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技术干货丨机械式停车设备金属表面处理方法及应用

2019年03月01日 热度:909 ℃

本文刊登于2018年第6期《城市停车》杂志,原标题:机械式停车设备金属表面处理方法及应用。

设备结构不同,所处周围环境不同,各部件应用环境不同,使用方法工作原理不同,表面处理方式也大不同。

随着经济的高速发展,汽车保有量越来越多,交通压力越来越大,停车难、难停车问题日益凸显。在国家政策的积极推动下,我国机械式停车泊位的规模始终保持较快的增长速度,生产厂家也呈几何式增长。为了提高产品竞争力,厂家对设备质量、外观的标准要求都上升到了崭新的高度,对设备工件的表面处理工艺也展开了探究。

   机械式停车设备多种多样,设备结构不同,所处周围环境不同,各部件应用环境不同,使用方法工作原理不同,表面处理方式也大不同。

怎样才能既快捷、处理效果明显、性价比高,又能满足产品的耐蚀性、耐磨性、装饰或其他特种功能要求,就需要根据零件功能和使用条件挑选合适的表面处理技术,而当每位从业者都能对表面处理技术有所了解时,才能做到应用自如,从而促使机械停车行业的设备表面处理技术更好的发展和普及。本文就以简要归纳的方式介绍常用的表面处理技术。

现阶段使用的金属表面处理技术

   分  类  

1

机械处理法:喷丸、抛丸、喷砂、滚压、抛光、拉丝;

2

化学处理法:渗碳、渗氮、渗硼等其他渗金属的处理,热浸镀,化学镀,钢铁氧化、磷化、铝氧化,蚀刻;

3

电化学处理法:电镀、电泳;

4

喷涂处理:喷塑、喷漆;

5

金属表面热处理:高频淬火;

6

超声波处理法;

7

激光清洗法;

8

PVD真空镀;

9

达克罗工艺。

以上所列大部分技术方法,在机械式停车设备中都得到了应用,下面是具体金属表面处理技术的应用在机械式停车设备各构件中的使用。本文就各种表面处理方式在机械式停车设备中的应用,进行汇总分析,暂不涉及其他不常使用或其他领域表面处理的应用。

01

机械处理法

通过表面形变强化致使钢件在常温下发生塑性变形,以提高其表面硬度并产生有利的残余应力分布的表面强化工艺。工艺简单,成本低廉,是提高钢件抗疲劳能力,延长其使用寿命的重要工艺措施。主要有以下方式:

抛丸与喷丸、喷砂

抛丸利用电动机带动叶轮旋转,靠离心力的作用,将弹丸抛向工件的表面,使工件的表面达到一定的粗糙度,使工件变得美观,或者改变工件的焊接拉应力为压应力,提高工件的使用寿命。提高工件表面的粗糙度,也提高了工件后续喷漆的漆膜附着力。处理后的表面不易生锈。但抛丸具有一定角度,复杂工件处理不干净。

喷丸进行表面处理,打击力大、清理效果明显、角度任意,但处理表面有潮气易生锈。喷丸和抛丸不适用于薄板工件的表面处理,容易使工件变形,对带有油污的工件,抛丸、喷丸均无法彻底清除油污。

喷丸处理

车库钢结构使用量大,多是焊接件,在下料切割过程中不存在油污。钢结构型材抛丸和喷丸可使得焊缝处残余应力得以释放,对于车库中的钢结构型材而言抛丸和喷丸恰是一种优良的机械处理方式。

喷砂主要除锈和除油,适用于对表面要求较高的清理,多半是人工操作,在机械式停车设备中使用较少。

滚压处理、表面挤光处理

利用自由旋转的淬火钢滚子对钢件的加工表面进行滚压,使之产生塑性变形,压平钢件表面的粗糙凸峰,形成有利的残余压应力,从而提高工件的耐磨性和抗疲劳能力。金属表面经过滚压机械滚轧过,可以提高工件表面的平整度,提高工件的耐压能力,抗疲劳能力,还可以滚压出花纹,提高表面的美观程度。滚压技术常使用在智能搬运器梳齿架的表面处理上。

滚压处理

02

化学处理法

钢铁氧化处理

钢制件的氧化处理即表面发黑处理,也称为发蓝。其原理是将钢铁制品表面迅速氧化,使之形成致密的氧化膜保护层,提高钢件的防锈能力。常用的方法有传统的碱性加温发黑和常温发黑两种,常温发黑工艺对于低碳钢的效果不太好。在高温下(约550℃)氧化成的四氧化三铁呈天蓝色,故称发蓝。在低温下(约350℃)形成的四氧化三铁呈暗黑色,故称发黑。车库工件生产中,常用的是发黑处理。

发黑是使用较多的一种处理方式,发黑处理过的表面抗腐蚀能力较强,加工件尺寸不会增加,外观上易于其它工件相配。机械式停车设备中,轴类齿轮类零件多用发黑处理。

发黑处理

热镀锌

热镀锌是将除锈后的钢件浸入500℃左右融化的锌液中,使钢构件表面附着锌层,从而起到防腐的目的。热镀锌,适用于不易变形或大型、尺寸要求不高的工件。机械式停车设备中的钢结构常规处理方式便是热镀锌。热镀锌的镀锌效果较好,通常电镀锌层厚度5~15μm,而热镀锌层一般在35μm以上,甚至高达200μm。热镀锌覆盖能力好,镀层致密,无有机物夹杂,防锈时间超长。

