Մակերեւութային բուժում և ձևափոխում

Մակերեւույթները ծածկում են ամեն ինչ։ Մեզ համար նյութական մակերեսների գրավչությունն ու գործառույթները չափազանց կարևոր են: Therefore SURFACE TREATMENT and SURFACE MODIFICATION are among our everyday industrial operations. Մակերեւութային մշակումը և ձևափոխումը հանգեցնում են մակերևութային հատկությունների բարելավմանը և կարող են իրականացվել կամ որպես վերջնական հարդարման աշխատանք, կամ նախքան ծածկույթը կամ միացումը: , հարմարեցնել նյութերի և արտադրանքի մակերեսները՝

 

 

 

- Վերահսկել շփումը և մաշվածությունը

 

- Բարելավել կոռոզիոն դիմադրությունը

 

- Բարձրացնել հետագա ծածկույթների կամ միացված մասերի կպչունությունը

 

- Փոխել ֆիզիկական հատկությունների հաղորդունակությունը, դիմադրողականությունը, մակերեսային էներգիան և արտացոլումը

 

- Փոխել մակերեսների քիմիական հատկությունները` ներմուծելով ֆունկցիոնալ խմբեր

 

- Փոխել չափերը

 

- Փոխեք տեսքը, օրինակ՝ գույնը, կոպտությունը… և այլն:

 

- Մաքրել և/կամ ախտահանել մակերեսները

 

 

 

Մակերեւութային մշակման և փոփոխման միջոցով կարելի է բարելավել նյութերի գործառույթներն ու ծառայության ժամկետները: Մակերեւութային մշակման և փոփոխման մեր ընդհանուր մեթոդները կարելի է բաժանել երկու հիմնական կատեգորիայի.

 

 

 

Մակերեւույթի մշակում և ձևափոխում, որն ընդգրկում է մակերեսները.

 

Օրգանական ծածկույթ.

 

Անօրգանական ծածկույթներ. Մեր հանրաճանաչ անօրգանական ծածկույթներն են՝ էլեկտրածածկումը, ավտոկատալիտիկ ծածկույթը (առանց էլեկտրածածկույթները), փոխակերպման ծածկույթները, ջերմային սփրեյները, տաք թաթախումը, կոշտապատումը, վառարանների միաձուլումը, բարակ թաղանթային ծածկույթները, ինչպիսիք են SiO2, SiN մետաղի, ապակու, կերամիկայի և այլն: Մակերեւույթի մշակումը և ծածկույթների հետ կապված փոփոխությունները մանրամասն բացատրված են համապատասխան ենթամենյուի ներքո, խնդրում ենքսեղմեք այստեղ Ֆունկցիոնալ ծածկույթներ / դեկորատիվ ծածկույթներ / բարակ թաղանթ / հաստ թաղանթ

 

 

 

Մակերեւութային մշակում և ձևափոխում, որը փոխում է մակերեսները. Այստեղ այս էջում մենք կկենտրոնանանք դրանց վրա: Ստորև նկարագրված մակերևույթի մշակման և ձևափոխման բոլոր մեթոդները միկրո կամ նանո մասշտաբի չեն, բայց մենք, այնուամենայնիվ, հակիրճ կնշենք դրանց մասին, քանի որ հիմնական նպատակներն ու մեթոդները զգալի չափով նման են միկրոարտադրության մասշտաբին:

 

 

 

Կարծրացում. Մակերեւույթի ընտրովի կարծրացում լազերի, բոցի, ինդուկցիայի և էլեկտրոնային ճառագայթի միջոցով:

 

 

 

Բարձր էներգիայի բուժում. մեր բարձր էներգիայի բուժման որոշ միջոցներ ներառում են իոնային իմպլանտացիա, լազերային ապակեպատում և միաձուլում և էլեկտրոնային ճառագայթների բուժում:

 

 

 

Նիհար դիֆուզիոն պրոցեսներ. բարակ դիֆուզիոն պրոցեսները ներառում են ֆերիտիկ-նիտրոածխաջրածին, բորոնացում և բարձր ջերմաստիճանի այլ ռեակցիաների գործընթացներ, ինչպիսիք են TiC, VC:

 

 

 

Ծանր դիֆուզիոն բուժում. մեր ծանր դիֆուզիոն պրոցեսները ներառում են կարբյուրացում, ազոտավորում և կարբոնիտրացում:

 

 

 

Հատուկ մակերեսային մշակումներ. հատուկ մշակումները, ինչպիսիք են կրիոգեն, մագնիսական և ձայնային մշակումները, ազդում են ինչպես մակերեսների, այնպես էլ զանգվածային նյութերի վրա:

 

 

 

