Чем обезжирить поверхность металла


виды обезжиривателей, особенности проведения процедуры

Необходимость подготовки металлоизделий к окрашиванию обусловлена повышением характеристик сцепляемости подложки с лакокрасочным материалом и устойчивости металла к коррозионным процессам. Всё это положительным образом скажется на сроке службы окрашиваемых изделий. Однако большинство владельцев гораздо больше заботит наличие ржавчины, которую необходимо удалять в процессе подготовки металла, нежели проведение обезжиривания, из-за чего работы по окрашиванию проходят без проведения этой важной и обязательной операции.

Что такое обезжиривание

Суть процедуры сводится к удалению с поверхности подложки жировых веществ, которые часто присутствуют в охлаждающих эмульсиях, минеральных маслах, консервационной смазке, полировочных составах. Обезжиривание поверхности металла перед покраской приходится проводить и для удаления остатков от промывок и травления, следов от пота и пальцев. Все эти загрязнения могут крайне негативно повлиять на качество смачивания поверхности лакокрасочными материалами, а также навредить пленкообразованию и другим свойствам покрытия.

В зависимости от количества имеющихся жировых примесей на 1 квадратном метре можно выделить несколько степеней загрязненности поверхности:

  • Слабую — до 1 г;
  • Среднюю — от 1 до 5 г;
  • Повышенную — более 5 г.

При обработке жиров химическими реагентами на поверхности возникают несколько последовательных процессов:

  • Растворяющие;
  • Эмульгирующие;
  • Омыляющие.

В зависимости от способности жиров разрушаться под воздействием растворителей выделяют несколько типов загрязнений:

  • Не подлежащие разрушению — например, эмульсии.
  • Опыляемые — полировочные материалы, остатки смазок.

Химические способы

Основным видом являются органические растворители, позволяющие быстро удалить с металлических деталей зажиренные и масляные участки. Наибольшее применение они получили в индивидуальном производстве, хотя иногда их используют и в серийном, но нечасто по причине их высокой взрыво- и пожароопасности. Необходимый эффект, а именно растворение масляных и жировых наслоений, достигается в момент контакта с ними органорастворителей.

На качество обезжиривания поверхности напрямую влияет степень загрязненности растворителя, поскольку чем больше жиров содержится на поверхности, тем хуже становится способность химпрепарата растворять имеющиеся наслоения. Чаще всего для удаления жировых и масляных участков применяются алифатические и хлорированные растворители. При своей высокой эффективности очистки металла они имеют серьёзный недостаток — эти составы не способны убрать с поверхности абразивные материалы и прочие минеральные загрязнения.

Водные растворы

Как известно, вода обладает плохой способностью к очищению, что связано со значительным поверхностным натяжением и несовместимостью с жирами. Поэтому при смачивании ею зажиренных поверхностей устойчивых эмульсий не образуется. Для повышения моющих свойств водного раствора производители прибегают к различным приёмам — увеличивают уровень кислотности pH, повышают температурный режим применения до диапазона 50—65 градусов Цельсия, вводят в состав поверхностно-активные вещества.

Щелочные обезжириватели

Эти составы обладают массой положительных свойств. В их числе высокая очищающая способность, пожаробезопасность, экологичность, широкий выбор способов нанесения. При обработке водными растворами омыляемых жиров и масел последние неизбежно разрушаются, а неомыляемые загрязнения эмульгируются. Последний случай можно описать как процесс отслоения жировых слоев от поверхности с постепенным превращением в рабочую жидкость и удалением вместе с рабочим раствором. Главным недостатком этих составов является необходимость проведения антикоррозионной обработки поверхности после ее очистки.

Лучше всего с жировыми и масляными участками среди присутствующих в составе моющих растворов компонентов справляются поверхностно-активные вещества — ПАВ. После попадания на поверхность они образуют на ней пену, одновременно уменьшая межфазное и поверхностное натяжение, повышая смачиваемость и разрушая твердые и жидкие загрязнения, переводя их в более удобную форму для удаления. Содержание ПАВ в жироочистителях, как правило, колеблется в пределах 10%.

В случае возникновения необходимости наряду с обезжириванием удалить тонкие окисные или гидроокисные пленки применяются кислые растворы, содержащие фосфорную кислоту 1—3%.

