رفتن به مطلب
XMEHRDADX

مروری بر فرآیندهای پوشش دهی تجهیزات صنعتی

پست های پیشنهاد شده

3pct95qs1er15q5kvok.jpg

با توجه به افزايش نرخ توليد و كارايي تجهيزات، پديده‌هايي مانند سايش و خوردگي اجزاي مختلف ماشين‌آلات و سازه‌ها نيز به طور غيرقابل ملاحظه‌اي رشد يافته است.

 

اين موضوع باعث توسعه روش‌هاي سطح پوشاني شده است تا مقاومت قطعات را نسبت به سايش و خوردگي افزايش دهد. همچنين با اين روش‌ها مي‌توان بسياري از قطعات فرسوده را بازسازي كرد و از هزينه تامين قطعات نو كاست.

 

ايجاد لايه‌هاي سطحي روي قطعات مي‌تواند به منظورهاي متفاوتي صورت گيرد كه موارد زير قابل اشاره هستند:

 

• افزايش مقاومت به سايش

 

• افزايش مقاومت به خوردگي

 

• افزايش مقاومت در برابر خراشيدگي

 

• بهبود خواص سطحي

 

• بهبود هدايت حرارتي يا عايق حرارتي

 

• هدايت يا عايق الكتريكي

 

• بهبود ظاهر قطعه

 

• ترميم و بازسازي قطعات

 

 

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال

فرآيندهاي پوشش‌دهي سطح

 

لايه‌هاي سطحي را مي‌توان به روش‌هاي گوناگون بر روي سطح ايجاد كرد. در جدول يك اين فرآيندها را مي‌توان به‌طور مختصر مشاهده كرد.

 

 

پوشش‌دهي اسپري حرارتي چيست؟

 

پوشش‌دهي اسپري حرارتي فرآيندي است براي نشاندن لايه‌هاي نازك از يك پوشان فلزي روي سطح مورد نظر كه منجر به ايجاد خواص ويژه‌اي بر روي سطح مي‌شود. مواد پوشان چه به صورت پودر يا به شكل مفتول، ابتدا در داخل يك منبع حرارتي ذوب مي‌شود و سپس با سرعت بسيار بالا از مخزن به بيرون رانده مي‌شود و به شدت به سطح آماده شده برخورد مي‌كند و تشكيل يك لايه نازك متراكم محافظتي را مي‌دهد.

 

 

انواع فرآيندهاي پوشش‌دهي اسپري حرارتي

 

در سال‌هاي اخير فرآيندهاي ترمومكانيكي در ساخت قطعات يا بازسازي آنها كاربرد زيادي يافته است. اين توسعه روزافزون در كاربردهاي اين پوشش‌ها به دلايل زير است:

 

• در پاشش حرارتي امكان تركيب مواد گوناگوني به صورت لايه و سطح پايه وجود دارد.

 

• به دليل انعطاف پذيري فرآيند پاشش حرارتي امكان ترميم بسياري از قطعات وجود دارد. در مقايسه با ساير روش‌هاي ترميم، پاشش حرارتي داراي هزينه كمتر و زمان توقف كوتاهتري است.

 

• كاربرد اين روش به ابعاد قطعه بستگي ندارد.

 

• حتي قطعات پيچيده را مي‌توان با رعايت شرايط خاص پوشش داد.

 

• بسته به نوع پوشش و فرآيند مي‌توان به ضخامت‌هاي مختلف دست يافت.

 

• روش كار، مواد و تكنولوژي مورد استفاده در سال‌هاي اخير توسعه قابل‌توجهي يافته است.

 

به دليل شرايط خاص فرآيند پاشش حرارتي، پوشش‌هاي ايجاد شده با اين روش رفتار متفاوتي نسبت به مواد متراكم از خود نشان مي‌دهند. از معايب اين فرآيند مي‌توان به موارد زير اشاره كرد:

 

• استحكام اتصال محدود لايه پوشش

 

• حساسيت پوشش نسبت به فشار لبه‌ها، خمش و ضربه

 

• محدوديت‌هاي موجود ناشي از ابعاد هندسي مانند هنگامي كه سطح داخلي لوله‌هايي با قطر كم پوشش مي‌شوند. فرآيندهاي پوشش‌دهي اسپري براساس شكل ماده پوشان و منبع حرارتي مورد استفاده به روش‌هاي زير طبقه‌بندي مي‌شوند:

 

پوشش‌دهي اسپري انفجاري، پوشش‌دهي اسپري پلاسما، پوشش‌دهي اسپري قوس سيمي، پوشش‌دهي اسپري شعله‌اي سيمي، پوشش‌دهي اسپري شعله‌اي پودري و پوشش‌دهي اسپري به روش

High Velocity Oxy-Fuel) HVOF) يا سوخت اكسي با سرعت بالا.

