عملیات سطحی قطعات ریخته گری فلز

درمان سطح فلز فرآیندی است برای تشکیل مصنوعی یک لایه سطحی بر روی سطح یک ماده پایه فلزی که با خواص مکانیکی، فیزیکی و شیمیایی پایه متفاوت است. هدف از عملیات سطحی، برآوردن مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر سایش، تزئینات یا سایر الزامات عملکردی خاص محصول است. برای ریخته‌گری فلز، روش‌های متداول‌تر مورد استفاده ما برای تصفیه سطح عبارتند از: پرداخت مکانیکی، عملیات شیمیایی، عملیات حرارتی سطح و سطح پاشیده شده. پیش تصفیه سطحی ریخته گری های فلزی برای تمیز کردن، جارو کردن، خشک کردن، چربی زدایی و اکسید زدایی سطح قطعه کار است.

دو توضیح برای عملیات سطحی وجود دارد. یکی، عملیات سطحی تعمیم یافته است که شامل بسیاری از روش های فیزیکی و شیمیایی از جمله پیش تصفیه، آبکاری الکتریکی، رنگ آمیزی، اکسیداسیون شیمیایی، پاشش حرارتی و غیره می باشد. مورد دیگر، عملیات سطحی با تعریف محدود است. یعنی فقط فرآوری شامل سندبلاست، پولیش و غیره که ما اغلب به آن پیش تصفیه می گوییم.

 

درمان سطحی	برنامه های کاربردی
آبکاری روی	ریخته گری فولاد آلیاژی، ریخته گری فولاد کربن، قطعات ساخته شده از متالورژی پودر
پوشش روی الکترولس	پوشش غنی از روی الکترولس روی قطعات فولادی
آبکاری نیکل الکترولس	آبکاری نیکل الکترولس بر روی قطعات فولادی، فولاد ضد زنگ، آلومینیوم و مس
آبکاری قلع و روی	آبکاری قلع روی قطعات فولادی
آبکاری کروم	ریخته گری فولاد آلیاژی، ریخته گری آلیاژی مبتنی بر مس
آبکاری نیکل	آبکاری نیکل الکترولس بر روی قطعات فولادی، فولاد ضد زنگ و آلومینیوم
آبکاری کروم نیکل	قطعات برنجی، قطعات برنزی
آبکاری نیکل روی	ریخته گری فولاد، ریخته گری برنج، قطعات ریخته گری برنز
آبکاری مس نیکل کروم	آبکاری مس نیکل کروم روی قطعات فولادی، فولاد ضد زنگ، آلومینیوم
آبکاری مس	آبکاری قطعات فولادی
آندایز کردن	آندایزینگ و آنودایز سخت روی پروفیل آلومینیوم، ماشینکاری و قطعات آلومینیومی دایکاست
نقاشی	رنگ آمیزی و فیلم خشک روی قطعات آهن، آلومینیوم، استیل ضد زنگ و استیل
پاکسازی اسید	تمیز کردن اسید برای ریخته گری فولاد ضد زنگ، قطعات عملیات حرارتی، سوپر آلیاژ، آلیاژ آلومینیوم و قطعات آلیاژ تیتانیوم
منفعل شدن	غیرفعال سازی انواع فولاد ضد زنگ
فسفاته کردن	فسفاته روی و منگنز قطعات ریخته گری معمولی و ماشینکاری
الکتروفورز	الکتروفورز روی قطعات فولادی
پولیش الکترولیتی	پرداخت الکترولیتی بر روی قطعات فولادی ضد زنگ
نقشه کشی سیم	قطعات فولادی ضد زنگ با ریخته گری، جوشکاری و آهنگری

 

1. پیش تصفیه سطح

در فرآیند پردازش، حمل و نقل، ذخیره سازی و غیره، سطح قطعات فلزی اغلب دارای مقیاس اکسید، ماسه قالب گیری زنگ، سرباره جوش، گرد و غبار، روغن و سایر کثیفی ها است. برای اینکه پوشش محکم به سطح قطعه کار بچسبد، سطح قطعه کار باید قبل از رنگ آمیزی تمیز شود. در غیر این صورت، نه تنها بر نیروی اتصال و مقاومت در برابر خوردگی پوشش به فلز تأثیر می گذارد، بلکه فلز پایه را حتی در صورت پوشش دهی نیز می سازد. می تواند تحت حفاظت لایه به خوردگی ادامه دهد و باعث کنده شدن پوشش شود و بر خواص مکانیکی و عمر مفید قطعه کار تأثیر بگذارد. مشاهده می شود که هدف از پیش تصفیه سطحی قطعات فلزی فراهم کردن بستر مناسب مناسب برای پوشش، به دست آوردن لایه محافظ با کیفیت خوب و افزایش طول عمر محصول است.

