|
|
|
Термодиффузионное цинкование по технологии levicorДо недавнего времени господствующее положение на рынке цинковых покрытий для мелких и средних деталей занимала гальваника. Однако в последние годы рынок потребителей металлоизделий начал предъявлять повышенные требования к коррозионной стойкости, пластичности покрытия, его адаптивности к последующим видам обработки (пластифицирование, сварка, склейка, окраска и т.д.), а также к экологии процесса нанесения покрытия на производстве.На сегодняшний день гальваническое покрытие сильно потеснила технология термодиффузионного оцинкования бельгийской фирмы «Victocor Technologies", присутствующая на российском рынке под торговой маркой Левикор®. Это разные виды цинкового покрытия, разработанные фирмой для разных типов изделий. К преимуществам данной технологии антикоррозионного покрытия относятся в первую очередь его технические показатели: высокая коррозионная стойкость, отсутствие водородного охрупчивания, возможность нанесения цинкового покрытия на термообработанные детали и изделия из высокопрочных сталей без изменения основных механических свойств стали, а также практическая безотходность технологии и экологическая чистота процесса. Экономические преимущества определяются низкой себестоимостью производства. Все вышеперечисленные преимущества позволяют предприятиям не только модернизировать процесс антикоррозионной обработки деталей, но и расширить номенклатуру обрабатываемых изделий, тем самым укрепив свои позиции в производстве продукции в нынешних условиях жесточайшей конкуренции на рынке. Процесс нанесения покрытия Процесс нанесения покрытия представляет собой замкнутый технологический цикл, разбитый на несколько операций: 1 этап - предварительная механическая очистка с помощью дробеметной установки; 2 этап - загрузка очищенных деталей в контейнер; добавление насыщающей смеси; 3 этап - проведение термодиффузионного процесса, обеспечивающего нанесение на покрываемую поверхность деталей защитного цинкового слоя; 4 этап - разгрузка деталей из контейнера с одновременной очисткой их от остатков насыщающей смеси и пассивирование; 5 этап - сушка готовой продукции. Детали, предназначенные для нанесения последующих видов покрытий (краски, пластификатора и др.), как правило, пассивируются один раз. Во всех других случаях проводятся две пассивационные операции, с промежуточной промывкой деталей. Для получения качественного антикоррозионного покрытия все технологические этапы имеют одинаково важное значение и являются равными составляющими технологического процесса. На этапе выработки технического задания определяется габаритный размер контейнера и печей, а также мощность остальных агрегатов в линии, пропускная способность дробемета, пассивационных установок и сушки. Следует отметить, что технология нанесения покрытия не делает исключения ни для одного вида деталей, которые по своим размерам, весу и конфигурации входят в технологический контейнер оборудования, принятого на вооружение в данный момент. Этап подготовки поверхности может быть разный для различных деталей. В технологии предусмотрен только один вид подготовки деталей для покрытия, а именно дробеметная обработка, которая особенно важна для деталей, имеющих на себе окалину после термической обработки во время производства. Детали из холоднокатаной стали загружаются в контейнер без всяких предварительных обработок. При этом небольшие следы коррозии на деталях, поступивших на покрытие, не являются препятствием для их антикоррозионной обработки, если речь идет о нанесении толстых покрытий (свыше 40 мкм). Детали в масле или СОЖ нуждаются в предварительном обезжиривании. Для обезжиривания применяются специальные установки замкнутого цикла, где используется бескислотный процесс очистки. Таким образом, из процесса исключены все виды химической подготовки деталей к покрытию, которые имеют место в технологиях горячего цинкования и гальваники. Процесс термодиффузионной обработки занимает от 80 минут до 2,5 часа. Время проведения процесса зависит от требований, предъявляемых к получаемому покрытию. Однако это не означает, что толщина покрытия регулируется только временем процесса. Время протекания процесса может быть константой для любых толщин. При этом эффективность процесса зависит от применяемых насыщающих смесей. Состав смеси и определяет в большей степени толщину покрытия, которые условно подразделяющихся на тонкослойные и толстослойные, в диапазоне 7-15 мкм и 20-100 мкм соответственно. Температурный режим, при котором происходит процесс термодиффузии, варьируется в пределах от 340С0 до 450С0. Выбор температурного режима зависит от типа стальных изделий, марки стали и требований к защитному покрытию. На протяжении всего процесса термодиффузии контейнер находится во вращающемся состоянии и останавливается только перед непосредственной выемкой контейнера из печи. После естественного или принудительного (при наличии специальной установки) охлаждения детали моются, а затем