Всесторонний анализ процесса браширования металлических поверхностей: назначение, виды, сравнение технологий и часто задаваемые вопросы

I. Роль и эффект волочения

Основная роль процесса волочения заключается в том, чтобы посредством механического трения создать на поверхности металла крайне мелкую рельефную структуру, что позволяет обеспечить следующие функции:

• Устранение царапин:При появлении локальных царапин на поверхности металла с помощью волочильного станка на всей поверхности создают однородную текстуру в виде царапин (уменьшая толщину стенки), чтобы скрыть исходные царапины. Это один из наиболее распространённых случаев применения данного метода. Хотя после обработки возникает деформационное упрочнение, изменяющее свойства материала, но поскольку полностью избежать появления царапин в процессе производства затруднительно, восстановление с помощью волочения по-прежнему остаётся широко распространённым выбором.
• Декоративное оформление:Тянутая обработка не только позволяет удалить царапины с поверхности алюминиевых листов, но и придает металлической поверхности уникальный декоративный вид. Благодаря различным текстурным решениям можно создать самые разные визуальные эффекты — от индустриального стиля до утончённой элегантности.

Технические рекомендации:В процессе волочения возникает упрочнение, которое изменяет некоторые механические свойства материала. Поэтому в случаях, когда требуется сохранить исходные свойства материала, следует с осторожностью применять технологию волочения или проводить последующую термообработку для восстановления свойств.

II. Основные виды волочения

В зависимости от декоративных потребностей при волочении можно получить различные типы текстур; наиболее распространенными являются пять видов: прямая текстура, хаотичная текстура, волнистая текстура, спиральная текстура и резьбовая текстура.

1. Прямолинейная шлифовка

На поверхности алюминиевой пластины с помощью механического трения наносится линейная текстура, которая выполняет двойную функцию: удаляет поверхностные царапины и придает поверхности декоративный вид. Линейная текстура подразделяется на два вида: непрерывная и прерывистая:

• Непрерывная текстура:Для получения такого эффекта необходимо непрерывно проводить по поверхности алюминиевой пластины горизонтальными линейными движениями с помощью металлической губки или щетки из нержавеющей стали (например, вручную или закрепив металлическую щетку в струге и обрабатывая ею алюминиевую пластину). Изменяя диаметр проволоки щетки из нержавеющей стали, можно получить узоры различной крупности.
• Прерывистая текстура:Как правило, такая обработка осуществляется на полировальных или шлифовальных станках. Принцип работы заключается в использовании двух групп вращающихся в одном направлении дифференциальных валков: верхняя группа представляет собой быстро вращающиеся шлифовальные валки, а нижняя — медленно вращающиеся резиновые валки. Листы из алюминия или алюминиевого сплава проходят между этими двумя группами валков, в результате чего на их поверхности образуется мелкозернистая прерывистая прямая текстура.

2. Брошенная текстура

Матовый текстурированный рисунок, получаемый в результате перемещения алюминиевой пластины вперед-назад и в стороны под воздействием быстро вращающейся медной щетки, не имеющий четкой формы и выраженных узоров. Данный метод обработки предъявляет высокие требования к качеству поверхности алюминиевых или алюминиево-сплавных пластин и подходит для случаев, когда требуется сдержанная и мягкая текстура.

3. Гофрированная проволока

Обычно такая текстура создается на машинах для полировки или нанесения текстуры, где за счет осевого движения верхнего ряда шлифовальных валков на поверхности листов из алюминия или алюминиевых сплавов создается волнообразная текстура. Волнообразная текстура создает ощущение движения и динамический визуальный эффект, поэтому часто используется в изделиях с ярко выраженными декоративными свойствами.

4. Спиральная текстура (оптическая активность)

Узор в виде тонких линий, получаемый путем ротационной полировки поверхности алюминиевых или алюминиево-сплавных пластин с помощью цилиндрического войлочного или нейлонового круга, установленного на сверлильном станке, с использованием полировальной пасты, разбавленной керосином. Чаще всего применяется для декоративной обработки круглых табличек и небольших декоративных циферблатов, придавая им уникальный эффект концентрических кругов.

5. Нарезка резьбы

Используйте небольшой электродвигатель с круглым войлочным диском, закреплённый на столе под углом примерно 60 градусов к краю стола. Изготовьте также салазки с закреплённой алюминиевой прижимной планкой; на салазки приклейте полоску полиэфирной плёнки с ровным краем, чтобы ограничить ширину резьбы. Благодаря вращению войлока и прямолинейному перемещению прижимной планки на поверхности алюминиевой пластины образуются резьбовые узоры одинаковой ширины.

