Teriksen pintakäsittely

Esitys aiheesta: "Teriksen pintakäsittely"— Esityksen transkriptio:

1 Teriksen pintakäsittely
Niko Grönman Vesa Raunila Jussi Ojansuu Valmistustekniikan perusteet AKO 13 1

2 Teräksen pinnankäsittely
Teräksen lämpökäsittely Halutaan erilaisia ominaisuuksia teräkseen Kovaa ja kulutusta kestävää Sitkeää ja hyvin taivuteltavaa Muutetaan teräksen mikrorakenne halutuksi Yleisimmät lämpökäsittelyt Karkaisukäsittely Hehkutuskäsittely Termokemiallinen käsittely Termomekaaninen käsittely 2

3 Pintakarkaisu Pintakarkaisumenetelmiä Kylmävalssaus
Usein esim. koneenosalta vaaditaan suurta pinnan kovuutta, mutta keskustan lujuus on toisarvoista. Karkaista kuumentamalla pinta ja vesisuihku Menetelmiä Kuumennuspintakarkaisu: Induktio- ja liekkikarkaisu, laser- ja elektronisuihkukarkaisu Termokemiallinen pintakarkaisu:Hiiletyskarkaisu ja typetys Kylmävalssaus Valssataan huoneenlämmössä, hyvä pinnanlaatu ja mittatarkkuus 3

4 Mekaaninen pinnankäsittely
Vaadittuja ominaisuuksia Ulkonäkö, lujuus, kovuus ja pinnankarheus Menetelmiä Suihkupuhdistus Hionta (kiillotus) Rummutus Harjaus 4

5 Ruostumaton teräs Pintakäsittely
Peruspinta: Kuuma- ja kylmävalssaus, peittaus Mekaanisesti hiotut ja harjatut pinnat: Hiontanauhat ja harjat Kiillotus: Mekaanisesti, tahnat, pehmeät laikat Elektrolyyttinen kiilotus: Sähkökemiallinen menetelmä Suihkupuhallus: mattapinta, lasikuulat, lasijauhe jne Kuviovalssattu: Puristamalla, valssaus 5

6 Ruostumaton teräs Pintakäsittely
Värjätty pinta: Passiivisen oksidikalvon kasvattaminen Erikoisvalmisteinen koristepinta: Laser, etsaus, suihkupuhallus, värjäys, valssaus, Tinattu pinta: mattaharmaa 6

7 Teräksen Pinnanlaatu Neljä mm. arkkitehtuurissa ja rakentamisessa käytetyt pinnanlaadut: Kemiallisesti puhdistetut 1D, 2D, 2B, 2R (esim. 1D: kuumavalssattu ja hehkutettu pinta ja 2B: Yleisimmin käytetty kylmävalssattu pinta) Mekaanisesti hiotut ja harjatut ja kiillotetut 2G, 2J, 2K, 2P, 2F, 2M ja 2W (esim. 2G: yhdensuuntaisesti hiottu pinta ja 2F: mattamainen kuviovalssattu pinta) Ra -arvo Pinnankarjouden Ra -arvo, pinta on sitä sileämpi, mitä pienempi on Ra -arvo 7

8 Pinnoitus Pinnoitusmenetelmän valinta Fysikaaliset ominaisuudet
Pinnoitusmenetelmän valinta Fysikaaliset ominaisuudet Ulkonäkö Kulumisen kestävyys Korroosionkestävyys Ylläpito- ja korjausmahdollisuudet Taloudellisuus Hygieenisyys Optiset vaatimukset Mittojen muuttuminen Voiteluominaisuudet Tilapäinen suojauskyky tarttuvuus 8

9 Pinnoitusmenetelmät 9

10 Esikäsittely Pintakäsittelyn onnistumisen edellytyksenä on huolella suoritettu esikäsittely Esikäsittely Esipuhdistus 10

11 Esikäsittely Pinnalta poistettava mm. Metallioksidit
Voitelu- ja jäähdytysnesteiden jäänteet, öljyt Ruosteenestoaineet Varastolika Aiemman käsittelyn jätteet Hioma- ja kiillotusainejätteet Tilapäiset korroosionestoaineet 11

12 Esikäsittely Lian- ja rasvanpoistomenetelmät Vesi ja vesihöyry
Vesisuihku puhdistettavalle pinnalle Höyrypuhdistus->höyry-vesisuihku ->0,5-1% pesuainetta Liuotinpesu Palavat liuottimet Liuotin bensiini Aromaattiset liuottimet Tärpätti Tinneri Palamattomat liuottimet Trikloorietyleeni Perkloorietyleeni Metyleenikloridi 12

