Aplikace a výkonnostní analýza technologie nástřiku odolné proti opotřebení v oblasti automobilového příslušenství

Na pozadí vývoje automobilového průmyslu směrem k vysoké spolehlivosti a dlouhé životnosti, Nástřik ve spreji (proces nástřiku) je klíčovou technologií pro zlepšení povrchových vlastností dílů a jeho odolnost proti opotřebení se stále více používá v oblasti automobilového příslušenství. Proces nástřiku odolný proti opotřebení výrazně zlepšuje odolnost příslušenství proti opotřebení, korozi a nárazu vytvářením vysoce výkonných povlaků na povrchu kovových nebo nekovových substrátů a stal se pro výrobce automobilů důležitým prostředkem k optimalizaci kvality produktu a snížení nákladů na údržbu. Tento článek hluboce analyzuje praktickou hodnotu sprejového lakování odolného proti opotřebení v oblasti automobilového příslušenství z technických principů, aplikačních scénářů, výkonnostních výhod a průmyslových trendů.

1. Technické principy a procesní výhody odolnosti proti opotřebení Spray Coating

Jádro procesu stříkání odolného proti opotřebení spočívá v rovnoměrném přilnutí materiálů odolných proti opotřebení (jako jsou kovové slitiny, keramické částice, polymerní kompozitní materiály atd.) k povrchu příslušenství pomocí vysokorychlostního stříkání nebo vysokoteplotního tavení za vzniku povlaku se speciálními fyzikálními a chemickými vlastnostmi. Podle typu procesu jej lze rozdělit na žárové stříkání (jako je plazmové stříkání, stříkání nadzvukovým plamenem), elektrostatické stříkání, práškové stříkání atd. Různé procesy jsou vhodné pro příslušenství s různými materiály a požadavky na výkon.

Ve srovnání s tradičními technologiemi povrchové úpravy (jako je galvanické pokovování, tepelné zpracování) má sprejové nanášení odolné proti opotřebení významné výhody:
Široká přizpůsobivost materiálu: povlaky lze vytvářet na površích různých substrátů, jako je ocel, hliník, plast atd., a povlakové materiály lze flexibilně vybírat podle požadavků na odolnost proti opotřebení. Například tvrdost keramického povlaku z karbidu wolframu může dosáhnout HRC nad 60, což daleko převyšuje běžné kovové substráty;
Výrazné zlepšení výkonu: tloušťku povlaku lze přesně kontrolovat (od desítek mikronů do několika milimetrů), účinně vyplňuje povrchové defekty substrátu, zlepšuje tvrdost povrchu, odolnost proti opotřebení a odolnost proti korozi. Podle údajů z kontroly může být životnost příslušenství ošetřeného nástřikem odolným proti opotřebení prodloužena 3-5krát;
Vysoce šetrné k životnímu prostředí: Některé nové procesy (jako je práškové stříkání bez rozpouštědel) mohou snížit emise VOC, splňují globální předpisy na ochranu životního prostředí a jsou udržitelnější než procesy galvanického pokovování.

2. Typické scénáře použití sprejového lakování odolného proti opotřebení v automobilovém příslušenství

(I) Příslušenství systému motoru
Pístní kroužek, potrubí ventilu, klikový hřídel a další příslušenství uvnitř motoru jsou vystaveny silnému opotřebení v prostředí s vysokou teplotou, vysokým tlakem a vysokou rychlostí pohybu. Proces nástřiku nadzvukovým plamenem pokrývá povrch pístního kroužku povlakem ze slitiny karbidu chromu, který může vytvořit ochrannou vrstvu s vysokou tvrdostí a vysokou teplotní odolností, snižuje koeficient tření a zároveň snižuje únik paliva a zlepšuje účinnost motoru. Poté, co je potrubí ventilu potaženo keramickým povlakem plazmovým nástřikem, výrazně se zlepší odolnost proti opotřebení, což může účinně snížit opotřebení mezi ventilem a potrubím a prodloužit celkovou životnost motoru.

(II) Příslušenství podvozku a převodového systému
Ramena zavěšení kol, klouby řízení, poloosy a další příslušenství v podvozku jsou po dlouhou dobu vystaveny složitým podmínkám vozovky a koroznímu prostředí a jsou náchylné ke zvětšování mezer a snížené přesnosti ovládání v důsledku opotřebení. Proces elektrostatického stříkání se používá k potažení polymerního povlaku odolného proti opotřebení na povrchu závěsného ramene, čímž lze současně dosáhnout účinků snížení koroze a tření; ozubený hřídel převodového systému může odolat vyššímu zatížení točivého momentu tepelným nástřikem kovového cermetového kompozitního povlaku, což snižuje opotřebení záběru ozubených kol a snižuje hluk převodovky.

(III) Příslušenství karoserie a exteriéru
Prahové nosníky, podběhy kol, pancéřování podvozku a další díly jsou náchylné k nárazům písku a štěrku a korozi deštěm a sněhem. Jsou odolné proti opotřebení Spray Coating spreje na bázi polymočovinového elastomeru nebo povlaku na bázi pryže, aby vytvořily pružnou vrstvu odolnou proti opotřebení, která účinně odolává nárazům štěrku a zabraňuje korozi. Vnější obložení, jako jsou držáky nárazníků, nosiče zavazadel atd., jsou potaženy polyesterovým povlakem odolným proti opotřebení pomocí práškového nástřiku, který může zlepšit tvrdost povrchu a odolnost proti poškrábání a zároveň dosáhnout bohatých barevných efektů.