пассивируются и сушатся. Если детали проходят полный цикл, то добавляется еще одна промывка и вторая пассивация. Пассивационные растворы являются ноу-хау фирмы-производителя. Данные растворы работают в режиме комнатных температур, в замкнутом цикле, с постоянной регенерацией растворов. Первоначально приготовленные пассивационные растворы в процессе работы требуют лишь необходимой технологической коррекции для поддержания процентных показателей компонентов. Толщина цинкового слоя регулируется количеством насыщающей смеси, которое указано в технологической карте и определяется по специальной таблице, составляемой технологом предприятия на всю номенклатуру изделий. В отличие от технологии горячего цинкования, которая традиционно работает в диапазоне от 80 микрон и выше, а также и гальваники, которая может максимально нанести покрытие не более 24 микрон, технологии Левикор® позволяет работать в любой гамме толщин от 5 до 100 микрон. Таким образом, мы можем выделить основные технические преимущества: Первое техническое преимущество технологии Левикор® -это способность технологического процесса получить любую толщину покрытия. Второе преимущество - отсутствие склеивания деталей, отсутствие продуктов спекания в остатках порошка. Это один из самых негативных моментов, имеющих место, при процессе горячего цинкования, который приводит к браку 10% обрабатываемых деталей. Третье преимущество касается внешней и внутренней формы деталей. Российский рынок показал, что большинство крепежных и любых других вспомогательных деталей с целью защиты от коррозии красятся, пластифицируются или просто остаются без покрытия, так как они имели резьбовые соединения, полые и глухие отверстия, сложные соединения и т.д. Для технологии Левикор® такие детали не сложнее шайбы, поскольку нанесение покрытия происходит в сухой порошковой среде. При этом, нанося покрытие на детали, имеющие как внутренние, так и наружные резьбы, можно рассчитать толщину покрытия так, чтобы обеспечивалось свинчивание и не было никакой необходимости снимать покрытие с резьбовых частей, как это делается после обработки горячим цинком. То же самое можно сказать о деталях, которые поступают в обработку в сочленении с другими частями. Плюсом также является отсутствие каких-либо наплывов цинка в местах углублений или соединений. Четвертое преимущество отно- На протяжении всего времени промышленного использования, технологии Левикор® проходят регулярные испытания деталей по стандарту ИСО-9002, а также по техническим условиям, разработанным непосредственно заказчиками антикоррозионного покрытия. Причем рынок часто диктует более жесткие условия, чем ГОСТы, ИСО, ДИН и т.д. Сравнительные показатели коррозионной стойкости изучаются в сравнении с тестами на покрытия, получаемыми методом горячего цинкования, гальваники, атакже специфических покрытий, применяемые на автомобильных и других предприятиях (например: Дельта, Дакраль). Результаты сравнительных испытаний приведены в табл. 1. На одинаковых толщинах покрытия подтверждается значительное преимущество по коррозионной стойкости покрытий Левикор® к традиционным покрытиям. Что касается покрытий Дельта и Дакраль, то здесь конкуренция переходит в область экономики, так как себестоимость этих покрытий чрезвычайно высока. Покрытия типа Дельта, Дакраль за последнее десятилетие почти полностью вытеснили с рынка автомобильной промышленности цинковые покрытия. Сегодня при помощи технологий Левикор® цинковые покрытия возвращаются и на автомобильный рынок. Какие виды металлов покрываются  Сегодня создатели технологии отмечают, что для цинковых покрытий Левикор® запретных сталей не существует. При обработке изделий из разных сталей меняется определенный тип насыщающей цинковой смеси, температурные и временные режимы цинкования. Суть же технологического процесса остается неизменной - нанесение цинкового покрытия в сухой порошковой среде при заданной температуре, с обязательным применением пассивационных слоев. Принципиальными новшествами в технологии можно назвать следующие. Специальная насыщающая смесь на базе цинкового порошка с добавкой нескольких видов ад-дитивов. Такая насыщающая смесь не нуждается в добавке специальных инертных материалов (например, песка), без которых в процессе шерардайзинга* невозможно качественно провести процесс нанесения цинкового слоя с контролируемым качеством и классом поверхности. Разработка пассивационных растворов, не имеющих в своем составе хроматов, которые органично вошли в технологический процесс и позволяют придать покрытию лучший товарный вид и дополнительную коррозионную стойкость. Разработка специального оборудования для нанесении покрытия, представляющее собой автоматизированную технологическую линию. Оборудование разработано авторами технологических процессов фирмы «МгЛосог Technologies» совместно с ведущими немецкими и английскими фирмами - производителями оборудования для финишных операций для металлоизделий (Rusler Rotofinish, USF, ISPC, SIDASA, ZINTEC, Kunz