Jako vedoucí výroby v závodě na zpracování plechů společnosti ShincoFab jsem strávil roky přímo ve výrobě a sledoval, jak se jinak kvalitní kovové díly kazí kvůli špatné přípravě před práškovým lakováním.
Většina konstruktérů do výkresu v AutoCADu nebo SolidWorksu jen tak napíše obecný popis „černý práškový lak“ a přenechá řešení tohoto problému výrobci. To je nákladná chyba. Návrh s ohledem na práškové lakování je mechanickým pravidlem, nikoli pouhým estetickým doplňkem. Pokud nebudete brát v úvahu, jak se prášek nanáší nebo jak se díl vypaluje při teplotě 400°F, může se snadno stát, že se hotové díly k sobě nebudou hodit.
V tomto návodu vám ukážu, jak vyrábět kvalitnější kovové díly. Dozvíte se, jaké jsou přesné rozměrové přídavky pro tloušťku povlaku, jak bezpečně odvádět zachycené kapaliny a jaký je nejhospodárnější způsob ochrany závitů.
Pokud tato pravidla ještě dnes zakomponujete do svého modelu v Fusion 360 nebo SolidWorks, předejdete chybám při sestavování, výrazně zkrátíte dodací lhůty a ušetříte si náklady na drahé opravy.
1. Jak by měla být navržena geometrie kovových dílů pro práškové lakování?
Návrh pro práškové lakování začíná u fyzického tvaru vašeho dílu. Pokud základní geometrie brání procesu lakování, je pravděpodobné, že konečný povrch nebude vyhovující. Zde je návod, jak díly tvarovat tak, aby byl výsledek úspěšný.
Má se práškové lakování provádět před nebo po složité montáži?
Pravidlo přímé viditelnosti je základním principem práškového lakování, podle kterého se prášek přilepí především na povrchy, které jsou přímo vystaveny dráze proudu ze stříkací pistole. Představte si stříkací pistoli jako baterku; pokud světlo nedopadne na konkrétní místo na vašem dílu, prášek se tam bude dostat jen stěží.
Pokud chcete, aby byly vnitřní rohy rovnoměrně pokryty vrstvou, vyhněte se svařování složitých a těsných sestav. Pravděpodobně by vznikla skrytá místa bez vrstvy. Tato místa s obnaženým kovem při kontaktu s vlhkostí rychle zreziví.
Chcete-li tento problém vyřešit, natřete jednotlivé díly ještě předtím, než přistoupíte k finální složité montáži.
Co je to efekt Faradayovy klece při práškovém lakování?
Hluboké prohlubně a úzké U-profily se obtížně lakují práškovou barvou kvůli Účinek Faradayovy klece při elektrostatickém práškovém lakování. V hlubokých zářezech a ostrých vnitřních rozích se elektrostatické pole soustřeďuje na odkryté hrany, takže nabitý prášek má tendenci se hromadit na vnějších površích, zatímco pokrytí na dně prohlubně zůstává tenké nebo neúplné.
Minulý měsíc nám jeden zákazník zaslal na zakázku vyrobený rám z U-profilu, který byl 4 palce hluboký, ale široký pouze 1 palec. Prášková barva do této prohlubně nepronikla. Museli jsme výrobu pozastavit a požádat zákazníka, aby rám přepracoval na dvě části spojené šrouby.
Pravidlo návrhu 1:1 pro práškové lakování stanoví, že hloubka prohlubně nebo U-profilu by obecně neměla přesáhnout jeho šířku. Tím se zabrání tomu, aby efekt Faradayovy klece odrážel prášek. Chcete-li toto pravidlo dodržet v programech SolidWorks, Fusion 360 nebo AutoCAD, řiďte se těmito přísnými rozměrovými limity:
- Poměr hloubky k šířce by neměl přesáhnout 1:1.
- Pokud je kanál široký 2 palce, neměl by být hlubší než 2 palce.
- Pokud je prohlubeň hlubší než široká, prášek se pravděpodobně nedostane až na dno.
- Pokud potřebujete hlubší kapsu, přepracujte ji tak, aby se skládala ze dvou samostatných částí.
Proč je nutné před nanesením práškového nátěru zaoblit ostré hrany?
