Site Overlay

Proiectarea și execuţia produselor care urmează să fie zincate termic

CONSULTAREA ŞI COLABORAREA DINTRE PROIECTANT, PRODUCĂTOR ŞI ZINCATOR, ASIGURĂ OBŢINEREA CELOR MAI BUNE REZULTATE ÎN PROCESUL DE ZINCARE TERMICĂ. PENTRU CA PROCESUL DE ZINCARE TERMICĂ SĂ SE DESFĂŞOARE ÎN CONDIŢII CÂT MAI BUNE ŞI CU EFICIENŢĂ MAXIMĂ, SUNT NECESARE O SERIE DE RECOMANDĂRI TEHNICE CARE TREBUIE LUATE ÎN CONSIDERARE ÎNCĂ DIN FAZA DE PROIECTARE A PRODUSULUI DE ZINCAT.

UMPLEREA, AERISIREA ŞI SCURGEREA ZINCULUI

O bună proiectare a produselor pentru zincarea termică necesită:

  • Prevederea de găuri tehnologice pentru umplerea, circulaţia şi scurgerea soluţiilor de la pregătirea suprafeţelor şi a zincului topit, la extragerea reperelor din aceste băi.
  • Evacuarea gazelor din compartimentele închise (aerisirea) pentru evitarea exploziilor.
  • Mijloace de manipulare a produselor (urechi, găuri de prindere ş.a.).

Este important de avut în vedere faptul că produsul din oţel este imersat într-o baie de zinc topit, la temperatura de 450°C. Deci, orice factor care ajută la accesul şi scurgerea zincului topit vor îmbunătăţi calitatea acoperirii şi vor reduce costurile.

În cazul anumitor produse, găurile iniţiale destinate diferitelor scopuri pot îndeplini şi cerinţele de aerisire şi scurgere; în alte cazuri însă, pot fi necesare noi găuri suplimentare pentru acest scop (găuri tehnologice).

Pentru asigurarea unei protecţii complete, zincul topit trebuie să poată curge liber pe toate suprafeţele produsului. În cazul produselor care au goluri sau compartimente interioare, zincarea termică a acestora elimină riscul de apariţie a coroziunii în timpul exploatării.

Principii generale

  1. Găurile pentru aerisire şi scurgere trebuie să fie cât mai mari posibil. Diametrul minim al găurilor este precizat în Tabelul 1.
  2. Găurile pentru aerisire şi scurgere trebuie să fie amplasate diagonal opuse unele faţă de altele, la punctele superioare şi inferioare ale produsului, aflat în poziţia în care se face zincarea termică. Aceste găuri trebuie să fie vizibile din exterior, pentru a putea fi controlate uşor şi pentru siguranţa produsului. Profilele foarte lungi cu goluri interioare pot necesita găuri de aerisire suplimentare pentru a îmbunătăţi scurgerea soluţiilor de pregătire şi a zincului topit în vederea obţinerii unei acoperiri de calitate.
  3. La produsele care au compartimente interioare închise la capete, trebuie asigurate găuri diagonal opuse una alteia, cât mai apropiate de capete. În cazul secţiunilor transversale sau a tălpilor grinzilor cu capete închise, este mai economică realizarea de crestături în formă de U sau de V la capete, obţinându-se astfel locuri foarte bune pentru aerisire şi scurgere.
  4. Găurile efectuate în pereţii de închidere sau în secţiunile terminale ale structurilor, trebuie să fie plasate diagonal opuse unele faţă de cealelalte, departe de centru şi cât mai apropiate de peretele de care sunt legate aceste elemente.
  5. Elementele de rigidizare, regulatoare de debit, guşee, despărţitoare ş.a., atât interioare cât şi exterioare, trebuie să aibă colţurile tăiate, pentru a permite curgerea zincului topit.
Tabelul 1. Diametrul găurilor de aerisire la structuri tubulare.