После обработки поверхностей очищающими составами их обязательно промывают водой. Присутствие солевых остатков недопустимо, поскольку они способны разрушать свойства лакокрасочных плёнок, повышая влагопроницаемость и ускоряя развитие подпленочной коррозии.

Эмульсионные составы

В тех случаях, когда возникает необходимость в удалении с поверхности нагаров масел, консистентной смазки, трудновыводимых загрязнений, используют эмульсионное обезжиривание. Этот способ является комбинированным и обладает достоинствами органорастворителей и водных щелочных растворов. Эти составы содержат эмульсии растворителей и разведенные с водой ПАВ. В качестве растворителей могут использоваться хлорированные или алифатические углеводороды.

Ультразвуковые и электрохимические методы

Для повышения очищающей способности моющих составов применяются специальные ванны с ультразвуковым полем. Этот метод наиболее актуален для малогабаритных изделий с поверхностью повышенной сложности, для которых важно произвести максимально качественное удаление загрязнений. В отношении крупных деталей применять этот метод нецелесообразно из-за экономических соображений, поскольку возникает необходимость увеличения выходной мощности прибора.

При подготовке металлоизделий методом электрохимического обезжиривания также применяются специально оборудованные ванны, а сам процесс осуществляется за счёт действия пузырьков газов, образующихся на электродах. Это позволяет добиться уменьшения расхода компонентов химических составов и повысить качество обработки поверхности.

Чем обезжирить металл перед покраской

В бытовых условиях владельцы, как правило, применяют проверенные «дедовские» средства — бензин, керосин, ацетон, спирт.

Но сегодня доступны и более современные и технологичные составы. Среди них довольно популярными являются Нефрас (Уайт-Спирит), Растворитель 646. Они обладают массой достоинств — доступная цена, увеличенный уровень экологичности, способность к образованию более устойчивых к лакокрасочному покрытию пленок, что позволяет предотвратить развитие коррозионных процессов.

Проблемой для многих владельцев является несоответствие подложки после обезжиривания выбранной краске. Этого можно избежать, если приобрести растворитель, подходящий под обрабатываемое покрытие. Но чаще всего при использовании растворителя № 646 таких проблем не возникает. В отзывах потребителей говорится о его универсальности, поэтому дополнительных операций проводить не приходится.

Еще одна популярная разновидность растворителей — Антисиликон. Эти составы высоко востребованы среди мастеров, которые их используют для обезжиривания кузова автомобиля перед последующей покраской. Однако во время работы необходимо соблюдать правила безопасности. В помещении, где проводятся работы по обезжириванию, необходимо открыть окна и двери. Использовать такие растворители можно на максимальном удалении от источников воспламенения и обязательно в средствах индивидуальной защиты.

Самыми эффективными считаются специальные концентрированные растворы — Чистомет, Docker Dekamet и другие. Главным активным компонентом в составе этих средств является щелочь. Также они содержат и дополнительные вещества — ингибиторы, поверхностно-активные вещества, присадки и пр. Перед работой концентрат смешивают с водой в заранее рассчитанных пропорциях. Всё зависит от степени загрязнения обрабатываемой поверхности. Достоинствами этих растворов является высокая экологичность и безопасность. Их можно применять не только для обезжиривания поверхности, но и для повышения антикоррозионной устойчивости металла. Могут использоваться на промышленных предприятиях.

Популярные растворители

Чем обезжирить металлическую поверхность перед покраской — актуальный вопрос для многих владельцев. Для обезжиривания поверхностей из металла сегодня можно использовать не только доступные и проверенные временем составы, но и современные растворители.

Средство уайт-спирит

Среди обезжиривателей чаще других используется уайт-спирит. Выглядит он как прозрачная бесцветная жидкость с характерным запахом ГСМ.

В магазинах он продается под названием «Нефрас-С4» и доступен в различных модификациях. Главная причина его популярности связана с универсальностью применения.

Этот растворитель может без особого труда удалить любые масла и жиры, а также многие органические соединения. Нередко его применяют для разбавления масляных красок, эмалей и лаков. Имеется у уайт-спирита и ещё одно положительное свойство — после обработки поверхности не нужно ждать ее высыхания, можно сразу переходить к нанесению грунтовки или лакокрасочного материала. Растворитель испаряется очень быстро, и именно это обеспечивает ему превосходство над другими очищающими составами.