Tekutá barva stéká a hromadí se na okrajích. U práškového lakování je tomu naopak.
Práškový nátěr se během vypalování při teplotě 400 stupňů v důsledku povrchového napětí přirozeně odlupuje od ostrých hran. Vznikají tak nebezpečně tenké oblasti, které jsou náchylné k odlupování a korozi. Chcete-li zajistit maximální trvanlivost nátěru a ochranu hran, řiďte se následujícími pokyny ohledně geometrie:
- Vyhněte se ponechání ostrých, neopracovaných hran na dílech z hliníku 6061 nebo z oceli válcované za studena.
- Ke všem hranám přidejte poloměr nejméně 0,030”.
- Zaoblená hrana drží silnou a rovnoměrnou vrstvu pudru, která se neodlupuje.
Zakryje práškový nátěr nerovnosti na svarech?
Konstruktéři často předpokládají, že práškový nátěr zakryje nevzhledné svary. To však obvykle neplatí. Lesklý práškový nátěr totiž působí jako lupu, která vady povrchu ještě více zvýrazňuje.
Lesklý práškový nátěr povrchové vady spíše zvýrazňuje, než aby je zakrýval. Hrubé svary zanechávají drobné důlky a ostré výčnělky, na kterých prášek nemůže správně ulpět, čímž vznikají okamžitá slabá místa náchylná k rzi a korozi. Správná příprava surových kovových povrchů, jako je ocel válcovaná za studena nebo nerezová ocel 304, před nanesením práškového nátěru:
- Strukturální svary obrouste tak, aby byly v jedné rovině s povrchem.
- Hluboké škrábance nebo strusku obruste.
- Čím hladší je váš podklad z hliníku 6061 nebo oceli, tím odolnější bude výsledná povrchová úprava.
2. O kolik se díky práškovému lakování zvětší tloušťka kovu?
Práškové lakování není neviditelný nátěr. Dodává kovu skutečnou, měřitelnou tloušťku. Pokud tuto skutečnost při návrhu zohledníte, může se stát, že se součásti při montáži nebudou k sobě hodit.
Jaké jsou standardní CAD tolerance pro práškové lakování?
Častou chybou je specifikace otvoru o průměru 1 palce pro čep o průměru 1 palce. Vzhledem k tomu, že se práškový nátěr nanáší na stěny otvoru, dochází ke zmenšení výsledného vnitřního průměru; před schválením je proto nutné stanovit vůli a tloušťku nátěru. Zohledněte ve svém návrhu požadovanou vůli po povrchové úpravě Parametry pravidel pro plechové díly v SOLIDWORKS DFMXpress nebo Referenční příručka k pravidlům pro plechové díly Fusion, a na výkresu uveďte tloušťku povlaku a případné požadavky na maskování.
Práškové lakování obvykle zvyšuje tloušťku o 0,003 až 0,010 palce na každé straně, což vyžaduje rozměrové posuny v CADu, aby bylo zajištěno správné usazení dílů. Jelikož práškové lakování pokrývá obě strany otvoru, je nutné tuto vůli zdvojnásobit. U standardního otvoru o průměru 1 palec počítejte s následujícími rozměrovými změnami:
- Surový otvor obrobený na CNC stroji: průměr 1 000″
- Se standardním lesklým lakem (tloušťka vrstvy 0,003″ na každé straně): průměr 0,994″
- S vrstvou Heavy Sandtex (tloušťka vrstvy 0,005″ na každé straně): průměr 0,990″
Jak vidíte, silně strukturovaná vrstva zmenší otvor až o celou setinu palce. Nezapomeňte výřezy dimenzovat s rezervou tak, aby odpovídaly konkrétnímu typu prášku, který používáte.
Jak se vypočítávají vůle u spojů typu „jazýček a drážka“?
Toto pravidlo pro sestavování platí zejména pro spoje plechů typu „jazýček a drážka“. Pokud jsou drážky příliš těsné, díly se zaseknou. Nakonec je budete muset k sobě přitlačit gumovým kladívkem.
