สรุปกระบวนการบำบัดผิวโลหะ

ใช้ฟิสิกส์สมัยใหม่ เคมี วิทยาศาสตร์โลหะและการรักษาความร้อนและเทคโนโลยีสาขาอื่น ๆ เพื่อเปลี่ยนสภาพและคุณสมบัติของพื้นผิวของชิ้นส่วนเพื่อให้มันและวัสดุหลักสำหรับการผสมผสานการเพิ่มประสิทธิภาพ เพื่อให้บรรลุความต้องการประสิทธิภาพที่กำหนดไว้ของวิธีกระบวนการ เรียกว่ากระบวนการชุบผิว

บทบาทของการรักษาพื้นผิว:

1. ปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนของพื้นผิวและความต้านทานการสึกหรอ ช้าลง กำจัด และซ่อมแซมการเปลี่ยนแปลงและความเสียหายของพื้นผิวของวัสดุ

2. ทำให้วัสดุธรรมดามีพื้นผิวการทำงานพิเศษ

3. ประหยัดพลังงาน ลดต้นทุน และปรับปรุงสิ่งแวดล้อม

การจำแนกประเภทของกระบวนการชุบผิวโลหะ

เทคโนโลยีการปรับพื้นผิว เทคโนโลยีการผสมพื้นผิว เทคโนโลยีฟิล์มแปลงพื้นผิว และเทคโนโลยีการเคลือบพื้นผิว

ประการแรก เทคโนโลยีการดัดแปลงพื้นผิว

1. การชุบผิวแข็ง

การชุบผิวหมายถึงวิธีการชุบแข็งพื้นผิวของชิ้นส่วนโดยการชุบแข็งพื้นผิวด้วยการให้ความร้อนอย่างรวดเร็วโดยไม่ต้องเปลี่ยนองค์ประกอบทางเคมีและโครงสร้างแกนของเหล็ก

วิธีการดับพื้นผิวหลักคือการดับไฟและการให้ความร้อนแบบเหนี่ยวนำ ซึ่งมักใช้แหล่งความร้อน เช่น แอโรบิกอะเซทิลีนหรือเปลวไฟออกซีโพรเพน

2. การเพิ่มประสิทธิภาพพื้นผิวด้วยเลเซอร์

การเพิ่มความแข็งแรงของพื้นผิวด้วยเลเซอร์คือการใช้ลำแสงเลเซอร์โฟกัสไปที่พื้นผิวของชิ้นงานในเวลาอันสั้นเพื่อให้ความร้อนแก่พื้นผิวของวัสดุบาง ๆ ของชิ้นงานจนถึงอุณหภูมิที่สูงกว่าเฟสเปลี่ยนอุณหภูมิหรือจุดหลอมเหลวและในเวลาอันสั้นให้เย็นลง เพื่อให้ผิวชิ้นงานแข็งตัวและแข็งแรงขึ้น

การเสริมความแข็งแกร่งของพื้นผิวด้วยเลเซอร์สามารถแบ่งออกเป็นการรักษาความเข้มแข็งของการเปลี่ยนเฟสด้วยเลเซอร์ การรักษาโลหะผสมของพื้นผิวด้วยเลเซอร์ และการรักษาการหุ้มด้วยเลเซอร์

การเสริมความแข็งแรงของพื้นผิวด้วยเลเซอร์มีบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนเล็กน้อย การเสียรูปเล็กน้อย และการใช้งานที่ง่ายส่วนใหญ่จะใช้สำหรับชิ้นส่วนเสริมความแข็งแกร่งในท้องถิ่น เช่น แม่พิมพ์เจาะ เพลาข้อเหวี่ยง CAM เพลาลูกเบี้ยว เพลาร่อง รางนำเครื่องมือที่มีความแม่นยำ เครื่องมือเหล็กความเร็วสูง เกียร์ และซับสูบของเครื่องยนต์สันดาปภายใน

3. ยิงพีนิง

Shot peening เป็นเทคโนโลยีที่ยิงขีปนาวุธความเร็วสูงจำนวนมากไปยังพื้นผิวของชิ้นส่วน เช่นเดียวกับค้อนขนาดเล็กจำนวนนับไม่ถ้วนที่กระทบกับพื้นผิวโลหะ เพื่อให้พื้นผิวและพื้นผิวใต้ผิวของชิ้นส่วนมีการเปลี่ยนรูปพลาสติกบางส่วนและทำให้เกิดการเสริมความแข็งแรง