13 Ruosteenpoisto Ruosteenpoistomenetelmät jaetaan Mekaanisiin Termisiin
Kemiallisiin menetelmiin Tarkoituksena poistaa metallin pinnalta ruoste, valssihilse ja oksidit 13

14 Ruosteenpoisto Mekaaniset menetelmät
Suoritetaan käsin tai koneellisesti Riippuu sijainnista, koosta, muodosta ja vaadittavasta puhdistusasteesta Menetelmiä Kaavinta ja harjaus Koneharjaus pyörivällä teräsharjalla ja hionta Hakkaus Suihkupuhdistus 14

15 Ruosteenpoisto Terminen menetelmä Liekkipuhdistus
Happi-asetyleeniliekkiä käyttäen puhdistetaan teräspinta ruosteesta ja valssihilseestä Jälkikäsittelynä teräsharjaus 15

16 Ruosteenpoisto Happopeittaus
Epäorgaaninen lika, jätteet poistetaan peittaamalla Pinta puhdistettava ennen peittausta Tavallisimmat peittaushapot ovat rikkihappo, suolahappo ja fosforihappo Happoon lisätään korroosionestohibiittiä, joka ehkäisee metalliin liittyvän hapon vaikutuksen eli syöpymisen ja haurastumisen Suoritetaan sähkökemiallisesti, siveltimellä, upottamalla tai ruiskupeittauksena 16

17 Reaktiopinnoitteet Fosfatointi Kromatointi
Parantaa maalikalvon tarttuvuutta metallipintaan ja korroosiokestävyyttä Teräksen pinnalle muodostuu ohut kiteinen metallifosfaattikalvo Ruiskuttamalla, upotus Kromatointi Käytetään kevytmetallien ja sinkittyjen kappaleiden esikäsittelymenetelmänä 17

18 Pinnoitusmenetelmät, maalaaminen
- Yleisin metallien pintakäsittelymenetelmä. - Maalauksessa huomioitavaa.. - Maalauksen esikäsittelyt 18

19 Maalityypit 1. Fysikaalisesti kovettuvat akryylimaalit
2. Ilmakuivuvat alkydimaalit 3. 2-komponenttiset epoksimaalit 4. Jauhe –ja polttomaalit 19

20 Maalauksen korroosionesto
20

21 Maalaus Tartuntamaalaus Märkämaalaus - Ruiskumaalaus - Upotusmaalaus
- Muut menetelmät 21

22 Maalaus Jauhe- ja polttomaalaus
Ohutlevytuotteet maalataan nykyään lähes aina jauhemaalausmenetelmällä. Menetelmät Esimerkkeinä jääkaapit, mikroaaltouunit, pesukoneet, polkupyörät, huonekalujen osat ym. 22

23 Sähkösaostus ja kemiallinen pinnoitus
Pinnoitemetalli saostetaan metallisuokaliuoksestaan esineen päälle Vaatii sähkövirtaa Pinnoitettavan esineen oltava sähköäjohtava Pinnoitettavan esineen laatu ja puhtaus suuressa merkityksessä 23

24 Sähköpinnoitteiden prosessin kulku
Tyypillinen pinnoituslinja: Rasvanpoisto, peittaus ja sähköpinnoitus. Näiden välissä huuhtelu Kuvassa sinkitys kotikonstein. 24

25 Elektrolyysi Liuoksen ja sähkövirran avulla saadaan positiiviset ionit kulkemaan katodina toimivalle esineelle Kuvassa sähkösinkitystapahtuma 25

26 Sähkösinkitys Tavallisin sähköinen pinnoitusmenetelmä
Parannetaan korroosionkestävyyttä Parempi ulkonäkö Hyvä makrolevityskyky Voidaan parantaa korroosionkestävyyttä kromatoinnilla Makrolevityskyky: Samanpaksuinen pinnoitekerros joka paikassa 26

27 Sähkönikkelöinti Käytetään sekä koriste- että teknisinä pinnoitteina
Kova, kulutuksenkestävä Myös hyvä kemiallinen kestävyys Kovanikkelipinnoitteiden käyttökohteita mm. koneen osat Tekninen nikkelöinti muistuttaa ominaisuuksiltaan ja käyttöalueeltaan kovakromausta 27

28 Kromaus Voidaan jakaa koristekromauksiin ja kovakromauksiin
Koristekromia käytetään paljon nikkelin päällä korrroosionsuojana Ongelmana suuret sisäiset jännitykset Kovakromausta käytetään kun halutaan sekä kulutusta että korroosiota kestävä pinta Kylvyllä huono levittymiskyky (haastava) Pinnoitustapahtumassa vapautuu myrkyllisiä aineita 28

