Trajtimet dhe modifikimet sipërfaqësore

Sipërfaqet mbulojnë gjithçka. Apeli dhe funksionet që na ofrojnë sipërfaqet materiale janë të një rëndësie të madhe. Therefore SURFACE TREATMENT and SURFACE MODIFICATION are among our everyday industrial operations. Trajtimi dhe modifikimi i sipërfaqes çon në përmirësimin e veçorive të sipërfaqes dhe mund të kryhet ose si një operacion përfundimtar përfundimi ose përpara një operacioni të veshjes ose bashkimit. , përshtatni sipërfaqet e materialeve dhe produkteve për:

 

 

 

- Kontrolloni fërkimin dhe konsumin

 

- Përmirësoni rezistencën ndaj korrozionit

 

- Rritja e ngjitjes së veshjeve të mëvonshme ose pjesëve të bashkuara

 

- Ndryshoni vetitë fizike përçueshmërinë, rezistencën, energjinë sipërfaqësore dhe reflektimin

 

- Të ndryshojë vetitë kimike të sipërfaqeve duke futur grupe funksionale

 

- Ndryshoni dimensionet

 

- Ndryshoni pamjen, p.sh. ngjyrën, vrazhdësinë...etj.

 

- Pastroni dhe/ose dezinfektoni sipërfaqet

 

 

 

Duke përdorur trajtimin dhe modifikimin e sipërfaqes, funksionet dhe jetëgjatësia e shërbimit të materialeve mund të përmirësohen. Metodat tona të zakonshme të trajtimit dhe modifikimit të sipërfaqes mund të ndahen në dy kategori kryesore:

 

 

 

Trajtimi dhe modifikimi i sipërfaqes që mbulon sipërfaqet:

 

Veshjet organike: Veshjet organike aplikojnë bojëra, çimento, laminate, pluhura të shkrirë dhe lubrifikantë në sipërfaqet e materialeve.

 

Veshjet inorganike: Veshjet tona inorganike të njohura janë lyerja me rrymë, veshje autokatalitike (mbrojtje pa elektro), veshje konvertimi, spërkatje termike, zhytje në nxehtësi, veshje të forta, shkrirje në furrë, veshje me film të hollë si SiO2, SiN në metal, xhami, qeramikë, etj. Trajtimi dhe modifikimi i sipërfaqes që përfshin veshjet shpjegohen në detaje nën nënmenunë përkatëse, ju lutemkliko këtu Veshje funksionale / Veshje dekorative / Film i hollë / Film i trashë

 

 

 

Trajtimi dhe modifikimi i sipërfaqes që ndryshon sipërfaqet: Këtu në këtë faqe do të përqendrohemi në këto. Jo të gjitha teknikat e trajtimit dhe modifikimit të sipërfaqes që përshkruajmë më poshtë janë në shkallë mikro ose nano, por gjithsesi do t'i përmendim shkurtimisht për to pasi objektivat dhe metodat bazë janë të ngjashme në një masë të konsiderueshme me ato që janë në shkallën mikroprodhuese.

 

 

 

Forcimi: Forcimi selektiv i sipërfaqes me lazer, flakë, induksion dhe rreze elektronike.

 

 

 

Trajtimet me energji të lartë: Disa nga trajtimet tona me energji të lartë përfshijnë implantimin e joneve, lustrimin dhe shkrirjen me lazer dhe trajtimin me rreze elektronike.

 

 

 

Trajtimet me difuzion të hollë: Proceset e difuzionit të hollë përfshijnë procese të tjera të reaksionit me temperaturë të lartë si TiC, VC.

 

 

 

Trajtimet me difuzion të rëndë: Proceset tona të difuzionit të rëndë përfshijnë karburizimin, nitridimin dhe karbonitrimin.

 

 

 

Trajtime speciale sipërfaqësore: Trajtimet speciale të tilla si trajtimet kriogjenike, magnetike dhe zanore ndikojnë si në sipërfaqet ashtu edhe në materialet me shumicë.

