Üksikasjalik sissejuhatus ülitugevate ja korrosioonikindlate poltide pinnatöötlustesse

Pinnatöötluse õige valik on kinnitusdetailide kujundamisel ja valikul ülioluline. Saadaval on lai valik pinnatöötlusprotsessekinnitusvahendid. Projekteerijad valivad ökonoomsed ja ühilduvad lahendused vastavalt töötingimustele, korrosioonikindluse nõuetele, montaaži jõudlusele, temperatuurikeskkonnale, keskkonnakaitsestandarditele ja kulueelarvetele. Enamik kaubanduslikke kinnitusvahendeid on valmistatud süsinikterasest või legeerterasest, mis on korrosioonile vastuvõtlikud. Isegi korrosioonikindlatest materjalidest valmistatud kinnitusdetailid vajavad pinnatöötlust, et isoleerida söövitav aine ja aeglustada oksüdatsiooni.

Kinnitusvahendite katetel peab olema tugev nakkuvus, kokkupanemisel ja lahtivõtmisel ei tohi need kooruda ning need peavad olema sobiva paksusega, mis ei sega keerme haardumist. Lisaks on enamiku katete temperatuuritaluvuspiir madalam kui terasest alusmaterjalil; seetõttu tuleb valikul arvestada töötemperatuuriga. Lisaks välimusele ja korrosioonivastastele funktsioonidele mõjutab pinnatöötlus suuresti kinnitusdetailide kinnitusomadusi, eriti pöördemomendi eelkoormusjõu püsivust. Professionaalne disain tasakaalustab igakülgselt korrosioonikindlust, koostu valmistatavust, tööstabiilsust ja keskkonnanõuetele vastavust. Selles artiklis tutvustatakse ülitugevate ja korrosioonikindlate kinnitusdetailide peamisi pinnatöötlusprotsesse.

1. Elektrogalvaniseerimine

Elektrogalvaniseerimine on kaubanduslike kinnitusdetailide kõige laialdasemalt kasutatav kattekiht. See on kuluefektiivne ja kena välimusega ja saadaval mitme viimistlusega, sealhulgas valge tsingi, kollase tsingi, musta tsingi ja oliivikarva. Siiski pakub see tsingipõhiste katete hulgas suhteliselt nõrka korrosioonikindlust. Tavalise elektrogalvaniseerimise neutraalse soolapihustuse (NSS) eluiga on 72 tundi. Täiustatud tihendusvahenditega võib soola pihustuskindlus ületada 200 tundi, kuid maksumus on 5–8 korda suurem kui tavalisel galvaniseerimisel.

Galvaanimisprotsess põhjustab kergesti vesiniku rabedust. Seetõttu on klassi 10.9 ja kõrgemate tugevate poltide puhul tavaline elektrotsinkimine üldiselt keelatud. Kuigi küpsetamise dehüdrogeenimine on teostatav, saab passiveerimiskile kahjustada üle 60 kraadi. Seega tuleb dehüdrogeenimine läbi viia pärast galvaniseerimist ja enne passiveerimist, mille tulemuseks on keeruline töö ja kõrge hind. Enamik tootjaid ei teosta dehüdrogeenimist, välja arvatud juhul, kui kliendid seda nõuavad.

Elektrotsingitud kinnitusdetailid on kehva ja ebastabiilse pöördemomendi eelkoormuse järjepidevusega, mistõttu neid üldiselt ei kasutata kriitiliste konstruktsiooniühenduste jaoks. Pöördemomendi stabiilsuse ja eelkoormuse järjepidevuse parandamiseks saab peale plaatimist peale kanda määrdeainekatte.

2. Fosfaadimine

Fosfaadimine on odavam kui elektrogalvaniseerimine, kuid tagab madalama põhilise korrosioonikindluse. Tõhusaks kaitseks peab see olema õlitihendiga. Tavaline roostevastane õli tagab NSS-i vastupidavuse vaid 10–20 tundi, samas kui kõrgekvaliteediline roostevastane õli võib pikendada seda 72–96 tunnini 2–3 korda kallima hinnaga.

