעולה מסובכת ועלות גבוהה. רוב היצרנים אינם מבצעים דה-הידרוגנציה אלא אם כן נדרשים במיוחד על ידי הלקוחות.

מחברים מגולוונים אלקטרו מראים עקביות ירודה ובלתי יציבה של מומנט-מראש, כך שהם בדרך כלל אינם משמשים לחיבורים מבניים קריטיים. ניתן ליישם ציפוי חומר סיכה לאחר הציפוי כדי לשפר את יציבות המומנט ועקביות הטעינה המוקדמת.

2. פוספטינג

פוספטציה זולה יותר מגלוון אלקטרו אך מספקת עמידות בסיסית נמוכה יותר בפני קורוזיה. זה חייב להיות אטום בשמן להגנה יעילה. שמן נגד חלודה רגיל מספק רק 10 עד 20 שעות של עמידות NSS, בעוד שמן נגד חלודה בדרגה גבוהה יכול להאריך אותו ל-72 עד 96 שעות במחיר פי 2 עד 3.

שני סוגי פוספטינג מהמיינסטרים מיושמים על מחברים: פוספטינג אבץ ופוספטי מנגן. זרחון אבץ מציע סיכה מעולה להרכבה מדויקת, בעוד שפוספטי מנגן מספק עמידות מעולה בפני קורוזיה ועמידות בפני שחיקה עם טווח טמפרטורות עבודה של 107 מעלות עד 204 מעלות (225 מעלות F ל 400 מעלות F).

היתרון הגדול ביותר של פוספטינג הוא עקביות מעולה של מומנט-קדם-עומס, המבטיח עומס מוקדם יציב ומדויק של הרכבה. הוא נמצא בשימוש נרחב בחיבורים תעשייתיים קריטיים כגון מכלולי מבנה פלדה, ברגי מוט חיבור מנוע, ברגי ראש צילינדר, מחברי מיסבים ראשיים, גלגלי תנופה וברגי גלגלים. יתר על כן, פוספטינג אינו גורם להתפרקות מימן, מה שהופך אותו לטיפול פני השטח הסטנדרטי עבור ברגים בעלי חוזק גבוה בדרגה 10.9 ומעלה.

3. אוקסיד הכחול (ציפוי תחמוצת שחור)

איטום בלינג פלוס שמן הוא טיפול פני השטח הזול ביותר עבור מחברים תעשייתיים עם מראה מסודר, מתאים לסביבות פנים יבשות. לסרט התחמוצת השחור עצמו אין כמעט יכולת אנטי קורוזיה והוא מסתמך באופן מלא על הגנה מפני שמן משטח. ללא שמן, פני השטח מחלידים במהירות. עמידות ה-NSS של מחברים כחולים אטומים בשמן היא רק 3 עד 5 שעות.

מחברים כחולים הם בעלי עקביות ירודה של מומנט-מראש. שומן סיכה המוחל על משטחי הברגה לפני ההרכבה יכול לשפר את איכות החיבור ויציבות הטעינה המוקדמת.

4. ציפוי קדמיום

ציפוי קדמיום מספק עמידות יוצאת דופן בפני קורוזיה, במיוחד ביצועים מעולים של ריסוס מלח בסביבות ימיות בהשוואה לטיפולים קונבנציונליים. עם זאת, הטיפול בשפכים שלו קשה ומסוכן לסביבה עם עלויות ייצור גבוהות במיוחד, בערך פי 15 עד 20 מאלה של גלוון אלקטרו. הוא אומץ רק עבור תנאי שירות קיצוניים כגון פלטפורמות קידוח בים ומחברי תעופה וחלל, ורק לעתים רחוקות נעשה בו שימוש בתעשיות כלליות. ציפוי קדמיום גם גורם לשבירת מימן ואינו מתאים לאולטרה-ברגים בעלי חוזק גבוה.

5. ציפוי כרום

ציפויי כרום יציבים מבחינה כימית בסביבות אטמוספריות עם שמירת ברק מעולה, קשיות גבוהה ועמידות בפני שחיקה מעולה. על מחברים, ציפוי כרום משמש בעיקר למטרות דקורטיביות. הוא משמש רק לעתים רחוקות עבור יישומים כבדים נגד קורוזיה, בשל העלות הגבוהה הדומה לנירוסטה. זה מיושם רק כאשר נירוסטה לא יכולה לעמוד בדרישות החוזק.

