Tratarea suprafețelor metalice se referă la procesele care utilizează tehnici moderne în fizică, chimie, metalurgie și tratament termic pentru a modifica starea suprafeței și proprietățile componentelor. Aceste procese au ca scop optimizarea combinației de materiale de suprafață și miez pentru a îndeplini specificațiile de performanță necesare.
Funcțiile tratamentului de suprafață:
Îmbunătățiți rezistența la coroziune a suprafeței și rezistența la uzură, încetiniți, eliminați și reparați modificările și deteriorarea suprafeței.
Furnizați materiale obișnuite cu suprafețe care au funcții speciale.
Economisiți energie, reduceți costurile și îmbunătățiți impactul asupra mediului.
Clasificarea proceselor de tratare a suprafețelor metalice:
Tratarea suprafeței: Această metodă implică modificarea morfologiei suprafeței materialului, compoziția de fază, microstructura, starea defectului și starea de stres prin procese fizice sau chimice, obținând proprietățile de suprafață necesare. Compoziția chimică a materialului rămâne neschimbată.
Tehnologia de modificare a suprafeței: Această metodă folosește metode fizice pentru a introduce materiale suplimentare în substrat, formând un strat aliat pentru a obține proprietățile de suprafață dorite.
Tehnologia de aliere a suprafeței: Acest proces implică utilizarea metodelor chimice pentru a face ca materialele adăugate să reacționeze cu substratul, formând un strat de transformare pentru a obține proprietățile de suprafață dorite.
Tehnologia de acoperire de conversie a suprafeței: Acest proces implică aplicarea unor metode fizice și chimice pentru a crea acoperiri, cum ar fi placarea sau acoperirea, pe substrat pentru a obține proprietățile de suprafață necesare, fără a implica substratul în formarea acoperirii.
I. Tehnologii de modificare a suprafeței
Călirea la suprafață Întărirea la suprafață este o metodă de tratament termic în care suprafața oțelului este încălzită rapid la temperatura de transformare a austenitei și apoi stinsă, fără a modifica compoziția chimică a oțelului sau structura miezului. Principalele metode de întărire a suprafeței includ întărirea la flacără și încălzirea prin inducție, folosind surse de căldură precum flăcări de oxiacetilenă sau oxipropan.
Întărirea suprafeței cu laser Întărirea suprafeței cu laser implică focalizarea unui fascicul laser pe suprafața piesei de prelucrat. Într-o perioadă foarte scurtă, stratul de suprafață este încălzit la peste temperatura de transformare sau punctul de topire, urmat de răcire rapidă. Acest proces întărește și întărește suprafața. Zona afectată de căldură este mică, deformarea este minimă, iar procesul este ușor de operat. Este folosit în principal pentru consolidarea localizată a componentelor, cum ar fi matrițele de ștanțare, arborii cotiți, came, arbori cu came, arbori canelați, șine de instrumente de precizie, unelte din oțel de mare viteză, angrenaje și căptușele cilindrilor motorului.
Shot Peening Shot peening implică împușcarea unui număr mare de pelete de mare viteză pe suprafața piesei de prelucrat, similar cu ciocanele mici care lovesc suprafața metalică. Acest lucru cauzează deformarea plastică în straturile de suprafață și subterane, întărind astfel componenta. Beneficii: Crește rezistența mecanică, rezistența la uzură, rezistența la oboseală și rezistența la coroziune. Este utilizat pentru finisarea mată a suprafeței, îndepărtarea depunerilor de oxid și eliminarea tensiunilor reziduale din piese turnate, forjate și suduri.
Lustruirea cu role Lustruirea cu role presupune aplicarea unei presiuni cu role dure sau instrumente de lustruire pe suprafața rotativă a piesei de prelucrat la temperatura camerei, care deformează plastic și întărește suprafața pentru a obține o suprafață netedă, lustruită și întărită cu modele specifice. Aplicații: Potrivit pentru componente cu forme simple, cum ar fi suprafețe cilindrice, conice și plane.
Trefilarea sârmei Tresarea sârmei se referă la forțarea metalului printr-o matriță sub forță externă, reducând aria secțiunii transversale a metalului pentru a obține forma și dimensiunile dorite. Metalul suferă o deformare în timpul acestui proces. Aplicații: Procesul poate crea diferite finisaje decorative, cum ar fi linii drepte, modele aleatorii, valuri și modele în spirală.
Lustruire Lustruirea este un proces de finisare a suprafeței care modifică suprafața pentru a obține un finisaj neted. Deși nu sporește sau menține acuratețea dimensională, în funcție de condițiile de preprocesare, suprafețele lustruite pot atinge valori Ra de la 1,6 μm la 0,008 μm.
