钣金加工工艺与表面处理浅析

陈子雄

（广东美的制冷设备有限公司，广东 佛山 528311）

钣金加工工艺与表面处理浅析

陈子雄

（广东美的制冷设备有限公司，广东 佛山 528311）

为使产品具有良好的外观效果，在工件生产加工过程中，都会运用到各种类型的钣金工件。钣金工件具有强度较高、经济性较好、重量较轻、利于量产等多重特点，是产品研发加工中的重要构件，钣金的加工也是产品研发制作中的重要环节。根据使用效果、要求及场所的不同，钣金的选材、加工、表面处理等也有着很大的不同，文章就这些问题进行简要探讨。

钣金；加工工艺；表面处理

1 钣金类型及适用范围

金属薄板经过加工工艺如剪、铆接、折弯、成型等制作成为弯头、筒形、斗型、管形、不规则形等的零件。经过这些加工工艺方法让钣金构件的厚度规范化和固定化。比较常见的钣金材料有热镀锌板、镀铝锌钣、不锈钢、镀锌铝镁钢板等，运用不同的加工工艺制作而成。

1.1 热镀锌板与镀铝锌板

热镀锌板是把薄钢板浸入到溶解的锌槽中，让其表面覆盖一层锌，主要运用连续镀锌工艺，将成卷的钢板连续浸在有锌的渡槽中制作成镀锌钢板。镀锌板与镀铝锌板的区别主要在于镀层的不同，镀锌板的表面均匀地分布着一层锌材料，对母材起着阳极保护的作用，也就是说锌材料的替代性腐蚀保护了母材的使用，只有当锌全部腐蚀完了才能损伤到里面的母材。镀铝锌板主要是由铝锌合金结构构成，一般由2%的硅、55%的铝、43%的锌在600℃高温中凝固而成，形成致密的四元结晶体的一种合金。在微观下镀铝锌涂层表面为蜂窝结构，由铝构成的“蜂巢”内包容着锌，镀铝锌涂层虽然也起着阳极保护的作用，但一方面由于锌含量的减少一方面由于锌材料由铝包裹不易电解因此阳极保护的作用大大减少，因此一旦镀铝锌板被切开，在切断的边缘基本丧失被保护的情况下很快就会锈蚀，所以镀铝锌板应当尽量少切割，一旦切割后应用防锈漆或富锌漆保护边缘，才能够使板材的使用寿命延长。

热镀锌板与镀铝锌板镀层与漆膜的附着力好，具有良好的加工性能，可以进行冲压、剪切、焊接等；表面导电性很好。

1.2 不锈钢板材

不锈钢板材可以分为冷轧钢板、热轧钢板和镀锌板等。室温低于再结晶温度的时候进一步轧薄的钢板是冷轧钢板，其表面较光滑、成本较低，厚度精确均匀，容易成型、电镀和油漆，使用效果较好，因此冷轧钢板的应用范围较广。其表面具有很强抗腐蚀性，可以用于轻度防腐构件中。

1.3 热浸镀锌铝镁镀层板材

热浸镀锌铝镁镀层钢板为新一代耐腐蚀金属镀层钢板，其镀层化学成分为锌、不少于1%的铝和不少于1%的镁，其镀层由合金相组成，结构致密，耐蚀性较普通热镀锌钢板强，边部防护能力增强，硬度高，成形性好。盐雾试验表明，无论经过封边处理与否，热浸镀锌铝镁镀层钢板耐蚀性较普通热镀锌钢板强（见表1）。

表1

2 钣金成型工艺分析

由于钣金材料特点及结构形式的不同，不同钣金的加工工艺方式也不同，但钣金加工工艺中也有共通之处，主要表现在几个方面，钣金下料过程中包括剪冲、锯、切割与镭射。钣金加工过程中包括钳、翻边、压铆、冲压、折弯等。

2.1 钣金下料工艺

剪：是用剪床把钣金切成条块状，这是一种成本低、精度低、成型快的粗加工方式。冲：是把板材压制成不同形状的料件，具有成本低、精度高、效率高等优势。锯：加工铝制板材，精度和成本都较低。切割：是运用计算机编程，电极进行板材加工，能够同时加工多件钢制板材，精度较高。镭射：是以计算机编程镭射切割加工形状各异、精度要求高的板材。

2.2 钣金加工过程中的技术

钣材的攻丝、沉孔、扩孔、钻孔等的板材加工成为钳。翻边是指将板材上的小孔加工成大孔，才能攻丝。通常情况下，此方法适用于薄钣金中，提高孔强度，增加孔的螺纹圈数，避免出现滑芽的情况。在比较复杂的成型工艺中，可以运用冲压，以加工切角、落料、凸包、孔、成形等。压铆能够加工螺母、螺钉等，其冲床操作主要是通过液压动力来实现。折弯是指将平面形的板材制作成三维立体构件，3mm以下的板材折弯槽的宽度必须大于钣金厚度。

