鈑金加工工藝與表面處理淺析

陳子雄

（廣東美的制冷設(shè)備有限公司，廣東 佛山 528311）

鈑金加工工藝與表面處理淺析

陳子雄

（廣東美的制冷設(shè)備有限公司，廣東 佛山 528311）

為使產(chǎn)品具有良好的外觀效果，在工件生產(chǎn)加工過(guò)程中，都會(huì)運(yùn)用到各種類型的鈑金工件。鈑金工件具有強(qiáng)度較高、經(jīng)濟(jì)性較好、重量較輕、利于量產(chǎn)等多重特點(diǎn)，是產(chǎn)品研發(fā)加工中的重要構(gòu)件，鈑金的加工也是產(chǎn)品研發(fā)制作中的重要環(huán)節(jié)。根據(jù)使用效果、要求及場(chǎng)所的不同，鈑金的選材、加工、表面處理等也有著很大的不同，文章就這些問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)要探討。

鈑金；加工工藝；表面處理

1 鈑金類型及適用范圍

金屬薄板經(jīng)過(guò)加工工藝如剪、鉚接、折彎、成型等制作成為彎頭、筒形、斗型、管形、不規(guī)則形等的零件。經(jīng)過(guò)這些加工工藝方法讓鈑金構(gòu)件的厚度規(guī)范化和固定化。比較常見(jiàn)的鈑金材料有熱鍍鋅板、鍍鋁鋅鈑、不銹鋼、鍍鋅鋁鎂鋼板等，運(yùn)用不同的加工工藝制作而成。

1.1 熱鍍鋅板與鍍鋁鋅板

熱鍍鋅板是把薄鋼板浸入到溶解的鋅槽中，讓其表面覆蓋一層鋅，主要運(yùn)用連續(xù)鍍鋅工藝，將成卷的鋼板連續(xù)浸在有鋅的渡槽中制作成鍍鋅鋼板。鍍鋅板與鍍鋁鋅板的區(qū)別主要在于鍍層的不同，鍍鋅板的表面均勻地分布著一層鋅材料，對(duì)母材起著陽(yáng)極保護(hù)的作用，也就是說(shuō)鋅材料的替代性腐蝕保護(hù)了母材的使用，只有當(dāng)鋅全部腐蝕完了才能損傷到里面的母材。鍍鋁鋅板主要是由鋁鋅合金結(jié)構(gòu)構(gòu)成，一般由2%的硅、55%的鋁、43%的鋅在600℃高溫中凝固而成，形成致密的四元結(jié)晶體的一種合金。在微觀下鍍鋁鋅涂層表面為蜂窩結(jié)構(gòu)，由鋁構(gòu)成的“蜂巢”內(nèi)包容著鋅，鍍鋁鋅涂層雖然也起著陽(yáng)極保護(hù)的作用，但一方面由于鋅含量的減少一方面由于鋅材料由鋁包裹不易電解因此陽(yáng)極保護(hù)的作用大大減少，因此一旦鍍鋁鋅板被切開，在切斷的邊緣基本喪失被保護(hù)的情況下很快就會(huì)銹蝕，所以鍍鋁鋅板應(yīng)當(dāng)盡量少切割，一旦切割后應(yīng)用防銹漆或富鋅漆保護(hù)邊緣，才能夠使板材的使用壽命延長(zhǎng)。

熱鍍鋅板與鍍鋁鋅板鍍層與漆膜的附著力好，具有良好的加工性能，可以進(jìn)行沖壓、剪切、焊接等；表面導(dǎo)電性很好。

1.2 不銹鋼板材

不銹鋼板材可以分為冷軋鋼板、熱軋鋼板和鍍鋅板等。室溫低于再結(jié)晶溫度的時(shí)候進(jìn)一步軋薄的鋼板是冷軋鋼板，其表面較光滑、成本較低，厚度精確均勻，容易成型、電鍍和油漆，使用效果較好，因此冷軋鋼板的應(yīng)用范圍較廣。其表面具有很強(qiáng)抗腐蝕性，可以用于輕度防腐構(gòu)件中。