Shot peening สามารถปรับปรุงความแข็งแรงทางกลและความต้านทานการสึกหรอ ความต้านทานความล้า และความต้านทานการกัดกร่อนของชิ้นส่วนมักใช้สำหรับการสูญเสียพื้นผิว ผิวออกซิเดชัน;ขจัดความเค้นตกค้างจากการหล่อ การตีขึ้นรูป และการเชื่อมชิ้นส่วน

4. ลูกกลิ้ง

การกลิ้งอยู่ที่อุณหภูมิห้องโดยใช้ลูกกลิ้งแข็งหรือแรงกดของลูกกลิ้งบนพื้นผิวที่หมุนของชิ้นงาน และเคลื่อนที่ไปตามทิศทางบัส เพื่อให้ผิวชิ้นงานเสียรูป การชุบแข็ง เพื่อให้ได้พื้นผิวที่แม่นยำ เรียบ และปรับปรุงหรือกระบวนการรักษาพื้นผิวลวดลายเฉพาะ .

มักใช้ในทรงกระบอก ทรงกรวย ระนาบ และชิ้นส่วนรูปทรงเรียบง่ายอื่นๆ

5. การวาดลวด

การวาดลวดหมายถึงโลหะที่ถูกบังคับผ่านแม่พิมพ์ภายใต้การกระทำของแรงภายนอก พื้นที่หน้าตัดของโลหะถูกบีบอัด และรับรูปร่างและขนาดของพื้นที่หน้าตัดที่ต้องการของวิธีการรักษาพื้นผิวที่เรียกว่ากระบวนการวาดลวดโลหะ

การวาดภาพสามารถทำได้ตามความต้องการในการตกแต่ง เส้นตรง เส้นไม่เป็นระเบียบ ลอนและเส้นเกลียว ฯลฯ

6. การขัดเงา

การขัดเป็นวิธีการตกแต่งเพื่อปรับเปลี่ยนพื้นผิวของชิ้นส่วนโดยทั่วไปแล้ว สามารถรับได้เฉพาะพื้นผิวที่เรียบ แต่ไม่สามารถปรับปรุงหรือรักษาความแม่นยำของการตัดเฉือนเดิมได้ค่า Ra หลังจากการขัดเงาสามารถเข้าถึง 1.6~0.008μm ขึ้นอยู่กับสภาพก่อนการตัดเฉือน

โดยทั่วไปแบ่งออกเป็นการขัดแบบเครื่องกลและการขัดด้วยสารเคมี

เทคโนโลยีการผสมพื้นผิว

1. การอบชุบด้วยความร้อนด้วยสารเคมี

กระบวนการทั่วไปของเทคโนโลยีการผสมพื้นผิวคือการบำบัดความร้อนที่พื้นผิวด้วยสารเคมีเป็นกระบวนการบำบัดความร้อนที่ชิ้นงานได้รับความร้อนและคงความอบอุ่นไว้ในตัวกลางเฉพาะ เพื่อให้อะตอมที่ออกฤทธิ์ในตัวกลางแทรกซึมเข้าไปในพื้นผิวของชิ้นงานเพื่อเปลี่ยนองค์ประกอบทางเคมีและการจัดระเบียบพื้นผิวของชิ้นงาน และ แล้วเปลี่ยนประสิทธิภาพการทำงาน

เมื่อเทียบกับการชุบผิวแล้ว การอบชุบด้วยความร้อนด้วยสารเคมีไม่เพียงแต่เปลี่ยนโครงสร้างพื้นผิวของเหล็กเท่านั้น แต่ยังเปลี่ยนองค์ประกอบทางเคมีของเหล็กอีกด้วยตามการแทรกซึมขององค์ประกอบต่าง ๆ การบำบัดความร้อนด้วยสารเคมีสามารถแบ่งออกเป็น carburizing,

แอมโมเนีย, การแทรกซึมหลายครั้ง, การแทรกซึมขององค์ประกอบอื่น ๆกระบวนการบำบัดความร้อนด้วยสารเคมีประกอบด้วยกระบวนการพื้นฐานสามประการ: การสลายตัว การดูดซับ และการแพร่กระจาย

วิธีการหลักสองวิธีในการอบชุบด้วยความร้อนที่ผิวด้วยสารเคมีคือคาร์บูไรซิ่งและไนไตรดิ้ง

สาม เทคโนโลยีเมมเบรนการแปลงพื้นผิว

1. ใส่ร้ายป้ายสีและฟอสเฟต

การทำให้เป็นสีดำ: กระบวนการที่เหล็กกล้าหรือเหล็กกล้าได้รับความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่เหมาะสมในอากาศ ไอน้ำ หรือสารเคมีเพื่อสร้างฟิล์มออกไซด์สีน้ำเงินหรือสีดำบนพื้นผิว และกลายเป็นสีน้ำเงิน