 

 

 

Proceset selektive të forcimit mund të kryhen me flakë, induksion, rreze elektronike, rreze lazer. Nënshtresat e mëdha ngurtësohen thellë duke përdorur forcimin me flakë. Forcimi me induksion nga ana tjetër përdoret për pjesë të vogla. Ngurtësimi me lazer dhe rreze elektronike ndonjëherë nuk dallohen nga ato në veshjet e forta ose trajtimet me energji të lartë. Këto procese të trajtimit dhe modifikimit të sipërfaqes janë të zbatueshme vetëm për çeliqet që kanë përmbajtje të mjaftueshme karboni dhe aliazhi për të lejuar forcimin e shuarjes. Gizet, çeliqet e karbonit, çeliqet e veglave dhe çeliqet e aliazhuara janë të përshtatshme për këtë metodë të trajtimit dhe modifikimit të sipërfaqes. Dimensionet e pjesëve nuk ndryshojnë ndjeshëm nga këto trajtime sipërfaqësore forcuese. Thellësia e ngurtësimit mund të variojë nga 250 mikron në të gjithë thellësinë e seksionit. Megjithatë, në të gjithë rastin e seksionit, seksioni duhet të jetë i hollë, më pak se 25 mm (1 in) ose i vogël, pasi proceset e forcimit kërkojnë një ftohje të shpejtë të materialeve, ndonjëherë brenda një sekonde. Kjo është e vështirë të arrihet në pjesë të mëdha të punës, dhe për këtë arsye në seksione të mëdha, vetëm sipërfaqet mund të ngurtësohen. Si një proces popullor trajtimi dhe modifikimi sipërfaqësor, ne ngurtësojmë sustat, tehet e thikës dhe tehet kirurgjikale midis shumë produkteve të tjera.

 

 

 

Proceset me energji të lartë janë metoda relativisht të reja të trajtimit dhe modifikimit të sipërfaqes. Vetitë e sipërfaqeve ndryshohen pa ndryshuar dimensionet. Proceset tona popullore të trajtimit të sipërfaqes me energji të lartë janë trajtimi me rreze elektronike, implantimi i joneve dhe trajtimi me rreze lazer.

 

 

 

Trajtimi me rreze elektronike: Trajtimi i sipërfaqes me rreze elektronike ndryshon vetitë e sipërfaqes me ngrohje të shpejtë dhe ftohje të shpejtë — në rendin e 10Exp6 Centigradë/sek (10exp6 Fahrenheit/sek) në një rajon shumë të cekët rreth 100 mikron pranë sipërfaqes së materialit. Trajtimi me rreze elektronike mund të përdoret gjithashtu në veshjet e forta për të prodhuar lidhje sipërfaqësore.

 

 

 

Implantimi i joneve: Kjo metodë e trajtimit dhe modifikimit të sipërfaqes përdor rreze elektronike ose plazmë për të kthyer atomet e gazit në jone me energji të mjaftueshme dhe për të implantuar/futur jonet në rrjetën atomike të substratit, të përshpejtuar nga mbështjelljet magnetike në një dhomë vakum. Vakuumi e bën më të lehtë që jonet të lëvizin lirshëm në dhomë. Mospërputhja midis joneve të implantuara dhe sipërfaqes së metalit krijon defekte atomike që ngurtësojnë sipërfaqen.

 

 

 

Trajtimi me rreze lazer: Ashtu si trajtimi dhe modifikimi i sipërfaqes së rrezeve elektronike, trajtimi me rreze lazer ndryshon vetitë e sipërfaqes me ngrohje të shpejtë dhe ftohje të shpejtë në një rajon shumë të cekët pranë sipërfaqes. Kjo metodë e trajtimit dhe modifikimit të sipërfaqes mund të përdoret gjithashtu në veshjet e forta për të prodhuar lidhje sipërfaqësore.

 

 

 

Njohuria në dozat dhe parametrat e trajtimit të implanteve na bën të mundur përdorimin e këtyre teknikave të trajtimit të sipërfaqes me energji të lartë në impiantet tona të fabrikimit.

