Na czym polega obróbka galwaniczna?

Na czym polega obróbka galwaniczna?

Galwanizacja polega na nanoszeniu powłoki metalowej na powierzchnię przy pomocy specjalistycznej technologii. Obróbka galwaniczna wymaga odpowiedniego przygotowania podłoża.

Zastosowanie powłok galwanicznych

Powłoki galwaniczne stosowane są zazwyczaj do nadania powierzchni oczekiwanych właściwości technologicznych lub ochronnych. Powłoki techniczne zwiększają odporność na ścieranie, uderzenia i stanowią zabezpieczenie podczas obróbki. Powłoki ochronne zabezpieczają metal przed korozją, podobnie jak cynkowanie stali. Galwanizacja wykorzystywana jest również w celu poprawy wyglądu przedmiotu. W takich sytuacjach mamy do czynienia z powłokami dekoracyjnymi.

Galwaniczna znajduje obecnie szerokie zastosowania i pozwala na tworzenie powłok na większości metali i stopów — od żelaza aż po złoto. Nazwy poszczególnych procesów galwanizacji pochodzą od nazwy materiału: chromowanie, niklowanie, cynowanie. Wizualny efekt galwanizacji jest podobny do malowania proszkowego, ale powłoki są znacznie trwalsze i bardziej odporne. Dzieje się tak dlatego, że składają się one w pełni z metalu. Co ważne, obróbka galwaniczna pozwala na tworzenie powłok nawet na elementach o bardzo skomplikowanych kształtach.

Na czym polega proces galwanizacji?

Powłoki galwaniczne możemy podzielić na dwa podstawowe rodzaje:

  • anodowe
  • katodowe

Przykładowo, gdy powierzchnię z żelaza pokryjemy cynkiem, uzyskamy powłokę anodową, żelazo zaś będzie stanowiło katodę.

Przed galwanizacją należy dokładnie oczyścić i odtłuścić elementy w ramach przygotowania ich do elektrolizy. Następnie dany element zanurzany jest w elektrolicie, który zawiera jony metalu (kąpiel galwaniczna). W ten sposób powstanie powłoka. Prąd stały, który przepływa przez elektrolit sprawia, że jony metalu powłokowego osadzają się na elemencie poddanym galwanizacji. Prąd stosowany w procesie galwanizacji powinien mieć odpowiednia gęstość. Zatem bardzo ważny jest nie tylko skład kąpieli galwanicznej, ale i rodzaj metalu, określenie odpowiednich parametrów dodatkowych, wydajność prądowa oraz temperatura elektrolitu.

Malowanie proszkowe czy na mokro — którą metodę wybrać

Malowanie proszkowe polega na nakładaniu specjalnej farby proszkowej na powierzchnię metalu. To alternatywa wobec tradycyjnego malowania na mokro. Warto przyjrzeć się nieco bliżej obu metodom i poznać ich wady oraz zalety.

Malowanie proszkowe i na mokro

Koszt malowania proszkowego jest nieco wyższy niż standardowego malowania na mokro. Warto jednak pamiętać, że w przypadku metod proszkowych jesteśmy w stanie wykorzystać 100% farby bez żadnych strat. Jeśli farba nie przylegnie do lakierowanej powierzchni, może zostać odzyskana i użyta w dalszych etapach malowania. Dodatkowo zasycha ona bardzo szybko niż w przypadku standardowego malowania na mokro. Malowanie proszkowe zapewnia trwałe efekty i estetyczne efekty.

Na mokro można pomalować prawie każdy materiał, a rodzajów farb jest bardzo wiele i można je dopasować adekwatnie do malowanej powierzchni. Lakierowania proszkowego nie zastosujemy do wszystkich powierzchni. Proszkowo maluje się przede wszystkim metale, znacznie rzadziej drewno czy materiały drewnopochodne, a sporadycznie szkło i ceramikę. Nie bez przyczyny lakierowanie proszkowe kojarzy się przede wszystkim z metalem.

