Словарь терминов обработки поверхности: фосфатирование и волочение
10 мин чтения
Термины, которыми говорят на линии обработки поверхности, собраны с краткими определениями. По разделам: покрытие, контроль ванны, смазка и линия; каждое определение написано так, чтобы читаться само по себе.
На линии обработки поверхности одно и то же называют по-разному, а разное — одинаково, и одного этого хватает, чтобы технический разговор зашёл в тупик. Этот словарь собирает краткие самостоятельные определения терминов, которыми пользуются вокруг фосфатирования и смазок для волочения. Каждое определение ведёт к статье, раскрывающей тему глубже.
Сторона покрытия
Конверсионное покрытие
Покрытие, которое не наносят на металл, а получают из него самого. Кислота ванны растворяет металл на поверхности, и возникающий местный химический сдвиг заставляет кристаллы покрытия осаждаться прямо на ней. Поэтому слой химически связан с металлом и способен деформироваться вместе с ним. Подробнее: что такое фосфатирование.
Цинкфосфатное покрытие
Самый распространённый слой-носитель при волочении и холодном формоизменении. Его пористая кристаллическая структура удерживает смазку, а в момент деформации поры расходятся и распределяют её по вновь открывшейся поверхности. Продукт: фосфатирование.
Марганцевофосфатное покрытие
Конверсионное покрытие твёрже и износостойче цинкфосфатного. Применяется главным образом на поверхностях скольжения и деталях, требующих приработки; в волочении не столь распространено. Сравнение: марганцевый или цинковый фосфат.
Масса покрытия (г/м²)
Масса покрытия на единицу поверхности. Измеряется гравиметрически: образец взвешивают, покрытие снимают избирательным раствором, взвешивают снова, а разность делят на площадь. Это мера несущей способности, а не толщины как таковой. Подробнее: измерение массы покрытия.
Активация
Шаг непосредственно перед фосфатной ванной, задающий зародышеобразование кристаллов. Создавая множество точек зарождения на поверхности, он даёт мелкую однородную структуру; при его пропуске кристаллы выходят крупными и неравномерными. Подробнее: ванна активации и размер кристаллов.
Размер кристаллов
Мелкость кристаллов, образующих фосфатный слой. Мелкая однородная структура при той же массе покрытия даёт больше поровой поверхности и лучшее удержание мыла; грубая разрушается под деформацией и даёт осыпание. Именно поэтому масса покрытия сама по себе не является достаточной целью.
Контроль ванны
Общая кислота
Титруемое значение всех кислотных составляющих ванны, обычно выражаемое в пунктах. Показывает общую концентрацию ванны и её способность давать покрытие. Подробнее: обслуживание фосфатной ванны.
Свободная кислота
Мера несвязанной кислоты в ванне. Это та часть, которая запускает реакцию, растворяя металл на поверхности; слишком мало — покрытие не образуется, слишком много — металл растворяется чрезмерно и покрытие не держится.
Кислотное отношение
Отношение общей кислоты к свободной. Одним числом сводит баланс ванны и является параметром, реально управляющим кристаллической структурой. Когда поведение покрытия на линии меняется, смотреть надо в первую очередь на это отношение.
Фосфатный шлам
Твёрдый осадок, выпадающий в ванне вместо того, чтобы стать покрытием, — преимущественно соединения фосфата железа. Он неизбежен, но его объём зависит от эксплуатации; фильтрация и верный кислотный баланс его уменьшают. Подробнее: шлам фосфатной ванны.
Каскадная промывка
Схема промывки, при которой проволока проходит через всё более чистые ступени воды, текущей ей навстречу. Снижает и перенос в следующую ванну, и расход воды. Подробнее: сточные воды фосфатирования.
Сторона смазки
Волочильное мыло / смазка для волочения
Сухая порошковая смазка, наносимая на поверхность проволоки перед входом в волоку при сухом волочении. Химически это металлическая соль жирной кислоты; она удерживается в порах фосфатного слоя и не даёт металлу коснуться волоки. В англоязычной литературе тот же продукт называют <em>drawing soap</em>, <em>wire drawing lubricant</em>, <em>drawing powder</em> и <em>drawing compound</em>. Продукт: волочильные мыла.
Реактивное мыло
Преимущественно натриевое мыло, вступающее в реакцию замещения с цинком фосфатного слоя. Образует на поверхности химически связанную плёнку цинкового мыла; прочность плёнки при тяжёлом волочении высока, но остаток удаляется трудно.
Нейтральное мыло
Преимущественно кальциевое мыло, заметно не реагирующее с фосфатным слоем. Оставляет лишь физическую плёнку, удерживаемую механически; её остаток в основном снимается щелочной промывкой. Сравнение: выбор смазки для волочения.
Стеарат натрия / стеарат кальция
Базовые компоненты мыла. Стеарат натрия растворим в воде, размягчается при более низкой температуре и берёт влагу; стеарат кальция в воде нерастворим, выдерживает более высокую температуру и влаги не берёт. Значительная доля коммерческих продуктов — смеси обоих.
Мыльница
Ёмкость на входе в волоку, сквозь которую проходит проволока, забирая смазку на поверхность. Заполнение, температура и влажность внутри неё прямо влияют на равномерность образования плёнки. Подробнее: стабильность мыльной плёнки.