3 钣金表面处理方式

3.1 表面处理方式选择

钣金的表面处理有方式粉体、电镀、电泳、浸等。为了增加钣金表面的粘附性，可以通过电镀的方式完成表面处理，镀层偏薄但均匀。镍镀层可以提升钣金的抗腐蚀性与耐磨性，美化外观。粉体适用于大面积钣金件中，涂层较厚，抗腐蚀性较好，特别是静电粉末喷涂，其应用效果较好，具有利用率高、效率高和循环使用的优势。电泳层的涂料均匀且光滑，透气性、耐冲性和抗腐蚀性比较好，可以运用与构件的凹陷处和内层中，制作成本较高，所需设备较复杂。

3.2 钣金表面抗腐蚀方式

不同的钣金材料的抗腐蚀性不同，在加工过程中一般会采取相应的工艺措施来提高钣金的抗腐蚀性，改善钣金美观效果和质量。钣金加工中较为常用的防腐措施有静电粉末喷涂、涂胶防腐、镀层防腐、电泳漆膜防腐和注蜡防腐等。

（1）粉末涂料。粉末涂料是与一般涂料完全不同的形态，它是以微细粉末的状态存在的。粉末涂料的主要特点有：具有无害、高效率、节省资源和环保特点。它有两大类：热塑性粉末涂料和热固性粉末涂料。在家电行业一般采用热固型粉末涂料作为钣材的防腐热固性粉末涂料是由热固性树脂、固化剂、颜料、填料和助剂等组成。加入起交联反应的固化剂经加热后能形成不溶不熔的质地坚硬涂层。温度再高该涂层也不会像热塑性涂层那样软化，而只能发生分解。由于热固性粉末涂料所采用的树脂为聚合度较低的预聚物，分子量较低，所以涂层的流平性较好，具有较好的装饰性，而且低分子量的预聚物经固化后，能形成网状交联的大分子，因而涂层具有较好防腐性和机械性能。（2）涂胶防腐。钣金结构中可能存在着结构性缺陷，涂胶适用于此种缺陷的防腐蚀密封性工艺。常用的涂胶有隔振胶、膨胀胶等，用以弥补结构设计中钣金的工艺缺口，主要是起到密封和防腐蚀性效果。膨胀胶主要运用于车辆钣金防腐中，膨胀胶是提高车辆密性、NVH性能和抗腐蚀性的材料。隔振胶、焊缝密封胶、点焊密封胶等也可以涂抹在钣金的表面或者钣金层间隙中，提高钣金抵抗外界环境带来的腐蚀。（3）电泳漆膜防腐。电泳主要是在电压作用下，环氧树脂等电泳涂料在阴极和阳极中带动涂料离子的移动，并且移动至阴极，和阴极表面上发生碱性作用后形成沉积在钣金表面的不溶解物。其主要包括了四个步骤。第一是分解，第二是电泳动，第三是电沉积，第四是电渗。钣金表面和涂料固体都为半透明物质，有较多的毛细孔，阴极涂膜中排出水，经过电场的作用，涂膜也会脱水，钣金表面吸附住涂膜，完成了电泳过程。电泳漆膜防腐也可以应用C4及其以下的环境中。（4）注蜡防腐。在钣金实际应用过程中，部分钣金运用电泳防腐或者涂胶防腐的效果不佳，如汽车车身的空腔结构会屏蔽电磁，在钣金表面就不能形成电泳漆膜，在此情况下一般会采用注蜡方式来实现车辆钣金防腐需求。（5）镀铝镁锌板防腐。镀铝镁锌钢板具有不少优良的特性:强的耐腐蚀性，是纯镀锌板的3～4倍；可以防腐要求，无需在增加防腐材料层。镀铝镁锌板的耐腐蚀性主要是因为铝和镁，铝的保护功能，当锌受到磨损时铝便形成一层致密的氧化铝，镁具有更改的流动性，好提高耐腐蚀性，阻止耐腐蚀性物质进一步的腐蚀内部。

4 结语

钣金广泛应用于空调、汽车等多个领域。为了达到较好的外观效果，不同的钣金需要不同的加工工艺技术和表面处理技术。文章首先明确了钣金类型，热镀锌板、不锈钢、镀铝锌钣、镀锌铝镁钢板，其应用行业也有所不同；其次阐述了钣金的加工工艺技术，包括钣金下料过程和加工过程中的关键要点；最后简单分析了钣金的表面处理工艺和常用的防腐蚀处理措施。

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[4]唐超.方管钣金加工工艺研究[D].导师：李国喜;舒勇东.国防科学技术大学，2008.

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1671-0711（2016）12（下）-0178-02