Detaljan uvod u površinske tretmane za vijke visoke čvrstoće i otpornosti na koroziju

Pravilan odabir površinske obrade je kritičan u dizajnu i odabiru zatvarača. Dostupan je širok izbor procesa površinske obradepričvršćivači. Projektanti će odabrati ekonomična i kompatibilna rješenja prema radnim uvjetima, zahtjevima otpornosti na koroziju, performansama montaže, temperaturnom okruženju, standardima zaštite okoliša i budžetima troškova. Većina komercijalnih zatvarača izrađena je od ugljičnog čelika ili legiranog čelika, koji su podložni koroziji. Čak i pričvršćivači proizvedeni od materijala otpornih na koroziju zahtijevaju površinsku obradu kako bi se izolirali korozivni mediji i odgodila oksidacija.

Premazi za pričvršćivač moraju imati jaku adheziju, bez ljuštenja tokom montaže i demontaže i odgovarajuću debljinu koja ne ometa zahvat navoja. Osim toga, granica otpornosti na temperaturu većine premaza je niža od granice osnovnog čeličnog materijala; stoga se pri odabiru mora uzeti u obzir radna temperatura. Osim izgleda i antikorozivnih funkcija, površinska obrada uvelike utječe na performanse pričvršćivanja učvršćivača, posebno na konzistentnost sile prednaprezanja obrtnog momenta. Profesionalni dizajn sveobuhvatno balansira otpornost na koroziju, mogućnost izrade montaže, operativnu stabilnost i ekološku usklađenost. Ovaj članak predstavlja glavne procese površinske obrade za pričvršćivače visoke čvrstoće i otpornosti na koroziju.

1. Elektro-galvanizacija

Elektrogalvanizacija je najrasprostranjeniji premaz za komercijalne pričvršćivače. Isplativ je s urednim izgledom i dostupan u više završnih obrada uključujući bijeli cink, žuti cink, crni cink i maslinasto siv. Međutim, nudi relativno slabu otpornost na koroziju među premazima na bazi cinka. Životni vijek neutralnog slanog spreja (NSS) kod konvencionalnog elektro-galvaniziranja je unutar 72 sata. Uz napredna sredstva za zaptivanje, otpornost na slani sprej može premašiti 200 sati, ali je cijena 5 do 8 puta veća od običnog pocinčavanja.

Proces galvanizacije lako uzrokuje krhkost vodika. U skladu s tim, vijci visoke čvrstoće razreda 10.9 i više općenito su zabranjeni za obično elektrogalvaniziranje. Iako je dehidrogenacija pečenjem izvodljiva, pasivacijski film će se oštetiti iznad 60 stepeni. Stoga se dehidrogenacija mora izvršiti nakon galvanizacije i prije pasiviranja, što rezultira komplikovanim radom i visokim troškovima. Većina proizvođača ne provodi dehidrogenaciju osim ako to posebno ne zahtijevaju kupci.

Elektro-galvanizirani pričvršćivači pokazuju lošu i nestabilnu konzistentnost momenta i predopterećenja, tako da se općenito ne koriste za kritične strukturne veze. Premaz maziva nakon oblaganja može se nanijeti radi poboljšanja stabilnosti momenta i konzistencije prednaprezanja.

2. Fosfatiranje

Fosfatiranje je jeftinije od elektro-galvanizacije, ali pruža nižu osnovnu otpornost na koroziju. Za efikasnu zaštitu mora biti uljno zaptivena. Obično ulje protiv rđe pruža samo 10 do 20 sati otpornosti na NSS, dok visokokvalitetno ulje protiv rđe može ga produžiti na 72 do 96 sati uz 2 do 3 puta veću cijenu.

Dvije glavne vrste fosfatiranja primjenjuju se na pričvršćivače: fosfatiranje cinka i fosfatiranje manganom. Fosfatiranje cinka nudi odlično podmazivanje za preciznu montažu, dok fosfatiranje mangana pruža vrhunsku otpornost na koroziju i otpornost na habanje sa opsegom radne temperature od 107 stepeni do 204 stepena (225 stepeni F do 400 stepeni F).

Najveća prednost fosfatiranja je odlična konzistentnost momenta i predopterećenja, osiguravajući stabilan i precizan prednapon pri montaži. Široko se koristi u kritičnim industrijskim vezama kao što su sklopovi čeličnih konstrukcija, vijci klipnjače motora, vijci glave cilindra, pričvršćivači glavnih ležajeva, zamašnjaci i vijci kotača. Nadalje, fosfatiranje ne uzrokuje krhkost vodonika, što ga čini standardnim površinskim tretmanom za vijke visoke čvrstoće razreda 10.9 i više.

3. Plavljenje oksidom (crni oksidni premaz)

Bluing plus uljno zaptivanje je najjeftiniji tretman površine za industrijske zatvarače urednog izgleda, pogodan za suva zatvorena okruženja. Sam film od crnog oksida nema gotovo nikakvu antikorozivnu sposobnost i u potpunosti se oslanja na površinsku zaštitu ulja. Bez ulja, površina brzo rđa. Otpornost NSS uljem zaptivenih plavljenih zatvarača je samo 3 do 5 sati.

Poplavljeni pričvršćivači imaju lošu konzistenciju prednaprezanja obrtnog momenta. Mast za podmazivanje nanesena na površine navoja prije montaže može poboljšati kvalitet zahvata i stabilnost prednaprezanja.