Malowanie proszkowe nie ma sobie równych pod względem trwałości pokrycia. Nawet najdroższa farba na mokro nie jest w stanie zagwarantować tak jednolitej powłoki, która będzie odporna na czynniki chemiczne i atmosferyczne oraz uszkodzenia mechaniczne, promieniowanie UV, wilgoć. To zdecydowana przewaga malowania proszkowego nad standardowymi metodami.

Estetyka malowania w obu przypadkach może być wysoka w zależności od m.in. jakości farby czy umiejętności osoby malującej. Problemy mogą pojawiać się jednak po pewnym czasie od malowania, podczas użytkowania pomalowanych przedmiotów. Niestety farby na mokro mogą po pewnym czasie zmieniać swój pierwotny odcień, matowieć, płowieć. Z uwagi na fakt, że wykazują one niższą odporność na czynniki zewnętrzne, po pewnym czasie może dojść do łuszczenia się farby. Lakierowanie proszkowe eliminuje problemy tego rodzaju, dlatego też tą metodą malowane są m.in. karoserie samochodów.

Rodzaje frezowania i ich specyfika

Frezowanie to jedna z metod obróbki skrawaniem. Wykonuje się ją przy pomocy narzędzia wieloostrzowego, tzw. frezy. Ten rodzaj obróbki stosowany jest w przypadku frezowania m.in. płaszczyzn, rowków, nacinania gwintów, kół zębatych i powierzchni kształtowych o różnorodnych kształtach.

Podstawowe kryteria podziału frezowania

Kryterium technologiczne:

  • Frezowanie walcowe (obwodowe) – oś obrotu frezu jest równoległa do powierzchni obrabianej
  • Frezowanie czołowe — oś obrotu frezu jest prostopadła do powierzchni obrabianej
  • Frezowanie skośne — oś obrotu frezu pod kątem innym niż 0° i 90°

Frez powinien być dobrany odpowiednio do rodzaju frezowania. Należy również pamiętać o właściwej prędkości posuwu.

Kryterium konstrukcyjne:

  • Frezowanie pełne (trzystronne) – obrabiane są 3 powierzchnie
  • Frezowanie niepełne (dwustronne) – obrabiane są 2 powierzchnie jednocześnie
  • Frezowanie swobodne (jednostronne) – obrabiana jest 1 powierzchnia (prostokreślna lub krzywokreślna)

Kryterium kinematyczne:

  • Frezowanie przeciwbieżne — przedmiot obrabiany przesuwa się w kierunku przeciwnym do kierunku ruchu ostrza
  • Frezowanie współbieżne — przedmiot obrabiany przesuwa się w kierunku zgodnym z kierunkiem ruchu ostrza

Podczas frezowania bardzo ważne jest zachowanie precyzji i odpowiednich parametrów technologicznych. Należą do nich m.in. prędkość obrotowa, średnica frezu, odpowiednia prędkość skrawania i posuwu, szerokość skrawania i jego głębokość. Co więcej, należy pamiętać, że przekrój warstwy skrawanej nigdy nie stanowi wartości stałej. Zmienia się wartość parametrów geometrycznych, czyli grubość i szerokość warstwy skrawanej.

W trakcie frezowania może dojść do problemów, które najczęściej związane są m.in. z pęknięciami, zużyciem, wyszczerbieniem się krawędzi tnącej, złą jakością nawierzchni czy też wibracjami podczas pracy. Wszelkiego rodzaju problemy powinny być wyeliminowane najszybciej jak to możliwe.

Przykładowe sposoby galwanizacji

Galwanizacja to proces, którego celem jest stworzenie na powierzchni metalu szeregu różnego rodzaju powłok. Zwykle galwanizacja polega na wykonaniu trwale przylegającej, cienkiej powłoki metalicznej poprzez osadzenie jednego metalu na innym np. cynkowanie, miedziowanie, niklowanie, chromowanie itp.

Proces galwanizacji najczęściej odbywa się w galwanizerni. Galwanizernia najczęściej stanowi specjalistyczny zakład produkcyjny lub usługowy, gdzie wykonywane są pokrycia.