1.3 熱浸鍍鋅鋁鎂鍍層板材

熱浸鍍鋅鋁鎂鍍層鋼板為新一代耐腐蝕金屬鍍層鋼板，其鍍層化學(xué)成分為鋅、不少于1%的鋁和不少于1%的鎂，其鍍層由合金相組成，結(jié)構(gòu)致密，耐蝕性較普通熱鍍鋅鋼板強(qiáng)，邊部防護(hù)能力增強(qiáng)，硬度高，成形性好。鹽霧試驗(yàn)表明，無(wú)論經(jīng)過(guò)封邊處理與否，熱浸鍍鋅鋁鎂鍍層鋼板耐蝕性較普通熱鍍鋅鋼板強(qiáng)（見(jiàn)表1）。

表1

2 鈑金成型工藝分析

由于鈑金材料特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)形式的不同，不同鈑金的加工工藝方式也不同，但鈑金加工工藝中也有共通之處，主要表現(xiàn)在幾個(gè)方面，鈑金下料過(guò)程中包括剪沖、鋸、切割與鐳射。鈑金加工過(guò)程中包括鉗、翻邊、壓鉚、沖壓、折彎等。

2.1 鈑金下料工藝

剪：是用剪床把鈑金切成條塊狀，這是一種成本低、精度低、成型快的粗加工方式。沖：是把板材壓制成不同形狀的料件，具有成本低、精度高、效率高等優(yōu)勢(shì)。鋸：加工鋁制板材，精度和成本都較低。切割：是運(yùn)用計(jì)算機(jī)編程，電極進(jìn)行板材加工，能夠同時(shí)加工多件鋼制板材，精度較高。鐳射：是以計(jì)算機(jī)編程鐳射切割加工形狀各異、精度要求高的板材。

2.2 鈑金加工過(guò)程中的技術(shù)

鈑材的攻絲、沉孔、擴(kuò)孔、鉆孔等的板材加工成為鉗。翻邊是指將板材上的小孔加工成大孔，才能攻絲。通常情況下，此方法適用于薄鈑金中，提高孔強(qiáng)度，增加孔的螺紋圈數(shù)，避免出現(xiàn)滑芽的情況。在比較復(fù)雜的成型工藝中，可以運(yùn)用沖壓，以加工切角、落料、凸包、孔、成形等。壓鉚能夠加工螺母、螺釘?shù)龋錄_床操作主要是通過(guò)液壓動(dòng)力來(lái)實(shí)現(xiàn)。折彎是指將平面形的板材制作成三維立體構(gòu)件，3mm以下的板材折彎槽的寬度必須大于鈑金厚度。

3 鈑金表面處理方式

3.1 表面處理方式選擇

鈑金的表面處理有方式粉體、電鍍、電泳、浸等。為了增加鈑金表面的粘附性，可以通過(guò)電鍍的方式完成表面處理，鍍層偏薄但均勻。鎳鍍層可以提升鈑金的抗腐蝕性與耐磨性，美化外觀。粉體適用于大面積鈑金件中，涂層較厚，抗腐蝕性較好，特別是靜電粉末噴涂，其應(yīng)用效果較好，具有利用率高、效率高和循環(huán)使用的優(yōu)勢(shì)。電泳層的涂料均勻且光滑，透氣性、耐沖性和抗腐蝕性比較好，可以運(yùn)用與構(gòu)件的凹陷處和內(nèi)層中，制作成本較高，所需設(shè)備較復(fù)雜。

3.2 鈑金表面抗腐蝕方式

不同的鈑金材料的抗腐蝕性不同，在加工過(guò)程中一般會(huì)采取相應(yīng)的工藝措施來(lái)提高鈑金的抗腐蝕性，改善鈑金美觀效果和質(zhì)量。鈑金加工中較為常用的防腐措施有靜電粉末噴涂、涂膠防腐、鍍層防腐、電泳漆膜防腐和注蠟防腐等。