Spojení plechů typu „jazýček a drážka“ vyžadují specifické rozměrové vůle, které zohledňují nárůst tloušťky práškového nátěru. Jsou-li spoje navrženy příliš těsně, je při montáži nutné použít silné údery kladivem, které vedou k prasknutí vytvrzeného nátěru. Aby se zajistilo, že se díly s práškovým nátěrem budou hladce zasouvat do sebe bez zasekávání, dodržujte při návrhu v CAD tyto vůle:
- Ke všem styčným plochám přidejte dodatečnou vůli v rozmezí 0,010” až 0,015”.
- Vaše součásti do sebe hladce zapadnou.
- Ten prášek tu mezeru pěkně vyplní.
3. Jak se chrání závitové otvory při práškovém lakování?
Vytvrzený práškový nátěr je velmi pevný. Pokud se dostane do závitových otvorů, budete mít potíže se zašroubováním šroubu. Včasná příprava spojovacího materiálu a spojovacích bodů vám později ušetří spoustu starostí.
Měli byste vložky PEM instalovat před nebo po práškovém lakování?
Mají se vložky PEM instalovat před nebo po práškovém lakování? Jedná se o velmi diskutované téma, ale odpověď je jasná.
Před nanesením povrchové úpravy zatlačte standardní kovové vložky na místo.
Standardní spojovací prvky z nerezové oceli 304 a pozinkované oceli určené k samozalisování se obvykle montují před nanesením práškového nátěru, za předpokladu, že vybrané číslo dílu a povrchová úprava jsou schváleny pro daný cyklus vytvrzování. Ověřte materiál, povrchovou úpravu, požadavky na montáž a případná teplotní omezení v příslušných Katalog spojovacích prvků PEM® před vytažením. Montáž samozavíracích spojovacích prvků po nanesení povrchové úpravy může poškodit hotový povrch, protože tento proces vyžaduje velkou montážní sílu. Pro správné zajištění spojovacích bodů dodržujte následující pokyny týkající se spojovacích prvků:
- Kovové kování zatlačte na místo před nanesením nátěru.
- Nikdy před troubou neinstalujte běžné plastové nebo gumové součásti.
- Na výkresu jasně označte, které vložky je třeba zamaskovat.
Jak velikost otvorů ovlivňuje náklady na maskování při práškovém lakování?
Aby se do závitů nedostal prášek, musí je výrobce zakrýt. Standardizace velikostí otvorů snižuje konečnou cenu.
Výrobci, kteří se zabývají práškovým lakováním, používají k ochraně závitových otvorů opakovaně použitelné silikonové zátky. Tyto zátky se dodávají ve standardních velikostech. Pokud navrhujete svůj díl s libovolnými, nestandardními velikostmi otvorů, tyto standardní zátky se do nich nevejdou.
Místo toho musí pracovník v lakovně ručně nastříhat kusy vysokoteplotní pásky na míru. Ruční lepení trvá déle. Čím déle to trvá, tím více zaplatíte. Držte se standardních velikostí šroubů (jako M4, M6 nebo 1/4-20), aby dílna mohla vložit standardní zátku a pokračovat v práci.
Je levnější zakrýt otvory, nebo po práškovém lakování znovu vyvrtat závity?
Někteří konstruktéři maskování úplně vynechávají. Vycházejí z toho, že výrobce může po vytvrzení povlaku otvory vyvrtat. To je nákladná chyba.
Tuto chybu vídám na našem pracovišti neustále. Konstruktéři předpokládají, že to v továrně později znovu vyvrtá. Zde je skutečný rozpis nákladů vycházející z pracovních operací společnosti ShincoFab v případě, že musíme opravit 50 závitových otvorů:
- Zakrytí 50 otvorů: Pracovník nasadí 50 silikonových zátěk. Trvá to 5 minut. Při standardní sazbě za práci to představuje minimální náklady na práci.
- Opětovné vyvrtání 50 otvorů: Pracovník musí upnout díl, pečlivě nasměrovat závitník a ručně vyříznout ztvrdlý prášek z 50 otvorů. To trvá asi 45 minut, čímž se vaše mzdové náklady na tyto otvory zvýší téměř desetinásobně.
Co je horší, při provlečení závitníku otvorem s povrchovou úpravou často dochází k odlupování okolního nátěru. Zaveďte pravidlo, že při navrhování budete počítat s použitím zátkami, a ve výkresech výslovně uveďte požadavky na maskování.