Kinnitusdetailide puhul kasutatakse kahte peamist fosfaatimise tüüpi: tsinkfosfatimist ja mangaanfosfaatimist. Tsinkfosfaadimine pakub täpseks kokkupanekuks suurepärast määrdevõimet, samas kui mangaanfosfaatimine tagab suurepärase korrosiooni- ja kulumiskindluse töötemperatuuri vahemikus 107–204 kraadi (225–400 kraadi F).

Fosfaatimise suurim eelis on suurepärane pöördemomendi eelkoormuse ühtlus, mis tagab stabiilse ja täpse montaaži eelkoormuse. Seda kasutatakse laialdaselt kriitilistes tööstuslikes ühendustes, nagu teraskonstruktsioonide sõlmed, mootori ühendusvarda poldid, silindripea poldid, peamised laagrikinnitused, hooratas ja rattapoldid. Lisaks ei põhjusta fosfaatimine vesiniku haprust, mistõttu on see klassi 10.9 ja kõrgemate tugevate poltide standardne pinnatöötlus.

3. Oxide Bluing (must oksiidkate)

Blueing pluss õlitihendus on madalaima hinnaga pinnatöötlus korraliku välimusega tööstuslikele kinnitusdetailidele, mis sobib kuivas sisekeskkonnas. Mustal oksiidkilel endal pole peaaegu mingit korrosioonivastast võimet ja see tugineb täielikult pinna õlikaitsele. Ilma õlita roostetab pind kiiresti. Õlitihendiga siniseks muutunud kinnitusdetailide NSS-kindlus on vaid 3–5 tundi.

Sinised kinnitusdetailid on kehva pöördemomendi eelkoormuse konsistentsiga. Enne kokkupanekut keermepindadele kantud määrdemääre võib parandada haardumise kvaliteeti ja eelkoormuse stabiilsust.

4. Kaadmiumiga katmine

Kaadmiumplaat tagab silmapaistva korrosioonikindluse, eriti parema soolapihustuse jõudluse merekeskkonnas võrreldes tavapäraste töötlustega. Selle reovee puhastamine on aga keeruline ja keskkonnaohtlik ning tootmiskulud on äärmiselt kõrged, ligikaudu 15–20 korda suuremad kui elektrogalvaniseerimisel. Seda kasutatakse ainult äärmuslikes kasutustingimustes, nagu avamere puurimisplatvormid ja kosmosesõiduki kinnitusdetailid, ning seda kasutatakse tavatööstuses harva. Kaadmiumiga katmine põhjustab ka vesiniku rabedust ja ei sobi ultra-ülitugevad poldid.

5. Kroomimine

Kroomkatted on atmosfäärikeskkonnas keemiliselt stabiilsed ning säilitavad suurepäraselt läike, kõvadus ja kulumiskindlus. Kinnitusdetailidel kasutatakse kroomimist enamasti dekoratiivsetel eesmärkidel. Roostevaba terasega võrreldava kõrge hinna tõttu kasutatakse seda raskete korrosioonivastaste rakenduste jaoks harva. Seda kasutatakse ainult siis, kui roostevaba teras ei vasta tugevusnõuetele.

Haardumise ja korrosioonikindluse tagamiseks on kroomimiseks vaja vase ja nikli aluskihte. Kate talub kõrgeid temperatuure kuni 650 kraadi (1200 kraadi F), kuid vesiniku rabestumine on endiselt potentsiaalseks ohuks ülitugevate poltide puhul.

6. Hõbedamine ja nikeldamine

Hõbedamine tagab nii korrosioonikindluse kui ka tugeva määrimise. See säilitab stabiilse jõudluse temperatuuridel kuni 870 kraadi (1600 kraadi F) ning takistab tõhusalt niidi oksüdeerumist ja kinnikiilumist kõrgel temperatuuril. Kulupiirangute tõttu kasutatakse seda peamiselt kõrge temperatuuriga seadmete mutrite ja väikeste täppispoltide jaoks.