Растворитель 646

Этот вид обезжиривателя получил широкое распространение при проведении работ по подготовке к покраске. Представляет желтоватую жидкость с сильным характерным запахом. Имеет довольно широкий спектр применения.

С помощью этого состава можно не только разбавлять краски, но и обезжиривать металлические поверхности. Особенно он эффективен, когда нужно снять старые слои краски. Может применяться для мытья малярного оборудования и инструмента.

Лучше всего подходит для разведения эмалей следующих типов:

  • нитроцеллюлозные НЦ;
  • глифталевые ГФ;
  • меланиноамидные МП;
  • акриловые;
  • эпоксидные.

Во время использования обезжиривателя необходимо соблюдать рекомендованную производителем температуру от + 5 до + 30 градусов Цельсия, при этом влажность воздуха не должна быть выше 85%.Тогда после обработки металлическая поверхность приобретет блестящий глянцевый вид без пятен и разводов.

Помните, что растворитель 646 является пожаро- и взрывоопасным продуктом. Работать с ним можно только в средствах защиты органов дыхания, зрения и кожи. При проведении работ в помещении необходимо обеспечить поступление свежего воздуха через окна и двери или посредством работающей вытяжной вентиляции.

Ацетон: классика

Ещё один довольно распространенный обезжириватель для металла. По своему составу это прозрачная жидкость, имеющая сильный характерный запах. Отлично удаляет масляные и жировые пятна, а также смолы.

Ацетон можно применять для разбавления лаков, эмалей, красок и грунтовок. Иногда его добавляют в состав некоторых растворителей. Главным составным компонентом является спирт, обладает высокой летучестью.

Для защиты металлических поверхностей от коррозионных процессов их необходимо особым образом обрабатывать перед нанесением лакокрасочного покрытия. Технология окрашивания требует в обязательном порядке проведения такой операции, как обезжиривание. Оно может быть выполнено с использованием различных растворителей и обезжиривающих составов.

Среди них есть как традиционные, так и более современные и технологичные. Выбор наиболее подходящего состава для обезжиривания должен осуществляться с учетом характера и масштаба стоящих задач, а также назначения металлического изделия.

При этом важно не забывать о правилах безопасности во время проведения работ по обезжириванию. Многие составы являются небезопасными из-за содержания вредных для здоровья соединений. Поэтому при проведении работ внутри помещений необходимо обеспечить постоянный доступ свежего воздуха. Также нужно помнить о том, чтобы поблизости не было воспламеняющих источников.

Основы отделки металлических поверхностей

Отделка - это одновременно искусство и наука, и она часто создает проблемы для современных производителей сварочных работ и подрядчиков в области механики.

Если вы пытаетесь получить линейную, ненаправленную или зеркальную отделку, вам необходимо следовать определенному процессу, чтобы достичь желаемой отделки. Выполнение правильных шагов и использование правильного электроинструмента и соответствующих расходных материалов приводит к эффективному и результативному процессу, сокращая разочарование и, вполне возможно, производственные затраты в долгосрочной перспективе.

Желаемая отделка работы зависит от области применения продукта, материала и типа отделки, которые требуются вашему заказчику. Отсутствие формального обучения процессу отделки может привести к нежелательным результатам. Это включает в себя разочарование из-за того, что не достигается требуемая отделка, и использование чрезмерного количества расходных материалов, что может иметь большое влияние на стоимость проекта. Выполнение необходимых шагов и процессов для достижения различной отделки может облегчить это разочарование и помочь предотвратить проблемы, с которыми производители могут столкнуться при выполнении отделочных работ.

Объяснение значений чистовой обработки

Перед обсуждением пошагового процесса успешной чистовой обработки металла вам необходимо понять R a (что является средней шероховатостью, определяемой алгоритмом) и различные значения требуется для достижения определенной отделки. При описании требований к отделке заказчики обычно ссылаются на желаемое значение R и .

Это «среднее значение шероховатости», выражаемое в микродюймах, на сегодняшний день является наиболее распространенным параметром в единицах измерения U.S. для количественной оценки шероховатости поверхности материала. Используя устройство, называемое профилометром, с высокочувствительным алмазным щупом, вы можете измерять так называемые «пики и впадины» готовой поверхности. Важно помнить, что результирующее число на самом деле представляет собой среднее значение точек данных, которые собирает профилометр, а это означает, что возможна нестабильная обработка поверхности, которая все же дает желаемый R a . Вот почему так важно досконально понимать этапы процесса отделки и следовать им.