Podstawowe rodzaje powłok

Ze względu na sposób nakładania lub wytwarzania, możemy wyróżnić powłoki:

  • elektrolitowe: jednowarstwowe lub wielowarstwowe
  • powłoki osadzane metodą chemiczną
  • powłoki konwersyjne: wytwarzane chemicznie lub wytwarzane elektrochemiczne

Ze względu na rodzaj przeznaczenia możemy wyróżnić powłoki:

  • ochronne — zabezpieczają metal przed korozją np. stalowe
  • dekoracyjne lub ochronno-dekoracyjne — poprawiają wygląd przedmiotu, a jednocześnie zabezpieczają go przed korozją
  • techniczne – nadają powierzchni metalowej określonych własności fizycznych lub technologicznych np. zwiększają odporność na ścieranie, zmniejszają współczynnik tarcia, podwyższają przewodnictwo elektryczne, poprawiają zdolność łączenia przez lutowanie, zwiększają stopień odbicia i połysku powierzchni itp.

Właściwości, jakie powinny wykazywać powłoki galwaniczne to m.in.

  • dobra przyczepność powłoki do powierzchni
  • estetyczny wygląd zewnętrzny
  • drobnokrystaliczna struktura
  • szczelność
  • odpowiednia minimalna grubość

 

Czynniki wpływające na właściwości powłoki to m.in.:

  • stężenie i intensywność mieszania elektrolitu
  • temperatura
  • obecność substancji powierzchniowo czynnych
  • gęstość prądu katodowego
  • rodzaj elektrolitu
  • specyfika metalu, na którym osadzana jest powłoka

Technologia nakładania powłok galwanicznych obejmuje:

  • przygotowanie powierzchni
  • elektrolityczne nałożenie powłoki
  • obróbkę wykańczającą

Ochrona antykorozyjna — malowanie czy cynkowanie?

Stal ma szerokie zastosowanie w przemyśle. Niestety bardzo łatwo ulega korozji, dlatego stalowe elementy powinny być poddawane stosownej ochronie antykorozyjnej. Wśród nowoczesnych metod przeciwdziałających korozji największą popularnością cieszy się cynkowanie i malowanie. Która z nich jest bardziej skuteczna?

Cynkowanie

Cynkowanie polega na krótkotrwałym zanurzeniu metalowego elementu w ciekłym cynku. W ten sposób powstaje bardzo szczelna powłoka, pokrywająca całą powierzchnię danego przedmiotu. Ochrona antykorozyjna jest dwojaka. Z jednej strony powłoka cynkowa stanowi barierę pomiędzy środowiskiem zewnętrznym a stalowym przedmiotem, z drugiej strony — cynk jest metalem bardziej aktywnym chemicznie niż stal, stąd też pierwszy ulega roztworzeniu. Powłoki cynkowe są trwałe przez ok. 5-25 lat w zależności od grubości cynku i rodzaju środowiska, w którym dany element stalowy jest eksploatowany.

Malowanie

W przypadku malowania mamy możliwość skorzystania z bardzo wielu sposobów aplikacji, jak i dostępnych produktów. W zależności od potrzeb można tworzyć bardzo cienkie lub niezwykle grube powłoki odporne na różnorodne czynniki zewnętrzne. Można malować przedmioty o różnych kształtach czy rozmiarach. Ograniczenia malowania to przede wszystkim pracochłonność procesu.

Malowanie czy cynkowanie?

Dobór odpowiedniej metody w dużym stopniu zależy od specyfiki danego elementu stalowego, jak i środowiska, w którym jest wykorzystywany. Duże znaczenie ma, czy konieczność zabezpieczenia antykorozyjnego dotyczy całego przedmiotu, czy tylko wybranego, jednego elementu składowego. Kolejnym czynnikiem, który warto wziąć pod uwagę środowisko, w jakim przedmiot jest eksploatowany oraz czynniki chemiczne, na które jest narażony. Warto pamiętać przy tym, że cynk jest metalem wrażliwym na środowisko kwaśne i zasadowe. Decydując się na malowanie, należy dobierać produkty malarskie w taki sposób, by były odporne na stężone kwasy, czyli np. farby winyloestrowe, lub zasady, np. farby epoksydowe.

