Što je galvanizacija?
Prije dvije godine vratili smo seriju od 12 000 kromiranih-ABS ručki od europskog automobilskog kupca. Svaki pojedini komad nije prošao termalni ciklus na 80 stupnjeva. Krom je izgledao savršeno u skladištu. Stavite ga kroz četiri ciklusa između -30 stupnjeva i 80 stupnjeva, i sloj nikla se raslojio poput stare boje. Koštalo nas je prerada, zračni prijevoz i gotovo račun.
Taj nas je projekt naučio više o galvanizaciji nego bilo koji udžbenik ikada.
Osnove
Galvanizacija nanosi metal na površinu pomoću električne struje. Uronite dio u kupku elektrolita, pustite struju kroz njega i metalni ioni iz otopine reduciraju se na katodu-vašeg obratka. Bakar, nikal, krom, zlato, srebro-različite kupke, različiti rezultati.
Na metalnim podlogama to je jednostavno. Na plastici ništa nije jednostavno.
Plastika ne provodi struju. Prije nego što se bilo koji metal može taložiti, površina treba aktivirati-niz kemijskih koraka koji stvaraju vodljivi sloj sjemena. Preskočite korak, požurite s mjerenjem vremena, koristite pogrešnu koncentraciju, a oplata se ili ne zalijepi ili zakaže na terenu. Taj europski kvar na dršci potječe iz nedovoljne dubine rezanja. Butadienske jame bile su preplitke, paladij katalizator nije dobro ukotvljen, a cijela hrpa imala je slabo mehaničko prianjanje od samog početka.
Zašto uopće plastične ploče
Težina. Kromirana- ABS ručka na vratima teži možda 85 grama. Isti dio u lijevanom cinku radi 400-500 grama. Pomnožite to s unutrašnjosti vozila s petnaest ukrasnih dijelova i shvatit ćete zašto svaki proizvođač originalne opreme za automobile navodi obloženu plastiku gdje može.
Faktori troškova također. Alati za brizganje plastike amortiziraju se u velikim količinama. Složene geometrije koje bi zahtijevale više operacija strojne obrade metala izlaze iz kalupa spremne za završnu obradu. Za razliku od metala, plastika ne korodira ispod oplate ako se premaz izgrebe.
Aplikacije se dijele na dekorativne i funkcionalne. Kupaonska oprema, okviri uređaja, automobilske rešetke-koje su ukrasne. EMI zaštita na elektroničkim kućištima, habajuće površine na mehaničkim sklopovima, upravljanje toplinom na LED kućištima-funkcionalno. Neki dijelovi trebaju oboje.
Kemija
ABS ploče dobro podnose zbog svog sastava. Materijal sadrži butadien kaučuk raspršen u matrici stiren-akrilonitrila. Krom-sumporna kiselina jetkanjem napada butadien selektivno, ostavljajući mikroskopske jamice na površini. Te jame osiguravaju mehaničko sidrenje metalnih slojeva. Graviranje također stvara polarne karbonilne skupine koje poboljšavaju kemijsko vezivanje.
Standardni slijed radi: alkalno čišćenje, nagrizanje, neutraliziranje, aktiviranje s paladijevim-kositrenim katalizatorom, neelektričnim niklom ili bakrom, zatim konvencionalna galvanizacija. Svaki korak ima temperaturne prozore, raspone koncentracije i vremena uranjanja. Proizvodne linije kontinuirano prate te parametre jer pomicanje uzrokuje nedostatke.
Bezelektrično oplata je kritični most. Za razliku od galvanizacije, koristi kemijske redukcijske agense umjesto struje. Natrijev hipofosfit reducira ione nikla na površinu kataliziranu-paladijem. Ovaj prvi metalni sloj-obično 0,3 do 0,5 mikrona-uspostavlja vodljivost za naknadno elektrotaloženje.
Nakon bezelektrične obrade, konvencionalni skup oplata ovisi o krajnjim zahtjevima. Ukrasni krom obično ide: kiseli bakar za izravnavanje, polu-svijetli nikal, svijetli nikal, mikroporozni ili mikropuknuti krom. ASTM B604 specificira debljine slojeva na temelju uvjeta rada. Za vanjske obloge automobila u oštrim klimatskim uvjetima potreban je cijeli niz maksimalne debljine.
Što pođe po zlu
Većina kvarova na oplati dolazi do oblikovanog dijela, a ne linije oplate.
Unutarnji stres je najveći. Plastični dijelovi se hlade izvana prema unutra. Ako se kalup ohladi, ako je brzina ubrizgavanja previsoka, ako lokacija vrata stvara neuravnotežen protok, molekularna orijentacija se zamrzava. Taj stres se ne pojavljuje sve dok dio ne udari u spremnik za jetkanje. Područja pod stresom urežu se drugačije od područja koja su opuštena. Nakon presvlačenja, tijekom termičkog ciklusa vidite uočljive linije, teksturu narančine kore ili potpuno raslojavanje.
Ručke koje nisu uspjele u Europi došle su iz kalupa koji je radio 15 stupnjeva ispod specifikacije jer je regulator temperature bio u kvaru. Nitko ga nije uhvatio tijekom proizvodnje. Naprezanje nije postalo vidljivo sve dok nije nastavljeno oplata i započela toplinska ispitivanja.
Površinske greške se pojačavaju ispod kroma. Tragovi sudopera koji bi bili prihvatljivi na teksturiranom dijelu postaju očiti na svijetlom kromu. Linije zavara koje nestaju ispod mat završnih slojeva prikazuju se kao vidljivi šavovi. Opekline od plina zbog neadekvatnog odzračivanja ostavljaju mutne mrlje. Odbijamo dijelove prije slanja dobavljaču oplata za koje bismo smatrali da su drugisekundarne operacije.