 

2. درمان مکانیکی

به طور عمده شامل پولیش غلتکی برس سیمی، شات بلاستینگ و لایه برداری شن و ماسه است.

پولیش قلم مو به این صورت است که غلتک برس توسط موتور به حرکت در می آید و غلتک برس با سرعت بالایی بر روی سطوح بالایی و پایینی نوار در جهت مخالف حرکت قطعه نورد می چرخد ​​تا رسوب اکسید را از بین ببرد. مقیاس اکسید آهن برس خورده با یک سیستم شستشوی آب خنک کننده در گردش بسته شسته می شود.

شات بلاست روشی برای استفاده از نیروی گریز از مرکز برای تسریع پرتابه و پرتاب آن به قطعه کار برای زدودن زنگ زدگی و تمیز کردن آن است. با این حال، شات بلاست انعطاف پذیری ضعیفی دارد و توسط سایت محدود می شود. هنگام تمیز کردن قطعه کار کمی کور است و به راحتی می توان گوشه های مرده ای را در سطح داخلی قطعه ایجاد کرد که قابل تمیز کردن نباشد. ساختار تجهیزات پیچیده است، قطعات پوشیدنی زیادی وجود دارد، به خصوص تیغه ها و سایر قطعات به سرعت فرسوده می شوند، ساعات کار تعمیر و نگهداری زیاد است، هزینه آن بالا است و سرمایه گذاری یک بار مصرف زیاد است. با استفاده از شات بلاست برای عملیات سطح، نیروی ضربه زیاد است و اثر تمیز کنندگی آشکار است.

با این حال، پردازش قطعات نازک صفحه نازک با لایه برداری شات می تواند به راحتی قطعه کار را تغییر شکل دهد، و شات فولادی به سطح قطعه کار برخورد می کند (بدون توجه به شات بلاست یا شات پینینگ) برای تغییر شکل زیرلایه فلزی. چون اکسید فروفریک و اکسید فروفریک خاصیت پلاستیکی ندارند، شکسته خواهند شد. پس از جدا شدن، لایه روغن همراه با مواد تغییر شکل می‌دهد، بنابراین شات بلاست و شات بلاست نمی‌تواند لکه‌های روغن روی قطعه کار را با لکه‌های روغن کاملاً از بین ببرد. در بین روش های تصفیه سطح موجود برای قطعات کار، بهترین اثر تمیز کنندگی سندبلاست است. سندبلاست برای تمیز کردن سطح قطعه کار با نیازهای بالاتر مناسب است.

 

3. درمان پلاسما

پلاسما مجموعه ای از ذرات با بار مثبت مثبت و ذرات منفی (شامل یون های مثبت، یون های منفی، الکترون ها، رادیکال های آزاد و گروه های فعال مختلف و غیره) است. بارهای مثبت و منفی برابر هستند. بنابراین به آن پلاسما می گویند که چهارمین حالتی است که ماده علاوه بر حالت جامد، مایع و گاز در آن وجود دارد- حالت پلاسما. پردازشگر سطح پلاسما از یک ژنراتور پلاسما، یک خط لوله انتقال گاز و یک نازل پلاسما تشکیل شده است. مولد پلاسما انرژی فشار بالا و فرکانس بالا را در لوله فولادی نازل تولید می کند تا فعال و کنترل شود تا پلاسما با دمای پایین در تخلیه تابش تولید شود، با کمک هوای فشرده پلاسما به سطح قطعه کار پاشیده می شود.

هنگامی که پلاسما و سطح جسم پردازش شده به هم می رسند، جسم تغییر می کند و واکنش های شیمیایی رخ می دهد. سطح تمیز شده و آلاینده های هیدروکربنی مانند گریس و افزودنی های کمکی حذف شده اند یا حکاکی شده و زبر شده اند یا یک لایه متقاطع متراکم تشکیل داده اند یا گروه های قطبی حاوی اکسیژن (هیدروکسیل، کربوکسیل) وارد شده اند. اثر ارتقاء چسبندگی مواد پوششی مختلف است و در کاربردهای چسبندگی و رنگ بهینه شده است. تحت همین اثر، استفاده از سطح درمان پلاسما می تواند یک سطح پوشش بسیار نازک با کشش بالا را به دست آورد که برای اتصال، پوشش و چاپ مفید است. برای افزایش چسبندگی نیازی به ماشین های دیگر، درمان های شیمیایی و سایر اجزای قوی نیست.

 

4. روش الکتروشیمیایی

درمان سطح الکتروشیمیایی از واکنش الکترود برای تشکیل یک پوشش روی سطح قطعه کار استفاده می کند که عمدتاً شامل آبکاری و اکسیداسیون آندی است.