 

 

خواص ويژه ايجاد شده توسط پوشش‌دهي اسپري حرارتي

 

يكي از دلايل استفاده ازپوشش‌دهي اسپري حرارتي رسيدن به خواص سطحي ويژه زير است:

 

محافظ در برابر خوردگي فيزيكي، محافظ در برابر سايش، محافظ در برابر فرسودگي، محافظ در برابر برش، محافظ در برابر كشش سطحي، محافظ در برابر خراش، محافظ در برابر سوراخ شدن، محافظ در برابر خوردگي شيميايي، خوردگي ناشي از تاثيرات جوي، خواص محافظ در برابر خوردگي الكتريكي ـ پوشش ‌هادي ـ پوشش‌هاي مقاومتي محافظ در برابر حرارت و اكسيداسيون و در نهايت پوشش‌هاي محافظ در برابر سايش و خراش با قابليت ترميم مجدد ابعاد.

 

پوشان‌ها از مواد مختلفي از قبيل سراميك‌ها، كاربيدها، برخي فلزات و آلياژها و سرمت (تركيبي از سفال و فلز) ساخته مي‌شوند.

 

 

كاربرد پوشش‌هاي اسپري حرارتي در صنعت فولاد

 

پوشش‌هاي اسپري حرارتي به‌دليل عملكرد نوعي فراگيرشان، كاربرد گسترده‌اي در صنعت فولاد دارند. فرآيندهاي متفاوت اسپري حرارتي براي پوشش‌دهي قطعات مختلف با توجه به نوع كاربرد خدماتي آن مورد استفاده قرار مي‌گيرند. صنعت فولاد، يكي از مهمترين زير ساختارهاي صنعتي است كه با مشكلات بسياري دست و پنجه نرم مي‌كند.

 

وزن سنگين پوشش‌هاي فولادي، خوردگي و مشكلات بعدي محصولات با كيفيت نامناسب برخي از مشكلات بزرگي هستند كه صنعت فولاد با آنها روبه‌رو است. طي دوره‌هايي از زمان در سراسر جهان اين امر اثبات شده كه پوشش‌هاي به‌دست آمده به روش پوشش‌دهي اسپري انفجاري در مقابل چالش‌هاي پاسخگويي به نيازهاي خواص سطحي صنايع فولادي بسيار مفيد هستند.

 

 

اسپري حرارتي به وسيله سوخت اكسيژني با سرعت بالا (HVOF)

 

از آنجايي كه كاربردهاي مهندسي همواره داراي متقاضي بسياري است، نيازها براي پوشش‌هاي مركب كه هم با توجه به حفظ استحكام مكانيكي بتوانند از زير لايه‌ها محافظت كنند و هم مقاومت زيرلايه‌ها را در برابر فرسايش و خوردگي ارتقا دهد در حال افزايش است.

 

فرآيند اسپري حرارتي به وسيله سوخت اكسيژني با سرعت بالا (HVOF) به‌طور موفقيت‌آميزي براي نشاندن پوشش‌هاي مركب با چگالي بالا مورد استفاده قرار گرفت، همچنين نيروي اتصال عالي و كربن‌زدايي نسبتا پايين به دليل سرعت بالاي ذرات و دماهاي ذرات نسبتا اندك نيز در فرآيند لايه نشاني به اين روش قابل ذكر است.

 

در فرآيند HVOF، اكسيژن و سوخت مخلوط شده و در داخل يك محفظه در يك نرخ سياليت بالا

(در حدود 1000I/min) و با فشار به ميزان 12 بار مي‌سوزند و ايجاد يك جت گازي با سرعت بسيار بالا مي‌‌كنند.

 

ذرات پودري، معمولا در اندازهاي بين 5 تا 65 ميكرومتر به داخل جت گاز تزريق مي‌شوند به طوري كه حرارت داده شده و به سمت سطحي كه قرار است لعاب داده شود با سرعت 600 تا 650 متر بر ثانيه شتاب داده مي‌شود.

 

با برخورد با سطح موردنظر، ذرات به شكل اسپلت‌هاي عدسي شكل درمي‌آيند كه به همين دليل به شدت به سطح قطعه و همچنين به يكديگر مي‌چسبند. تفنگ يا تپانچه HVOF در سرتاسر سطح حركت مي‌كند تا پوشش با ضخامت مورد نياز در چند پاس ايجاد شود. (شكل يك)

 

اسپري حرارتي اولين بار در اوايل دهه 1990 توسط دكتر شاپ ابداع شد.

ايشان بعد از مشاهده اين كه چگونه گلوله‌هاي توپ سربي بعد از شليك به يك سطح افقي مي‌چسبند به فكر ابداع چنين فرآيندي افتاد.

