EN
Šaltai traukta speciali plieno profili
Time : 2025-11-24
Šaltai trauktas plienas yra aukštos tikslumo ir stiprumo profiliuota medžiaga, gaminama šalto traukimo būdu (plienui taikant tempiamąją jėgą kambario temperatūroje, kad būtų pasiekta plastinė deformacija). Muilinimas ir fosfatinimas yra pagrindiniai paviršiaus apdorojimo procesai, naudojami šaltai traukiamo plieno gamyboje ir tolesniame apdorojime – dažnai naudojami kartu, atlikdami atitinkamai „tepimo ir trinties mažinimo“ bei „apsauginio gruntavimo“ funkcijas, kurios tiesiogiai veikia šaltai traukiamo plieno apdorojimo savybes, paviršiaus kokybę ir tarnavimo laiką. Toliau pateikiamas išsami analizė pagal tokias dimensijas kaip pagrindinės sąvokos, proceso principai, pagrindiniai parametrai ir taikymo sritys:
I. Pagrindinės sąvokos ir proceso pobūdis
1. Šaltai trauktas plienas
• Apibrėžimas: plieno rūšis, gaminama naudojant karštai valcuotą plieną kaip заготовką ir pasiekiant plastišką deformaciją šaltkalviškai traukiant formoje esant kambario temperatūrai, galiausiai gaunant aukšto tikslumo matmenis (tikslumas iki ±0,02 mm lygio), aukštą paviršiaus apdorojimo kokybę (Ra iki 0,4 μm) ir puikius mechaninius savybes (tempimo stipris padidėja 20%–30%).
• Pagrindinės charakteristikos: aukštas matmenų tikslumas, žemas paviršiaus šiurkštumas, subtilūs grūdai ir vienodi mechaniniai parametrai. Jis plačiai naudojamas mašinų gamyboje, automobilių dalių, hidraulinių vamzdžių jungčių, tikslumio prietaisų ir kitose srityse.
• Paviršiaus apdorojimo reikalavimai: šaltkalviško traukimo metu dėl stipraus trinties tarp formos ir plieno linksta atsirasti paviršiaus brūkšnių ir forma nusidėvi, o anglinis plienas yra jautrus korozijai. Todėl būtina taikyti apdorojimą, pvz., saponifikaciją ir fosfatinimą, kad būtų išspręsti du pagrindiniai uždaviniai – „tepimas“ ir „rūdžių prevencija“.
2. Fosfatavimas
• Apibrėžimas: Šaltai traukto plieno panardinimas fosfato tirpale (daugiausia cinko, mangano ir geležies bazėje), kad cheminės reakcijos būdu metalo paviršiuje susidarytų vandenyje nesispinantis kristalinis fosfatinis konversinis sluoksnis (storis 5–50 μm).
• Pagrindinės funkcijos:
◦ Korozijos apsauga ir rūdžių prevencija: sluoksnis izoliuoja koroziją sukeliančias medžiagas, tokius kaip oras ir drėgmė; atviram sluoksniui rūdžių prevencijos trukmė siekia kelis mėnesius, o su tepalu – iki kelių metų (druskos miglos bandymuose korozijos atsparumas pagerinamas dešimtis kartų);
◦ Gerinamas sukibimas: porėtas fosfatavimo sluoksnis gali įsisavinę paskesnes dangas (dažus, miltelinius dažus) arba tepalus, padidindamas sukibimą 30 %–50 %.
◦ Pagalbinė tepimo sistema: mangano pagrindu sukurti fosfatinimo plėvelės turi didelį kietumą (HV≥500), kuris tiesiogiai padidina atsparumą dilimui; cinko pagrindu sukurtos fosfatinimo plėvelės gali reaguoti su muilo tirpalu, sudarydamos kompozitinę tepimo sluoksnį.
