Апрацоўка і мадыфікацыя паверхні

Паверхні пакрываюць усё. Прывабнасць і функцыі матэрыяльных паверхняў нам вельмі важныя. Therefore SURFACE TREATMENT and SURFACE MODIFICATION are among our everyday industrial operations. Апрацоўка і мадыфікацыя паверхні вядзе да паляпшэння ўласцівасцей паверхні і можа быць выканана альбо ў якасці канчатковай аперацыі аздаблення, альбо перад аперацыяй нанясення пакрыцця або злучэння. Працэсы апрацоўкі і мадыфікацыі паверхні (таксама згадваюцца як SURFACE ENGINEERING) , адаптаваць паверхні матэрыялаў і вырабаў да:

 

 

 

- Кантроль трэння і зносу

 

- Павышэнне ўстойлівасці да карозіі

 

- Павышэнне адгезіі наступных пакрыццяў або злучаных частак

 

- Змена фізічных уласцівасцяў праводнасці, удзельнага супраціву, павярхоўнай энергіі і адлюстравання

 

- Змена хімічных уласцівасцяў паверхняў шляхам увядзення функцыянальных груп

 

- Змяніць памеры

 

- Змяніць знешні выгляд, напрыклад, колер, шурпатасць ... і г.д.

 

- Ачысціце і / або прадэзінфікуйце паверхні

 

 

 

З дапамогай апрацоўкі і мадыфікацыі паверхні можна палепшыць функцыі і тэрмін службы матэрыялаў. Нашы агульныя метады апрацоўкі і мадыфікацыі паверхні можна падзяліць на дзве асноўныя катэгорыі:

 

 

 

Апрацоўка паверхні і мадыфікацыя, якая ахоплівае паверхні:

 

Арганічныя пакрыцця: арганічныя пакрыцця наносяць фарбы, цэмент, ламінат, плаўленыя парашкі і змазкі на паверхні матэрыялаў.

 

Неарганічныя пакрыцця: нашы папулярныя неарганічныя пакрыцця - гэта гальванічнае, аўтакаталітычнае (неэлектрычнае пакрыццё), канверсійныя пакрыцця, тэрмічныя напыленні, гарачае апусканне, наплавка, наплавка ў печах, тонкаплёнкавыя пакрыцці, такія як SiO2, SiN, на метал, шкло, кераміку і г.д. Апрацоўка паверхні і мадыфікацыя пакрыццяў падрабязна тлумачацца ў адпаведным падменю, калі ласканацісніце тут Functional Coatings / Decorative Coatings / Thin Film / Thick Film

 

 

 

Апрацоўка паверхні і мадыфікацыя, якая змяняе паверхні: тут, на гэтай старонцы, мы сканцэнтруемся на гэтым. Не ўсе метады апрацоўкі і мадыфікацыі паверхні, якія мы апісваем ніжэй, адносяцца да мікра- або нанамаштабу, але мы, тым не менш, коратка згадаем пра іх, паколькі асноўныя мэты і метады ў значнай ступені падобныя на тыя, якія прымяняюцца ў маштабе мікравытворчасці.

 

 

 

Загартоўка: Селектыўная загартоўка паверхні лазерам, полымем, індукцыяй і электронным прамянём.

 

 

 

Высокаэнергетычныя метады лячэння: некаторыя з нашых высокаэнергетычных метадаў лячэння ўключаюць іонную імплантацыю, лазернае шкленне і зліццё, а таксама лячэнне электронным прамянём.

 

 

 

Апрацоўка тонкай дыфузіяй: працэсы тонкай дыфузіі ўключаюць феррыта-нітрацэментацыю, бараванне і іншыя высокатэмпературныя рэакцыйныя працэсы, такія як TiC, VC.

 

 

 

Апрацоўка цяжкай дыфузіяй: нашы працэсы цяжкай дыфузіі ўключаюць науглероживание, азатаванне і карбанітрыдаванне.

 

 

 

Спецыяльная апрацоўка паверхні: Спецыяльная апрацоўка, такая як крыягенная, магнітная і гукавая апрацоўка, уздзейнічае як на паверхні, так і на аб'ёмныя матэрыялы.