 

فرآيند اسپري انفجاري مداوم نيز در سال 1958 توسط Union Carbide ابداع شد. هرچند اين جيمز برونينگ بود كه در سال 1983 براي نخستين‌بار فرآيند سوخت اكسيژني با سرعت بسيار بالا را به عنوان اختراع خود به ثبت رساند (شكل 2). بنابراين، برخي نكات مهم 50 سال گذشته HVOF و همچنين سير تكامل و مثال‌هاي اندكي از پوشش‌هاي WC–Co در كاربردهاي موفق در اين مقاله ارائه شده است.

 

پوشش‌هاي WC–Co سوخت اكسيژني با سرعت بالا به‌طور گسترده‌اي در قطعات مهندسي كاربرد دارند. اين پوشش‌ها به طور موفقيت آميزي به عنوان روكش‌هاي عايق داخلي شيرهاي قطع جريان براي غلبه بر مشكلات تريبولوژيكال و سايشي ـ خوردگي مربوط به نشت و اختلال در آنها مورد استفاده قرار مي‌گيرند.

 

از ميان تعداد بسياري از گريدهاي كاربيد تنگستن (WC) استفاده شده، پوشش WC - 10Co - 4Cr 86 اسپري شده حرارتي، يك پوشش موثر ويژه است.

 

همچنين پوشش‌هاي تنگستن كاربايد كه به وسيله اين فرآيند ايجاد مي‌شوند به منظور كاهش سايش، فرسايش و خوردگي ناشي از شاره به وجود آمده در سرمته‌ها و مجموعه ابزار سوراخكاري مورد استفاده در معادن همچنين حفاري‌هاي نفت و گاز مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

 

تحقيقات مختلفي در رابطه با مقايسه WC–Co زينتر شده با WC-Co اسپري حرارتي شده صورت پذيرفته است تا روابط بين ميكروساختار و عملكرد آنها مشخص شود و بتوان عملكرد سيستم پوشش داده شده را بهبود داده و به سطوح زينتر شده نزديك كرد.

 

وين و سامپاس مقاومت سايشي و فرسايشي مواد WC–Co زينتر شده و اسپري حرارتي شده را با يكديگر مقايسه كردند و به اين نتيجه رسيدند كه مقاومت فرسايشي محصولات زينتر شده بيش از دو برابر بيشتر از محصولاتي است كه تحت فرآيند اسپري حرارتي قرار گرفته بودند.

 

آنها استنباط كردند كه براي پوشش‌ها يك ساختار متخلخل منتج به اتصال بين دانه‌اي ضعيف و اتصال ضعيف كاربيد به زمينه مي‌شود كه منتج به چقرمگي شكست، K1C و سختي و در نتيجه مقاومت سايشي پايين‌تر مي‌شود.

 

اين نتايج متفاوت از ديگر تحقيقات است كه مهمترين عامل آن به دليل شرايط تريبولوژيكال متفاوت به كار گرفته شده در ديگر كارها است. اين امر انتخاب چنين سيستم‌هاي پوشش‌دهي را مشكل مي‌كند، مگر اين كه در آزمايش‌هاي تريبولوژيكال مربوطه كاربردهاي خدماتي نظير آن در نظر گرفته شود.

 

در انتها با توسعه روزافزون صنايع مختلف و استفاده و كاربرد تجهيزات صنعتي، نياز حياتي به تكنولوژي‌هاي محافظتي براي افزايش طول عمر اين تجهيزات و همچنين فرآيندهاي تعمير آنها به خوبي در كشور حس مي‌شود.

 

به‌عنوان مثال در بخش معدن با توجه به روند رو به رشد كشور و با وجود معادن متعدد و به دنبال آن تجهيزات مختلف، سالانه مبلغ قابل‌توجهي صرف تعمير يا حتي تعويض قطعات در اين صنعت مي‌شود.

 

به‌خصوص در زمينه استخراج و فرآوري مواد معدني كه همواره نبرد سختي بين سنگ سخت و فلز به‌وقوع مي‌پيوندد، منجر به بيشترين مصارف قطعات فلزي در اين بخش‌ها شده است.

 

با افزايش دانش فني مهندسان در فرآيندهايي از قبيل پوشش دهي مي‌توان قدم بزرگي در راستاي خودكفايي در ساخت و تعمير آنها برداشت.

 

 

 

كمال‌الدين غفوري

منبع: Science Direct و سايت تخصصي مهندسي جوش

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

مهمان
ارسال پاسخ به این موضوع ...

×   شما در حال چسباندن محتوایی با قالب بندی هستید.   حذف قالب بندی

  تنها استفاده از ۷۵ اموجی مجاز می باشد.

×   لینک شما به صورت اتوماتیک جای گذاری شد.   نمایش به عنوان یک لینک به جای

×   محتوای قبلی شما بازگردانی شد.   پاک کردن محتوای ویرایشگر

×   شما مستقیما نمی توانید تصویر خود را قرار دهید. یا آن را اینجا بارگذاری کنید یا از یک URL قرار دهید.


×
×
  • جدید...