وقتی قطعه کار کاتد در محلول الکترولیت باشد. فرآیند تشکیل یک پوشش بر روی سطح تحت اثر جریان خارجی را آبکاری می گویند. لایه آبکاری می تواند فلز، آلیاژ، نیمه هادی یا حاوی ذرات جامد مختلف مانند آبکاری مس، آبکاری نیکل و غیره باشد.

در حالی که در محلول الکترولیت، قطعه کار آند است. فرآیند تشکیل یک لایه اکسیدی بر روی سطح تحت اثر جریان خارجی را آنودیزاسیون می‌گویند، مانند آنودیزاسیون آلیاژ آلومینیوم. عملیات اکسیداسیون فولاد را می توان با روش های شیمیایی یا الکتروشیمیایی انجام داد. روش شیمیایی این است که قطعه کار را در یک محلول اکسید کننده قرار می دهیم و با تکیه بر عمل شیمیایی یک لایه اکسیدی روی سطح قطعه کار می کنیم، مانند بلور شدن فولاد.

 

5. روش های شیمیایی

عملیات سطحی روش شیمیایی اثر جاری ندارد و از برهمکنش مواد شیمیایی برای تشکیل یک لایه آبکاری بر روی سطح قطعه استفاده می‌کند. روش های اصلی عبارتند از عملیات پوشش شیمیایی تبدیل شیمیایی و آبکاری الکترولس.

در محلول الکترولیت، قطعه کار فلزی هیچ اثر جریان خارجی ندارد و ماده شیمیایی موجود در محلول با قطعه کار تعامل می کند و روی سطح آن پوششی ایجاد می کند که به آن درمان فیلم تبدیل شیمیایی می گویند. مانند آبی شدن، فسفاته کردن، غیرفعال سازی و درمان نمک کروم روی سطح فلز. در محلول الکترولیت، سطح قطعه کار بدون تأثیر جریان خارجی به صورت کاتالیزوری پردازش می شود. در محلول به دلیل کاهش مواد شیمیایی، به فرآیند رسوب برخی مواد بر روی سطح قطعه کار برای تشکیل پوشش، آبکاری الکترولس می گویند، مانند آبکاری الکترولس نیکل، آبکاری مس الکترولس و ....

 

6. روش پردازش داغ

روش پردازش گرم، ذوب یا پخش حرارتی مواد در شرایط دمای بالا برای تشکیل یک پوشش روی سطح قطعه کار است. روش های اصلی به شرح زیر است:

1) آبکاری گرم
فرآیند قرار دادن قطعه کار فلزی در فلز مذاب برای تشکیل یک پوشش روی سطح آن را آبکاری گرم می نامند، مانند گالوانیزه گرم و آلومینیوم غوطه ور گرم.

2) اسپری حرارتی
فرآیند اتمیزه کردن فلز مذاب و پاشش آن بر روی سطح قطعه کار برای تشکیل یک پوشش، پاشش حرارتی نامیده می شود، مانند پاشش حرارتی روی و پاشش حرارتی آلومینیوم.

3) مهر زنی داغ
فرآیند حرارت دادن و فشار دادن فویل فلزی بر روی سطح قطعه کار برای تشکیل یک لایه پوششی، مهر زنی داغ نامیده می شود، مانند فویل آلومینیومی داغ مهر زنی.

4) عملیات حرارتی شیمیایی
فرآیندی که در آن قطعه کار با مواد شیمیایی در تماس است و حرارت می‌یابد و عنصر خاصی در دمای بالا وارد سطح قطعه می‌شود، عملیات حرارتی شیمیایی مانند نیتریدینگ و کربوریزه کردن نامیده می‌شود.

 

7. الکتروفورز

به عنوان یک الکترود، قطعه کار در رنگ رسانا محلول در آب یا امولسیون شده در آب قرار می گیرد و با الکترود دیگر موجود در رنگ مدار تشکیل می دهد. تحت عمل میدان الکتریکی، محلول پوشش به یون های رزین باردار تفکیک شده، کاتیون ها به سمت کاتد و آنیون ها به سمت آند حرکت می کنند. این یون های باردار رزین، همراه با ذرات رنگدانه جذب شده، به سطح قطعه کار الکتروفورز می شوند تا یک پوشش تشکیل دهند. این فرآیند الکتروفورز نامیده می شود.

 

8. پاشش الکترواستاتیک

تحت تأثیر میدان الکتریکی با ولتاژ بالا DC، ذرات رنگ با بار منفی اتمیزه شده به سمت قطعه کار با بار مثبت هدایت می شوند تا یک لایه رنگ به دست آید که به آن پاشش استاتیک می گویند.