Nikkeldamist kasutatakse peamiselt stsenaariumide puhul, mis nõuavad nii korrosioonikindlust kui ka elektrijuhtivust, näiteks sõidukiakude klemmikinnitused.

7. Kuumtsinkimine (HDG)

Kuumtsinkimine on kõrge temperatuuriga termilise difusiooniga tsinkkate paksusega 15–100 μm ja suurepärase korrosioonikindlusega, mida kasutatakse laialdaselt raskete välisseadmete jaoks. See kannatab halva paksuse ühtluse ja tugeva keskkonnareostuse tõttu, mida põhjustavad tootmise ajal tsingijäägid ja tsingiaur.

Paks kate põhjustab sageli niidi kinnikiilumist ja raskendamist. Levinud lahendused hõlmavad sisekeermete keermestamist pärast tsinkimist (mis kahjustab osalist katet ja vähendab korrosioonikindlust) või mutrite keermesaukude eelsuurendamist 0,16–0,75 mm võrra (M5–M30 puhul) enne galvaniseerimist (mis vähendab veidi konstruktsiooni tugevust). Spiralocki lõdvenemisvastane keermekonstruktsioon võib selle probleemi lahendada, mahutades paksu kattekihi, säilitades samal ajal täieliku korrosioonikindluse ja mehaanilise tugevuse.

Tänu kõrgele töötlemistemperatuurile, mis muudab metallograafilist struktuurikuumtöödeldud poldid, kuumtsinkimine on klassi 10.9 ja kõrgemate kinnitusdetailide puhul keelatud.

8. Pulbertsingi difusioon

Pulbertsingi difusioon on tahkis-metallurgiline termiline difusiooniprotsess, mis moodustab ühtsed katted keerukatele pindadele, nagu keermed ja pimedad augud. Katte paksus jääb vahemikku 10–110 μm, paksuse viga on kontrollitud 10% piires. Kõigist tsingipõhistest töötlustest tagab see kõrgeima nakketugevuse ja korrosioonikindluse, saastevaba ja vesiniku rabeduseta, mis sobib ideaalselt ülitäpsete, tugevate ja kõrge korrosioonikindlusega kinnitusdetailide jaoks.

9. Dacromet Coating

Dacromet (tsink-kroomkate) on nullivaba vesiniku murenemise riski ja suurepärase pöördemomendi eelkoormuse konsistentsiga. See tagab suurepärase soolapihustuskindluse, stabiilsuse kõrgel temperatuuril ja keemilise korrosioonikindluse ning takistab tõhusalt galvaanilist korrosiooni ja oksüdatiivset rabedust, mis on põhjustatud erinevast metallikontaktist. Kuuevalentse kroomi keskkonnapiiranguid arvestamata on see üks parimaid pinnatöötlusviise ülitugevate kinnitusdetailide jaoks, mis nõuavad äärmist korrosioonikindlust.

Levinud Dacrometi klasside hulka kuuluvad 9028, G917 ja G980, mis on saadaval hõbedase ja musta viimistlusega. Klass 9028 on ökonoomne valem tavapäraseks korrosioonikaitseks; G917 pakub suurepärast keemilist vastupidavust keerukates meediumikeskkondades; G980 tagab suurepärase vastupidavuse kõrgele temperatuurile pidevaks tööks üle 200 kraadi.

Vastavalt ELV, WEEE ja RoHS keskkonnadirektiividele on Dacromet laialdaselt kasutusel autotööstuses, kodumasinate ja ehitustööstuses. See sobib kõrge temperatuuriga ja tugevalt söövitavate komponentide jaoks, nagu autode heitgaaside soojuskaitsekilbid, radiaatorid, šassii osad, gaasimõõturid ja laevaseadmed.