ציפוי כרום דורש שכבות תחתיות של נחושת וניקל כדי להבטיח הידבקות ועמידות בפני קורוזיה. הציפוי יכול לעמוד בטמפרטורות גבוהות של עד 650 מעלות (1200 מעלות פרנהייט), אך התפרקות מימן נותרת סיכון פוטנציאלי עבור ברגים בעלי חוזק גבוה.

6. ציפוי כסף וציפוי ניקל

ציפוי כסף מספק גם עמידות בפני קורוזיה וגם שימון מוצק. הוא שומר על ביצועים יציבים בטמפרטורות של עד 870 מעלות (1600 מעלות צלזיוס) ומונע ביעילות התחמצנות והתפיסה של חוטים בתנאי טמפרטורה גבוהים. בשל אילוצי עלויות, הוא משמש בעיקר לאומים וברגים דיוק קטנים בציוד בטמפרטורה גבוהה.

ציפוי ניקל משמש בעיקר לתרחישים הדורשים גם עמידות בפני קורוזיה וגם מוליכות חשמלית, כגון מחברי קצה לסוללות רכב.

7. גלוון חם (HDG)

גלוון בחום הוא ציפוי אבץ בדיפוזיה תרמית בטמפרטורה גבוהה בעובי של 15 עד 100 מיקרומטר ועמידות בפני קורוזיה מצוינת, בשימוש נרחב עבור ציוד הנדסי חיצוני כבד. הוא סובל מאחידות עובי ירודה ומזיהום סביבתי חמור הנגרם משאריות אבץ ואדי אבץ במהלך הייצור.

הציפוי העבה גורם לעיתים קרובות לשיבוש חוט ולחיבור קשה. הפתרונות הנפוצים כוללים הקשה על הברגה פנימית לאחר הגלוון (שפוגעת בציפוי חלקי ומפחיתה את עמידות בפני קורוזיה) או הגדלה מראש של חורי הברגה של אום ב-0.16 עד 0.75 מ"מ (עבור M5–M30) לפני הגלוון (מה שמפחית מעט את החוזק המבני). עיצוב החוט נגד התרופפות Spiralock יכול לפתור בעיה זו על ידי התאמה לציפויים עבים תוך שמירה על עמידות מלאה בפני קורוזיה וחוזק מכני.

עקב טמפרטורת עיבוד גבוהה משנה את המבנה המטאלוגרפי שלברגים שעברו טיפול בחום, חל איסור על גלוון בטבילה חמה עבור מחברים בדרגה 10.9 ומעלה.

8. דיפוזיה אבקת אבץ

פיזור אבץ אבץ הוא תהליך דיפוזיה תרמית מתכתי במצב מוצק היוצר ציפויים אחידים על משטחים מורכבים כגון חוטים וחורים עיוורים. עובי הציפוי נע בין 10 ל-110 מיקרומטר עם שגיאת עובי נשלטת בתוך 10%. מבין כל הטיפולים המבוססים על אבץ, הוא מספק את חוזק החיבור ויציבות הקורוזיה הגבוהים ביותר עם אפס זיהום וללא התפרקות מימן, אידיאלי עבור מחברים בעלי דיוק גבוה, חוזק גבוה ועמידות בפני קורוזיה.

9. ציפוי דאקרומט

Dacromet (ציפוי אבץ-כרום) כולל אפס סיכון להתפרקות מימן ועקביות מעולה של מומנט-קדם-עומס. הוא מספק עמידות מעולה להתזת מלח, יציבות בטמפרטורות גבוהות ועמידות בפני קורוזיה כימית, ומונע ביעילות קורוזיה גלוונית והתפרקות חמצונית הנגרמת ממגע שונה של מתכת. לא כולל מגבלות סביבתיות של כרום משושה, זהו אחד מטיפולי השטח הטובים ביותר עבור מחברים בעלי חוזק גבוה הדורשים עמידות בפני קורוזיה קיצונית.

ציונים נפוצים של דאקרומט כוללים 9028, G917 ו-G980, זמינים בגימור כסף ושחור. דרגה 9028 היא נוסחה חסכונית להגנת קורוזיה קונבנציונלית; G917 מציע עמידות כימית מעולה עבור סביבות מדיה מורכבות; G980 מספק עמידות יוצאת דופן בטמפרטורות גבוהות לשירות רציף מעל 200 מעלות.

בהתאם להנחיות הסביבתיות של ELV, WEEE ו-RoHS, Dacromet מיושם באופן נרחב בתעשיות הרכב, מכשירי החשמל הביתיים והבנייה. הוא מתאים לרכיבים בטמפרטורה גבוהה וקורוזיביים כבדים כגון מגני חום של פליטת רכב, רדיאטורים, חלקי שלדה, מדי גז וציוד ימי.