三防设计规范V10Word格式.docx
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是一种用砂带进行磨削的加工方式。
通过砂带对金属表面进行磨削加工,去除金属表面缺陷,以形成具有一定粗糙度、纹路均匀的装饰表面。
4.0输入
无
5.0输出
6.0工作程序
6.1三防设计总则
全过程控制原则:
在产品设计的全过程中应始终注意腐蚀控制问题,即在方案论证、技术设计、材料与工艺选择、研制和生产过程中都要考虑腐蚀及其控制。
综合控制原则:
产品设计时,主要从以下方面综合考虑腐蚀控制问题:
环境条件、结构设计、材料选择、金属腐蚀与预防、表面防护、有效的防护包装。
防止腐蚀的基本方法:
a采用高耐蚀性材料;
b消除或减弱环境中的腐蚀性因素;
c对不耐蚀材料进行耐蚀性表面处理;
d防腐蚀结构设计;
e电化学保护。
防腐蚀设计的基本步骤:
在开始结构设计时,首先需要了解或定位产品的工作环境(包括自然环境和诱发环境,参见表一环境分类)、产品的使用期限,确定产品中各部位结构件的类型,再根据零件的功能目的进行详细的选择、设计。
在详细设计过程中,每一个零件都需从结构形状、受力状态、材料、表面防护层、生产加工、装配、储存运输、工作寿命等以及与其相关的环境条件方面加以考虑,以使零件既能满足功能需求、又能达到最佳的防腐蚀状态。
新材料或新工艺的选用原则:
对于以前产品上未应用过的新材料或新工艺,必须先经过相应的技术认证和工艺试验、并得到生产验证可行后才可在产品上使用。
自然环境
工业环境和特殊使用环境(诱发环境)
温度雾气
湿度辐射
大气压真空
降雨磁场
风沙静电场
盐雾生物因素
温度梯度加速度
高压高强度噪声
瞬态冲击电磁场
高能冲击腐蚀性介质
周期振动固体粉尘
随机振动
表一环境分类
6.2结构件分类
按照产品工作时所处的自然环境,将结构件分为Ⅰ型结构件和Ⅱ型结构件两类。
除安装在室外的设备外表零件外,大多数零件都属于Ⅱ型结构件。
(自然环境因素包括温度、湿度、雨、冰雹、含盐大气、工业大气、日光照射、尘埃、风沙等。
)
6.3结构设计与三防
为防止腐蚀,在产品设计阶段就应当进行合理的防腐蚀结构设计。
金属结构设计是否合理,对于接触腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀、均匀腐蚀的敏感性影响很大。
合理的结构设计使产品的腐蚀减至最小。
设计时,不仅要考虑零件本身的结构,同时还应该考虑其与本系统中其它零件相互之间的关系,即考虑产品的整体结构。
合理的结构形状
a.结构形状应尽可能简单合理。
形状简单的结构件容易采取防腐蚀措施;
而形状复杂的结构件,其面积必然增大,与介质的接触机会增多,死角、缝隙、接头处容易使水分积存和使腐蚀介质浓缩,而引起腐蚀。
简单的构件还便于排除故障,有利于维修、保养和检查。
b.防止残余水分和冷凝液的积聚。
一般来说,没有水分就不会发生腐蚀,残余水分和灰尘积存处,往往是腐蚀严重的部位,因此结构设计应考虑使水分不能积存,而且还应考虑易于涂装和维修。
避免不均允和多相性
不同的金属、气相空间、热和应力分布不均匀、以及体系中各部位间其它差别,都会引起腐蚀破坏。
因此,设计时应努力使整个体系的所有条件尽可能地均匀一致。
以下对需注意地事项作详细说明:
6.3.1避免尖角(特别是凸出的棱角)
也要避免尖锐的凹角;
可能的话,拐角处尽量做成流线性、且内角半径尽可能大(一般折弯半径不能低于0.5mm,厚度低于1.0mm的薄板折弯半径不能低于0.3mm);
