Металлические изделия окружают нас повсюду. Некоторые из них блестящие, другие матовые. Часть сохраняет металлический оттенок, другие окрашены. Внешний вид металлического объекта зависит исключительно от одной вещи — типа обработки поверхности.

Однако обработка поверхности важна не только с эстетической точки зрения. Она играет практическую роль, и именно эту сторону мы рассматриваем в данной статье, а также популярные методы достижения различных эффектов.

Что такое обработка поверхности?

Обработка поверхности — это процесс, при котором поверхность металла изменяется путём добавления, удаления или изменения формы. Основная цель — защитить металл и улучшить его внешний вид.

Результат зависит от выбранного метода обработки. Часто существует несколько способов получения одинакового или схожего эффекта.

Например, нанесение лакокрасочного покрытия можно осуществить при помощи анодирования, порошковой окраски или жидкой покраски. Хотя результаты схожи, они не идентичны.

Значение обработки поверхности

Качественная обработка поверхности обеспечивает привлекательный внешний вид изделия и увеличивает его срок службы. Основным выгодоприобретателем является конечный пользователь. В то же время некоторые методы обработки поверхности облегчают производственный процесс для производителей.

Например, шлифовка поверхности перед покраской улучшает адгезию краски к металлу. Это позволяет добиться более качественного финишного покрытия.

Среди многочисленных преимуществ обработки поверхности можно выделить следующие:

• Повышение устойчивости к коррозии
• Улучшение адгезии лакокрасочных и других покрытий
• Устранение дефектов поверхности
• Повышение химической стойкости
• Улучшение электропроводности и создание проводящего слоя на поверхности
• Повышение прочности и износостойкости при снижении коэффициента трения
• Улучшение внешнего вида

Очевидно, что обработка поверхности даёт множество преимуществ. Этот список не исчерпывающий — он включает только наиболее распространённые причины применения обработки поверхности.

В чём измеряется обработка поверхности?

Сравнить различные виды обработки поверхности можно по уровню шероховатости. Шероховатость характеризует гладкость поверхности. Однако более гладкая поверхность не всегда предпочтительнее — всё зависит от требований к изделию.

Существует несколько параметров для обозначения шероховатости. Наиболее распространённый — Ra, который отражает среднее арифметическое отклонение профиля поверхности.

По сути, чем меньше значение Ra, тем поверхность более гладкая. Обычно шероховатость измеряют в микрометрах. Для каждого значения существует стандартизированная таблица классов чистоты поверхности по ISO.

Для отделки нержавеющей стали применяются отдельные стандарты оценки качества. Подробнее об этом можно узнать по приведённой ссылке.

Как измеряется шероховатость поверхности?

Измерение шероховатости металлической поверхности включает анализ неровностей на ней. Это можно сделать двумя способами.

Во-первых, вручную с помощью образца-компаратора шероховатости, что не даёт высокой точности. Для более точных измерений лучше применять профильный сканер поверхности.

Последний способ наиболее распространён из-за своей точности.

Какие бывают виды обработки поверхности?

Как уже обсуждалось, методы обработки поверхности делятся на две категории. В первом случае на поверхность наносится дополнительный слой или она изменяется. Во втором — удаляется слой или изменяется форма поверхности.

Методы нанесения и модификации

Сюда относятся такие процессы, как жидкая покраска, анодирование, плакирование, гальванизация и другие. Ниже приведён обзор наиболее популярных методов.

Гальваническое покрытие

Гальваническое покрытие, или металлизация, — это процесс, при котором используется электрический ток, как следует из названия. Электрический ток пропускается через специальный раствор — электролитическую ванну, содержащую ионы металла, который будет осаждаться, и ионы материала обрабатываемого изделия (катода).

При подаче тока изделие выступает катодом, притягивая к себе ионы металла, которые осаждаются на его поверхности.

Данный метод даёт ряд преимуществ: увеличение прочности, повышение стойкости к коррозии, уменьшение коэффициента трения и улучшение внешнего вида.

Практически любой металл можно обработать этим методом, но чаще всего используются медь, никель, золото, серебро и другие.