29 Kemiallinen pinnoitus
Tasainen kerrospaksuus Hyvä levittymiskyky Ei tarvita sähköä Kalliimpi kuin sähköpinnoitus 29

30 Kuumaupotus (Kuumasinkitys)
Eniten käytetty metallinen pinnoitusmenetelmä Sinkkki suojaa terästä katodisesti, eli alkaa syöpyä ensin pois Voidaan maalata tai päällystää muovilla Prosessi Puhdistetut kappaleet upotetaan sulaan sinkkiin 30

31 Kuumasinkitys (prosessi)
1. Rasvanpoisto 2.Ruosteenpoisto happopeittauksella 3.Vesihuuhtelu 4.Juoksuteainekäsittely 5.Kuivaus 6.Upotus sulaan sinkkiin 7.Jäähdytys ja viimeistely 8.Punnitus 9.Tarkastus ja mittaus 31

32 Kuumasinkitys Etuja Alhainen hinta Pitkä kestoikä Tasainen pinta, myös nurkkiin (ks. kuva) Pinnoitepaksuus määräytyy pinnoitettavan aineen paksuuden mukaan

33 Kuuma-aluminointi Sinkitystä vastaava prosessi
Voidaan käyttää parantamaan sinkkipinnoitteiden korroosion ja lämpötilankestoa 33

34 Kuumatinaus Käyttökohteena esim. elintarviketeollisuus (vähenevin määrin) Sulamispiste matala, pinnoittaminen helppoa Hyvä korroosionkesto 34

35 Terminen ruiskutus Työkappaleen pinnoittamista hienojakoisilla hiukkasilla Kaikkia epäorgaanisia sulattaessa hajoamattomia aineita ja yhdisteitä voidaan ruiskuttaa Menetelmiä mm. Liekkiruiskutus Kaariruiskutus Plasmaruiskutus 35

36 Pinnoitteiden testaus ja tutkiminen
Voidaan jakaa kahteen ryhmään Laadunvalvonta Korroosionkestävyyden ja muiden teknisten ominaisuuksien testaus 36

37 Laadunvalvonta standardit
Pyritään varmistamaan ensisijaisesti Ulkönäkö Paksuus Laatu Kiinnipysyvyys Muut tekniset ominaisuudet 37

38 Laadunvalvonta ja standardit
Menetelmät ja vaiheet Visuaalinen tarkastus Esikäsittelyjen valvonta ja tarkastus Kylpyjen valvonta Pinnoitestandardit Pinnoitteen paksuuden mittaus Pinnoitteen huokoisuuden määritys Pinnoitteen kiinnipysyvyyden testaus Maalikalvojen ominaisuuksien määritykset 38

39 Korroosiokestävyystestit
Tärkeitä, koska pinnoitus suoritetaan usein korroosionestotoimenpiteenä Kestävyystestejä suoritetaan kahdesta syystä Oikean pinnoiteyhdistelmän valitsemiseksi tiettyyn ympäristöön Pinnoitteessa olevien vikojen paikantaminen 39

40 Korroosiokestävyystestit
Testejä Korroosiokokeet korroosiokaapissa Kokeet suolasumukaapissa Rikkidioksiditesti Huokoisuustesti Säänkestävyystestit (kenttäkokeet) 40

41 Kustannukset Kustannusten muodostumisessa huomioon otettavat asiat
Ympäristö Käytön asettamat vaatimukset Pinnoitettavan kappaleen muoto Tarvittavat esi- ja jälkikäsittelyt Missä pinnoitus suoritetaan (kuljetuskustannukset) 41

42 Kustannukset Kun sopivat pinnoitteet on valittu koostuvat metallisten pinnoitteiden ja maalauksen oleellisimmat kustannukset seuraavista: Henkilöstökustannukset Materiaalikustannukset Laite- ja tilakustannukset Käyttökustannukset Sisäisten ja ulkoisten ympäristötekijöiden aiheuttamat kustannukset Muut valmistuskustannukset ( esim. pakkaus-, varastointi- ja kuljetuskustannukset 42

43 Kustannukset Maalauskustannusten arviointi
Voidaan arvioida perustuen kokemukseen Tunnetaan aikaisemmat kustannukset Jos tiedetään esim. teräksen määrä tonneina, voidaan muuttaa se neliömetreiksi, josta kustannukset voidaan arvioida 43