工業設計師的材料庫——鋁和鋁合金

發表時間:2020-10-14 09:09

工業設計中,鋁合金和鋁材料是一種非常常見的材料,在設計的過程中需要我們了解鋁材的一些材料特性和加工方法,下面一起來了解一下鋁材的表面處理工藝。


鋁常用的表面處理方法:

1. 拋光:克服缺陷去毛刺和使表面光亮的作用。


2.噴砂:噴砂的目的是用來克服和掩蓋鋁合金在機械加工過程中產生的一些缺陷以及滿足客戶對產品外觀的一些特殊要求。有玻璃砂、鎢砂等,呈現不同感覺。類似毛玻璃的粗燥質感,細的砂型同樣可以表現出高檔的產品。

   

3.電鍍:比較常見,同時有打磨后電鍍的處理工藝

   

4.車紋:是模具成型后再次加工的處理方式,使用車床加工出紋路。成體表現為非常規則的紋理特征。

   

5.擦紋:有叫做拉絲。表現相似于車紋,都是表面形成流暢的連續紋路,不同的是,車紋表現為環狀紋路,擦紋表現為直線


6.批花:我們經??吹接行┙饘巽懪?,上面的產品或者公司標示有傾斜或者直體絲狀條紋,此為批花工藝

   

7.批邊:類似拋光、電鍍效果,但是加工方式不同,效果不同。加工方式為機械加工,呈現極亮的光芒效果

   

8.氧化(上色):氧化的用途分兩方面:增強物理特性;可以達到上色目的。


9.鉆石切割


拉絲


拉絲可根據裝飾需要,制成直紋、亂紋、螺紋、波紋和旋紋等幾種。

  直紋拉絲是指在鋁板表面用機械磨擦的方法加工出直線紋路。它具有刷除鋁板表面劃痕和裝飾鋁板表面的雙重作用。直紋拉絲有連續絲紋和斷續絲紋兩種。連續絲紋可用百潔布或不銹鋼刷通過對鋁板表面進行連續水平直線磨擦(如在有靠現裝置的條件下手工技磨或用刨床夾住鋼絲刷在鋁板上磨刷)獲取。改變不銹鋼刷的鋼絲直徑,可獲得不同粗細的紋路。斷續絲紋一般在刷光機或擦紋機上加工制得。制取原理:采用兩組同向旋轉的差動輪,上組為快速旋轉的磨輥,下組為慢速轉動的膠輥,鋁或鋁合金板從兩組輥輪中經過,被刷出細膩的斷續直紋。

  亂紋拉絲是在高速運轉的銅絲刷下,使鋁板前后左右移動磨擦所獲得的一種無規則、無明顯紋路的亞光絲紋。這種加工,對鋁或鋁合金板的表面要求較高。

  波紋一般在刷光機或擦紋機上制取。利用上組磨輥的軸向運動,在鋁或鋁合金板表面磨刷,得出波浪式紋路。

  旋紋也稱旋光,是采用圓柱狀毛氈或研石尼龍輪裝在鉆床上,用煤油調和拋光油膏,對鋁或鋁合金板表面進行旋轉拋磨所獲取的一種絲紋。它多用于圓形標牌和小型裝飾性表盤的裝飾性加工。

  螺紋是用一臺在軸上裝有圓形毛氈的小電機,將其固定在桌面上,與桌子邊沿成60度左右的角度,另外做一個裝有固定鋁板壓茶的拖板,在拖板上貼一條邊沿齊直的聚酯薄膜用來限制螺紋寬度。利用毛氈的旋轉與拖板的直線移動,在鋁板表面旋擦出寬度一致的螺紋紋路。

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噴砂


噴砂(Sand Blasting)處理

噴砂(Sand Blasting)處理在金屬表面的應用是非常普遍的。

目的是用來克服和掩蓋鋁合金在機械加工過程中產生的一些缺陷以及滿足客戶對產品外觀的一些特殊要求。

原理只是將加速的磨料顆粒向金屬表面撞擊,而達至除金秀、去毛刺、去氧化層或作表面預處理等,它能改變金屬表面的光潔度和應力狀態。常用的砂材有玻璃砂、金剛砂、鋼珠、碳化硅等