Итак, после того, как ваш цех завершит резку, шлифовку и смешивание, вам нужно выполнить последний этап отделки. Рабочие инструкции требуют зеркальной отделки - R и от 4 до 8 микродюймов. Чем это отличается от санитарной или даже чистовой отделки? Один процесс не подходит всем, и четкое понимание правильной скорости инструмента, правильных расходных материалов и того, как использовать эти элементы, имеет решающее значение для достижения желаемого результата.

Во-первых, давайте сосредоточимся на различных типах отделки.

Санитарная отделка . Если вы имеете дело с пищевыми продуктами, получение гигиенической отделки (Ra от 30 до 35 микродюймов) жизненно важно. Предотвращение роста бактерий - основная цель таких приложений. По этой причине недопустимы мелкие частицы или царапины, поскольку они могут задерживать бактерии. Санитарная отделка без царапин и твердых частиц способствует правильной стирке и чистке.

Для достижения санитарной отделки необходимо наносить правильный абразив с правильной скоростью, чтобы рисунок царапин создавался равномерно и равномерно (см. Рисунок 1 ).Санитарная отделка не должна оставлять глубоких царапин.

Распространенной проблемой при отделке нержавеющей стали является обесцвечивание. Нержавеющая сталь плохо проводит тепло. Если шлифовальный станок работает слишком быстро, он выделяет чрезмерное тепло, которое сжигает никель и хром в нержавеющей стали. Это также может отрицательно сказаться на сроке службы и характеристиках расходного материала. В результате у вас осталась только сталь и тускло-желтый цвет вашего продукта. Вот совет производителя: важно, чтобы вы запускали абразивный продукт с рекомендованной скоростью, чтобы контролировать нагрев и смягчить эту проблему.

Чистовая отделка. Для изделий, используемых в медицине и фармацевтике, а также в аэрокосмической промышленности, требуется чистовая отделка (R и от 12 до 16 микродюймов) для предотвращения коррозии и улучшения структурной целостности и долговечности (см. , рис. 2 ). Кроме того, чистая отделка позволяет проводить санитарную очистку с использованием более мелких частиц, таких как порошки, которые часто встречаются в этих средах.

Зеркало. Вероятно, самая сложная и наименее понятная отделка - это зеркальная отделка (см. Рисунок 3 ).Вы обнаружите, что эта отделка необходима в архитектурных и декоративных применениях. Возможно, они не так уж и распространены, но когда ваш магазин получает одну из этих работ, вы должны убедиться, что используете правильную технику и достигли конечного результата за как можно меньше шагов.

Пошаговый процесс достижения полировки

Для достижения наилучших результатов используйте продукт с гибкой подкладкой, которую можно использовать с несколькими абразивными дисками. Это экономит ценную смену инструмента и рабочее время.

Вот шаги, чтобы получить желаемую отделку (см. Диаграмму):

На рисунке 4 показаны различные этапы получения зеркальной отделки.Примечание. Важно поворачивать рисунок царапины на 90 градусов на каждом этапе, чтобы выровнять царапины с предыдущего этапа.

Отделка - важная часть производственного процесса, и ее можно легко выполнить, если у вас есть полное представление о требованиях к желаемой отделке. Знание материалов и правильное сочетание расходных деталей и скорости электроинструмента - это ключи к достижению желаемой отделки наиболее экономичным и экономичным способом.

.

Зачем нужна таблица чистоты поверхности?

Таблица чистоты поверхности металла - это справочный материал, который мы в Metal Cutting иногда используем для внутренних целей в рамках нашего процесса обеспечения качества. (Вы можете узнать больше о наших мерах по обеспечению качества на странице «Обязательства по качеству» нашего веб-сайта.)

Обычно в этих таблицах приводятся рекомендации по измерению стандартной шероховатости поверхности, например:

  • Используемые различные параметры
  • Типичная шероховатость в соответствии с различными методами обработки
  • Преобразование таких единиц, как микродюймы (мкдюймы) в микроны (или микрометры, мкм)

Что такое стандартная шероховатость поверхности?