Kontaminacija materijala ubija prianjanje. Ponovno mljevenje umiješano u čisti ABS mijenja raspodjelu butadiena. Aditivi za usporavanje plamena ometaju kemiju jetkanja. Sredstva za odvajanje na površini kalupa prenose se na dijelove i blokiraju aktivaciju katalizatora. Jedan je kupac inzistirao na korištenju 20% ponovnog mljevenja radi uštede troškova. Nakon tri odbijene serije presvlačenja vratili su se izvornom materijalu.
Dizajn za oplatu
Varijacija debljine stijenke trebala bi ostati ispod 25%. Neravni dijelovi hlade se različitim brzinama, stvarajući gradijente naprezanja. Linija za plastificiranje ne može nadoknaditi ono što je ugrađeno u proces injekcijskog prešanja.
Radijusi su važni. Gustoća struje koncentrira se na oštrim rubovima, taložeći višak metala tamo dok izgladnjuje udubljenja. Minimalni radijus od 0,5 mm na svim rubovima, više ako je moguće. Vidjeli smo spaljeni krom na rubovima polumjera od samo 0,2 mm-izgleda užasno, ne prolazi pregled svaki put.
Rješenje zamke za slijepe rupe i duboke džepove. Katalizator se ne aktivira, bezelektrično pokrivanje ne uspijeva i dolazi do preskakanja na onim područjima koja su najteže vidljiva tijekom pregleda. Ako geometrija zahtijeva slijepe elemente, usmjerite ih za odvodnju.
Lokacija vrata utječe na postavljanje linije zavara. Linije zavara trebale bi pasti na-nevidljive površine ili na područja koja će biti maskirana tijekom nanošenja. Pomicanje vrata ponekad ne košta ništa u kalupu, ali štedi cijeli program presvlačenja.
Rad s dobavljačem oplata
Odnos između proizvodnje injekcijskim prešanjem i kuća za izradu metalnih ploča zahtijeva koordinaciju koju mnogi programi podcjenjuju.
Provodimo uzorke dijelova kroz liniju za plastificiranje prije nego što se posvetimo proizvodnji alata. Uzorci T1 idu dobavljaču na probno nanošenje i ispitivanje prianjanja. Ako nešto ne uspije, prilagodimo kalup ili proces prije rezanja proizvodnog čelika. Pronalaženje problema na T1 košta nekoliko dana. Pronalaženje 50.000 komada košta program.
Dijelovi se isporučuju na oplatu u zaštitnom pakiranju koje sprječava oštećenje i kontaminaciju prilikom rukovanja. Namjenski spremnici, rukavice za rukovanje, kontrolirano skladištenje. Otisak prsta nevidljiv na oblikovanom dijelu postaje trajni nedostatak ispod kroma.
Za velike-programe kvalificiramo postupak dobavljača galvanizacije, a ne samo njihove uzorke. Praćenje kemije spremnika, rasporedi održavanja linije, zapisi o obuci operatera. Kada oplata ne uspije termičkog ciklusa u objektu kupca, obje tvrtke preuzimaju udarac.
Materijalna ograničenja
ABS ploče pouzdano. PC/ABS mješavina ploča s modificiranom kemijom i strožim kontrolama. Osim toga, ekonomija i fizika počinju raditi protiv vas
.
Materijali punjeni staklom- se ne ploče. Staklena vlakna izlaze iz površine, ostavljajući rupičastu teksturu koju nikakva količina bakra ne može izravnati. Spojevi-puni minerala imaju slične probleme.
Visoko{0}}temperaturni materijali poput PPS-a ili PEEK-a zahtijevaju potpuno drugačiju kemiju aktivacije-plemeniti metali, specijalizirani katalizatori, procesne temperature koje premašuju standardne mogućnosti linije za nanošenje galvanizacije. Neke aplikacije opravdavaju trošak. Većina ne.
PVC i klorirani materijali ispuštaju korozivne plinove tijekom obrade koji napadaju i površinu dijela i opremu za oplatu. Ako vam je potreban obloženi PVC dio, odvojite proračun za obloge spremnika-otporne na koroziju i čestu zamjenu kade.
Izračun stvarnih troškova
Galvanizacija dodaje 0,15 do 2,00 USD po dijelu, ovisno o veličini, složenosti i zahtjevima debljine. To zvuči prihvatljivo sve dok stope odbijanja ne uđu u izračun.
Dobro-kontrolirani program s odgovarajućim DFM-om, validiranim alatima i kvalificiranim partnerom za nanošenje galvaniziranih ploča pokreće 2-5% odbijanja. Programi s prečacima-užurbani alati, marginalni materijali, nekonzistentni parametri oblikovanja - izvode 15-25% odbijanja ili gore. Cijena oplate po dobrom dijelu se udvostručuje ili utrostručuje.
Mi planiramo programe oplata pretpostavljajući određenu razinu odbijanja i to ugrađujemo u cijene. Kupci koji zahtijevaju najnižu cijenu po komadu često na kraju plate više kada problemi s kvalitetom isplivaju nizvodno.
Ova tehnička napomena sažima terensko iskustvo iz programa ABIS Mold Technology za automobilsku i potrošačku elektroniku koji zahtijevaju plastične komponente. Naš inženjerski tim pregledava zahtjeve za galvanizaciju tijekom DFM analize i koordinira s kvalificiranim partnerima za galvanizaciju tijekom cijele proizvodnje. Za specifična pitanja o materijalu ili geometriji obratite se našoj skupini za inženjering aplikacija.