Травление (Пиклинг)

Травление — это метод изменения поверхности металла. Основное его назначение — удаление загрязнений и неровностей с поверхности металлических деталей. Процесс проводится с помощью специального раствора (травильной жидкости), обычно на основе кислоты.

Травление практически всегда применяется в производственном процессе металлов, так как после горячей обработки на поверхности образуется оксидная плёнка (окалина). Травление позволяет удалить её и очистить поверхность.

В травильную жидкость могут добавляться специальные присадки, улучшающие свойства металла, например, его коррозионную стойкость.

Однако травление сопряжено с определёнными рисками — кислоты могут быть агрессивными, а некоторые сплавы и высокоуглеродистые стали после травления могут стать хрупкими и подверженными растрескиванию.

Поэтому травление обычно выполняется перед другими видами обработки поверхности, которые впоследствии устраняют возможные дефекты.

Порошковое покрытие

Это ещё один способ нанесения покрытия с использованием электричества. В отличие от гальваники, здесь на поверхность наносится сухой порошок с помощью электростатического метода.

После нанесения порошка деталь помещается в специальную печь, где под действием температуры и химической реакции достигается прочное сцепление порошка с металлом.

Порошковое покрытие широко применяется в автомобильной промышленности, производстве инструментов и в военной отрасли.

Методы удаления и изменения формы поверхности

В эту категорию входят процессы, связанные с удалением слоя или изменением формы поверхности. К ним относятся лазерная гравировка, травление, пескоструйная обработка и другие. Рассмотрим подробнее некоторые из них.

Шлифование

Шлифование относится к группе абразивной обработки металлов. Суть процесса — удаление неровностей с поверхности с помощью шлифовального круга.

Шлифование позволяет получить ровную и гладкую поверхность с минимальными дефектами. Оно также используется для удаления окалины после горячей обработки или для снятия заусенцев после резки металла.

Чаще всего шлифованию подвергают алюминий, латунь, чугун, низкоуглеродистые и нержавеющие стали.

Электрополировка

Данный процесс схож с гальваническим покрытием, так как также основан на электричестве и химических реакциях. Однако принцип противоположен: при электрополировке ионы не осаждаются на поверхность, а удаляются с неё.

Основная задача электрополировки — удаление заусенцев и снижение средней шероховатости. В результате получается ровная, гладкая и чистая поверхность без дефектов.

Для этого металлическую деталь погружают в ванну с электролитом, где она становится анодом.

Чаще всего электрополировке подвергают нержавеющую сталь марок 300 и 400, алюминий, медь, титан, а также сплавы никеля и меди. Такие металлы особенно часто обрабатываются этим методом в пищевой, медицинской и фармацевтической промышленности.

Лаппинг (Притирка)

Лаппинг похож на шлифование, но для удаления слоя материала используются абразивные зёрна, взвешенные в масляной жидкости.

Смесь абразива наносится на поверхность, после чего с помощью специального инструмента зёрна перемещаются под давлением по детали, удаляя неровности.

Процесс может выполняться вручную, однако существуют и специальные машины для лаппинга, которые обеспечивают более высокую точность и однородность обработки. Лаппинг часто применяют для металлов, используемых при производстве оптических линз, различных типов подшипников и калибров, где требуется особо чистая и точная поверхность.

Как выбрать подходящий метод?

Выбор способа обработки поверхности зависит от целого ряда факторов. В первую очередь следует проанализировать три ключевых момента:

• Скорость производства. Оцените, насколько быстро необходимо получить результат. Сравните время обработки для каждого из доступных вам вариантов.
• Твёрдость металла. Это особенно важно при применении методов второй категории. Чем твёрже металл, тем более агрессивный абразив потребуется. Однако для мягких металлов не следует использовать слишком жёсткую обработку, чтобы не повредить детали.
• Стоимость и бюджет. Некоторые методы могут показаться оптимальными для вашей задачи, но требуют сложного и дорогостоящего оборудования, что может привести к превышению бюджета. Убедитесь, что выбранный способ обработки экономически оправдан.