 

 

 

Працэсы селектыўнай загартоўкі могуць ажыццяўляцца полымем, індукцыяй, электронным прамянём, лазерным прамянём. Вялікія падкладкі глыбока загартоўваюцца з выкарыстаннем загартоўкі ў полымя. З іншага боку, індукцыйная загартоўка выкарыстоўваецца для дробных дэталяў. Лазерная і электронна-прамянёвая загартоўка часам не адрозніваецца ад загартоўкі пры наплаўцы або апрацоўцы высокай энергіяй. Гэтыя працэсы апрацоўкі паверхні і мадыфікацыі дастасавальныя толькі да сталей, якія маюць дастатковае ўтрыманне вугляроду і сплаваў, каб забяспечыць загартоўку. Для гэтага метаду апрацоўкі паверхні і мадыфікацыі падыходзяць чыгуны, вугляродзістая сталь, інструментальная сталь і легаваная сталь. Памеры дэталяў істотна не змяняюцца ў выніку ўмацавання паверхні. Глыбіня загартоўкі можа вар'іравацца ад 250 мікрон да ўсёй глыбіні разрэзу. Тым не менш, у выпадку цэлага профілю, раздзел павінен быць тонкім, менш за 25 мм (1 цаля), або невялікім, паколькі працэсы зацвярдзення патрабуюць хуткага астуджэння матэрыялаў, часам на працягу секунды. Гэта цяжка дасягнуць у вялікіх нарыхтоўках, і таму ў вялікіх перасеках можна загартаваць толькі паверхні. У якасці папулярнага працэсу апрацоўкі і мадыфікацыі паверхні мы загартоўваем спружыны, ляза нажоў і хірургічныя ляза сярод многіх іншых прадуктаў.

 

 

 

Высокаэнергетычныя працэсы - адносна новыя метады апрацоўкі і мадыфікацыі паверхні. Уласцівасці паверхняў змяняюцца без змены памераў. Нашы папулярныя працэсы апрацоўкі паверхні высокай энергіяй - гэта апрацоўка электронным прамянём, іонная імплантацыя і апрацоўка лазерным прамянём.

 

 

 

Апрацоўка электронным прамянём: апрацоўка паверхні электронным прамянём змяняе ўласцівасці паверхні за кошт хуткага нагрэву і хуткага астуджэння — парадку 10Exp6 па Цэльсіі/с (10exp6 па Фарэнгейту/с) у вельмі дробнай вобласці каля 100 мікрон каля паверхні матэрыялу. Электронна-прамянёвая апрацоўка таксама можа быць выкарыстана пры наплаўцы для атрымання паверхні сплаваў.

 

 

 

Іонная імплантацыя: гэты метад апрацоўкі і мадыфікацыі паверхні выкарыстоўвае электронны прамень або плазму для пераўтварэння атамаў газу ў іёны з дастатковай энергіяй і імплантацыю/устаўку іёнаў у атамную рашотку падкладкі, якія паскараюцца магнітнымі шпулькамі ў вакуумнай камеры. Вакуум палягчае свабоднае перамяшчэнне іёнаў у камеры. Неадпаведнасць паміж імплантаванымі іёнамі і паверхняй металу стварае атамныя дэфекты, якія ўмацоўваюць паверхню.

 

 

 

Апрацоўка лазерным прамянём: Як апрацоўка і мадыфікацыя паверхні электронным прамянём, апрацоўка лазерным прамянём змяняе ўласцівасці паверхні шляхам хуткага награвання і хуткага астуджэння ў вельмі неглыбокай вобласці каля паверхні. Гэты метад апрацоўкі і мадыфікацыі паверхні таксама можа быць выкарыстаны пры наплаўцы для вытворчасці сплаваў.

 

 

 

Ноу-хау ў галіне дазавання імплантатаў і параметраў апрацоўкі дазваляе нам выкарыстоўваць гэтыя высокаэнергетычныя метады апрацоўкі паверхні на нашых заводах па вытворчасці.