Gmbh и другие). Такой подход позволил достичь максимально выгодного соотношения в вопросах цены и качества, обеспечить оборудованию надежность и соответствие нормам ИСО. Процесс разработки оборудования не стоит на месте, поскольку технология постоянно находится в развитии. На практике это означает отсутствие двух одинаковых линий оцинкова-ния. Каждое предприятие метал-лопроизводитель, решившее закупить линию фирмы «Victocor Technologies», получает свое решение, свой набор оборудования в линии. Такая гибкая система производства оборудования позволяет максимально персонифицировать линию к потребностям любого завода, что также благотворно сказывается на экономической эффективности процесса цинкования. Экологическая чистота метода В описательной части затрагивались экологические характеристики технологии Левикор®™. Создание специальной насыщающей смеси позволило уйти от химической обработки деталей перед нанесением покрытия и убрать из технологической линии использование вредных растворов, отрицательно влияющих на здоровье людей и окружающую среду. Весь процесс нанесения покрытия происходит в порошковой среде, в герметически закрытом контейнере, который закладывается в закрытую печь. Тем самым исключается любая возможность выбросов цинка в окружающую атмосферу, поэтому цеховые помещения, в которых установлены технологические линии, не должны быть оборудованы никакой специальной фильтрационно-вентиляционной установкой кроме обычной системы вентиляции промышленных помещений. Во время проведения финишных операций (нанесение пассивационных растворов) температура деталей и пассивационных растворов одинакова, что, естественно, не вызывает сильного парения или каких-либо других негативных выбросов. Система циркуляции пассивационных растворов замкнута. Все пассивационные растворы, приготовленные на водной основе, имеют близкий к воде рН и не вредны даже при контакте с кожей человека. Важно отметить, что пассивационные растворы не имеют в своем составе никаких агрессивных или вредных компонентов. Что можно считать отходами при работе с технологией Левикор®™ При проведении финишных операций мы получаем два вида отходов. Первый производится в момент выгрузки деталей из контейнера и во время их пассивации. Это сухой отход насыщающей смеси, который собирается в специальную тару и в промышленном пылесосе. Отход отработанной смеси составляет примерно 10% от веса ее загрузки. Данный отход фирма-производитель насыщающей смеси выкупает у пользователя технологии. Второй вид отходов получается при проведении очистки пассива-ционного раствора, в специальной центрифуге, собирающей все мелкие частицы порошка и грязи. Этот вид отхода представляет собой влажную массу, которая высушивается в печи и продается на предприятия, использующие оксид цинка в своем производстве. Впрочем, данного вида отходов образуется ничтожно мало. Таким образом, можно утверждать, что технология экологически чиста и практически безотходна. Экономичность метода Экономичность процесса нанесения покрытия сегодня также важна, как и его качественная и экологическая составляющая. Производители металлоизделий привыкли к тому, что процессы цинкования по традиционным методикам довольно дорогостоящий. Особенно это актуально в последние годы, когда производственные предприятия активно меняют старое оборудование на новое. И если обновление оборудования для нанесения покрытия - проблема решаемая, что возобновление работы очистных сооружений, или их замена - практически нереальна из-за цены. При внедрении технологии Левикор®™, безусловно, приходится производить значительные затраты, как и при любой серьезной модернизации производства. Здесь важно понимать срок окупаемости оборудования, а также экономические выгоды процесса при использовании. Экономически процесс имеет несколько выгодных позиций: - относительно дешевое сырье (насыщающая смесь Левикор®™ и составляющие для пассивационных растворов); - малое количество ручного труда (линию для производства покрытия 1000 т деталей в год обслуживают 3 человека в смену); - нет расходов на очистные сооружения; - не требуется дополнительной оплаты рабочим за вредное производство; - расход электроэнергии с учетом общецеховой потребности составляет 200 кВт на 1 тонну деталей. Технологическая линия Одним из преимуществ технологии Левикор®™, основанной на термодиффузионном цинковании, является простота управления оборудованием. В составе линии находится более 10 наименований агрегатов. Для установки оборудования не требуются какие-либо специальные строительные работы. В стандартный набор оборудования для нанесения покрытия по методу Левикор®™ входят: Дробемет - установки для предварительной обработки деталей, а именно для снятия окалины и выглаживания поверхности, атак-же дигрейзер для удаления остатков масла, если таковые имеются. Участок загрузки - участок с опрокидывателем тары и конвейерной лентой, подающей детали в контейнер. Тележка загрузки укомплектована весами для взвешивания деталей в контейнере