 

 

 

Trajtimet e sipërfaqes me difuzion të hollë:

​

Nitrokarburizimi ferritik është një proces forcimi i rastit që shpërndan azotin dhe karbonin në metale me ngjyra në temperatura nënkritike. Temperatura e përpunimit është zakonisht në 565 C (1049 Fahrenheit). Në këtë temperaturë çeliqet dhe lidhjet e tjera me ngjyra janë ende në një fazë ferritike, e cila është e favorshme në krahasim me proceset e tjera të ngurtësimit që ndodhin në fazën austenitike. Procesi përdoret për të përmirësuar:

 

•rezistenca ndaj gërvishtjes

 

•vetitë e lodhjes

 

•rezistenca ndaj korrozionit

 

Shumë pak shtrembërim i formës ndodh gjatë procesit të ngurtësimit falë temperaturave të ulëta të përpunimit.

 

 

 

Boronizimi, është procesi ku bor futet në një metal ose aliazh. Është një proces i forcimit dhe modifikimit të sipërfaqes me të cilin atomet e borit shpërndahen në sipërfaqen e një përbërësi metalik. Si rezultat sipërfaqja përmban boride metalike, të tilla si boridet e hekurit dhe boridet e nikelit. Në gjendjen e tyre të pastër, këto boride kanë fortësi jashtëzakonisht të lartë dhe rezistencë ndaj konsumit. Pjesët metalike të boronizuara janë jashtëzakonisht rezistente ndaj konsumit dhe shpesh do të zgjasin deri në pesë herë më shumë se përbërësit e trajtuar me trajtime termike konvencionale si forcimi, karburizimi, nitrizimi, nitrokarburizimi ose forcimi me induksion.

 

​

 

Trajtimi dhe modifikimi i sipërfaqes me difuzion të rëndë: Nëse përmbajtja e karbonit është e ulët (më pak se 0.25% për shembull) atëherë mund të rrisim përmbajtjen e karbonit të sipërfaqes për forcim. Pjesa mund të trajtohet me nxehtësi duke e shuar në një lëng ose të ftohet në ajër të qetë në varësi të vetive të dëshiruara. Kjo metodë do të lejojë vetëm forcimin lokal në sipërfaqe, por jo në bërthamë. Kjo ndonjëherë është shumë e dëshirueshme sepse lejon një sipërfaqe të fortë me veti të mira konsumimi si në ingranazhe, por ka një bërthamë të brendshme të fortë që do të funksionojë mirë nën ngarkimin e goditjes.

 

 

 

Në një nga teknikat e trajtimit dhe modifikimit të sipërfaqes, përkatësisht Karburizimi, ne shtojmë karbon në sipërfaqe. Ne e ekspozojmë pjesën në një atmosferë të pasur me karbon në një temperaturë të ngritur dhe lejojmë difuzionin për të transferuar atomet e karbonit në çelik. Difuzioni do të ndodhë vetëm nëse çeliku ka përmbajtje të ulët karboni, sepse difuzioni funksionon në parimin diferencial të përqendrimeve.

 

 

 

Karburizimi i paketimit: Pjesët paketohen në një mjedis me karbon të lartë si pluhur karboni dhe nxehen në një furrë për 12 deri në 72 orë në 900 gradë Celsius (1652 Fahrenheit). Në këto temperatura prodhohet gaz CO, i cili është një agjent i fortë reduktues. Reagimi i reduktimit ndodh në sipërfaqen e çelikut që çliron karbon. Karboni më pas shpërndahet në sipërfaqe falë temperaturës së lartë. Karboni në sipërfaqe është 0.7% deri në 1.2% në varësi të kushteve të procesit. Fortësia e arritur është 60 - 65 RC. Thellësia e kutisë së karburizuar varion nga rreth 0,1 mm deri në 1,5 mm. Karburizimi i paketimit kërkon kontroll të mirë të uniformitetit të temperaturës dhe konsistencës në ngrohje.