La produsele lungi (> 3m) goale în interior, pot fi necesare mai multe găuri de aerisire, sau de dimensiuni mai mari, pentru a îmbunătăţi calitatea acoperirii. Aceste aspecte trebuie discutate cu zincatorul.

Găurile pentru aerisire se pot astupa ulterior, dar aceasta se face în principal doar din motive estetice. Dacă este necesar, se pot folosi dopuri conice de aluminiu sau dopuri din plastic, pentru a împiedica pătrunderea nedorită a apei.

Recomandări detaliate de proiectare se pot obţine de la ANAZ sau direct de la zincator.

Unele aspecte mai importante de reţinut, în ce priveşte aerisirea şi scurgerea, sunt ilustrate în continuare.

ALEGEREA MATERIALULUI DE BAZĂ

Pentru zincarea termică se folosesc oţeluri carbon şi slab aliate, fonte cenuşii şi maleabile.

Nu se zinchează termic produsele asamblate prin lipire cu aliaje de alamă sau cositor, deoarece aceste aliaje se topesc la temperatura de zincare.

Nu se recomandă zincarea termică a produselor formate din mai multe materiale, cu compoziţii chimice şi caracteristici de suprafaţă diferite, deoarece aceasta poate afecta uninformitatea şi aspectul acoperirii. Acolo unde este absolut necesară folosirea de materiale cu calităţi diferite, se recomandă sablarea întregului produs, pentru a reduce diferenţele de uniformitate şi aspect ale acoperirii.

Este preferabil ca produsele care se zinchează termic să fie formate din elemente de aceeaşi compoziţie chimică sau foarte apropiate.

Produsele din oţel care au fost supuse deformării plastice la rece, cu un grad mare de deformare, de exemplu îndoirea pe diametre mici, sunt susceptibile la durificarea prin precipitare (îmbătrânire). Această durificare, care apare la oţelurile sensibile şi puternic deformate plastic la rece, constă în deplasarea atomilor de carbon şi de azot în soluţia solidă α şi separarea (segregarea) acestora în dislocaţii, prezente în cantităţi mari datorită deformării plastice, care astfel sunt blocate şi ca urmare oţelul se durifică scăzând foarte mult proprietăţile plastice. Procesul de durificare este puternic influenţat de temperatură şi timp. La temperaturi joase procesul se desfăşoară relativ lent dar se intensifică rapid la temperatura de 450-460°C, care corespunde cu temperatura de zincare termică. Pentru evitarea apariţiei acestui fenomen se recomandă: aplicarea unei recoaceri de detensionare, înainte de zincare, la 600-650°C; evitarea îndoirii la rece pe diametre mai mici de 3 ori decât grosimea produsului; efectuarea îndoirii la cald sau îndepărtarea mecanică a straturilor ecruisate.

La zincarea termică a oţelurilor de înaltă rezistenţă, cu concentratori de tensiune şi tensiuni remanente ridicate, trebuie luate măsuri pentru reducerea riscului de fisurare a acestora. O astfel de situaţie este mai rară; dacă apare, vă rugăm consultaţi ANAZ.

DIMENSIUNILE ŞI FORMA PRODUSELOR

În ultimii ani, dimensiunile băilor şi capacitatea de producţie a societăţilor comerciale de zincare termică a crescut semnificativ. Piesele care urmează să fie zincate termic trebuie să aibă o formă adecvată care să permită o scurgere uniformă a zincului şi depunerea lui pe toate suprafeţele. Pentru a afla dimensiunile băilor de zincare termică disponibile în România precum şi localizarea zincatorilor membri, consultaţi pagina web ANAZ www.anaz.ro. La produsele a căror lungime depăşeşte dimensiunea băii se pot aplica tehnici speciale pentru zincarea acestora în condiţii corespunzătoare. În acest caz trebuie consultaţi zincatorii membri ANAZ.