и весами для отмера насыщающей смеси Левикор Термодиффузионная печь - специальная печь муфельного типа, в которую загружается контейнер с деталями, и где непосредственно происходит оцинкование. Участок разгрузки - специальная тележка с наклонным механизмом, промышленным пылесосом для сбора мелкой фракции насыщающей смеси. Пассивация №1 - установка для нанесения пассивационного раствора на детали. Одновременно в ней происходит галтовка с помощью специальных керамических или пластмассовых чипсов. Сушка (промывка) - установка для промыва и (или) сушки деталей между нанесением первого или второго пассивационного раствора. Пассивация № 2 - установка для нанесения пассивационного раствора на детали. Одновременно в ней происходит галтовка с помощью специальных керамических или пластмассовых чипсов. Сушка финишная - установка проходного типа для высушивания деталей. Данный состав оборудования, безусловно, может изменяться под условия заказчика. Размеры стоимость оборудования зависят от потока деталей, которые предназначены в обработку. Установленная технологическая линия не требует ни каких ежегодных капитальных затрат. Все работы по плановому техническому обслуживанию оборудования достаточно просты и производятся в соответствии с планом, сопровождающим каждую установку. Таким образом, любое предприятие, производящее металлоизделия может очень органично внедрить в свой производственный цикл технологию Левикор®™, обеспечив продукции высокую антикоррозионную защиту. Сфера применения покрытия, заводы-потребители, адаптация оборудования к российским условиям Процесс нанесения цинкового покрытия может рассматриваться как собственный вид производства, если предприятие расположено в промышленном центре и может оказывать услуги по нанесению покрытия близлежащим металлопроизводителям. На основе опыта и расчетов наши специалисты пришли к заключению, что экономическая эффективность такого производства максимальна при объеме обрабатываемой продукции не менее 1 т покрываемых изделий в час. Однако линия по нанесению покрытия чрезвычайно органично входит в состав любого производства. И здесь экономика считается совершенно по-другому. Если мы возьмем для сравнения стоимость болта без оцинковки и стоимость болта с оцинковкой, то увидим, что разница в цене составляет не более 20-25%. Однако, если мы даем предприятию заказ на оцинкование, то стоимость работы практически равна стоимости "черного" болта. Загадка? Совсем нет. Ни для кого не секрет, что гальваническое оборудование на большинстве наших заводов уже давно себя выработало. Кое-где оно работает без очистных сооружений, следовательно, при обсчете стоимости конечной продукции стоимость данного оборудования просто выведена за рамки. Вторая причина заключается в том, что покрытие, как самостоятельная услуга, обрастает налогами, общецеховыми затратами, собственной рентабельностью и т.д. Если же покрытие в себестоимости - лишь финишная операция, то никаких дополнительных "накруток" не происходит. Однако данная ситуация со стоимостью -фактически вчерашний день. Если изучить рыночную тенденцию последних двух лет, то вывод один: мы очень быстро придем к тому, что непокрытая продукция просто перестанет существовать как товар. И уже сейчас стоит об этом задуматься. Другой важный вопрос, на каком рынке мы сейчас находимся? Безусловно, те предприятия, которые не имеют покрытия вообще или работаю на устаревшем оборудовании и технологиях, не способных обеспечить качество покрытия, проигрывают тендер за тендером. А если речь идет о заказе с внешнего рынка, то конку- рентная борьба неизмеримо обостряется. Здесь уже недостаточно просто нового оборудования, дешевых цен и т.д. Рассмотрим ситуацию в автомобильной отрасли. На сегодня это самые крупные игроки на рынке метизов и других металлоизделий. Они фактически диктуют техническую и ценовую политику для всего рынка металлоизделий. Они дают стабильный, выгодный и априори оплаченный заказ. Модель автомобиля, вышедшая на рынок, стоит на производстве не менее 5-7 лет, что означает сотни миллионов штук болтов и гаек. Любое наше предприятие мечтало бы присоединиться к такому заказу. Но что мешает? Металлы в большинстве случаев соответствуют техническим нормам, цены - очень разумны. Основная проблема в отсутствии финишной обработки, нанесении качественного цинкового антикоррозионного покрытия, сертифицированного любым из автомобильных концернов. Представьте, что какое-либо предприятие, способное произвести колесные болты, крепежную группу для двигателя и т.д., желает получить такой заказ. Однако в технических условиях, например, "Фольксваген групп" есть понятие сертификации продукции, где записано, что болтовая группа должна быть покрыта по технологии Левикор®. Т.е. для получения такого заказа просто необходимо инвестировать деньги в конкурентную технологию.  