Anodizing adalah salah satu pilihan perawatan permukaan yang paling umum untuk aluminium CNC.Ini menempati sebagian besar pangsa pasar bagian anodized.Proses ini sangat cocok untuk bagian aluminium yang dibuat dengan berbagai proses manufaktur, seperti permesinan CNC, pengecoran dan pembentukan pelat.
Artikel ini akan memandu Anda ke pertimbangan desain anodizing.
Pengantar oksidasi anodik
Oksidasi anodik adalah proses pengubahan permukaan logam menjadi lapisan oksida melalui proses elektrolisis.Melalui proses ini, ketebalan lapisan oksida alami ini ditingkatkan untuk meningkatkan daya tahan suku cadang, daya rekat cat, penampilan komponen, dan ketahanan korosi.Gambar berikut menunjukkan beberapa bagian yang telah dianodisasi dan kemudian diwarnai dengan warna yang berbeda.
Proses ini menggunakan penangas asam dan arus untuk membentuk lapisan anoda pada logam dasar.Singkatnya, ini adalah untuk menciptakan lapisan oksida yang terkontrol dan tahan lama pada komponen, daripada mengandalkan lapisan oksida tipis yang dibentuk oleh bahan itu sendiri.Hal ini mirip dengan kebiruan, fosfat, pasivasi dan perawatan permukaan lainnya dari baja yang digunakan untuk ketahanan korosi dan pengerasan permukaan.
Jenis anodisasi:
Dalam makalah ini, oksidasi anodik dibagi menjadi tiga kategori dan dua kategori.Ketiga jenis tersebut adalah sebagai berikut:
Tipe I:
Tipe I dan IB – anodisasi asam kromat
Tipe IC – anodisasi asam non kromat, bukan tipe I dan IB
Tipe II:
Tipe II - pelapisan konvensional dalam penangas asam sulfat
Tipe IIB - alternatif non kromat untuk pelapis tipe I dan IB
Kategori III:
Tipe III - anodisasi keras
Ada alasan khusus untuk setiap jenis anodisasi.Beberapa alasan tersebut adalah:
1. Tipe I, IB dan II digunakan untuk ketahanan korosi dan tingkat ketahanan aus tertentu.Untuk aplikasi kritis kelelahan, tipe I dan tipe Ib digunakan karena merupakan lapisan tipis.Salah satu contohnya adalah komponen struktural pesawat yang sangat lelah.
2. Bila I dan IB membutuhkan alternatif non kromat, maka digunakan tipe IC dan IIB.Ini biasanya merupakan hasil dari peraturan atau persyaratan lingkungan.
3. Tipe III terutama digunakan untuk meningkatkan ketahanan aus dan ketahanan aus.Ini adalah lapisan yang lebih tebal, sehingga akan lebih unggul dari jenis keausan lainnya.Tetapi pelapisan dapat mengurangi umur kelelahan.Anodisasi tipe III umumnya digunakan untuk suku cadang senjata api, roda gigi, katup, dan banyak bagian lain yang relatif geser.
Dibandingkan dengan aluminium telanjang, semua jenis perekat berkontribusi pada daya rekat cat dan perekat lainnya.Selain proses anodisasi, beberapa bagian mungkin perlu diwarnai, disegel atau diperlakukan dengan bahan lain, seperti pelumas film kering.Jika suatu bagian akan diwarnai, itu dianggap kelas 2, sedangkan bagian yang tidak diwarnai adalah kelas .
Pertimbangan desain
Sejauh ini, Anda mungkin diminta untuk mempertimbangkan beberapa faktor kunci saat merancang bagian yang dianodisasi.Ini mudah (dan sering) diabaikan di dunia desain.
1. Ukuran
Faktor pertama yang perlu kita pertimbangkan adalah perubahan dimensi yang terkait dengan komponen anodized.Pada gambar, insinyur atau perancang dapat menentukan untuk menerapkan ukuran setelah pemrosesan untuk mengimbangi perubahan ini, tetapi untuk pembuatan prototipe cepat, kami jarang memiliki gambar, terutama jika kami menggunakan layanan pembubutan cepat yang mengandalkan model padat.
Ketika bagian-bagian dianodisasi, permukaannya akan "tumbuh".Ketika saya mengatakan "pertumbuhan", maksud saya diameter luar akan menjadi lebih besar dan lubangnya akan menjadi lebih kecil.Ini karena lapisan anoda tumbuh ke dalam dan ke luar dari permukaan bagian ketika aluminium oksida terbentuk.
Dapat diperkirakan bahwa peningkatan ukuran sekitar 50% dari total ketebalan lapisan anoda.Tabel berikut merinci kisaran ketebalan berbagai jenis pelapis menurut Mil-A-8625.
Ketebalan ini dapat bervariasi tergantung pada paduan khusus dan kontrol proses yang digunakan.Perisai mungkin diperlukan jika perancang ingin mengontrol pertumbuhan fitur presisi tinggi.Dalam beberapa kasus, seperti lapisan tipe III yang lebih tebal, bagian-bagiannya dapat dilapis atau dipoles hingga ukuran akhir, tetapi ini akan meningkatkan biaya.
Pertimbangan dimensi lainnya adalah radius tepi dan sudut dalam karena lapisan anodik tidak dapat dibentuk pada sudut tajam.Hal ini terutama berlaku untuk pelapis tipe III, di mana jari-jari sudut berikut untuk ketebalan tipe III tertentu direkomendasikan sesuai dengan Mil-A-8625:
Untuk lapisan yang lebih tipis, fraktur tepi dalam kisaran 0,01-0,02 sudah cukup, tetapi lebih baik berkonsultasi dengan insinyur proses percepatan untuk memverifikasi ini.