ORGANE DE ASAMBLARE

La zincarea termică a organelor de asamblare filetate, datorită grosimii acoperirii, trebuie prevăzute toleranţe dimesionale pentru filetele interioare şi exterioare. Ajustajele se pot realiza fie prin supradimensionarea filetului interior, fie prin subdimensionarea filetului exterior. Pentru filete pereche se realizează ajustaje care să ţină seama de grosimea acoperirii. Grosimile acoperirilor filetate trebuie să corespundă grosimii pieselor care necesită centrifugare imediat după zincare pentru a se obţine filete curate. Acoperirea filetului exterior protejează electrochimic într-un ansamblu filetul interior. Din această cauză filetele piuliţelor se vor realiza după zincarea termică. Mai multe informaţii despre utilizarea organelor de asamblare sunt cuprinse în Capitolul 10.

SUPRAFEŢE SUPRAPUSE SAU ÎN CONTACT

Suprapunerea suprafeţelor trebuie evitată pe cât posibil. Se recomandă de asemenea să nu se zincheze termic produsele etanşe. Dacă suprapunerile devin complet etanşe prin sudare, există riscul de explozie în timpul imesării, din cauza creşterii presiunii aerului închis în spaţiul etanş. Dacă suprapunerea nu este complet etanşată prin sudare, există pericolul ca lichidul de curăţire să pătrundă în cavitate şi apoi să se scurgă în afară şi să producă pete locale pe suprafaţa acoperirii. (vezi pg. 36).

FONTA

Fonta trebuie sablată înaintea zincării termice, deoarece nisipul încorporat prin tehnologia de turnare nu poate fi înlăturat prin procese de curăţire chimică obişnuită. La proiectarea produselor din fontă ce urmează a fi zincate termic, trebuie evitate elemente precum colţuri ascuţite sau găuri pe anumite adâncimi, deoarece acestea duc la apariţia tensiunilor termice şi la deformări în timpul zincării termice. Sunt de asemenea recomandate filete cu raze mari şi o grosime uniformă a secţiunii.

PĂRŢI MOBILE

Pentru suprafeţele de îmbinare, care trebuie zincate termic, cum ar fi balamalele, pentru ca ele să se poată mişca liber şi după zincarea termică, trebuie prevăzută o toleranţă suplimentară, de regulă de cel puţin 1mm.

DEFORMAŢII

Deformaţiile pieselor se datorează, în general, repartiţiei neuniforme a tensiunilor interne (mecanice, termice, structurale). Deformarea produselor în timpul zincării termice este determinată de relaxarea tensiunilor interne, odată cu încălzirea acestora la temperatura de zincare termică. Tensiunile respective pot fi remanente sau apărute datorită sudării, deformării la rece şi găuririi (ştanţării).

Pentru minimizarea tensiunilor remanente, se pot lua măsuri în stadiul de proiectare, de exemplu:

  1. Controlul procedeelor de sudare în timpul fabricaţiei.
  2. Dispunerea simetrică a cusăturilor de sudură. Dimensiunea acestora trebuie să fie minimă.
  3. Evitarea produselor cu variaţii mari de secţiune care pot determina creşterea tensiunilor şi a deformaţiilor apărute în baia de zincare termică.

Acolo unde există o tendinţă inerentă de deformare, de exemplu în cazul produselor cu forme asimetrice, acest efect poate fi minimizat sau chiar eliminat prin reproiectarea produsului la o dimensiune şi formă care să permită imersarea printr-o singură manevră în baia de zincare. În aceste situaţii, zincatorul trebuie consultat încă din faza de proiectare, pentru îndrumări. Mărimea şi amplasarea găurilor de umplere şi de scurgere, a găurilor de prindere şi a urechilor pentru manipulare, pot influenţa semnificativ deformaţiile, mai ales în cazul produselor goale interior.

REZISTENŢA

Proprietăţile de rezistenţă ale oţelurilor de construcţii nu sunt afectate de zincarea termică după cum se poate observa în Tabelul 2.