Обработка поверхности обычно описывается как мера текстуры поверхности.Он характеризуется укладкой (или направлением) рисунка поверхности, его шероховатостью и волнистостью. Стандартная обработка поверхности включает характеристики, которые часто используются в отношении обработки поверхности, достигаемой с использованием различных производственных методов.

Что именно вы найдете, если поищете в Интернете «таблицу чистоты поверхности» и как она соотносится со стандартной обработкой поверхности металлических деталей? Давайте посмотрим поближе.

Ra и другие единицы отделки поверхности

Один тип диаграммы чистоты поверхности металла может описывать параметры чистоты поверхности - то есть различные единицы измерения и арифметические вычисления, используемые для описания чистоты поверхности.Диаграмма чистоты поверхности, такая как эта, может включать следующие параметры:

  • Наиболее часто используемый параметр - Средняя шероховатость (Ra) . Это расчет средней длины между всеми пиками и впадинами (или средней высоты) от средней линии поверхности. Поскольку он нейтрализует любые значительно удаленные точки, Ра нечувствителен к случайным всплескам и царапинам.
  • Среднеквадратичная шероховатость (RMS) аналогична Ra, но обычно считается приблизительной и, следовательно, менее точной, чем Ra.RMS рассчитывается с использованием алгоритма, который находит квадратный корень из среднего квадратов значений. По сути, RMS превращает профиль поверхности в синусоидальную волну и измеряет среднее отклонение кривой от средней линии.
  • Максимальная глубина шероховатости (Rmax) измеряет расстояние по вертикали от наивысшего пика до самой низкой впадины в пределах длины выборки и выбирает наибольшее из измеренных значений. Как высокочувствительный метод оценки качества поверхности, Rmax уязвим для заусенцев или царапин, которые приводят к более высоким показаниям, что указывает на более шероховатую поверхность по отношению к всей поверхности.
  • Средняя шероховатость (Rz) рассчитывается путем усреднения высоты пяти самых высоких пиков и глубин пяти самых низких впадин. Поскольку он учитывает только крайние значения, Rz дает значения, которые имеют тенденцию быть высокими и могут не точно отражать среднюю чистоту поверхности.

В Metal Cutting мы обычно проверяем Ra, и это то, о чем просят большинство наших клиентов. Хотя Ra и RMS иногда используются как взаимозаменяемые, потому что приблизительный коэффициент преобразования составляет RMS = Ra x 1.11 , мы рекомендуем клиентам использовать Ra. Он считается более точным и широко применяется в отрасли.

Диаграммы шероховатости поверхности

Другой тип диаграммы чистоты поверхности металла может показывать средний диапазон значений шероховатости поверхности , который может быть достигнут с использованием различных типов производственных процессов. Это полезно знать, потому что качество обработки поверхности может сильно различаться в зависимости от процесса обработки, используемого для ее производства.

Выбор между различными методами резки является важным шагом, если наличие определенной поверхности на готовых металлических деталях имеет решающее значение для успеха вашего приложения.Кроме того, для достижения определенной чистоты поверхности может потребоваться использование более одного процесса.

Каждый процесс резки металла имеет свои особенности (то, что машинисты называют «следами»). Они могут варьироваться в определенной степени и с некоторыми ограничениями, опять же в зависимости от процесса.

Например, если есть пол о том, насколько гладкой может быть обработанная поверхность, вы можете использовать полировку для получения очень гладкой поверхности. Или вы можете использовать шлифовку, чтобы создать острую кромку или блестящую поверхность.

Вы можете найти диаграммы шероховатости поверхности, в которых сравнивается стандартная обработка поверхности для различных методов резки металла, таких как абразивная резка, электроэрозионная обработка или шлифование поверхности, а также фрезерование, токарная обработка, притирка или полировка. Обратите внимание, что при измерении шероховатости поверхности , чем меньше число, тем более гладкая или менее шероховатая поверхность.

Пересчет единиц шероховатости поверхности

Другой тип диаграммы шероховатости поверхности металла может показывать преобразование между разными единицами измерения для определенных степеней шероховатости поверхности.Например, приведенная здесь диаграмма обеспечивает преобразование между Ra и RMS как в стандартной, так и в метрической системе измерения (то есть в микродюймах и микронах / микрометрах):

Обратите внимание, что преобразование шероховатости поверхности является приблизительным. Это потому, что Ra и RMS измеряют разные вещи и могут быть преобразованы только с профилем синусоидальной волны - или когда пики и впадины совершенно одинаковы по всей поверхности, что редко бывает в реальных условиях.