III. Ответы на часто задаваемые вопросы о процессе волочения

Вопрос 1: Обязательно ли волочение должно производиться на плоской поверхности?

Тянутое изделие относительно легко обрабатывать на плоскости; его также можно изготавливать для поверхностей с небольшой кривизной, однако при большой кривизне качество обработки контролировать сложно. Поэтому для деталей с поверхностями большой кривизны обычно рекомендуется сначала выполнить тянутое изделие, а затем подвергнуть его формовке, либо использовать штамповку из тянутого листового материала.

Вопрос 2: Сначала гальваника, потом браширование, или сначала браширование, потом гальваника?

Обычно сначала выполняется сатинирование, а затем гальваническое покрытие, что позволяет снизить затраты. В случаях, когда внешний вид имеет первостепенное значение, также применяется метод, при котором сначала наносится гальваническое покрытие, а затем выполняется сатинирование, однако для этого требуется достаточная толщина гальванического слоя, а глубина сатинирования должна быть тщательно контролироваться, что приводит к значительному увеличению затрат.

Вопрос 3: Как получается брашированная поверхность на нержавеющей стали?

Создание матовой поверхности на нержавеющей стали также осуществляется с помощью механической обработки, например с использованием шлифовальных кругов. Например, вакуумные изделия из нержавеющей стали обычно подвергаются матовой обработке с помощью наждачной бумаги зернистостью 180 и 240.

Вопрос 4: Какую операцию следует выполнить первой — волочение или штамповку?

Стоимость обработки методом шлифования после штамповки весьма высока, поэтому этот метод подходит только для мелких IT- и цифровых изделий с высокой рентабельностью. Для получения эффекта шлифованной поверхности на крупногабаритной бытовой технике (такой как вытяжки, дезинфекционные шкафы, рисоварки и т. д.) обычно используется штампованная из уже шлифованного листового материала (например, нержавеющая сталь SUS430). Нержавеющая сталь используется нечасто из-за высокой стоимости — цена обычного листа из нержавеющей стали составляет около 8000 юаней за тонну (отечественного производства), а после волочения — около 10 000 юаней за тонну; цена обычного листа из нержавеющей стали SUS304 отечественного производства составляет около 25 000 юаней за тонну. Нержавеющая сталь выглядит престижно, но при её обработке высок процент брака, а для соединений, как правило, можно использовать только клепку или сварку методом TOX, что затрудняет контроль технологического процесса.

Вопрос 5: Можно ли на алюминиевых деталях, изготовленных методом литья под давлением, выполнить обработку поверхности методом браширования?

На алюминиевые детали, изготовленные методом литья под давлением, можно нанести поверхностную обработку с эффектом «брашированной поверхности», а после этого — слой защитной пленки (лаковое покрытие, предотвращающее окисление). Кроме того, на пластиковые детали можно непосредственно нанести гальваническое покрытие с эффектом «брашированной поверхности», которое по своему виду практически не отличается от алюминиевого.

Вопрос 6: Есть ли связь между волочением и окислением?

Создание брашированной поверхности не связано с окислением, однако браширование должно проводиться до окисления. Поверхность, полученная в результате естественного окисления, следует рассматривать как дефект качества, поскольку ее окислительная пленка кардинально отличается по составу и внешнему виду от пленки, полученной в результате специальной обработки. Окрашивание не является последующей обработкой после окисления, а проводится одновременно с ним. Существуют следующие три распространенных метода окислительного окрашивания:

• Окрашенная анодированная пленка:Пленка анодного окисления алюминия окрашивается за счет адсорбции красителя.
• Анодированная пленка с естественным окрашиванием:На определённых алюминиевых материалах в подходящем электролите (обычно на основе органических кислот) под действием электролиза на поверхности сплава самопроизвольно образуется окрашенная пленка анодного окисления.
• Электрохимическое окрашивание:Окрашивание анодного оксидного слоя осуществляется путем электроосаждения металла или оксидов металлов в поры оксидного слоя.

Дополнительные пояснения:Помимо браширования, для обработки поверхности алюминия часто применяется пескоструйная обработка, которая также позволяет скрыть царапины и улучшить внешний вид.