• Dažniausios rūšys ir parametrai (pagrindinės taikymo sritys šaltai temptai plienai):
Rūšis Apdorojimo temperatūra Apdorojimo trukmė Plėvelės masė Pagrindiniai privalumai Taikymo sritys
Cinko pagrindu fosfatinimas 40–90 °C 4–15 min ≥3 g/m² Lengvas muilinimas, žema kaina Šaltojo tempimo tepimo preliminari apdorojimas, dengimo gruntavimas
Mangano pagrindu fosfatinimas 70–100 °C 10–20 min ≥7,5 g/m² Didelis kietumas, stiprus korozijos atsparumas Apkrovos turintys trinties komponentai (pavarų velenai, varžtai)
Geležies pagrindu fosfatinimas ≥95 °C ≥30 min ≥10 g/m² Kompleksinis rūdžių šalinimas ir fosfatinimas Ankstyvoji rūdžių prevencija (dabar retai naudojama)
|
Tipas |
Apdorojimo temperatūra |
Apdorojimo trukmė |
Plėvelės masė |
Pagrindiniai privalumai |
Taikymo sritys |
|
Cinku pagrįstas fosfatinimas |
40–90 °C |
4–15 min |
≥3 g/m² |
Lengva saponifikacija, žema kaina |
Šaltoji tempti lubrikacijos paruošimas, dėmenų grunto sluoksnis |
|
Manganu pagrįstas fosfatinimas |
70–100 °C |
10–20 min |
≥7,5 g/m² |
Didelis kietumas, stipri korozijai atspari |
Apkrovą nešančios trinties detalės (pavarų velenai, veržlės) |
|
Geležies pagrindu fosfatinimas |
≥95 ℃ |
≥30 min |
≥10 g/m² |
Visas rūdžių šalinimo ir fosfatavimo procesas |
Ankstyvoji rūdžių prevencija (dabar retai naudojama) |
3. Muilinimas
• Apibrėžimas: proceso būdas, kai šaltai tempta plieno medžiaga (paprastai po fosfatavimo) panardinama į muilinimo tirpalą, kuris sudarytas iš natrio stearato, natrio hidroksido ir kitų komponentų, kad ant metalo paviršiaus susidarytų metalo muilo tepimo sluoksnis (storis 5–15 μm).
• Pagrindinės funkcijos:
◦ Ekstremalus tepimas: Tepimo plėvelė gali sumažinti šalto tempties trinties koeficientą 30%–50%, o tempties jėgą – 15%–25%, taip išvengiant plieno paviršiaus brūkšnių ir mirkės prikimšimo;
◦ Mirkės apsauga: Sumažina mirties dėvėjimąsi, ilgaamžiškumas padidėja 40%–60% (pvz., šaltai tempiant Φ25×2 mm plieno vamzdžius, mirties tarnavimo laikas pailginamas nuo 800 metrų iki 1300–1500 metrų);
◦ Pagerinta paviršiaus kokybė: Sumažina šaltai tempto plieno paviršiaus šiurkštumą Ra nuo 6,3 μm iki mažiau nei 1,6 μm ir sumažina liekaninį oksidinį sluoksnį daugiau nei 85%;
• Pagrindiniai proceso parametrai:
◦ Muilo tirpalo formulė: Natrio stearatas + natrio hidroksidas + fosfato junginių sistema (ekologiškas variantas – organinis karboksilatas + nano-silikonas), pH reikšmė 8,5–10,5;
◦ Apdorojimo sąlygos: Temperatūra 70–85 °C, laikymo trukmė 8–20 min (8–12 min vamzdžiams iki 20 mm skersmens, 15–20 min vamzdžiams 20–50 mm skersmens);
◦ Kokybės kontrolė: laisvasis rūgštingumas 15–25 taškai, bendras rūgštingumas 18–28 taškai, plėvelės masė 3–5 g/m², pagrindinių elementų santykis Fe:Zn:P = 5:3:2.
II. Fosfatavimo ir žemėjimo ryšys: „kompleksinė apsaugos ir tepimo sistema“ šaltai temptiems plieno strypams
Gamybant šaltai temptą plieną, fosfatavimas ir žemėjimas dažnai sudaro derinį – „fosfatavimo gruntavimas + žemėjimo tepimas“, kurio eiga tokia:
Blanko preliminari apdorojimas (rūgščiavimas/riebalų šalinimas) → praplovimas → fosfatavimas → praplovimas → žemėjimas → džiovinimas (neprivaloma) → šalto tempimo formavimas
• Porėta fosfatavimo plėvelės struktūra suteikia „adsorbcijos nešėją“ žemėjimo tirpalui, o stearato jonai susijungia su metalo katijonais fosfatavimo plėvelėje, sudarydami dar stabilesnę ir nosenamą kompleksinę tepimo sluoksnį (Fe₃(PO₄)₂・8H₂O fosfatavimo plėvelė + metalo muilo sluoksnis);
• Jei zaponifikacija atliekama tiesiogiai (be fosfatinimo), tepimo plėvelė turi prastą sukibimą ir linkusi nukristi aukšto streso metu šaltai tempti, dėl ko kyla tepimo gedimas; jei atliekamas tik fosfatavimas be zaponifikacijos, šalto tempiamo trinties koeficientas yra per didelis, kad atitiktų tikslaus formavimo reikalavimus;
• Aukštos anglies turinčiems plienams arba ultra plonasieniams šaltai tempiamiems detalėms (sienelės storis ≤1 mm) po zaponifikacijos reikėtų pridėti džiovinimo procesą 80–100 °C temperatūroje 3–5 minutes, kad būtų išvengta vietinio tepimo plėvelės nukritimo.