（1）粉末涂料。粉末涂料是與一般涂料完全不同的形態(tài)，它是以微細(xì)粉末的狀態(tài)存在的。粉末涂料的主要特點(diǎn)有：具有無(wú)害、高效率、節(jié)省資源和環(huán)保特點(diǎn)。它有兩大類：熱塑性粉末涂料和熱固性粉末涂料。在家電行業(yè)一般采用熱固型粉末涂料作為鈑材的防腐熱固性粉末涂料是由熱固性樹脂、固化劑、顏料、填料和助劑等組成。加入起交聯(lián)反應(yīng)的固化劑經(jīng)加熱后能形成不溶不熔的質(zhì)地堅(jiān)硬涂層。溫度再高該涂層也不會(huì)像熱塑性涂層那樣軟化，而只能發(fā)生分解。由于熱固性粉末涂料所采用的樹脂為聚合度較低的預(yù)聚物，分子量較低，所以涂層的流平性較好，具有較好的裝飾性，而且低分子量的預(yù)聚物經(jīng)固化后，能形成網(wǎng)狀交聯(lián)的大分子，因而涂層具有較好防腐性和機(jī)械性能。（2）涂膠防腐。鈑金結(jié)構(gòu)中可能存在著結(jié)構(gòu)性缺陷，涂膠適用于此種缺陷的防腐蝕密封性工藝。常用的涂膠有隔振膠、膨脹膠等，用以彌補(bǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中鈑金的工藝缺口，主要是起到密封和防腐蝕性效果。膨脹膠主要運(yùn)用于車輛鈑金防腐中，膨脹膠是提高車輛密性、NVH性能和抗腐蝕性的材料。隔振膠、焊縫密封膠、點(diǎn)焊密封膠等也可以涂抹在鈑金的表面或者鈑金層間隙中，提高鈑金抵抗外界環(huán)境帶來(lái)的腐蝕。（3）電泳漆膜防腐。電泳主要是在電壓作用下，環(huán)氧樹脂等電泳涂料在陰極和陽(yáng)極中帶動(dòng)涂料離子的移動(dòng)，并且移動(dòng)至陰極，和陰極表面上發(fā)生堿性作用后形成沉積在鈑金表面的不溶解物。其主要包括了四個(gè)步驟。第一是分解，第二是電泳動(dòng)，第三是電沉積，第四是電滲。鈑金表面和涂料固體都為半透明物質(zhì)，有較多的毛細(xì)孔，陰極涂膜中排出水，經(jīng)過(guò)電場(chǎng)的作用，涂膜也會(huì)脫水，鈑金表面吸附住涂膜，完成了電泳過(guò)程。電泳漆膜防腐也可以應(yīng)用C4及其以下的環(huán)境中。（4）注蠟防腐。在鈑金實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，部分鈑金運(yùn)用電泳防腐或者涂膠防腐的效果不佳，如汽車車身的空腔結(jié)構(gòu)會(huì)屏蔽電磁，在鈑金表面就不能形成電泳漆膜，在此情況下一般會(huì)采用注蠟方式來(lái)實(shí)現(xiàn)車輛鈑金防腐需求。（5）鍍鋁鎂鋅板防腐。鍍鋁鎂鋅鋼板具有不少優(yōu)良的特性:強(qiáng)的耐腐蝕性，是純鍍鋅板的3～4倍；可以防腐要求，無(wú)需在增加防腐材料層。鍍鋁鎂鋅板的耐腐蝕性主要是因?yàn)殇X和鎂，鋁的保護(hù)功能，當(dāng)鋅受到磨損時(shí)鋁便形成一層致密的氧化鋁，鎂具有更改的流動(dòng)性，好提高耐腐蝕性，阻止耐腐蝕性物質(zhì)進(jìn)一步的腐蝕內(nèi)部。

4 結(jié)語(yǔ)

鈑金廣泛應(yīng)用于空調(diào)、汽車等多個(gè)領(lǐng)域。為了達(dá)到較好的外觀效果，不同的鈑金需要不同的加工工藝技術(shù)和表面處理技術(shù)。文章首先明確了鈑金類型，熱鍍鋅板、不銹鋼、鍍鋁鋅鈑、鍍鋅鋁鎂鋼板，其應(yīng)用行業(yè)也有所不同；其次闡述了鈑金的加工工藝技術(shù)，包括鈑金下料過(guò)程和加工過(guò)程中的關(guān)鍵要點(diǎn)；最后簡(jiǎn)單分析了鈑金的表面處理工藝和常用的防腐蝕處理措施。

[1]任炳禮，洪強(qiáng).鈑金加工核心技術(shù)全面闡述[J].金屬加工（熱加工），2015, 09:30+33.

[2]邵燕.淺述鈑金加工的相關(guān)工藝及表面處理[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015,10:12.

[3]張平.鈑金加工機(jī)械化自動(dòng)化分析[J].科技展望，2015, 21:58.

[4]唐超.方管鈑金加工工藝研究[D].導(dǎo)師：李國(guó)喜;舒勇東.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2008.

TG306

A

1671-0711（2016）12（下）-0178-02