2. Ketahanan aus
Mempertimbangkan peningkatan kekerasan lapisan anoda, kita tahu bahwa kekerasan permukaan meningkat.Kekerasan lapisan yang ditentukan sebenarnya tidak khas karena interaksi antara logam dasar yang lebih lunak dan lapisan anoda yang keras.Mil-A-8625 menetapkan uji ketahanan aus untuk memenuhi tantangan ini.
Sebagai kerangka acuan, kekerasan bahan dasar aluminium 2024 berada pada kisaran 60-70 Rockwell B, dimana kekerasan anodizing tipe III adalah 60-70 Rockwell C. Gambar berikut menunjukkan salah satu klem penjepit CNC saya, yang memiliki telah dianodisasi dan diwarnai merah.
Meskipun kayu keras, plastik rekayasa, dan logam non feritik sulit diaplikasikan di lingkungan dengan getaran tinggi, permukaannya hampir tidak pernah aus.
3. Mewarnai dengan pewarna
Seperti dijelaskan di atas, film anodized dapat diwarnai.Ini dapat dilakukan karena berbagai alasan, seperti estetika, pengurangan cahaya yang menyimpang dalam sistem optik, dan bagian kontras / identifikasi dalam perakitan.
Ketika datang ke anodizing, beberapa tantangan untuk didiskusikan dengan pemasok Anda adalah:
Pencocokan warna: sulit untuk mendapatkan kecocokan warna yang sebenarnya dengan bagian yang dianodisasi, terutama jika tidak diproses dalam batch yang sama.Jika rakitan terdiri dari beberapa bagian anodized dengan warna yang sama, diperlukan perangkat kontrol khusus.
Memudar: film anodized terkena UV atau suhu tinggi dapat memudar.Pewarna organik lebih terpengaruh daripada pewarna anorganik, tetapi banyak warna membutuhkan pewarna organik.
Daya tanggap pewarna: tidak semua jenis dan pelapis anodisasi dapat menggunakan pewarna dengan baik.Anodizing tipe I akan sulit mencapai true black karena lapisannya sangat tipis.Pada umumnya meskipun digunakan pewarna hitam, bagian-bagiannya akan tetap tampak abu-abu, sehingga pewarna warna mungkin tidak praktis tanpa perlakuan khusus.Ketika ketebalan lapisan tinggi, lapisan keras tipe III mungkin juga tampak abu-abu gelap atau hitam pada beberapa paduan, dan pemilihan warna akan terbatas.Beberapa pelapis tipe III yang lebih tipis dapat menerima banyak warna, tetapi jika estetika adalah kekuatan pendorong utama, pelapis tipe II adalah pilihan terbaik untuk pilihan warna.
Ini tidak komprehensif, tetapi mereka akan memberi Anda awal yang baik saat membuat suku cadang yang diperlukan untuk pertama kalinya.
4. Konduktivitas
Lapisan anoda adalah isolator yang baik, meskipun logam dasar memiliki konduktivitas.Oleh karena itu, jika sasis atau komponen perlu diarde, mungkin perlu menerapkan lapisan konversi kimia transparan dan menutupi beberapa area.
Metode umum untuk menentukan apakah bagian aluminium telah dianodisasi adalah dengan menggunakan multimeter digital untuk menguji konduktivitas permukaan.Jika bagian-bagian tersebut tidak dianodisasi, mereka mungkin bersifat konduktif dan memiliki resistansi yang sangat rendah.
5. Lapisan komposit
Bagian anodized juga dapat dikenakan pemrosesan sekunder untuk melapisi atau merawat permukaan anodized untuk meningkatkan kinerja.Beberapa aditif umum untuk pelapis anodik adalah:
Cat: lapisan anodik dapat dicat untuk mendapatkan warna tertentu yang tidak dapat dicapai oleh pewarna, atau lebih meningkatkan ketahanan terhadap korosi.
Impregnasi teflon: lapisan keras tipe III dapat diresapi oleh Teflon untuk mengurangi koefisien gesekan anodizing telanjang.Ini dapat dilakukan di rongga cetakan serta di bagian geser / kontak.
Ada proses lain yang dapat digunakan untuk mengubah kinerja lapisan anoda, tetapi proses tersebut kurang umum dan mungkin memerlukan pemasok khusus.
Tindakan pencegahan utama:
1. Pelapisan anoda yang tebal dapat mengurangi umur kelelahan komponen, terutama bila menggunakan proses tipe III.
2. Perubahan geometris dari setiap bagian yang akan dianodisasi perlu dipertimbangkan.Ini penting untuk proses tipe II dan III, tetapi mungkin tidak diperlukan untuk beberapa proses tipe I.
3. Saat memproses beberapa batch, pencocokan warna mungkin sangat sulit.Saat bekerja sama dengan pemasok yang berbeda, pencocokan warna mungkin sangat sulit.
4. Untuk perlindungan korosi yang memadai, mungkin perlu untuk menutup lubang lapisan anoda.
5. Ketika ketebalan mendekati dan melebihi 0,003 inci, ketahanan aus lapisan keras tipe III dapat menurun.
Paduan yang berbeda dapat merespon proses oksidasi anodik dengan cara yang berbeda.Sebagai contoh, dibandingkan dengan paduan lainnya, paduan dengan kandungan tembaga lebih dari 2% atau lebih tinggi umumnya memiliki ketahanan aus yang buruk ketika dikenakan uji spesifikasi mil untuk pelapis kelas III.Dengan kata lain, lapisan keras tipe III pada aluminium seri 2000 dan beberapa aluminium seri 7000 tidak akan tahan aus seperti lapisan keras 6061.