III. Technologinio proceso parinkimas ir atsargumo priemonės
1. Technologinio proceso parinkimo pagrindas
• Jei šaltai tempiamas plienas naudojamas „šaltam apdorojimui formuojant“ (pvz., tempimui, ekstruzijai): teikti pirmenybę „cinko bazės fosfatavimui + zaponifikacijai“, siekiant užtikrinti gerą tepamumą, tinkamą šaltam tempimui 8–12 m/min greičiu;
• Jei „naudoti apkrovą pernešančioms trinties detalėms“ (pvz., pavaroms, guoliams) naudojamas šaltai velkamas plienas: pasirinkite „mangano bazę turinčią fosfatinimą“ (be saponoifikacijos arba tik su lengva tepimo sistema), atsižvelgiant į dilimo ir korozijos atsparumą;
• Jei šaltai velkamas plienas naudojamas „toliau dengti danga“ (pvz., milteliniais dažais, dažymui): pasirinkite „cinko bazę turinčią fosfatinimą“ (be saponoifikacijos), siekiant pagerinti dangos prilipimą; po fosfatavimo būtina chromato hermetizavimo apdorojimas;
• Atvejai, kai keliamos aukštos aplinkos reikalavimų: taikykite befosforį turinčią saponoifikatorių (organinė karboksirūgščių sistema), kuri sumažina nuotekų COD vertę 70 %, tačiau šaltojo tempimo greitis turi būti sumažintas 20 %, kad atitiktų tepimo plėvelės savybes.
2. Pagrindiniai kokybės kontrolės punktai
• Apdorojimo reikalavimai: Prieš fosfatavimą/saponifikaciją būtina kruopščiai pašalinti riebalus ir rūdį; rūgšties likutis po rūgščiavimo turi būti ≤0,5 g/m², o skalavimo vandens laidumas turi būti ≤50 μS/cm; priešingu atveju tai sukelia netolygią plėvelės kristalizaciją ir sumažėja sukibimas;
• Maisto priežiūra: kasdien tikrinti saponifikacijos tirpalo laisvąją ir bendrąją šarminį skirtingumą, kartą per savaitę nustatyti fosfatavimo ar saponifikacijos plėvelės masę ir reguliariai papildyti chemikalus, kad koncentracija išliktų pastovi;
• Defektų vengimas: į saponifikacijos tirpalą pridėjus 0,5 %–1,2 % natrio molibdato aukšto anglies turinčiui plienui galima pagerinti tepimo plėvelės atsparumą aukštai temperatūrai (išlaiko 300 °C akimirkinį temperatūros padidėjimą šaltajam tempimui); po šalto tempimo laiku pašalinti likusį tepiklį, kad nebūtų sutrukdyta tolimesniam apdorojimui.
IV. Santrauka
Muilinimas ir fosfatinimas šaltai tempto plieno yra papildomi paviršiaus apdorojimo procesai: fosfatinimas tarnauja kaip „bazinis apsauginis sluoksnis“, kuris sprendžia korozijos prevencijos ir sukibimo problemas; muilinimas veikia kaip „funkcinis tepimo sluoksnis“, kuris sprendžia šaltojo deformavimo trinties problemas. Šių dviejų procesų racionalus derinys gali žymiai pagerinti šaltai tempto plieno apdorojimo kokybę, paviršiaus kokybę ir eksploatacijos trukmę bei yra būtinas tikslaus šaltai tempto plieno gamybos etapas. Praktikoje pagal plieno rūšį, apdorojimo technologiją ir galutinį panaudojimą reikėtų parinkti tinkamą fosfatavimo tipą, muilinimo formulę ir technologinius parametrus, taip pat atsižvelgti į aplinkos reikalavimus ir sąnaudų kontrolę.