 

 

 

Тонкая дыфузійная апрацоўка паверхні:

​

Ферытная нітрацэментацыя - гэта працэс загартоўкі, які дыфузіюе азот і вуглярод у чорныя металы пры ніжэйшых за крытычныя тэмпературы. Тэмпература апрацоўкі звычайна складае 565 па Цэльсіі (1049 па Фарэнгейце). Пры гэтай тэмпературы сталі і іншыя чорныя сплавы ўсё яшчэ знаходзяцца ў ферытнай фазе, што з'яўляецца перавагай у параўнанні з іншымі працэсамі цэментавання, якія адбываюцца ў аўстэнітнай фазе. Працэс выкарыстоўваецца для паляпшэння:

 

•ўстойлівасць да пацёртасцяў

 

•ўсталостныя ўласцівасці

 

•ўстойлівасць да карозіі

 

У працэсе зацвярдзення адбываецца вельмі невялікае скажэнне формы дзякуючы нізкім тэмпературам апрацоўкі.

 

 

 

Бораванне - гэта працэс увядзення бору ў метал або сплаў. Гэта працэс умацавання і мадыфікацыі паверхні, пры якім атамы бору дыфузіююць на паверхню металічнага кампанента. У выніку паверхня змяшчае барыды металаў, такія як барыды жалеза і борыды нікеля. У чыстым выглядзе гэтыя барыды маюць надзвычай высокую цвёрдасць і зносаўстойлівасць. Дэталі з боронизированного металу вельмі ўстойлівыя да зносу і часта служаць у пяць разоў даўжэй, чым кампаненты, апрацаваныя з дапамогай звычайнай тэрмічнай апрацоўкі, такой як загартоўка, науглероживание, азотирование, нитроцементация або індукцыйная загартоўка.

 

​

 

Цяжкая дыфузійная апрацоўка паверхні і мадыфікацыя: калі ўтрыманне вугляроду нізкае (напрыклад, менш за 0,25%), мы можам павялічыць утрыманне вугляроду ў паверхні для зацвярдзення. Дэталь можа падвяргацца тэрмічнай апрацоўцы шляхам загартоўкі ў вадкасці або астуджэнню ў нерухомым паветры ў залежнасці ад жаданых уласцівасцяў. Гэты метад дазволіць лакальна ўмацавацца толькі на паверхні, але не ў асяроддзі. Часам гэта вельмі пажадана, таму што гэта дазваляе атрымаць цвёрдую паверхню з добрымі ўласцівасцямі да зносу, як у перадач, але мае трывалы ўнутраны стрыжань, які добра працуе пры ўдарных нагрузках.

 

 

 

У адным з метадаў апрацоўкі і мадыфікацыі паверхні, а менавіта науглерожванні, мы дадаем на паверхню вуглярод. Мы падвяргаем дэталь уздзеянню атмасферы, багатай вугляродам, пры падвышанай тэмпературы і дазваляем дыфузіі перанесці атамы вугляроду ў сталь. Дыфузія адбудзецца толькі ў тым выпадку, калі сталь мае нізкае ўтрыманне вугляроду, таму што дыфузія працуе па прынцыпе дыферэнцыяла канцэнтрацый.

 

 

 

Пакавальная науглероживание: дэталі пакуюцца ў асяроддзе з высокім утрыманнем вугляроду, напрыклад, вугляродны парашок, і награваюцца ў печы ад 12 да 72 гадзін пры тэмпературы 900 па Цэльсіі (1652 па Фарэнгейце). Пры гэтых тэмпературах утвараецца газ CO, які з'яўляецца моцным аднаўляльнікам. Рэакцыя аднаўлення адбываецца на паверхні сталі з вызваленнем вугляроду. Затым вуглярод рассейваецца ў паверхню дзякуючы высокай тэмпературы. Вуглярод на паверхні складае ад 0,7% да 1,2% у залежнасці ад умоў працэсу. Дасягаецца цвёрдасць 60 - 65 RC. Глыбіня науглероженного корпуса вагаецца прыкладна ад 0,1 мм да 1,5 мм. Науглероживание пакета патрабуе добрага кантролю аднастайнасці тэмпературы і сталасці пры награванні.