4. Jak se připravují kovové díly pro průmyslovou lakovací linku?
Než se váš díl vůbec dostane ke stříkací pistoli, projde chemickým čištěním a pecí na vytvrzování. Pokud při návrhu nezohledníte tyto výrobní kroky, váš díl na výrobní lince selže.
Proč musí mít svařované trubky při práškovém lakování odvětrávací otvory?
Před nanesením povlaku se díly ponoří do chemické čisticí lázně. Pokud navrhujete utěsněnou svařovanou trubku, tyto kapaliny v ní zůstanou uvězněny.
Jakmile se tato část dostane do vytvrzovací pece o teplotě 400°F, uzavřená kapalina se začne vařit, přemění se na plyn a prudce se rozpíná. Prasknutí práškového nátěru je závažná povrchová vada, ke které dochází, když se tento rozpínající se plyn protlačí skrz roztavený práškový nátěr a vytvoří v povrchové úpravě obrovské díry.
Sám jsem byl svědkem toho, jak prasknutí zničil v naší peci celou várku trubkových rámů vyrobených na zakázku, protože konstruktér zapomněl přidat jediný odvětrávací otvor.
Do trubkových rámů je nutné navrhnout odvětrávací a odtokové otvory. Osvědčeným pravidlem je přidat odvětrávací otvor o průměru 0,25” na každý kubický stopu vnitřního objemu. Tyto otvory umístěte do nejnižšího bodu konstrukce, aby gravitace mohla kapaliny řádně odvést.
Jak se navrhují otvory pro zavěšení při práškovém lakování?
V továrně musí být váš díl zavěšen na kovovém háku. Tím se všechny jeho strany dostanou do dosahu stříkací pistole a dojde k uzemnění elektrického náboje. Ideálním řešením je v tomto případě standardní skrytý otvor o průměru 0,125”.
Tovární závěsné otvory umožňují, aby se práškový nátěr dostal na všechny strany kovového dílu a zároveň zajistily uzemnění elektrického náboje. Standardní skrytý otvor o průměru 0,125 palce funguje dobře, avšak vysoké teploty v peci kov změkčují, což u těžkých dílů způsobuje jejich deformaci. U standardních závěsných otvorů dodržujte následující přísné hmotnostní limity:
- Hliník 6061: Otvor o průměru 0,125” se začne trhat nebo deformovat, pokud díl váží více než 15 liber.
- Ocel válcovaná za studena: Otvor o průměru 0,125” ve za studena válcované nebo měkké oceli bezpečně unese přibližně 45 liber.
Pokud je váš díl těžší, než jsou tyto limity, navrhněte speciální, silnější závěsnou konzolu. Můžete také přidat více otvorů, aby se váha rovnoměrně rozložila.
Co když váš díl nemůže mít trvale vyvrtané otvory pro zavěšení?
Vytvoření trvalého otvoru není vždy možné. Mohlo by to narušit elegantní vzhled vašeho návrhu.
Pokud je váš díl malý, navrhněte odlamovací výstupek. K okraji modelu v programu SolidWorks nebo AutoCAD přidejte malý obětní výstupek s otvorem. V továrně díl zavěsí za tento výstupek, nanesou na něj povlak a vypálí ho.
Jakmile díl vychladne, odlomte výstupek. Na místě, kde se výstupek odlomil, zůstane malá tečka z holého kovu. Stačí ji rychle přetřít retušovací barvou a tečka se účinně zakryje, takže hlavní povrchy zůstanou čisté.
5. Jak si vybrat správný typ práškového lakování?
Váš díl je konečně navržen tak, aby obstál v továrně. Nyní je na čase, aby i skvěle vypadal. Výběr povrchové úpravy však vyžaduje více než jen estetická hlediska.
Jak výběr barvy ovlivňuje náklady na práškové lakování?
Výběr barvy se zdá být jednoduchý. Vaše volba však má přímý dopad na vaši peněženku i časový harmonogram.