Стабильность плёнки
Способность смазочной плёнки оставаться непрерывной и достаточно толстой на протяжении волочения. В момент разрыва плёнки начинается контакт металла с волокой, а износ, налипание и задиры приходят вместе.
Расход смазки (кг/т)
Количество смазки на тонну протянутой проволоки. Само по себе не показатель качества; это совместный результат массы покрытия, суммарного обжатия, диаметра проволоки и температуры мыльницы. Подробнее: снижение расхода смазки.
Линия и процесс
Окалина
Слой оксида железа, образующийся на стали при контакте с воздухом при высокой температуре. Твёрдый и хрупкий; оставленный на месте, он не даёт фосфатной ванне добраться до металла.
Удаление окалины
Снятие оксидного слоя механическими способами (знакопеременный изгиб, щётки, дробеструйная обработка) или травлением. Обязательное условие фосфатирования. Подробнее: травление и удаление окалины.
Обезжиривание
Удаление масла, остатков прокатки и пыли с поверхности в щелочной или нейтральной ванне. На замасленной поверхности фосфатный слой нормально не формируется. Подробнее: обезжиривание перед фосфатированием.
Патентирование
Термообработка высокоуглеродистой проволоки перед тяжёлым волочением, придающая ей мелкопластинчатую структуру. Оставляет оксид на выходящей из печи проволоке, почему и является началом цепочки подготовки поверхности. Подробнее: арматурный канат и пружинная проволока.
Обжатие и суммарное обжатие
Относительное уменьшение площади сечения на одной волоке; суммарное обжатие — накопленное уменьшение от катанки до конечного диаметра. Чем больше суммарное обжатие, тем дольше должен выстоять слой-носитель.
Расширение поверхности
Рост площади поверхности при деформации. При холодной высадке он может быть кратным на одной позиции, обнажая снизу несмазанный свежий металл; слой-носитель должен растянуться вместе с ним. Подробнее: цепочка «фосфат + смазка» для метизной проволоки.
Ресурс волоки
Сколько волока протягивает до замены, обычно в тоннах. Самое прямо измеримое следствие работы смазки и покрытия.
Налипание
Повреждение, возникающее при разрыве плёнки, когда металл напрямую касается поверхности волоки и микросваривается с ней. Оставляет наросты на инструменте и следы на изделии. Подробнее: трение при холодной штамповке.
Водородное охрупчивание
Частичное вхождение выделяющегося при травлении водорода в решётку стали, вызывающее замедленное разрушение под напряжением. Риск для высокопрочных и высокоуглеродистых изделий; может не проявиться в производстве и обнаружиться в эксплуатации.
Не хватает термина?
Этот словарь охватывает термины, встречающиеся в наших статьях, и со временем пополняется. Если нужного термина не нашлось или вы хотите уточнить, чему соответствует понятие на вашей линии, свяжитесь с нами; технические паспорта — в разделе документация.
Частые вопросы
Чем конверсионное покрытие отличается от обычного?
Обычное покрытие наносят или осаждают на металл; конверсионное получают из самого металла. Кислота ванны растворяет металл на поверхности, и возникающий местный химический сдвиг заставляет кристаллы покрытия осаждаться прямо на ней. Поэтому слой химически связан с металлом и способен двигаться вместе с ним при деформации.
Чем общая кислота отличается от свободной?
Общая кислота измеряет все кислотные составляющие ванны и показывает её общую концентрацию. Свободная кислота измеряет несвязанную часть — ту, что запускает реакцию, растворяя металл на поверхности. Отношение между ними сводит баланс ванны и является параметром, реально управляющим кристаллической структурой.
«Drawing soap» и «wire drawing lubricant» — разные продукты?
Нет, это по большей части разные названия одного продукта. Сухую порошковую смазку для волочения в разных частях отрасли называют drawing soap, wire drawing lubricant, drawing powder и drawing compound. Различие скорее региональное и коммерческое, чем техническое.
Чем больше масса покрытия, тем лучше покрытие?
Нет. Масса покрытия измеряет несущую способность, а не качество. Слой тяжелее необходимого и с грубой кристаллической структурой под деформацией не удерживается, а разрушается, даёт осыпание и, накапливаясь на волоке, оставляет следы на изделии. Верное значение задаётся профилем деформации детали, а мелкость кристаллической структуры важна не меньше массы покрытия.
Цинкфосфатное покрытие — это пористый кристаллический слой, вырастающий на поверхности стали в результате реакции в кислой ванне. Разбираем, как образуется слой, что означает масса покрытия и почему он незаменим при холодной обработке давлением.
Волочильное мыло — сухая смазка на основе металлических мыл, образующая смазочную плёнку между волокой и металлом. Это не моющее мыло, растворяющееся в воде, а расходный материал, который цепляется за фосфатный слой и образует плёнку под давлением и от нагрева.
Фосфатирование — это не одна ванна, а связанная цепочка: обезжиривание, промывка, активация, фосфатирование, мыло и волочение. Разбираем каждую стадию от начала до конца: что она делает, её типовые параметры и как она влияет на следующую.