II. Tehnologii de aliere de suprafață
Tratamentul termic de suprafață chimic Procesul tipic al tehnologiei de aliere a suprafeței este tratamentul termic de suprafață chimic. În acest proces, piesele de prelucrat sunt plasate într-un mediu specific și încălzite pentru a permite atomilor activi din mediu să pătrundă pe suprafață, modificând compoziția chimică și structura piesei de prelucrat pentru a îmbunătăți proprietățile acesteia.
În comparație cu întărirea suprafeței, tratamentul chimic termic al suprafeței nu numai că modifică microstructura suprafeței, ci modifică și compoziția chimică. Tipurile comune de tratamente termice chimice includ cementarea, nitrurarea, co-difuzia cu mai multe elemente și alte tipuri de tratamente de difuzie a elementelor. Procesul de tratare termică chimică implică trei etape principale: descompunere, absorbție și difuzie.
Înnegrirea: Acesta este un proces în care piesele din oțel sau oțel sunt încălzite într-o soluție de aer-abur sau chimică pentru a forma o peliculă de oxid negru sau albastru pe suprafață. Acest proces este cunoscut și sub denumirea de „albăstruire”.
Fosfatarea: Fosfatarea implică scufundarea unei piese de prelucrat (din oțel, aluminiu sau zinc) într-o soluție de fosfatare, unde la suprafață se formează un strat de conversie de fosfat cristalin, care este insolubil în apă.
Anodizare: anodizarea se referă în primul rând la procesul de anodizare pentru aluminiu și aliajele sale. În acest proces, piesele de aluminiu sunt scufundate într-o baie de electrolit acid și supuse unui curent electric. Suprafața formează un strat de oxid durabil, care oferă rezistență la coroziune, finisaje estetice, izolație electrică și rezistență la uzură. Aplicații: Folosit în mod obișnuit pentru tratamente de protecție ale componentelor auto și aerospațiale, precum și tratamente decorative pentru articole de uz casnic și feronerie.
III. Tehnologii de acoperire a suprafețelor
Pulverizarea termică Pulverizarea termică implică încălzirea metalelor sau nemetalelor până la starea lor topită și utilizarea aerului comprimat pentru a le pulveriza pe un substrat. Aceasta formează o acoperire care este ferm legată de materialul de bază și conferă proprietățile fizice și chimice dorite, cum ar fi rezistența la uzură, coroziune și căldură, precum și izolație electrică. Aplicații: Folosit într-o gamă largă de industrii, inclusiv aerospațială, energie nucleară, electronică și multe altele.
Acoperirea în vid Acoperirea în vid este un proces de tratare a suprafeței care implică depunerea de pelicule subțiri metalice și nemetalice pe substraturi în condiții de vid prin tehnici precum evaporarea sau pulverizarea. Avantaje: Acoperirea cu vid permite straturi subțiri cu aderență excelentă, viteză rapidă și contaminare minimă.
Galvanizarea Galvanizarea este un proces electrochimic în care un metal este depus pe un substrat dintr-o soluție care conține ioni de metal. De exemplu, în placarea cu nichel, piesa metalică este scufundată într-o soluție de sare de nichel (NiSO4) și supusă unui curent continuu, determinând depunerea nichelului pe piesa de prelucrat. Aplicații: Folosit în mod obișnuit pentru acoperiri decorative și funcționale, cum ar fi rezistența la coroziune și îmbunătățirea proprietăților de uzură.
Depunerea chimică în vapori (CVD) Depunerea chimică în vapori (CVD) este o metodă utilizată pentru a depune pelicule subțiri pe materiale prin introducerea de compuși chimici gazoși care se descompun pe suprafața substratului. Filmul rezultat poate fi straturi metalice sau compuse, in functie de tipul depunerii. Aplicații: CVD este utilizat pe scară largă în industria aerospațială, auto, electronică și energetică pentru producerea de acoperiri rezistente la uzură, la coroziune, la căldură și conductoare electric.
Depunerea fizică în vapori (PVD) PVD este o tehnică de acoperire în vid în care materialul este vaporizat în formă atomică sau moleculară și apoi depus pe un substrat. Include metode precum evaporarea în vid, pulverizarea și placarea ionică. Acoperirile PVD sunt cunoscute pentru aderența lor puternică, grosimea uniformă și durabilitatea.
Aplicații: Acoperirile PVD sunt utilizate în industrii precum mașinile, industria aerospațială, electronică, optică și industria ușoară pentru a crea pelicule subțiri cu uzură, coroziune, rezistență la căldură și alte proprietăți speciale, cum ar fi conductivitatea electrică, izolația și magnetismul.