Pokud ve svém výkresu uvedete velmi konkrétní, zakázkovou barvu RAL, pravděpodobně narazíte na minimální objednávkové množství (MOQ). Dodavatelé práškových barev prodávají ve velkém. Pokud potřebujete pouze několik dílů s povrchovou úpravou v zakázkové neonově růžové barvě, výrobce i tak musí zakoupit celou komerční velkoobjemovou krabici tohoto prášku. Tyto náklady pak přenese na vás a čekání na dodávku prodlouží vaši dodací lhůtu o několik týdnů.
Navrhování jednoho dílu s více barvami je ještě náročnější. Vyžaduje to vypalování, zakrytí a opětovné vypalování. Je to velmi nákladné a hrozí, že se zničí první vrstva.
Pokud je to možné, držte se standardních firemních barev daného podniku. Ty mají obvykle skladem. Vaše díly tak budou lakovány rychleji a vy se vyhnete vysokým poplatkům za minimální odběr.
Jaký je rozdíl mezi epoxidovým a polyesterovým práškovým lakováním?
Ne všechny prášky jsou vyrobeny ze stejného materiálu. Je třeba přizpůsobit jejich chemické složení danému prostředí.
Epoxidový práškový nátěr je odolný průmyslový povrch s vysokou odolností vůči chemikáliím, palivům, olejům a mechanickému poškození, jak je popsáno v Informace o epoxidových práškových nátěrech společnosti Sherwin-Williams. Běžné epoxidové práškové nátěry se však obecně nejlépe hodí pro použití v interiéru: dlouhodobé vystavení ultrafialovému záření může způsobit křídování, změnu barvy a ztrátu lesku. Pro vnější díly je třeba specifikovat polyester odolný proti UV záření, superodolný polyester, fluoropolymer nebo jiný nátěrový systém ověřený pro požadované podmínky vystavení.
Polyesterový práškový nátěr je povrchová úprava určená pro venkovní použití, která po dlouhá léta odolává intenzivnímu UV záření a nepříznivým povětrnostním podmínkám, aniž by ztratila svou barvu. Polyesterové prášky používejte na díly, které jsou vystaveny venkovním podmínkám.
Která struktura práškového nátěru je nejvhodnější pro zakrytí povrchových vad?
Vysoce lesklé povrchy vypadají na papíře úžasně. Ve skutečnosti se však lesklý povrch chová jako zrcadlo. Zvýrazňuje téměř každý škrábanec, otisk prstu a stopu po struktuře kovu na vašem dílu z surového hliníku 5052 nebo z oceli válcované za studena.
Pokud není vaše nerezová ocel 304 nebo hliník 6061 bezchybně vyleštěná, vyhněte se vysokému lesku. Místo toho použijte strukturovaný povrch.
V tomto případě jsou vašimi nejlepšími pomocníky prášky typu Sandtex nebo vrásčité prášky. Na dotek připomínají jemný brusný papír. Tyto drsné textury rozptylují světlo. Díky tomu účinně zakryjí drobné nedokonalosti, stopy po nástrojích a otisky prstů. Zároveň dodávají vašim dílům robustní, profesionální vzhled a zajišťují lepší přilnavost.
Závěr
Prémiový práškový lak To není náhoda. Je to standardní funkce programů SolidWorks, AutoCAD nebo Fusion 360.
Tím, že v předstihu počítáte s větší tloušťkou, chráníte závity a přidáváte odvětrávací otvory, získáte plnou kontrolu nad konečným výsledkem. Už nemusíte držet palce a doufat, že se díly k sobě hodí. Místo toho získáte přesně ty výsledky, které jste navrhli, včas a bez nutnosti platit za nákladné opravy.
Na adrese ShincoFab, každý den se zabýváme zakázkovou výrobou plechových dílů. Okamžitě poznáme, když projektant tato pravidla chápe. Pokud nám přijde soubor, ve kterém jsou již zahrnuty správné odstupy, pokyny k maskování a závěsné výstupky, můžeme zakázku hladce zpracovat a dodat vysoce kvalitní díl mnohem rychleji.
Tyto zásady uplatněte při vaší příští výrobě. Váš výrobce vám za to bude vděčný, vaše montážní linka bude fungovat plynuleji a vaše kovové díly budou vypadat lépe než kdykoli předtím.