Из-за незнания правил игры на данном рынке, российские предприятия оказываются в аутсайдерах, хотя при нашей нестабильной обстановке работа с надежным иностранным заказчиком, который по структуре производства не может работать никак иначе, чем без плана на много лет вперед, являлась бы условием стабильности. Кроме того, использование новых технологий и получение с их помощью внешнего заказа неизбежно выводит предприятие на рынок дешевого и долгосрочного кредитования.  Трудно сегодня предсказать все отрасли металлопроизводства, где есть рынок для такого цинкового покрытия. Среди российских клиентов «Victocor Technologies" есть завод, выпускающий холодильники, газовые плиты и кондиционеры. На этом рынке сертификация производства не представляет такой уж сложной проблемы в части болтов и гаек, служащих крепежным элементом. Однако заводу понадобилось решить проблему коррозионной стойкости. Большая часть продукции завода уходит за рубеж, в страны субтропического и тропического климата, где гальваника "течет" мгновенно. Есть электромеханические и штамповочные заводы, связанные с энергетикой, контактными сетями железных дорог и многие другие. Отраслей, готовых потребить метизы с высококачественным защитным покрытием, достаточно и, следовательно, технология будет востребована. Типично российские"внедренческие" проблемы. С приходом в Россию, технологию термодиффузионного оцинкования "Левикор®" возникли проблемы, доселе не известные. Первая и самая важная проблема состоит в том, что большинство заводов не могут грамотно сформулировать техническое задание, с которого начинается формирование линии по цинкованию. Причем зачастую речь идет о трех простых вопросах: Что цинковать, в каком количестве и когда. Четкое формирование производственных программ находится на пещерном уровне, данные, предоставляемые технологическими отделами, меняются по нескольку раз. Очень мешает нормальной работе "работа с колес", характерная для многих предприятий. Входной контроль (ОГК) также оставляет желать лучшего. Особенно это характерно для метизной группы деталей. Некоторые заводы, закупившие технологическую линию, первое время жаловались, что покрытые болты и гайки не свинчиваются. Естественно, первое, что приходит в голову техническим специалистам, это обвинить в этом новую технологию. После детального разбора выяснилось следующее: большей частью болты и гайки, поступающие на предприятие в "черном" виде, вообще не имеют допусков под покрытие, многие из них не навинчиваются еще до оцинкования. Возникает вопрос: почему гальваника справляется с этим, причем и в гальванике, и в термодиффузионном оцинковании создается одинаковая толщина покрытия? Ответ простой: в гальваническом процессе предусмотрено травление деталей. Технолог в цехе по опыту знает, что стоит слегка затянуть этот процесс, и металл подтравливается, обеспечивая тем самым нужную свинчиваемость. Нарушение целостности свойств детали на практике проверяется плохо или не проверяется совсем. Так что сложившаяся практика всех устраивает. В термодиффузионном оцинковании травление деталей отсутствует, соответственно все недостатки детали до нанесения покрытия повторяются и после покрытия. В основной массе проблема разрешима малой кровью, элементарным соблюдением допусков резьбы под покрытие. Есть много других производственных проблем, которые легко решаются, но только в том случае, когда предприятие хорошо понимает, что и зачем оно покупает. Верить или не верить? Каждая работа по установке оборудования сопровождается серьезными предконтрактными тестами и испытаниями. Однако любой коммерческий специалист западной фирмы, продающей оборудования и технологии, скажет, что в России продать проще, так как затраты на предварительные испытания продукции, на пробы и образцы особо не приветствуются. Мы приводили в пример автомобильную отрасль, как наиболее показательного и требовательного заказчика. Прежде чем запустить какой-либо вид новой продукции в производство, а особенно новый вид покрытия, автомобильные концерны ведут тщательную проверку покрытых деталей на все виды свойств: коррозионную стойкость, прилегание последующих типов обработки, сварка деталей, склейка, тесты на отрыв и т.д. В результате такой копотливой предконтрактной работы будущий заказчик не только обеспечивает свою технологическую безопасность, но и учится работе с покрытием, индивидуальному подходу к каждой детали. В частности, работа по сертификации покрытия по технологии Левикор® на болтовой группе деталей Фольксваген Групп шла 3 года. Ведь потом, во время работы на сборочном производстве, где в основном используется робототехника, существуют жесткие требования по качеству, где ошибка допускается в единице продукции на 1000 или более шт. Следовательно, ответственность производителя оборудования и технологии чрезвычайно высока. Однако, несмотря на блестящие результаты опубликованных испытаний, каждый производитель предпочитает "пощупать" все своими руками, для чего необходимо в первую очередь сделать ряд тестов самостоятельно, на деталях своего завода. После этого каждый сам для себя может ответить на вопрос верить или не верить. |
  |