 

 

 

Газавая науглероживание: у гэтым варыянце апрацоўкі паверхні газ угарны газ (CO) падаецца ў нагрэтую печ, і рэакцыя аднаўлення адкладання вугляроду адбываецца на паверхні дэталяў. Гэты працэс дазваляе пераадолець большасць праблем, звязаных з науглероживанием пакета. Аднак адна праблема - гэта бяспечнае ўтрыманне газу CO.

 

 

 

Вадкае науглероживание: сталёвыя дэталі апускаюць у расплаўленую ванну з багатым вугляродам.

 

 

 

Азатаванне - гэта працэс апрацоўкі і мадыфікацыі паверхні, які ўключае дыфузію азоту ў паверхню сталі. Азот утварае нітрыды з такімі элементамі, як алюміній, хром і малібдэн. Дэталі перад азотаваннем падвяргаюцца тэрмаапрацоўцы і загартоўцы. Затым дэталі ачышчаюцца і награваюцца ў печы ў атмасферы дысацыяванага аміяку (які змяшчае N і H) ад 10 да 40 гадзін пры тэмпературы 500-625 па Цэльсіі (932 - 1157 па Фарэнгейце). Азот дыфузіюе ў сталь і ўтварае нітрыдныя сплавы. Ён пранікае на глыбіню да 0,65 мм. Корпус вельмі цвёрды, а скажэнні нізкія. Паколькі корпус тонкі, шліфоўка паверхні не рэкамендуецца, і таму апрацоўка паверхні азатаваннем можа быць не варыянтам для паверхняў з вельмі гладкай аздабленнем.

 

 

 

Працэс апрацоўкі і мадыфікацыі паверхні карбанітрыдавання найбольш прыдатны для нізкавугляродзістых легаваных сталей. У працэсе карбанітрацыі і вуглярод, і азот дыфузіююць на паверхню. Дэталі награваюцца ў атмасферы вуглевадароду (напрыклад, метану або прапану), змешанага з аміякам (NH3). Прасцей кажучы, працэс уяўляе сабой сумесь цементации і азатавання. Апрацоўка паверхні карбанітрыдам праводзіцца пры тэмпературах 760 - 870 па Цэльсіі (1400 - 1598 па Фарэнгейце), затым загартоўваецца ў атмасферы прыроднага газу (без кіслароду). Працэс карбанітрыдавання не падыходзіць для высокадакладных дэталяў з-за ўласцівых скажэнняў. Дасягнутая цвёрдасць падобная да науглероживания (60 - 65 RC), але не такая высокая, як пры азатаванні (70 RC). Глыбіня корпуса складае ад 0,1 да 0,75 мм. Корпус багаты нітрыдамі, а таксама мартэнсітам. Для памяншэння далікатнасці неабходны наступны гарт.

 

 

 

Спецыяльныя працэсы апрацоўкі і мадыфікацыі паверхні знаходзяцца на ранніх стадыях распрацоўкі, і іх эфектыўнасць пакуль недаказаная. Яны:

 

 

 

Крыягенная апрацоўка: звычайна ўжываецца для загартаванай сталі, павольна астуджайце падкладку прыкладна да -166 па Цэльсію (-300 па Фарэнгейце), каб павялічыць шчыльнасць матэрыялу і, такім чынам, павялічыць зносаўстойлівасць і стабільнасць памераў.

 

 

 

Вібрацыйная апрацоўка: яны прызначаны для зняцця тэрмічнага стрэсу, які ўзнікае пры тэрмічнай апрацоўцы праз вібрацыю, і павышэння тэрміну службы.

 

 

 

Магнітная апрацоўка: яны маюць намер змяніць склад атамаў у матэрыялах з дапамогай магнітных палёў і, як мы спадзяемся, павялічыць тэрмін службы.

 

 

 

Эфектыўнасць гэтых спецыяльных метадаў апрацоўкі паверхні і мадыфікацыі яшчэ трэба даказаць. Акрамя таго, гэтыя тры вышэйзгаданыя метады ўплываюць не на паверхні, а на сыпкі матэрыял.