ฟอสเฟต: ชิ้นงาน (เหล็กหรืออลูมิเนียม, ชิ้นส่วนสังกะสี) แช่ในสารละลายฟอสเฟต (สารละลายกรดฟอสเฟตบางชนิด) บนการสะสมบนพื้นผิวเพื่อสร้างชั้นของกระบวนการฟิล์มแปลงผลึกฟอสเฟตที่ไม่ละลายน้ำที่เรียกว่าฟอสเฟต

2. อโนไดซ์

ส่วนใหญ่หมายถึงการออกซิเดชันขั้วบวกของอลูมิเนียมและโลหะผสมอลูมิเนียมออกซิเดชันขั้วบวกเป็นชิ้นส่วนอลูมิเนียมหรือโลหะผสมอลูมิเนียมแช่ในอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นกรด ภายใต้การกระทำของกระแสภายนอกเป็นแอโนด บนพื้นผิวของชิ้นส่วนเพื่อสร้างชั้นฟิล์มป้องกันการกัดกร่อนออกไซด์รวมกับเมทริกซ์อย่างแน่นหนาฟิล์มออกไซด์นี้มีลักษณะพิเศษในการป้องกัน ตกแต่ง ฉนวน และทนต่อการสึกหรอ

ก่อนทำอโนไดซ์ ควรปรับสภาพด้วยการขัด ขจัดน้ำมัน และทำความสะอาด ตามด้วยการล้าง ระบายสี และปิดผนึก

การใช้งาน: มักใช้ในการป้องกันชิ้นส่วนพิเศษของรถยนต์และเครื่องบิน ตลอดจนการตกแต่งงานฝีมือและผลิตภัณฑ์ฮาร์ดแวร์ประจำวัน

สี่ เทคโนโลยีการเคลือบพื้นผิว

1. การฉีดพ่นด้วยความร้อน

การพ่นด้วยความร้อนคือการให้ความร้อนและหลอมโลหะหรือวัสดุที่ไม่ใช่โลหะ โดยการเป่าก๊าซอัดอย่างต่อเนื่องไปยังพื้นผิวของชิ้นงาน ทำให้เกิดการเคลือบที่รวมเข้ากับเมทริกซ์อย่างแน่นหนา และได้รับคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีที่ต้องการจากพื้นผิวของชิ้นงาน .

ความต้านทานการสึกหรอ ความต้านทานการกัดกร่อน ความต้านทานความร้อน และฉนวนของวัสดุสามารถปรับปรุงได้ด้วยเทคโนโลยีการพ่นด้วยความร้อนมีการใช้ในเกือบทุกสาขา รวมทั้งเทคโนโลยีขั้นสูง เช่น การบินและอวกาศ พลังงานปรมาณู และอิเล็กทรอนิกส์

2. การชุบสูญญากาศ

การชุบสูญญากาศเป็นกระบวนการบำบัดพื้นผิวของการวางฟิล์มโลหะและอโลหะต่างๆ บนพื้นผิวโลหะโดยการระเหยหรือการสปัตเตอร์ภายใต้สภาวะสุญญากาศ

หลักการชุบสปัตเตอร์สูญญากาศ

ตามกระบวนการที่แตกต่างกัน การชุบสูญญากาศสามารถแบ่งออกเป็นการระเหยแบบสุญญากาศ การสปัตเตอร์แบบสุญญากาศ และการชุบไอออนแบบสุญญากาศ

3. การชุบ

การชุบด้วยไฟฟ้าเป็นกระบวนการทางเคมีไฟฟ้าและรีดอกซ์ตัวอย่างการชุบนิกเกิล: ชิ้นส่วนโลหะที่แช่ในสารละลายของเกลือโลหะ (NiSO4) เป็นแคโทด แผ่นโลหะนิกเกิลเป็นแอโนด หลังจากเปิดสวิตช์แหล่งจ่ายไฟ DC จะถูกวางบนชั้นการชุบนิกเกิลของโลหะ

วิธีการชุบด้วยไฟฟ้าแบ่งออกเป็นการชุบแบบธรรมดาและการชุบแบบพิเศษ

4. การสะสมไอ

เทคโนโลยีการสะสมไอหมายถึงเทคโนโลยีการเคลือบแบบใหม่ซึ่งวัสดุไอที่มีองค์ประกอบที่สะสมอยู่จะถูกสะสมบนพื้นผิวของวัสดุโดยวิธีทางกายภาพหรือทางเคมีเพื่อสร้างฟิล์มบาง