SUDAREA

Zgura de la sudură nu se poate înlătura prin procedeele obişnuite de curăţire. Prezenţa ei poate să ducă la apariţia de pete negre, neacoperite după zincarea termică. Pentru evitarea acestui neajuns se recomandă utilizarea sudării în gaz protector, (de exemplu M.I.G. ). În cazul utilizării electrozilor acoperiţi, zona sudată trebuie curăţată complet de zgură. Pentru a evita creşterea foarte mare a stratului de zinc pe cusăturile sudate, conţinutul de siliciu din materialul electrodului de sudură trebuie să fie sub 0.04%. Folosirea acestor electrozi asigură şi obţinerea după zincare a unor acoperiri cu grosimi uniforme. Spray-urile utilizate împotriva stropilor de sudură trebuie să fie solubile în apă şi să nu conţină ulei sau siliciu. Informaţii suplimentare despre sudare sunt date în Capitolul 10.

ETICHETAREA ŞI MARCAREA

Marcarea se realizează prin: poansonare la rece, înainte de zincare; agăţarea unor plăcuţe cu inscripţionarea necesară, după zincare; lipirea unor etichete cu inscripţionarea necesară, după zincare. Se va evita marcarea cu vopsele, în special pe bază de ulei, care se îndepărtează foarte greu prin curăţire. Pentru marcarea temporară se pot folosi şi anumite vopsele care sunt solubile în apă.

PROTECŢIA ÎMPOTRIVA ZINCĂRII TERMICE

Dacă anumite suprafeţe ale oţelului trebuie să rămână neacoperite, aceasta se poate realiza prin protejare, cu benzi rezistente la temperaturi ridicate, grăsime sau vopsea şi alte tratamente de protecţie. În asemenea situaţii, zincatorul trebuie consultat cu privire la suprafeţele care se doresc să rămână neacoperite .

ASAMBLAREA

Produsele zincate termic se pot asambla prin şuruburi (inclusiv asamblări prin frecare), sudare, nituire şi lipire. Este bine ca asamblările cu şuruburi să fie realizate după zincarea termică. Vezi Capitolul 10.

MANIPULAREA PRODUSELOR

Mijloacele de manipulare a produselor sunt alese în funcţie de forma şi dimensiunea acestora. La produsele de dimensiuni mici şi mijlocii se prevăd găuri tehnologice cu diametrul de 4 mm care permit agăţarea acestora în suporţi sau dispozitive de prindere. Se pot folosi şi coşuri la piesele mai mici. La produsele mari se sudează inele de prindere care sunt tăiate după zincare, zona respectivă urmând a fi recondiţionată. În cazul rezervoarelor (în special a celor deschise) este necesară o ancorare încrucişată, pentru menţinerea stabilităţii acestora în timpul manipulării.

IMPURIFICAREA SUPRAFEŢEI

Curăţirea suprafeţei oţelului este o cerinţă esenţială pentru o bună zincare termică.

Impurificarea cu grăsime, gudron, păcură, vopsea şi zgură de la sudură, nu poate fi înlăturată prin curăţire chimică, şi trebuie îndepărtată prin alte procedee (sablare) pentru că altfel pot apărea zone neacoperite după zincarea termică. Producătorul structurii metalice care urmează să fie zincată termic are obligaţia să livreze reperul curat, lipsit de astfel de impurităţi.

Prelucrările mecanice ale produselor unde s-au folosit uleiuri de ungere sau de răcire, pot genera efecte similare cu spray-urile folosite la sudură împotriva formării stropilor. Lichidele utilizate la tăierea produselor, care au fost arse pe suprafaţa oţelului, trebuie înlăturate înaintea expedierii oţelului către zincator.

Impurificarea suprafeţelor oţelului este uneori dificil de observat, şi este pusă în evidenţă doar după zincarea termică. În aceste cazuri este necesară rezincarea termică a produsului, implicând costuri suplimentare.