Metāla virsmas apstrāde attiecas uz procesiem, kuros izmanto modernas metodes fizikā, ķīmijā, metalurģijā un termiskajā apstrādē, lai mainītu virsmas stāvokli un komponentu īpašības. Šo procesu mērķis ir optimizēt virsmas un serdes materiālu kombināciju, lai tā atbilstu nepieciešamajām veiktspējas specifikācijām.
Virsmas apstrādes funkcijas:
Uzlabojiet virsmas izturību pret koroziju un nodilumizturību, palēniniet, novērsiet un labojiet virsmas izmaiņas un bojājumus.
Nodrošiniet parastos materiālus ar virsmām, kurām ir īpašas funkcijas.
Ietaupiet enerģiju, samaziniet izmaksas un uzlabojiet ietekmi uz vidi.
Metāla virsmas apstrādes procesu klasifikācija:
Virsmas apstrāde: šī metode ietver materiāla virsmas morfoloģijas, fāzes sastāva, mikrostruktūras, defektu stāvokļa un sprieguma stāvokļa maiņu, izmantojot fizikālos vai ķīmiskos procesus, panākot vajadzīgās virsmas īpašības. Materiāla ķīmiskais sastāvs paliek nemainīgs.
Virsmas modifikācijas tehnoloģija: šī metode izmanto fizikālās metodes, lai substrātā ievadītu papildu materiālus, veidojot leģētu slāni, lai sasniegtu vēlamās virsmas īpašības.
Virsmas sakausēšanas tehnoloģija: Šis process ietver ķīmisku metožu izmantošanu, lai pievienotie materiāli reaģētu ar substrātu, veidojot transformācijas slāni, lai sasniegtu vēlamās virsmas īpašības.
Virsmas pārveidošanas pārklājuma tehnoloģija: šis process ietver fizikālu un ķīmisku metožu izmantošanu, lai uz pamatnes izveidotu pārklājumus, piemēram, apšuvumu vai pārklājumu, lai sasniegtu vajadzīgās virsmas īpašības, neiesaistot substrātu pārklājuma veidošanā.
I. Virsmas modifikācijas tehnoloģijas
Virsmas sacietēšana Virsmas rūdīšana ir termiskās apstrādes metode, kurā tērauda virsmu ātri uzsilda līdz austenīta transformācijas temperatūrai un pēc tam atdzesē, nemainot tērauda ķīmisko sastāvu vai serdes struktūru. Galvenās virsmas sacietēšanas metodes ietver sacietēšanu ar liesmu un indukcijas karsēšanu, izmantojot tādus siltuma avotus kā oksiacetilēna vai oksipropāna liesmas.
Lāzera virsmas sacietēšana Lāzera virsmas sacietēšana ietver lāzera stara fokusēšanu uz apstrādājamās detaļas virsmu. Ļoti īsā laikā virsmas slānis tiek uzkarsēts virs tā transformācijas temperatūras vai kušanas temperatūras, kam seko strauja dzesēšana. Šis process sacietē un nostiprina virsmu. Siltuma ietekmētā zona ir maza, deformācija ir minimāla, process ir viegli vadāms. To galvenokārt izmanto tādu komponentu kā štancēšanas presformu, kloķvārpstu, izciļņu, sadales vārpstu, šķautņu vārpstu, precīzu instrumentu sliežu, ātrgaitas tērauda instrumentu, zobratu un dzinēja cilindru ieliktņu lokālai stiprināšanai.
Skrotis skrotis Skrotis ir saistīts ar liela skaita ātrgaitas granulu izšaušanu uz apstrādājamā priekšmeta virsmas, līdzīgi kā ar sīkiem āmuriem, kas atsitas pret metāla virsmu. Tas izraisa plastisku deformāciju virsmas un pazemes slāņos, tādējādi nostiprinot komponentu. Priekšrocības: palielina mehānisko izturību, nodilumizturību, noguruma izturību un izturību pret koroziju. To izmanto virsmas matēšanai, oksīda nogulšņu noņemšanai un atlikušo spriegumu novēršanai lējumos, kalumos un metinātās šuvēs.
Veltņu pulēšana Veltņu pulēšana ietver spiediena pielietošanu ar cietiem rullīšiem vai pulēšanas instrumentiem uz rotējošās sagataves virsmas istabas temperatūrā, kas plastiski deformē un sacietē virsmu, lai iegūtu gludu, pulētu un nostiprinātu virsmu ar specifiskiem rakstiem. Pielietojums: piemērots komponentiem ar vienkāršām formām, piemēram, cilindriskām, koniskām un plakanām virsmām.
Stiepļu vilkšana Stiepļu vilkšana attiecas uz metāla izspiešanu caur matricu ārēja spēka ietekmē, samazinot metāla šķērsgriezuma laukumu, lai sasniegtu vēlamo formu un izmērus. Šī procesa laikā metāls tiek deformēts. Pielietojums: process var radīt dažādus dekoratīvus apdari, piemēram, taisnas līnijas, nejaušus rakstus, viļņus un spirālveida rakstus.
Pulēšana Pulēšana ir virsmas apdares process, kas pārveido virsmu, lai iegūtu gludu apdari. Lai gan tas neuzlabo un neuztur izmēru precizitāti, atkarībā no pirmapstrādes apstākļiem pulētas virsmas var sasniegt Ra vērtības no 1,6 μm līdz 0, 008 μm.