3. Klíčové výkonnostní ukazatele a testovací standardy pro sprejové nanášení odolné proti opotřebení

Výkon nástřiku závisí na základních ukazatelích, jako je přilnavost povlaku, tvrdost, stejnoměrnost tloušťky a odolnost proti stárnutí vlivem prostředí:
Přilnavost: Síla vazby povlaku a substrátu se zjišťuje mřížkovou metodou (ISO 2409) nebo metodou odtrhávání (ASTM D4541). Kvalifikované normy obvykle vyžadují adhezi ≥5MPa;
Tvrdost: K měření tvrdosti povlaku použijte mikrotvrdoměr (např. Vickersova tvrdost HV). Tvrdost keramických povlaků musí dosáhnout HV nad 1000 a tvrdost povlaků z kovových slitin musí být ≥ HV 500;
Odolnost proti opotřebení: Životnost povlaku proti opotřebení se hodnotí pomocí testu abrazivního opotřebení (jako je ASTM G65). Zkušební podmínky zahrnují typ abraziva, zatížení, kluznou vzdálenost atd. Hmotnost opotřebení vysoce kvalitního povlaku by měla být ≤0,1g/1000 cyklů;
Odolnost proti korozi: Test solnou mlhou (ISO 9227) je běžnou metodou ke zjištění odolnosti povlaku proti korozi. Nátěry automobilového příslušenství obvykle musí projít 1000 hodinami testu v solné mlze a na povrchu není žádná zjevná rez.

Mezinárodní organizace pro normalizaci (ISO) a Asociace automobilového průmyslu (jako je SAE a IATF) mají jasné specifikace pro procesní parametry, výkonnost povlaku a metody detekce sprejového lakování odolného proti opotřebení. Výrobci automobilů musí vybrat odpovídající normy na základě prostředí použití příslušenství, aby zajistili, že výkon povlaku splňuje požadavky na design.

4. Průmyslové trendy: Inteligentní a ekologický pohon odolný proti opotřebení Inovace sprejového lakování

(I) Inteligentní upgrade procesu
S popularizací technologie Průmysl 4.0 se sprejové lakování odolné proti opotřebení postupně vyvíjí směrem k inteligenci. Například instalací laserového snímače vzdálenosti na rameno robota je dosaženo dynamického nastavení trajektorie stříkání a monitorování tloušťky povlaku v reálném čase; big data analyzuje korelační model procesních parametrů a výkonu nátěru a optimalizuje schéma nástřiku pro zlepšení výtěžnosti; zavádí systém vizuální kontroly AI pro identifikaci a třídění defektů povrchu povlaku (jako jsou bubliny a netěsnosti) vysokou rychlostí, aby se snížily náklady na manuální kontrolu.

(II) Zelené materiály a inovace procesů
Přísnější ekologické předpisy podporují transformaci sprejového laku odolného proti opotřebení směrem k nízkému znečištění a nízké spotřebě energie. Aplikace ekologických materiálů, jako jsou nátěry odolné proti opotřebení na biologické bázi (jako jsou polyuretany na bázi rostlinných olejů) a recyklovatelné práškové nátěry, jsou stále rozšířenější; nové procesy, jako je nízkoteplotní plazmové stříkání a stříkání za studena, jsou v souladu s cílem automobilového průmyslu v oblasti uhlíkové neutrality tím, že snižují spotřebu energie a snižují emise škodlivých plynů. Kromě toho průlom v technologii recyklace a opětovného použití odpadních nátěrů dále zlepšil ekologickou šetrnost stříkacích procesů odolných proti opotřebení.

(III) Průlom v technologii kompozitních povlaků
Překážku výkonu jednomateriálových povlaků překonává technologie kompozitních povlaků. Například návrh dvouvrstvé struktury "kovové přechodové vrstvy keramické vrstvy odolné proti opotřebení" může vyřešit problém nesouladu mezi koeficientem tepelné roztažnosti keramického povlaku a kovového substrátu a zlepšit vazebnou sílu povlaku; nanokompozitní povlak může výrazně zvýšit odolnost proti únavě a samomaznou schopnost povlaku zavedením plniv v nanoměřítku (jako jsou grafen a uhlíkové nanotrubice), což poskytuje lepší řešení pro automobilové příslušenství v extrémních provozních podmínkách.

Proces Spray Coating odolný proti opotřebení se stal nepostradatelnou klíčovou technologií v automobilovém průmyslu se svými významnými výhodami ve zlepšení výkonu automobilových dílů, prodloužení životnosti a snížení nákladů na údržbu. Díky neustálým inovacím inteligentních, zelených a kompozitních technologií lakování bude v budoucnu sprejové lakování vykazovat větší aplikační potenciál v nově vznikajících oblastech, jako jsou nová energetická vozidla a autonomní řízení, a podpoří rozvoj automobilového průmyslu směrem k vyšší kvalitě a udržitelnějšímu směru.