 

Obróbka skrawaniem — toczenie CNC

Toczenie to jedna z metod obróbki skrawaniem. Wykonywany jest przy zastosowaniu specjalnego narzędzia, tokarki. Toczenie CNC jest jedną z najnowocześniejszych metod. Skrót „CNC” sugeruje zastosowanie komputerowego sterowania urządzeń numerycznych. Narzędzie sterowane jest przy pomocy specjalnego oprogramowania komputerowego. Dzięki temu proces toczenia jest niezwykle szybki, a jednocześnie precyzyjny. Wszelkie ewentualne błędy są ograniczone do minimum.

Dostosowywanie ustawień oprogramowania to dla profesjonalistów czynność stosunkowo łatwa. Cała praca opiera się głównie na stosownym monitorowaniu urządzenia. Do sterowania wykorzystywany jest monitor, który przez cały czas pracy dostarcza niezbędnych informacji i wskazówek dotyczących tokarki i całego procesu obróbki skrawaniem.

Obróbka skrawaniem — toczenie CNC

Toczenie CNC umożliwia precyzyjne i sprawne wytwarzanie produktów o różnorodnych kształtach i w bardzo dużych ilościach. To doskonałe rozwiązanie szczególnie w przypadku produkcji masowej i przemysłowej, gdy niezbędne jest wytworzenie bardzo wielu egzemplarzy tego samego produktu w jak najkrótszym czasie.

Toczenie CNC ogranicza również konieczność pracy wielu ludzi. W tym przypadku czynności operatorów ograniczają się do profesjonalnego monitorowania procesu produkcyjnego. Dodatkowo nowoczesne urządzenia wykorzystywane do toczenia są gwarancją najwyższej jakości i precyzyjnego wykonania każdego detalu.

Pierwszym etapem w procesie toczenia CNC jest zaprojektowanie odpowiedniego kształtu przedmiotu. Następnie projekt musi zostać poddany konwersji do postaci planu pracy urządzenia. Wówczas rozpoczyna się właściwy proces produkcyjny wykonywany przez urządzenie przy pomocy współpracującego z nim minikomputera. Jak się zatem okazuje, jest to w dużej mierze zautomatyzowana praca, która przy odpowiednich umiejętnościach operatora gwarantuje wysokiej jakości rezultaty w krótkim czasie.

Narzędzia wykorzystywane do frezowania

Frezowanie to jedna z metod obróbki skrawaniem. Wykonuje się ją specjalnym narzędziem, frezem, którego bryła obrotowa ma kształt wieloostrzowy.

Obróbka skrawaniem — frezowanie: wykorzystywane narzędzia

Do frezowania wykorzystywane są narzędzia wieloostrzowe, które pracują zawsze w układzie kinematycznym polegającym na ruchu głównym i ruchu obrotowym. Ostrza frezu mają przy tym cykliczny, przerywany kontakt z powierzchnią obrabianego przedmiotu. Są to narzędzia o bardzo zróżnicowanej budowie czy materiale ostrza.

Różnorodność frezów pozwala na dokonanie różnych podziałów tych narzędzi. Podobnie jak inne urządzenia do obróbki skrawaniem, dzielimy je na tzw. normalne i specjalne. Frezy normalne przeznaczone są do obróbki płaszczyzn, rowków, gwintów, uzębień. Frezy specjalne stosuje się do obróbki przedmiotów o specjalnych powierzchniach.

Do najczęściej wykorzystywanych frezów zaliczamy m.in.:

  • frezy walcowe
  • frezy walcowo-czołowe
  • frezy trzpieniowe (palcowe)
  • frezy tarczowe
  • frezy piłkowe
  • frezy kształtowe

Bezpieczne użytkowanie frezarek

Praca przy frezarkach wymaga od operatora niezbędnej wiedzy i umiejętności, a także skupienia i uwagi. Brak odpowiednich kwalifikacji czy dekoncentracja może prowadzić do nieszczęśliwych wypadków. Najczęściej dochodzi do skaleczenia palców w wyniku lekkomyślnego sprawdzania gładkości frezowanej powierzchni czy mierzenia przedmiotu obrabianego przy obracającym się frezie. Takie działania mogą prowadzić nawet do obcięcia palców przez ostrza frezarki, dlatego należy je wykonywać wyłącznie po uprzednim zatrzymaniu wrzeciona frezarki.