 

 

 

Karburizimi i gazit: Në këtë variant të trajtimit sipërfaqësor, gazi i monoksidit të karbonit (CO) furnizohet në një furrë të nxehtë dhe reaksioni i reduktimit të depozitimit të karbonit ndodh në sipërfaqen e pjesëve. Ky proces kapërcen shumicën e problemeve të karburizimit të paketimit. Megjithatë, një shqetësim është mbajtja e sigurt e gazit CO.

 

 

 

Karburizimi i lëngshëm: Pjesët e çelikut janë zhytur në një banjë të pasur me karbon të shkrirë.

 

 

 

Azotimi është një proces trajtimi dhe modifikimi sipërfaqësor që përfshin difuzionin e azotit në sipërfaqen e çelikut. Azoti formon nitride me elementë të tillë si alumini, kromi dhe molibdeni. Pjesët trajtohen me nxehtësi dhe kaliten përpara se të nitridohen. Më pas pjesët pastrohen dhe nxehen në një furrë në një atmosferë me amoniak të disociuar (që përmban N dhe H) për 10 deri në 40 orë në 500-625 gradë Celsius (932 - 1157 Fahrenheit). Azoti shpërndahet në çelik dhe formon lidhjet nitride. Kjo depërton në një thellësi deri në 0,65 mm. Rasti është shumë i vështirë dhe shtrembërimi është i ulët. Meqenëse kasa është e hollë, bluarja e sipërfaqes nuk rekomandohet dhe për këtë arsye trajtimi i sipërfaqes me nitrizim mund të mos jetë një opsion për sipërfaqet me kërkesa shumë të lëmuara përfundimi.

 

 

 

Procesi i trajtimit dhe modifikimit të sipërfaqes karbonitriding është më i përshtatshmi për çeliqet me lidhje të ulët karboni. Në procesin e karbonitizimit, si karboni ashtu edhe azoti shpërndahen në sipërfaqe. Pjesët nxehen në një atmosferë të një hidrokarburi (si metani ose propani) të përzier me amoniak (NH3). E thënë thjesht, procesi është një përzierje e karburizimit dhe azotimit. Trajtimi i sipërfaqes me karbonitrim kryhet në temperaturat 760 - 870 C (1400 - 1598 Fahrenheit), më pas shuhet në një atmosferë gazi natyror (pa oksigjen). Procesi i karbonitizimit nuk është i përshtatshëm për pjesë me precizion të lartë për shkak të shtrembërimeve që janë të natyrshme. Fortësia e arritur është e ngjashme me karburizimin (60 - 65 RC) por jo aq e lartë sa Nitriding (70 RC). Thellësia e kasës është midis 0,1 dhe 0,75 mm. Rasti është i pasur me nitride si dhe me Martensit. Kalitja e mëvonshme nevojitet për të reduktuar brishtësinë.

 

 

 

Proceset e veçanta të trajtimit dhe modifikimit të sipërfaqes janë në fazat e hershme të zhvillimit dhe efektiviteti i tyre është ende i paprovuar. Ata janë:

 

 

 

Trajtimi kriogjenik: Zbatohet përgjithësisht në çeliqet e ngurtësuar, ftohni ngadalë nënshtresën në rreth -166 C (-300 Fahrenheit) për të rritur densitetin e materialit dhe për të rritur rezistencën ndaj konsumit dhe stabilitetin e dimensionit.

 

 

 

Trajtimi me dridhje: Këto synojnë të lehtësojnë stresin termik të krijuar në trajtimet e nxehtësisë përmes dridhjeve dhe të rrisin jetëgjatësinë e konsumit.

 

 

 

Trajtimi magnetik: Këto synojnë të ndryshojnë linjën e atomeve në materiale përmes fushave magnetike dhe shpresojmë të përmirësojnë jetën e konsumit.

 

 

 

Efektiviteti i këtyre teknikave speciale të trajtimit dhe modifikimit të sipërfaqes mbetet ende për t'u provuar. Gjithashtu këto tre teknika të mësipërme ndikojnë në materialin më të madh përveç sipërfaqeve.