Тот, кто ищет в Интернете диаграмму, показывающую стандартную отделку поверхности, может на самом деле искать картинку, которая показывает, как должна выглядеть конкретная поверхность - скажем, с шероховатостью 63 мкм Ra.

Здесь в игру вступает еще один удобный справочный инструмент: компараторы шероховатости поверхности , также называемые пластинами компаратора шероховатости .

Компараторы чистоты поверхности - это инструменты контроля, которые предлагают альтернативу механическому испытанию каждой детали и получению фактического измерения ее Ra. Механические испытания обычно включают использование одного из двух методов:

  • Профилометр шероховатости контактной поверхности, который перемещает зонд по поверхности детали для ее считывания и который может поцарапать или иным образом изменить поверхность детали
  • Бесконтактный неразрушающий инструмент, использующий интерферометрию или другой оптический 3D метрология для измерения, не касаясь поверхности детали

Однако вместо этих механических инструментов вы можете посмотреть на пластину компаратора, которая показывает, что Ra составляет 63 мкдюйма (или 32 мкдюйма, 16 мкдюйма, 8 мкдюйма и т. д.) выглядит по сравнению с проверяемой деталью.

Использование компараторов шероховатости поверхности - это быстрый и простой способ определить, соответствует ли деталь техническим характеристикам, взглянув на нее, а не физически измерив профиль поверхности.

Различные типы компараторов

Так же, как существуют разные диапазоны средней чистоты поверхности для разных процессов резки металла, существуют также разные пластины сравнения для разных процессов.

Это потому, что, например, деталь, вырезанная EDM, будет иметь вид крошечных «ямок» на поверхности торцевого среза, в то время как абразивный метод создаст очень тонкие, слегка дугообразные линии на поверхности торцевого среза.Даже одно и то же значение Ra может сильно отличаться в зависимости от используемого процесса резки.

Поэтому важно убедиться, что вы смотрите на пластину компаратора для правильного процесса.

Ограничения компараторов

Кроме того, когда вы переходите к гораздо более низким (более гладким) требованиям к чистоте поверхности, таким как Ra 2 или 1 мкдюйм, пластины компаратора бесполезны. Это потому, что, если они не находятся под большим увеличением, разница между Ra 2 мкдюйм и 1 мкдюймом (или ниже) не будет очевидна.

Если ваше конкретное приложение имеет критический диапазон - например, каждая часть должна иметь Ra от 10 мкдюймов до 25 мкдюймов Ra - тогда пластины компаратора также могут быть не лучшим вариантом. В этих случаях может потребоваться механическое испытание деталей, чтобы убедиться, что качество их поверхности находится в пределах указанного диапазона.

Стандарты точной обработки поверхности

Здесь, в Metal Cutting, мы чаще всего имеем дело с обработкой поверхности - это торцевание небольших прецизионных металлических деталей и поверхности тела по диаметру труб и стержней.

Важно помнить, что если где-то на детали есть дефект, вмятина или царапина, это не может быть включено в общее измерение чистоты поверхности детали. Однако мы прилагаем все усилия, чтобы свести к минимуму такие дефекты отделки поверхности, и, если качество поверхности имеет решающее значение для продукта, мы можем проверить наличие любых дефектов по мере необходимости.

Типичные результаты торцевых распилов

Наш метод абразивной резки позволяет получить концевую резку с Ra 32 или 63 мкм или лучше, в зависимости от используемого круга.(Помните, что чем меньше число, тем более гладкая поверхность - поэтому «или лучше» означает «или ниже»). Мы говорим консервативно и начинаем с высокого значения Ra, потому что разные типы металлов играют решающую роль в том, чего можно достичь.

В случае притертой детали поверхность получаемого торцевого среза обычно составляет Ra 16 мкм или лучше. И наши лучшие результаты - это когда мы механически полируем детали, чтобы добиться гладкости концевого среза Ra 1 мкдюйм или даже более гладкой.