IV. Сравнение технологий тисненого тиснения и горячего тиснения

Технология горячего тиснения (перенос электролизного алюминия) позволяет создавать на поверхности пластиковых деталей эффект, напоминающий брашированную поверхность. У обеих технологий есть свои области применения, и их нельзя просто заменить друг другом. Ниже приведены основные сравнения:

размер сравнения	Процесс волочения	Техника горячего тиснения
Подходящие основания	Металлические детали (алюминий, нержавеющая сталь и т. д.)	Бумага, пластик, ткани и т. п.
Принцип технологии	Текстура, образованная механическим трением	Термотрансферная печать — перенос фольги для тиснения на поверхность основания
Сравнение затрат	Немного дешевле (если сравнивать исключительно сами технологии)	Немного выше, но разница в стоимости основного материала и конструкции ещё больше
типичное применение	Панели для бытовой техники, корпуса цифровых устройств, таблички	Панели для DVD-плееров, аудио- и видеотехника, декоративные элементы
Текстурные эффекты	Текстура натурального металла, износостойкая	С помощью различных фольг для горячего тиснения можно получить различные степени блеска и толщины
Пресс-формы и конструкции	Прямая обработка листов	Необходимо учитывать пригодность пластиковых деталей к горячему тиснению

Следует отметить, что эти два технологических процесса применяются в разных условиях, поэтому простое сравнение затрат имеет ограниченное значение. При выборе конкретного варианта необходимо учитывать также другие различия в затратах, связанные с конструкцией пресс-формы, проектированием конструкции и выбором материалов — эти затраты зачастую значительно превышают разницу в стоимости самих технологических процессов.

V. Основные технические аспекты процесса горячего тиснения

Тёплый тиснение относится к виду термотрансферной печати; при создании эффекта «размытого узора» на поверхности пластиковых деталей качество тиснения определяется следующими тремя ключевыми факторами:

1. Выбор материала для пластин для горячего тиснения

В качестве материала для прижимной головки лучше всего подходит красная медь, поскольку она обладает хорошими теплоотводящими и теплопроводящими свойствами, относится к нейтральным материалам среди металлов — не слишком мягкая и не слишком твердая, легко поддается обработке, обладает определенной эластичностью и отличается высокой долговечностью. На практике многие производители, стремясь снизить затраты, выбирают печатные платы из алюминиевого сплава, однако алюминий слишком мягок, имеет низкий срок службы, а при крупных партиях требуется изготовление новых печатных плат, что сопряжено с немалыми затратами на изготовление, поэтому следует учитывать все эти факторы в совокупности.

2. Условия процесса горячего тиснения

В основном включает три параметра:Давление тиснения, иТемпература горячего тисненияответить пениемВремя горячего тиснения. Эти три компонента необходимо подобрать и оптимизировать с учетом характеристик основного материала и фольги для тиснения.

3. Выбор фольги для горячего тиснения

Это самый важный фактор. Фольга для горячего тиснения должна подходить к различным материалам-основам; не существует универсальной фольги, подходящей для всех материалов, и это напрямую влияет на прочность сцепления при термотрансферной печати. При выборе необходимо ориентироваться на характеристики основы (например, тип пластика, поверхностная энергия и т. д.) и подбирать соответствующую модель фольги для горячего тиснения.

Дополнительные области применения:Декоративные элементы «волшебное зеркало» (широко используемые в аудио- и видеотехнике) изготавливаются путем горячего тиснения светоотражающей пленки на листах ПММА (также применяется метод гальваники). Создание брашированного эффекта на поверхности пластиковых деталей обычно осуществляется с помощью горячего тиснения: под воздействием высокой температуры и давления в тисневальной машине вещество с тисневой пленки переносится на поверхность пластика.

заключительные замечания

Технология тисневания, являясь классическим методом обработки поверхностей металла, благодаря своей двойной функции — устранению дефектов и улучшению внешнего вида — нашла широкое применение в таких областях, как бытовая техника, цифровая электроника и декоративные панели. От прямых до хаотичных узоров, от волнистых до спиральных — разнообразие типов текстур открывает широкие возможности для дизайна продукции. В то же время технология горячего тиснения, являющаяся альтернативой для получения эффекта браширования на пластиковых деталях, также играет важную роль в определенных областях.

В реальных производственных условиях выбор между волочением и горячим тиснением, определение типа текстуры и последовательности технологических операций требуют комплексного анализа с учетом позиционирования продукта, бюджета, объема партии и характеристик материала, а не простого сравнения отдельных технологических параметров.