热镀锌处理

03

电化学处理方法

电泳

电泳为溶液中带电粒子(离子)在电场中移动的现象,利用粒子的沉积技术,电泳多用于铝合金型材。机械式停车设备中使用的铝合金框架均为直接采购件。

电镀

电镀是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程。镀层金属或其他不溶性材料做阳极,待镀的工件做阴极,镀层金属的阳离子在待镀工件表面被还原形成镀层。为排除其它阳离子的干扰,且使镀层均匀、牢固,需用含镀层金属阳离子的溶液做电镀液,以保持镀层金属阳离子的浓度不变。电镀(镀层金属多采用耐腐蚀的金属)能增强金属的抗腐蚀性、增加硬度、防止磨耗、提高导电性、润滑性、耐热性和表面美观。机械式停车设备中多使用镀锌与镀铬。

电镀锌:电镀锌在常温下进行,防锈能力没有热镀效果强,但适宜易变形较薄的工件,工件锌层均匀光亮,费用不高。在机械式停车设备中,丝杆、锚栓、感应器支架或其它小型工件多用电镀锌处理。

镀铬处理:镀铬处理分为镀装饰铬和镀硬铬两种。一般只要求表面防锈能力和美观效果的,镀装饰铬即可。为了提高工件的耐磨损能力,提高表面的硬度就需要镀硬铬。在机械式停车设备中多采用镀硬铬的方法来提高轮体、棍体工件的耐磨能力、表面硬度,比如梳齿架上的滚轮。

镀锌和镀铬都需要渡槽,如果出现超大型工件的情况,不太适用,一般选择喷涂处理技术。

电镀铬处理

04

喷涂技术

喷涂是利用压力或静电力将油漆或粉末附着在工件表面,使工件有防腐和外观装饰作用,本文只介绍喷塑、喷漆。

喷塑

用喷粉设备(静电喷塑机)把粉末涂料喷涂到工件的表面,在静电作用下,粉末会均匀的吸附于工件表面,形成粉状涂层;粉状涂层经过高温烘烤流平固化,变成效果各异的最终涂层。机械式停车设备中的电控柜、智能搬运器的盖板,多采用此技术进行处理。

喷漆

采用喷涂工艺,将油漆喷在产品表面,通过自然风干或热风干的方式,粘附在产品表面。此方法简单常见,多用于普通钢结构表面处理,或在现场焊接的地方,打磨完毕后进行补漆处理。

05

表面热处理

高频淬火多数用于金属零件表面处理,使工件表面产生一定的感应电流,迅速加热零件表面,然后迅速淬火的一种金属热处理方法。在机械式停车设备中,传动齿轮表面多采用此技术来提高表面硬度、耐磨性以及抗疲劳能力,提高使用寿命。

06

其他金属表面处理方式

超声波清洗

利用超声波,使污物层被分散、乳化、剥离而达到清洗目的。

激光清洗法

利用激光,使污物层被分散、乳化、剥离而达到清洗目的。

PVD真空镀

一种工业制造上的工艺,主要利用物理过程来沉积薄膜的技术。是一种利用物理方法使得材料汽化成原子、分子或电离成离子,并通过气相过程,在材料表面沉积的技术。它适用于的基体材料和膜层材料广泛,工艺简单、无污染;获得的膜层膜基附着力强,膜层厚度均匀、致密、针孔少。可以在金属表面镀覆高硬度、高耐磨性的金属陶瓷装饰镀层。比电泳、镀铬更有质感,适用于操作面板、操作盒等金属控制按键。

真空镀处理

达克罗

一种新型表面涂层工艺,以锌粉、铝粉、铬酸和去离子水为主要成分的新型的防腐涂料,将工件直接浸入达克罗处理液中,或用刷涂、静电喷涂法使处理液粘附于工件表面,然后经烧结而形成含锌、铝及铬元素的无机转化膜。现在螺栓表面多镀达克罗,相对于普通镀锌、热镀锌等表面处理方式更加环保。

结语

金属表面处理工艺是建立在工件加工精度和加工质量基础之上的。金属表面处理方式也可以叠加使用,比如喷丸后可以再进行喷涂配合使用,电泳技术做底和静电喷涂做面漆配合使用,滚压后做镀锌处理,高频淬火后发黑处理等。在使用处理方式的时候,需要综合考虑工件使用环境及状态,工作形式,性价比,美观性能等,每一种表面处理方式都有它独特的特点。随着科学的发展工艺的进步,机械设备表面做的越来越精细化、美观化、工艺多样化,以后机械式停车设备将不再只是单纯存取车的设备,最终也会成为展现机械设备制造业独特魅力的艺术风景。

作者介绍

申景超:山东天辰智能停车有限公司智能车库研究院工程师,从事停车设备的技术研究工作十年,曾获七项发明及二十三项实用新型专利,涵盖梳齿式垂直升降、载车板式垂直升降、大轿厢垂直升降、梳齿式平面移动、载车板式平面移动、多层巷道堆垛等多种智能立体车库机型,发表专业论文7篇。

张超:山东天辰智能停车有限公司智能车库研究院工程师。

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