II. Virsmas sakausēšanas tehnoloģijas
Virsmas ķīmiskā termiskā apstrāde Virsmas sakausēšanas tehnoloģijas tipiskais process ir virsmas ķīmiskā termiskā apstrāde. Šajā procesā sagataves ievieto noteiktā vidē un karsē, lai ļautu aktīvajiem atomiem no vides iekļūt virsmā, mainot sagataves ķīmisko sastāvu un struktūru, lai uzlabotu tā īpašības.
Salīdzinot ar virsmas sacietēšanu, ķīmiskā virsmas termiskā apstrāde ne tikai maina virsmas mikrostruktūru, bet arī maina ķīmisko sastāvu. Izplatītākie ķīmiskās termiskās apstrādes veidi ir karburēšana, nitrēšana, vairāku elementu difūzija un cita veida elementu difūzijas apstrāde. Ķīmiskās termiskās apstrādes process ietver trīs galvenos posmus: sadalīšanos, absorbciju un difūziju.
Melnināšana: Šis ir process, kurā tērauds vai tērauda detaļas tiek karsētas gaisa-tvaikos vai ķīmiskā šķīdumā, lai uz virsmas izveidotu melnu vai zilu oksīda plēvi. Šis process ir pazīstams arī kā "zilēšana".
Fosfatēšana: Fosfatēšana ietver sagataves (izgatavota no tērauda, alumīnija vai cinka) iegremdēšanu fosfatēšanas šķīdumā, kur uz virsmas veidojas kristālisks fosfāta konversijas pārklājums, kas nešķīst ūdenī.
Anodēšana: Anodēšana galvenokārt attiecas uz alumīnija un tā sakausējumu anodēšanas procesu. Šajā procesā alumīnija detaļas tiek iegremdētas skābā elektrolīta vannā un pakļautas elektriskās strāvas iedarbībai. Virsma veido izturīgu oksīda pārklājumu, kas nodrošina izturību pret koroziju, estētisku apdari, elektroizolāciju un nodilumizturību. Pielietojums: parasti izmanto automobiļu un kosmosa komponentu aizsargājošai apstrādei, kā arī sadzīves priekšmetu un aparatūras dekoratīvai apstrādei.
III. Virsmas pārklāšanas tehnoloģijas
Termiskā izsmidzināšana Termiskā izsmidzināšana ietver metālu vai nemetālu karsēšanu līdz to izkusušajam stāvoklim un saspiesta gaisa izmantošanu, lai tos izsmidzinātu uz pamatnes. Tas veido pārklājumu, kas ir cieši saistīts ar pamatmateriālu un piešķir vēlamās fizikālās un ķīmiskās īpašības, piemēram, nodilumizturību, koroziju un karstumizturību, kā arī elektrisko izolāciju. Pielietojums: tiek izmantots dažādās nozarēs, tostarp kosmosa, kodolenerģijas, elektronikas un citur.
Vakuuma pārklājums Vakuuma pārklāšana ir virsmas apstrādes process, kas ietver metāla un nemetāla plānu kārtiņu uzklāšanu uz pamatnēm vakuuma apstākļos, izmantojot tādas metodes kā iztvaicēšana vai izsmidzināšana. Priekšrocības: Vakuuma pārklājums nodrošina plānus slāņus ar lielisku adhēziju, ātru ātrumu un minimālu piesārņojumu.
Galvanizācija Galvanizācija ir elektroķīmisks process, kurā metāls tiek nogulsnēts uz substrāta no šķīduma, kas satur metāla jonus. Piemēram, niķelēšanā metāla apstrādājamo priekšmetu iegremdē niķeļa sāls šķīdumā (NiSO4) un pakļauj līdzstrāvai, izraisot niķeļa nogulsnēšanos uz apstrādājamās detaļas. Pielietojums: parasti izmanto gan dekoratīviem, gan funkcionāliem pārklājumiem, piemēram, izturībai pret koroziju un nodiluma īpašību uzlabošanai.
Ķīmiskā tvaiku pārklāšana (CVD) Ķīmiskā tvaiku pārklāšana (CVD) ir metode, ko izmanto plānu kārtiņu uzklāšanai uz materiāliem, ievadot gāzveida ķīmiskos savienojumus, kas sadalās uz pamatnes virsmas. Iegūtā plēve var būt metāliska vai salikta slāņi atkarībā no nogulsnēšanās veida. Pielietojums: CVD plaši izmanto kosmosa, automobiļu, elektronikas un enerģētikas nozarēs, lai ražotu nodilumizturīgus, korozijizturīgus, karstumizturīgus un elektriski vadošus pārklājumus.
Fizikālā tvaiku pārklāšana (PVD) PVD ir vakuuma pārklāšanas tehnika, kurā materiāls tiek iztvaicēts atomu vai molekulārā formā un pēc tam uzklāts uz substrāta. Tas ietver tādas metodes kā vakuuma iztvaicēšana, izsmidzināšana un jonu pārklāšana. PVD pārklājumi ir pazīstami ar savu spēcīgo adhēziju, vienmērīgu biezumu un izturību.
Pielietojums: PVD pārklājumus izmanto tādās nozarēs kā mašīnbūves, kosmosa, elektronika, optika un vieglā rūpniecība, lai izveidotu plānas plēves ar nodilumu, koroziju, karstumizturību un citām īpašām īpašībām, piemēram, elektrovadītspēju, izolāciju un magnētismu.