Podczas pracy na frezarce powstają wióry, których nie można usuwać bezpośrednio dłonią, gdyż są bardzo ostre i może dojść do skaleczenia. Nie można również zdmuchiwać ich z powierzchni, ponieważ mogą wpaść do oczu. Do tych celów stosuje się specjalne pędzelki. Podczas pracy niezbędne jest stosowanie specjalnych okularów ochronnych lub osłon.

Korzyści z cynkowania

Cynkowanie, czyli zanurzanie elementów stalowych w ciekłym cynku, to tworzenie specjalnej powłoki na elementach metalowych w celu zabezpieczenia ich przed różnorodnymi czynnikami zewnętrznymi. Powłoka najczęściej ma grubość w zakresie 50-350 μm i jest bardzo szczelna, przylegająca do powierzchni, stąd też stanowi dobre zabezpieczenie dla metalu. Cynkowaniu mogą być poddawane różnorodne obiekty metalowe. Stanowi jeden ze sposobów ochrony antykorozyjnej.

Specyfika powłoki cynkowej

Cynkowanie odbywa się w specjalnych wannach cynkowniczych. Rozmiar wanny musi być dostosowany do wielkości metalowego obiektu. Do cynkowania najlepiej nadają się niewielkie elementy o stosunkowo prostej budowie, np. rusztowania, poręcze, słupki itp., których czas eksploatacji nie jest dłuższy niż trwałość powłoki cynkowej. Powłoki cynkowe najczęściej cechują się srebrnym, metalicznym kolorem o różnym stopniu połysku.

Cynkowanie wciąż jest rozwiązaniem nieco droższym niż np. klasyczne malowanie. Dodatkowym ograniczeniem jest wielkość i kształt przedmiotów cynkowanych, który zależy od rozmiarów dostępnej wanny cynkowniczej. Do innych ograniczeń zaliczamy również występowanie naprężeń termicznych podczas procesu cynkowania, niewielka możliwość regulowania grubości powłoki oraz duża wrażliwość cynku na kwasy, zasady i sole oraz temperaturę pracy związaną z topnieniem cynku.

Jak długo utrzymuje się powłoka cynkowa?

Długość utrzymania się powłoki cynkowej na danej powierzchni w dużym stopniu zależy od środowiska, w którym dany element metalowy jest eksploatowany. Szacuje się, że w środowisku wiejskim ulega degradacji w stopniu 1-3 μm na rok, w środowisku miejskim – 3-7 μm na rok, a w środowisku przemysłowym 6-13 μm rocznie. Okazuje się więc, że o ile powłoka cynkowa o grubości 60 μm w środowisku wiejskim utrzyma się na przedmiocie niemal przez 20 lat, o tyle taka sama grubość w środowisku przemysłowym wystarczy tylko na 5 lat. Po tym okresie niezbędne jest kolejne cynkowanie, czyli zanurzenie przedmioty w wannie cynkowniczej.

Dlaczego warto wybrać lakierowanie proszkowe?

Lakierowanie proszkowe polega na nanoszeniu na powierzchnię farby w postaci proszku. Wykorzystywana jest przy tym metoda natrysku elektrostatycznego lub elektrokinetycznego. Powierzchnia powinna zostać wcześniej właściwie przygotowana poprzez mechaniczne i chemiczne oczyszczenie.

Cząsteczki proszku stanowiącego barwnik „naładowane” są ładunkiem elektrostatycznym, dlatego przyczepiają się do malowanej powierzchni. Po nałożeniu warstwy farby należy umieścić pomalowany obiekt w piecu rozgrzanym do temperatury ok. 200°C, gdzie następuje stopienie i utwardzenie powłoki. Standardowy czas utwardzania w piecu zależy od rodzaju zastosowanej farby oraz grubości powłoki, zwykle wynosi średnio ok. 20 min. Średnia grubość powłoki wynosi od 60 do 120 mikronów.