可能时,应规定加工精度、切口尖角度(或毛刺高度)、倒内圆角尺寸等。
6.3.2避免凹凸不平的平面
由于“拉丝”或“喷砂”都是使表面粗化而形成一定的装饰纹路,因此除非确实有装饰需要、否则不建议采用“拉丝”或“喷砂”处理;
而且只允许在铝材、不锈钢材料表面应用。
(目前装饰用的拉丝或喷砂表面粗糙度分别为:
拉丝Ra为2.2~3.4μm;
喷砂Ra为1.5~1.8μm。
应规定预防划痕的措施;
规定表面的不平度;
规定在制造过程中避免产生深的加工刻痕(或选择适当的装配方法),以防止形成应力集中源。
宁可采用简单的、致密的、光滑的表面,并具有理想的外形、布局和转角,而不采用复杂的不规则形状和粗糙表面。
要求电镀光亮镀层作装饰的表面,应规定其表面粗糙度Ra不大于0.8μm。
6.3.3避免积水结构
不应形成凹形,减少腐蚀机会。
如:
平面转接处应向下平滑;
设备的外罩恰当地倾斜,使水流走;
在可能积水和留存湿气的空间,应开设排水孔和排气孔。
如图一、图二所示。
图一:
转角均设计为圆角、避免尖角
图二:
凹槽设计开口、利于排水
需要表面处理的零件应尽量避免盲孔。
若不可避免,孔或槽的深度应尽可能在其宽度(或直径)的50%以内,宽度或直径应尽量大。
6.3.4避免会进水的缝隙
在加工过程中或设备工作时会导致积水的缝隙应尽可能避免。
在易积水、凝露、和渗水的结构部位,应避免窄缝;
不能避免的部位,应通过改进几何形状、改进配合和表面形状等措施,或加以密封涂覆,以防止腐蚀剂进入。
如户外设备外壳的接合部位、处于户外的螺钉连接部位等。
需要进行表面处理的结构件,应尽可能避免夹缝,除非能确保该夹缝不会进入溶液、或者结构上难以实现。
如一些搭接点焊的结构应谨慎采用,尤其是需要电镀者。
对于折弯180°
的结构(俗称“拍死边”,如图4-3-4),只允许在镀锌钢板制作的零件上使用。
图三“拍死边”的结构
6.3.5注意防尘
机柜、机箱空气入口处应考虑防尘措施,对防尘装置应规定定期除尘制度,防止虑尘器成为灰尘集散的污染源。
整机结构中应考虑粉尘能被尽量排出,尽可能避免粉尘在设备内循环。
6.3.6密封式设计及密封产品的应用
我们在产品中应用密封结构的目的大多是防水,而且只在户外产品上应用,因此不允许设计成气密式结构。
这是因为气密设计一旦失效,腔内会由于日晒而增加压力,腔内气体逸出,当夜晚气温下降湿气会进入,周而复始,内部产生积水,形成100%蒸汽压使设备受潮失效。
应在无水接触的部位考虑设计足够的通风孔,使腔体内、外压力平衡;
或者增加除湿措施(例如利用空调的除湿功能);
或者规定产品较短的使用寿命。
当采用密封剂或密封垫的密封结构时,并不能达到“彻底”的密封,只能是一个受控制的泄漏、或是渗透率非常小和缓和的情况。
密封结构中湿气可以凝结、有机气氛腐蚀将会更严重。
这时所用的密封剂或密封垫应是防潮湿、无腐蚀性、抗霉菌、非吸湿性的柔和的材料,以补偿热膨胀和收缩。
密封圈可选用永久变形小的高抗撕硅胶无缝圈,不允许密封圈有接缝(允许接头进行熔焊式连接),不能采用橡胶板、垫密封。
6.3.7注意有机气氛的影响
当采用密封结构时必须注意有机气氛对金属及金属镀层的腐蚀。
木材、塑料、橡胶、油漆、胶粘剂等非金属都会发出程度不同的对金属有腐蚀性的气体。
6.3.8组合工序的安排
带有螺纹连接、压合、搭接、铆接、点焊、单面焊接等组合件,因存在缝隙,原则上不允许进行电化学处理(电镀、阳极化);
不同金属材料组合在一起的组件不能一起进行溶液处理。
这些组合件应尽可能采用涂漆,或在电化学处理后进行组合。
例如:
需要点焊加强筋的门板可采用喷涂;
搭接点焊在一起电镀的结构可以先分开电镀再采用铆接的方式;
在要求压铆不同材质的螺柱(螺母)时,不能同时进行电镀或氧化处理,如铝板或冷轧钢上有不锈钢螺钉时。
6.3.9焊接
需进行溶液处理时,焊接应采用对头焊。
若是搭接焊,则应避免间断焊接,不采用不封闭的焊缝(即应将重叠区封闭起来,使其不夹带溶液);
焊接结构的设计应易于操作,以改善焊接质量。
如图四所示。
A.搭接焊,不好B.对头焊,好
C.断续焊,不好D.连续焊,好
E.不好F.较好
G.单面焊,不好H.双面焊,好
图四:
焊接方式
6.3.10控制应力,避免应力腐蚀
机械应力和残余应力是应力腐蚀破裂的必要条件之一,而产生应力腐蚀的有效应力是拉伸应力。
暴露在腐蚀介质中的零部件应避免承受过大的机械应力和应力集中,或采取适当的工艺措施消除内应力。
宁可让结构件直接受拉或压,而不使其受弯或扭。
应优先采用使各零件或部件能装配和配合得精确得设计方案,避免使某一零件因别的零件而过分受力,尤其在焊接、铆接、螺栓孔等部位,同时应注意防止缝隙产生裂纹;
应尽可能减少结构加强件和连接件的附加应力。
不锈钢和黄铜等属于容易产生应力腐蚀破裂的材料,需注意此问题。
“氢脆”更具有破坏性。
一般是高强度钢(抗拉强度超过1000Mpa者)在电镀过程中容易出现氢脆现象。
因此我们对弹簧钢零件一般不建议进行电镀;
当确实要求表面导电或耐磨而选择电镀镍时,必须要求在电镀前消除应力、电镀后进行除氢处理。
6.3.11避免局部过热或过冷
在换热操作中应避免局部过热。
设计换热器时,应保证有均匀的梯度。
温度分布不均匀时会引起局部过热和高腐蚀率。
应考虑合适的降温措施,避免散热过度(不应低于环境温度),否则易在较冷部位出现凝露受潮现象。
6.3.12控制紧固件数量
尽量减少零件数量、减少凸出的紧固件的数量,使结构表面形状简单、光滑。
可能时,整体件是最理想的。
6.3.13易损件
易于腐蚀损坏的零件,在结构上应容易维修和更换。
并在维护说明中注明。
如接地铜牌上的铜质螺钉。
6.4结构件材料的选择
6.4.1金属材料
aⅠ型结构件
尽可能采用最耐腐蚀的金属材料,如防锈铝、不锈钢、镀锌钢等(压铸件也可用于Ⅰ型结构件),且都必须在其表面增加户外型有机涂层。
对于奥氏体不锈钢制作的零件,可以不作表面涂覆处理,但仍需注意其耐腐蚀性远低于非金属(包括有机涂层)表面。
bⅡ型结构件
b-1普通承力结构件
一般钣金结构件多选用优质冷轧钢板(08、10钢),表面防护可以是电镀(主要为镀锌)或喷涂;
若是内部结构件(装配后不易看到的)可直接应用耐指纹型电镀锌钢板(注意:
这种情况下必须要求切口处的锈蚀对功能或产品外观等没有影响)。
当同时要求装饰或不适合进行表面处理时,对于受力较小的零件,外表部位可用奥氏体不锈钢、内部可用马氏体不锈钢板(但在沿海地区的无空调环境下,不推荐使用马氏体不锈钢),除钝化处理外、均可以不再作其它表面处理。
厚度要求超过3.5mm的钢钣金件,只能选用优质热轧钢板;
若其表面不作机械加工处理,则必须采用喷涂的表面处理方式。
若用铝钣金件,则可根据允许的材料厚度和受力状态选用防锈铝或纯铝板。
型材也可作为承力件。
铝型材要求其热处理状态应为T5或T6状态;
型钢可直接应用,但表面处理也必须选择喷涂。
铝压铸件同样可用作承力件,而锌压铸件则不宜用作承力件。
棒材制作的零件,与同材料牌号的板材零件特点类似。
b-2弹性结构件
一般钢零件可选择弹簧钢材料,如65Mn等,也可用T8等(碳素工具钢)代替。
其表面处理应选择