Типичные результаты для поверхностей тела

Если требования клиента отличаются от поверхности исходного материала «как нарисованная», Metal Cutting может измельчить материал для достижения желаемых результатов для поверхностей диаметра детали (или тела детали).Обычно мы достигаем 8–16 мкдюймов Ra путем измельчения, но при определенных обстоятельствах возможно получение Ra от 2 до 4 мкдюймов.

Дополнительное преимущество, которое мы получаем при удалении заусенцев, заключается в том, что оно может создавать еще более гладкую поверхность с Ra 8 мкм или лучше. После этого мы можем использовать методы механической полировки, чтобы снизить шероховатость поверхности корпуса до Ra менее 1 мкдюйма.

Если требуется более шероховатая поверхность, мы можем использовать пескоструйную очистку или шлифование, чтобы намеренно получить очень шероховатую поверхность, возможно, более 100 мкдюймов Ra.

(Подробнее о том, как мы выполняем требования к шероховатости поверхности малых металлических деталей Ra.)

Как вы можете видеть из различных типов таблиц чистоты поверхности металлов, существуют различные варианты отделки поверхности и разные способы оценки шероховатости поверхности.

К счастью, с выбором процессов резки металла и различных методов отделки, которые можно использовать, нужный партнер может изготовить металлические детали, которые будут соответствовать вашим требованиям к чистоте поверхности, а также другим вашим критическим требованиям к размерам.

Чтобы узнать больше, посмотрите наш видеоролик «Как избежать проблем с отделкой поверхности в последнюю минуту».

.

Микроволны101 | Шероховатость поверхности

Щелкните здесь, чтобы перейти на нашу страницу, посвященную глубине слоя

Щелкните здесь, чтобы перейти на нашу страницу, посвященную сопротивлению листов RF

Щелкните здесь, чтобы перейти на нашу главную страницу на микрополоске

Щелкните здесь, чтобы перейти на нашу страницу о микрополосковых потерях

Загляните на эту несвязанную тему, Грубое правосудие!

Шероховатость поверхности часто является ответом на вопрос «Откуда все эти потери?», Она может быть проблемой как для тонкопленочных сетей, так и для печатных монтажных плат.Когда мы говорим о шероховатости, обычно речь идет о микрополосковых схемах. Шероховатость - это палка о двух концах: чем грубее поверхность раздела между металлом и подложкой, тем лучше адгезия, но тем выше затухание.

Распространенная ошибка, которую делают новые инженеры, когда впервые слышат о шероховатости поверхности, увеличивающей потери в проводнике, заключается в том, что это проблема на верхней поверхности металла в микрополоске (поверхность, которую вы видите). Но, как мы все знаем, самое главное - это то, что вы не видите.

Давайте пойдем в лабораторию Microwaves101 и послушаем, как Уолли встречает Паскуале, работающего над своим последним дизайном:

Уолли: Что, черт возьми, ты там делаешь, сынок?

Паскуале: Я пытаюсь отполировать металл на верхней части моего фильтра, а золото везде размазывается!

Уолли: Откуда у вас возникла идея делать такую ​​глупость?

Паскуале: Что ж, мой фильтр X-диапазона имеет вдвое большие потери, чем сказал симулятор, и Эвита сказала, что это из-за шероховатости поверхности металла, и обычно она права.Забавно, металл не выглядел грубым под микроскопом, пока я не попытался отполировать его щеткой для брилл!

Уолли: Думаю, она всегда была права, глядя на нее! Скажите, а где вы взяли глинозем для этого фильтра?

Паскуале: Эу, не говори так об Эвите, она старше моей мамы и у нее такие звенящие украшения! Ей должно быть сорок! Но посмотрите на мой новый Ascot ... Глинозем поступил прямо отсюда, это был бесплатный образец, и он говорит, что чистота 93%, неотшлифованная.Это хорошо что ли?

Уолли: Кажется, сейчас любой дурак может создать фильтр с помощью этого новомодного программного обеспечения. Но похоже, что этот дурак не может построить! Позвольте мне вас объяснить ... но сначала, кто, черт возьми, такой Эд Харди и почему на вас его комбинезон?

Шероховатость поверхности сильно влияет на потерю металла. Когда шероховатость становится порядка толщины скин-слоя, затухание в линиях передачи увеличивается. Это наполовину предсказуемо, однако нет точного расчета эффекта, а шероховатость поверхности сама по себе нелегко выразить количественно одним числом.Хотя обычно используется значение RMS, геометрия шероховатости редко бывает регулярной или случайной. Действительно, шероховатость может уступить место анизотропному затуханию, поскольку следы полировки могут быть более выраженными по оси x, чем по оси y.