Ընտրովի կարծրացման գործընթացները կարող են իրականացվել բոցով, ինդուկցիայի, էլեկտրոնային ճառագայթով, լազերային ճառագայթով: Խոշոր ենթաշերտերը խորը կարծրացվում են՝ օգտագործելով բոցավառ կարծրացում: Մյուս կողմից, ինդուկցիոն կարծրացումն օգտագործվում է փոքր մասերի համար: Լազերային և էլեկտրոնային ճառագայթների կարծրացումները երբեմն չեն տարբերվում կոշտ երեսպատման կամ բարձր էներգիայի մշակման գործընթացներից: Մակերեւութային մշակման և ձևափոխման այս գործընթացները կիրառելի են միայն այն պողպատների համար, որոնք ունեն բավարար ածխածնի և համաձուլվածքի պարունակություն՝ թույլ տալու համար հանգցնել կարծրացումը: Չուգունը, ածխածնային պողպատները, գործիքների պողպատները և լեգիրված պողպատները հարմար են մակերեսի մշակման և փոփոխման այս մեթոդի համար: Մասերի չափերը էականորեն չեն փոխվում այս կարծրացնող մակերևութային մշակումների արդյունքում: Պնդացման խորությունը կարող է տարբեր լինել 250 մկմ-ից մինչև ամբողջ հատվածի խորությունը: Այնուամենայնիվ, ամբողջ հատվածի դեպքում հատվածը պետք է լինի բարակ, 25 մմ-ից պակաս (1 դյույմ) կամ փոքր, քանի որ կարծրացման գործընթացները պահանջում են նյութերի արագ սառեցում, երբեմն մեկ վայրկյանում: Դա դժվար է հասնել մեծ աշխատանքային մասերում, և, հետևաբար, մեծ հատվածներում կարող են կարծրացնել միայն մակերեսները: Որպես մակերևույթի մշակման և ձևափոխման հանրաճանաչ գործընթաց, մենք կարծրացնում ենք զսպանակները, դանակի շեղբերները և վիրաբուժական շեղբերները, ի թիվս այլ ապրանքների:

 

 

 

Բարձր էներգիայի պրոցեսները մակերեսային մշակման և փոփոխման համեմատաբար նոր մեթոդներ են: Մակերեւույթների հատկությունները փոխվում են առանց չափերը փոխելու։ Մակերեւութային մշակման մեր հանրահայտ բարձր էներգիայի պրոցեսներն են՝ էլեկտրոնային ճառագայթների բուժումը, իոնային իմպլանտացիան և լազերային ճառագայթների բուժումը:

 

 

 

Էլեկտրոնային ճառագայթների մշակում. Էլեկտրոնային ճառագայթով մակերևույթի մշակումը փոխում է մակերևույթի հատկությունները արագ տաքացման և արագ սառեցման միջոցով՝ 10Exp6 Ցենտիգրադ/վ (10exp6 Fahrenheit/վրկ) կարգով նյութի մակերեսին մոտ 100 մկմ մոտ 100 միկրոն շատ մակերեսային տարածքում: Էլեկտրոնային ճառագայթների մշակումը կարող է օգտագործվել նաև կոշտ երեսպատման մեջ՝ մակերեսային համաձուլվածքներ արտադրելու համար:

 

 

 

Իոնների իմպլանտացիա. Մակերեւութային մշակման և ձևափոխման այս մեթոդը օգտագործում է էլեկտրոնային ճառագայթ կամ պլազմա՝ գազի ատոմները բավարար էներգիայով իոնների փոխակերպելու և իոնները վակուումային խցիկում մագնիսական պարույրներով արագացված ենթակայության ատոմային ցանցի մեջ տեղադրելու/տեղադրելու համար: Վակուումը հեշտացնում է իոնների ազատ տեղաշարժը խցիկում: Իմպլանտացված իոնների և մետաղի մակերեսի անհամապատասխանությունը առաջացնում է ատոմային թերություններ, որոնք կոշտացնում են մակերեսը։

 

 

 

Լազերային ճառագայթով բուժում. Էլեկտրոնային ճառագայթների մակերևույթի մշակման և ձևափոխման նման, լազերային ճառագայթով բուժումը փոխում է մակերեսի հատկությունները արագ տաքացման և արագ սառեցման միջոցով մակերեսին մոտ գտնվող շատ մակերեսային տարածքում: Մակերեւութային մշակման և փոփոխման այս մեթոդը կարող է օգտագործվել նաև կոշտ երեսպատման մեջ՝ մակերեսային համաձուլվածքներ արտադրելու համար:

 

 

 

Իմպլանտների դեղաչափերի և բուժման պարամետրերի նոու-հաուը մեզ հնարավորություն է տալիս օգտագործել մակերևույթի բարձր էներգիայի այս տեխնիկան մեր արտադրական գործարաններում:

 

 

 

Նիհար դիֆուզիոն մակերեսի բուժում.