噴砂工藝的好處

噴砂工藝可分為氣壓噴槍及葉輪拋丸兩種,而噴砂工藝的優點在于它能夠除披峰、去除在壓鑄、沖壓、火焰切割和鍛壓后的毛刺,對較薄工件及有毛孔的毛刺效果更好,它可清理砂鑄過程殘余的砂粒、清理鑄鐵件或鋼材的銹漬、清理熱處理、燒悍、熱鍛、輾壓等熱工序后的除氧化皮。另外,在涂層應用上,它可把現有的涂料或保護層除去,在覆蓋鑄件上的缺陷如龜裂或冷紋,提供光澤表面。再加上于表面應力上,它能提供一致性的粗化表面,上油及噴涂效果,在高應力的金屬件如彈簧和連接桿經局部被不斷敲打,會產生變形并呈現強化現象。此強化效果是需要使用圓形磨料如不金秀鋼丸,在高能量的拋丸機或專用強力噴砂機中使用。如要測定機器的表面強化效果,可把Almen測試工件進行拋丸或噴砂處理,然后測出變形量是否符合要求。

氣壓噴槍的原理

噴槍的氣壓輸入主要分直接壓力缸(Direct Pressure Vessel)及間接注射式(PressureInjection)。直接壓力缸將磨料放于壓力罐,并施以6-7bar大氣壓力,直接噴出磨料。它的好處是壓力大,缺點是當要添加壓力罐內的磨料時需要暫停操作。但如需要長時間連續噴砂而不受間斷,可使用雙壓力缸設計,使添加磨料不必停止操作。而間接注射式則利用高速氣流吸入磨料,它的好處是添加磨料時不會干擾正常生產,設備簡單及投資小,因此最為普遍。


鋁氧化(上色)


鋁及鋁合金因加工成形容易,比其它金屬材料輕,應用越來越廣泛。而鋁及鋁合金化學性質非?;顫?,必須進行一定防護處理:如電鍍、噴涂有機保護和氧化處理,氧化處理是最容易實現是最常用的防護處理措施。

鋁及鋁合金的氧化分為化學氧化和電化學氧化(俗稱陽極氧化)。鋁及其合金的電化學氧化法又稱陽極氧化處理,是使鋁制品獲得抗腐蝕性能和裝飾性表面的方法,在工業上廣泛使用。該工藝像電鍍的逆過程工件為電解電路的陽極,不是將一層材料(金屬)加到工件表面上云,而是進行內部的反應,以增加通常存在于鋁表面很薄的強保護氧化鋁層的厚度。

化學氧化膜比較薄,質軟不耐磨,抗蝕能力低于陽極氧化膜。但吸附能力較好,主要作為噴漆和噴塑的底層。鋁陽極氧化膜綜合性能優于化學氧化膜,應用更廣泛,主要特性:

(1) 耐蝕性。膜厚及封孔質量直接影響使用性能。

(2) 硬度和耐磨性?;w硬度為HV100,普通陽極氧化膜可達HV300,而硬質膜則可達HV500,硬度和耐磨性是一致的。

(3) 裝飾性。既保持金屬的光澤和質感,又可以染色成豐富多彩的彩色。

(4) 有機涂層和電鍍層附著性??捎行岣弑砻鎸拥母街湍臀g性。

(5) 電絕緣性。鋁是良導電體,而氧化膜則是高電阻的絕緣膜。絕緣擊穿電壓可達30~200V/um,室溫體積電阻率為:109?/cm3,250℃時可達1013?/cm3

(6) 透明性。鋁純度越高,氧化膜透明度越高。

(7)功能性。利用氧化膜的多孔性,可在微孔中沉積功能性微粒,得到功能性材料。

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