Zalety lakierowania proszkowego

Lakierowanie proszkowe należy obecnie do najefektywniejszej metody pokrywania metali. Powstałe w ten sposób powłoki są gładkie, bez spękań, zacieków, pęcherzyków czy zmarszczeń, dlatego okazują się trwalsze i estetyczniejsze w porównaniu z tradycyjną metodą pokrywania powierzchni przy użyciu standardowych lakierów ciekłych.

Lakierowanie proszkowe stosowane jest do malowania ochronnego, antykorozyjnego i dekoracyjnego obiektów metalowych. Powłoka cechuje się odpornością termiczną na poziomie 100°C i wykazuje bardzo dobre właściwości mechaniczne oraz wysoką odporność na działanie czynników zewnętrznych, w tym substancji chemicznych.

Farby proszkowe mają szerokie zastosowanie dzięki możliwości tworzenia powłok o różnych stopniach połysku, szerokiej gamy faktur i różnorodnej kolorystyce.

Ekologiczne lakierowanie proszkowe

Warto dodać, że lakierowanie proszkowe jest metodą w pełni bezpieczną dla ludzi i środowiska. Większość farb proszkowych posiada niezbędne atesty, które pozwalają na kontakt malowanych powłok na kontakt z żywnością i wodą pitną. Podczas procesu malowania nie stosuje się żadnych szkodliwych rozpuszczalników. Farba nanoszona jest jednokrotnie, a jej grubość jest porównywalna z trzema warstwami farby rozpuszczalnikowej. Podczas utwardzania powłoki po malowaniu proszkowym nie występuje emisja szkodliwych substancji do atmosfery.

Co to jest frezowanie CNC?

Frezowanie CNC to rodzaj obróbki skrawaniem, umożliwiający obrabianie płaszczyzn, kanalików, uzębień, rowków i powierzchni kształtowych. Obróbka metali metodą CNC jest stale ulepszana wraz z rozwojem innowacyjnych technologii.

Obróbka skrawaniem jest niezwykle precyzyjną metodą. Dzięki niej uzyskuje się odpowiednią chropowatość powierzchni, a każdy szczegół jest niezwykle dokładny i zgodny z projektem. Wykorzystywana jest m.in. w lotnictwie, motoryzacji, elektronice, automatyce, a nawet medycynie. Najczęściej wykonywane jest przez profesjonalne firmy świadczące usługi z zakresu obróbki skrawaniem CNC.

Specyfika frezowanie CNC

Frezowanie CNC to jedna z najczęściej stosowanych metod obróbki skrawaniem. Wykorzystując różne ostrza, można uzyskać najróżniejsze formy. Używane bywa do obróbki stali, a także tworzyw sztucznych i drewna.

Frezowanie CNC to wszelkie metody obsługiwane komputerowo. Dzięki wykorzystaniu oprogramowania komputerowego można za każdym razem uzyskać precyzyjne elementy frezowane, co znacznie przyspiesza cały proces obróbki. Podczas frezowania można obrobić powierzchnie kształtowe, rowki, uzębienia, kanaliki i płaszczyzny.

Frezowanie wykonywane jest na obrabiarce, frezarce, i polega na oddzieleniu warstwy materiału przy zastosowaniu obracającego się narzędzia, czyli freza. Frez wykonuje obrotowy ruch główny skrawania, a obiekt ruch posuwowy względem freza. Zęby freza wchodzą wówczas w materiał, wytwarzając różnej grubości wióry.

Jeśli skrawanie dokonywane jest ostrzami leżącymi na powierzchni walcowej, mówimy o frezowaniu obwodowym. Jeżeli zęby położone są na powierzchni czołowej, mamy do czynienia z frezowaniem czołowym. W zależności od kierunku ruchu posuwowego w stosunku do freza możemy wyróżnić frezowanie przeciwbieżne i współbieżne. Różne mogą być również wymiary frezowania CNC, w tym: 2D, 3D i 5D.