Напомним, что поверхностная проводимость (или ВЧ-сопротивление) металлической пленки является функцией частоты, поскольку проводимость экспоненциально уменьшается от поверхности к пленке. Составим таблицу зависимости дополнительной проводимости от глубины скин-слоя:

на поверхности, проводимость 100%

на одну глубину скин-слоя уменьшается до 36.8%

на двух уровнях скин-слоя, 13,5%

на трех уровнях скин-слоя, 5,0%

на четыре, 1,8%

в пять, 0,7%

Итак, если у вас есть металл на пять толщин кожи, вы в значительной степени уловили всю проводимость, какую только можете. Пока вы не испортите поверхность.

Шероховатость проводника мешает проводимости. Но это не так просто, как интегрировать проводимость оставшегося «негрубого» металла. Радиочастотные токи, кажется, находят путь вверх и вниз по холмам и долинам.Можно наблюдать затухание подобных структур различной шероховатости (грубые?) И придумать эмпирическую формулу для увеличения затухания.

Наиболее часто цитируемая ссылка на повышенное затухание в микрополоске из-за шероховатости поверхности - это E.O. Hammerstad и F. Bekkadal, A Microstrip Handbook, ELAB Report , STF 44 A74169, University of Trondheim, Norway, 1975, pp 98-110. Они предоставили эмпирическую формулу для увеличения альфа-c (константы затухания из-за потерь в проводнике) для микрополосковой кривой, полученной при подборе кривой:

альфа-с '= альфа-с * [1+ (2 / пи) * загар -1 {1.4 * (дельта / скин-глубина) 2 }]

, где альфа-c '- затухание из-за проводимости после увеличения шероховатости, и

дельта - среднеквадратичная шероховатость.

Страшно, что мы должны указывать на это, но единицы для tan -1 должны быть в радианах, а не в градусах ... Вы заметите, что уравнение может увеличить альфа-c только максимум в два раза. , даже если шероховатость больше глубины скин-слоя.

Мы сделаем безумное предположение, что это уравнение наиболее справедливо, когда общая толщина металла составляла несколько толщин кожи.

Мы построили график функции ниже:

А вот несколько числовых значений для тех читателей, которым лень опробовать расчет:

Шероховатость / толщина пленки альфа-с '/ альфа-с
0 1
0,5 1,21
1 1,61
1,5 1,80
2 1.89
2,5 1,93
3 1,95
3,5 1,96
4 1,97
4,5 1,98
5 1,98

Практическое правило шероховатости поверхности

Когда среднеквадратичная шероховатость приблизительно равна глубине поверхностного слоя, потери в проводнике увеличиваются на 60%.Когда шероховатость намного превышает толщину скин-слоя, потери в проводнике в 2 раза больше, чем могли бы быть в идеальных условиях (увеличение на 100%).

Шероховатость коаксиальной поверхности

Обновление , июнь 2020 г. Возьмите копию нашей бесплатной электронной таблицы коаксиальных кабелей в области загрузки, она позволит вам поиграть с шероховатостью поверхности и создать графики. Ниже мы использовали шероховатость 1 мкм во внешнем проводнике и 0,1 мкм во внутреннем проводнике. Эти коэффициенты потерь по определению находятся в диапазоне от 100% (идеальная поверхность) до 200% (наихудший случай, когда глубина скин-слоя и шероховатость поверхности аналогичны по величине).Используемые уравнения взяты из отчета Хаммерстада и Беккадаля за 1975 год, см. Ссылку внизу этой страницы.

Шероховатость поверхности типичных материалов подложки

Шероховатость имеет преимущество: она улучшает сцепление материалов друг с другом. Запланируйте постоянное обсуждение этой темы с вашим поставщиком печатных плат.

Некоторые записи взяты из книги Уайли «Основы проектирования микрополосковых схем» Терри Эдвардса.

Скоро в продаже!

Список литературы

E.О. Хаммерстад и Ф. Беккадал, A Microstrip Handbook, ELAB Report , STF 44 A74169, University of Trondheim, Norway, 1975, pp 98-110.

.

Смотрите также