4. Kadmij

Kadmijuma pruža izvanrednu otpornost na koroziju, posebno superiorne performanse slanog spreja u morskim sredinama u poređenju sa konvencionalnim tretmanima. Međutim, njegov tretman otpadnih voda je težak i opasan po okolinu sa izuzetno visokim proizvodnim troškovima, otprilike 15 do 20 puta većim od elektro-galvanizacije. Usvojen je samo za ekstremne uslove rada kao što su platforme za bušenje na moru i pričvršćivači za vazduhoplovstvo, a retko se koristi u opštoj industriji. Kadmijum takođe izaziva krhkost vodonika i nije pogodan za ultra-vijci visoke čvrstoće.

5. Hromiranje

Kromirani premazi su hemijski stabilni u atmosferskim okruženjima sa odličnim zadržavanjem sjaja, visokom tvrdoćom i vrhunskom otpornošću na habanje. Na pričvršćivačima se hromiranje uglavnom koristi u dekorativne svrhe. Rijetko se koristi za teške primjene protiv korozije zbog visoke cijene koja se može usporediti s nehrđajućim čelikom. Primjenjuje se samo kada nehrđajući čelik ne može zadovoljiti zahtjeve čvrstoće.

Za hromiranje su potrebni podslojevi od bakra i nikla kako bi se osigurala adhezija i otpornost na koroziju. Premaz može izdržati visoke temperature do 650 stepeni (1200 stepeni F), ali vodonična krtost ostaje potencijalni rizik za vijke visoke čvrstoće.

6. Srebro i nikliranje

Posrebrenje pruža i otpornost na koroziju i čvrsto podmazivanje. Održava stabilne performanse na temperaturama do 870 stepeni (1600 stepeni F) i efikasno sprečava oksidaciju i zaglavljivanje navoja u uslovima visoke temperature. Zbog ograničenja troškova, uglavnom se koristi za matice i male precizne vijke u opremi za visoke temperature.

Niklovanje se prvenstveno koristi za scenarije koji zahtijevaju i otpornost na koroziju i električnu provodljivost, kao što su pričvršćivači terminala za akumulatore vozila.

7. Vruće pocinčavanje (HDG)

Vruće pocinčavanje je visokotemperaturni termički difuzioni cink premaz debljine od 15 do 100 μm i odlične otpornosti na koroziju, koji se široko koristi za tešku opremu na otvorenom. Pati od loše ujednačenosti debljine i ozbiljnog zagađenja životne sredine uzrokovanog ostacima cinka i cinkovim parama tokom proizvodnje.

Debeli premaz često uzrokuje zaglavljivanje niti i otežano spajanje. Uobičajena rješenja uključuju urezivanje unutrašnjih navoja nakon pocinčavanja (što oštećuje djelomični premaz i smanjuje otpornost na koroziju) ili prethodno povećanje rupa navoja za matice za 0,16 do 0,75 mm (za M5–M30) prije pocinčavanja (što malo smanjuje strukturnu čvrstoću). Spiralock dizajn navoja protiv otpuštanja može riješiti ovaj problem postavljanjem debelih premaza uz održavanje pune otpornosti na koroziju i mehaničke čvrstoće.

Zbog visoke temperature obrade mijenja se metalografska strukturatermički obrađeni vijci, vruće cinkovanje je zabranjeno za pričvršćivače razreda 10.9 i više.

8. Difuzija cinka u prahu

Difuzija cinka u prahu je metalurški proces termalne difuzije u čvrstom stanju koji formira ujednačene prevlake na složenim površinama kao što su navoji i slijepe rupe. Debljina premaza se kreće od 10 do 110 μm sa greškom debljine koja se kontroliše unutar 10%. Od svih tretmana na bazi cinka, pruža najveću čvrstoću vezivanja i korozionu stabilnost bez zagađenja i bez krtosti vodonikom, idealan za pričvršćivače visoke preciznosti, velike čvrstoće i otpornosti na koroziju.

9. Dacromet Coating

Dacromet (prevlaka od cink-hroma) ima nulti rizik od vodonične krtosti i odličnu konzistenciju prednaprezanja obrtnog momenta. Pruža vrhunsku otpornost na raspršivanje soli, stabilnost na visokim temperaturama i otpornost na hemijsku koroziju, te efikasno sprječava galvansku koroziju i oksidativno krtljenje uzrokovano kontaktom različitih metala. Isključujući ekološka ograničenja heksavalentnog hroma, to je jedan od najboljih površinskih tretmana za spojeve visoke čvrstoće koji zahtijevaju ekstremnu otpornost na koroziju.

Uobičajene vrste Dacromet uključuju 9028, G917 i G980, dostupne u srebrnoj i crnoj boji. Grade 9028 je ekonomična formula za konvencionalnu zaštitu od korozije; G917 nudi odličnu hemijsku otpornost za složena medijska okruženja; G980 pruža izvanrednu otpornost na visoke temperature za kontinuirani rad iznad 200 stepeni.

U skladu sa ekološkim direktivama ELV, WEEE i RoHS, Dacromet se široko primjenjuje u automobilskoj industriji, industriji kućanskih aparata i građevinarstvu. Pogodan je za visokotemperaturne i jako korozivne komponente kao što su toplinski štitovi za izduvne automobile, radijatori, dijelovi šasije, plinomjeri i brodska oprema.