​

Ferritic nitrocarburizing-ը պատյանների կարծրացման գործընթաց է, որը ցրում է ազոտը և ածխածինը սեւ մետաղների մեջ ենթակրիտիկական ջերմաստիճաններում: Մշակման ջերմաստիճանը սովորաբար կազմում է 565 C (1049 Fahrenheit): Այս ջերմաստիճանում պողպատները և այլ գունավոր համաձուլվածքները դեռևս գտնվում են ֆերիտիկ փուլում, ինչը ձեռնտու է ավստենիտիկ փուլում տեղի ունեցող այլ կարծրացման գործընթացների համեմատ: Գործընթացը օգտագործվում է բարելավելու համար.

 

•ճզմելու դիմադրություն

 

•հոգնածության հատկություն

 

•կոռոզիոն դիմադրություն

 

Ձևի շատ քիչ աղավաղում է առաջանում կարծրացման գործընթացում՝ շնորհիվ մշակման ցածր ջերմաստիճանի:

 

 

 

Բորոնացումն այն գործընթացն է, երբ բորը ներմուծվում է մետաղի կամ համաձուլվածքի մեջ: Սա մակերեսի կարծրացման և ձևափոխման գործընթաց է, որով բորի ատոմները ցրվում են մետաղական բաղադրիչի մակերեսին: Արդյունքում մակերեսը պարունակում է մետաղական բորիդներ, ինչպիսիք են երկաթի բորիդները և նիկելի բորիդները: Իրենց մաքուր վիճակում այս բորիդներն ունեն չափազանց բարձր կարծրություն և մաշվածության դիմադրություն: Բորոնացված մետաղական մասերը չափազանց մաշվածության դիմացկուն են և հաճախ կծառայեն մինչև հինգ անգամ ավելի երկար, քան սովորական ջերմային մշակումներով մշակված բաղադրիչները, ինչպիսիք են կարծրացումը, կարբյուրացումը, ազոտացումը, նիտրոկարբյուրացումը կամ ինդուկցիոն կարծրացումը:

 

​

 

Ծանր դիֆուզիոն մակերեսի մշակում և ձևափոխում. Եթե ածխածնի պարունակությունը ցածր է (օրինակ՝ 0,25%-ից պակաս), ապա մենք կարող ենք ավելացնել ածխածնի պարունակությունը մակերեսի կարծրացման համար: Մասը կարող է կամ ջերմային մշակվել՝ հանգցնելով հեղուկի մեջ, կամ սառեցնել անշարժ օդում՝ կախված ցանկալի հատկություններից: Այս մեթոդը թույլ կտա տեղական կարծրացում միայն մակերեսի վրա, բայց ոչ միջուկում: Սա երբեմն շատ ցանկալի է, քանի որ այն թույլ է տալիս կոշտ մակերես ունենալ լավ մաշվածության հատկություններով, ինչպես շարժակների մեջ, բայց ունի կոշտ ներքին միջուկ, որը լավ կգործի հարվածային բեռնման դեպքում:

 

 

 

Մակերեւութային մշակման և ձևափոխման տեխնիկաներից մեկում, այն է՝ ածխաջրացում, մենք մակերեսին ավելացնում ենք ածխածին: Մենք բացահայտում ենք մասը ածխածնային հարուստ մթնոլորտի մեջ բարձր ջերմաստիճանում և թույլ ենք տալիս դիֆուզիոն տեղափոխել ածխածնի ատոմները պողպատի մեջ: Դիֆուզիոն տեղի կունենա միայն այն դեպքում, եթե պողպատը ունենա ցածր ածխածնի պարունակություն, քանի որ դիֆուզիոն աշխատում է կոնցենտրացիաների սկզբունքով:

 

 

 

Փաթեթի կարբյուրացում. մասերը փաթեթավորվում են բարձր ածխածնային միջավայրում, ինչպիսին է ածխածնի փոշին և ջեռուցվում է վառարանում 12-ից 72 ժամ 900 C (1652 Fahrenheit) ջերմաստիճանում: Այս ջերմաստիճաններում արտադրվում է CO գազ, որն ուժեղ վերականգնող նյութ է: Կրճատման ռեակցիան տեղի է ունենում պողպատի մակերեսի վրա, որն ազատում է ածխածինը: Այնուհետև ածխածինը ցրվում է մակերեսի մեջ բարձր ջերմաստիճանի շնորհիվ: Մակերեւույթի վրա ածխածինը կազմում է 0,7%-ից 1,2%՝ կախված գործընթացի պայմաններից: Ձեռք բերված կարծրությունը 60 - 65 RC է: Կարբյուրացված պատյանի խորությունը տատանվում է մոտ 0,1 մմ-ից մինչև 1,5 մմ: Փաթեթի կարբյուրացումը պահանջում է ջերմաստիճանի միատեսակության և տաքացման հետևողականության լավ վերահսկում:

 

 

 

Գազի ածխաջրում. Մակերեւութային մշակման այս տարբերակում ածխածնի մոնօքսիդը (CO) գազը մատակարարվում է ջեռուցվող վառարանին, և ածխածնի նստվածքի նվազեցման ռեակցիան տեղի է ունենում մասերի մակերեսին: Այս գործընթացը հաղթահարում է փաթեթների կարբյուրացման հետ կապված խնդիրների մեծ մասը: Այնուամենայնիվ, մտահոգություններից մեկը CO գազի անվտանգ զսպումն է:

 

 

 

Հեղուկ կարբյուրացում. պողպատե մասերը ընկղմված են հալված ածխածնային բաղնիքի մեջ:

 

 

 

Nitriding-ը մակերեսային մշակման և փոփոխման գործընթաց է, որը ներառում է ազոտի տարածումը պողպատի մակերեսին: Ազոտը ձևավորում է նիտրիդներ այնպիսի տարրերով, ինչպիսիք են ալյումինը, քրոմը և մոլիբդենը: Մասերը ենթարկվում են ջերմային մշակման և ազոտավորումից առաջ կոփվում: Այնուհետև մասերը մաքրվում և տաքացվում են վառարանում տարանջատված ամոնիակի (N և H պարունակող) մթնոլորտում 10-40 ժամ 500-625 C ջերմաստիճանում (932 - 1157 Fahrenheit): Ազոտը ցրվում է պողպատի մեջ և ձևավորում նիտրիդային համաձուլվածքներ։ Սա թափանցում է մինչև 0,65 մմ խորության վրա: Գործը շատ կոշտ է, իսկ աղավաղումը ցածր է: Քանի որ պատյանը բարակ է, մակերևույթի մանրացումը խորհուրդ չի տրվում, և, հետևաբար, ազոտային մակերևույթի մշակումը կարող է տարբերակ չլինել շատ հարթ հարդարման պահանջներ ունեցող մակերեսների համար:

 

 

 

Ածխածնային մակերևույթի մշակման և փոփոխման գործընթացը առավել հարմար է ցածր ածխածնային խառնուրդով պողպատների համար: Ածխածնի արդյունահանման գործընթացում և՛ ածխածինը, և՛ ազոտը ցրվում են մակերեսի մեջ: Մասերը տաքացվում են ածխաջրածնի (օրինակ՝ մեթան կամ պրոպան) մթնոլորտում՝ խառնված ամոնիակով (NH3): Պարզ ասած, գործընթացը Carburizing-ի և Nitriding-ի խառնուրդ է: Ածխածնային մակերևույթի մշակումը կատարվում է 760 - 870 C (1400 - 1598 Fahrenheit) ջերմաստիճանում, այնուհետև այն մարվում է բնական գազի (թթվածնից զերծ) մթնոլորտում: Կարբոնիտրիդացման գործընթացը հարմար չէ բարձր ճշգրտության մասերի համար՝ բնորոշ աղավաղումների պատճառով: Ձեռք բերված կարծրությունը նման է կարբյուրացմանը (60 - 65 RC), բայց ոչ այնքան բարձր, որքան Nitriding (70 RC): Գործի խորությունը 0,1-ից 0,75 մմ է: Գործը հարուստ է նիտրիդներով, ինչպես նաև մարտենզիտով: Փխրունությունը նվազեցնելու համար անհրաժեշտ է հետագա կոփում:

 

 

 

Մակերեւութային մշակման և ձևափոխման հատուկ գործընթացները գտնվում են զարգացման վաղ փուլում, և դրանց արդյունավետությունը դեռևս ապացուցված չէ: Նրանք են:

 

 

 

Կրիոգենային մշակում. Սովորաբար կիրառվում է կարծրացած պողպատների վրա, դանդաղ սառչում է ենթաշերտը մինչև -166 C (-300 Fahrenheit)՝ նյութի խտությունը բարձրացնելու և դրանով իսկ բարձրացնելու մաշվածության դիմադրությունը և չափերի կայունությունը:

 

 

 

Թրթռումային բուժում. Սրանք նպատակ ունեն թրթռումների միջոցով վերացնել ջերմային պրոցեդուրաներում կուտակված ջերմային սթրեսը և մեծացնել մաշվածության ժամկետը:

 

 

 

Մագնիսական բուժում. դրանք մտադիր են մագնիսական դաշտերի միջոցով փոխել նյութերի ատոմների դասավորությունը և հուսով ենք բարելավել մաշվածության ժամկետը:

 

 

 

Մակերեւութային մշակման և ձևափոխման այս հատուկ տեխնիկայի արդյունավետությունը դեռ պետք է ապացուցվի: Նաև վերը նշված երեք տեխնիկան ազդում է զանգվածային նյութի վրա, բացի մակերեսներից: