پوشش دهی فلزات
با توجه به اهمیت گسترده‌ای که پوشش فلزات در صنعت و حتی در زندگی روزمره پیدا کرده، باعث شده تحقیق و پژوهش در این زمینه مورد توجه بسیاری از مهندسین قرار گیرد. امروزه استفاده روز افزون از تکنولوژی‌های جدید در صنایع پوشش دهی، باعث بهبود سطوح و کیفیت سطح محصولات شده است. از عمده روش‌هایی که تاثیر بسیار مهمی در جلوگیری از خوردگی سطح ایفا می‌کند، استفاده از پوشش‌ها بر روی سطوح فلزی به خصوص فلزات آهنی است.
پوشش‌های اسپری حرارتی به دلیل عملکرد نوع فراگیرشان کاربرد گسترده‌ای در صنعت فولاد دارند. فرایندهای متفاوت اسپری حرارتی برای پوشش دهی قطعات مختلف با توجه به نوع کاربرد خدماتی آن، مورد استفاده قرار میگیرند. صنعت فولاد یکی از مهمترین زیر ساختارهای صنعتی است که با مشکلات بسیاری دست و پنجه نرم می‌کند. وزن سنگین پوشش‌های فولادی، خوردگی و مشکلات بعدی محصولات با کیفیت نامناسب، برخی از مشکلات بزرگی است که صنعت فولاد با آنها روبرو است.
پوشش دهی اسپری حرارتی و مزایای آن
پوشش دهی اسپری حرارتی (انفجاری یا احتراقی) فرایندی برای نشاندن لایه‌های نازک از یک پوشان فلزی بر روی سطح مورد نظر است. که منجر به ایجاد خواص ویژه‌ای بر روی سطح می‌شود. مواد پوشان به صورت پودر یا به شکل مفتول، ابتدا در داخل یک منبع حرارتی ذوب می‌شوند و سپس با سرعت بسیار بالا از مخزن به بیرون رانده می‌شود و به شدت به سطح آماده شده برخورد می‌کند و تشکیل یک لایه نازک متراکم محافظتی را می‌دهد.
در این فرایند مواد پوشان بر اثر انفجار اکسیژن و گاز سوختنی ذوب شده و با سرعت بسیار زیاد از داخل لوله بلند (گان) شلیک می‌شود و به شکل پودر تزریق و به سطح مورد نظر برخورد کرده و بر روی آن پوشش یکنواختی ایجاد می‌کند. به دلیل سرعت بسیار بالای برخورد پوشش حاصل بسیار متراکم (ضریب تخلخل کمتر از یک درصد) سهت و مقاوم در برابر سایش است.
همچنین این پوشش دارای چسبندگی مناسبی با ماده پایه است. دمای لایه در طی پوشش دهی اسپری حرارتی هرگز از ۱۵۰ درجه سانتیگراد تجاوز نمی‌کند. از این رو در ماده پایه هیچ گونه تغییرات متالورژیکی روی نخواهد داد و نیز هیچ گونه اعوجاجی در قطعه مورد نظر ایجاد نخواهد شد.
خواص ویژه ایجاد شده توسط پوشش دهی اسپری حرارتی
دلایل استفاده از پوشش دهی اسپری حرارتی رسیدن به خواص سطحی ویژه است. برخی از این خواص شامل موارد زیر است.
- محافظت سطوح در برابر خوردگی فیزیکی
- محافظت سطوح در برابر خوردگی شیمیایی و اکسیداسیون
- محافظت سطوح در برابر سایش و خراش
- محافظت سطوح در برابر خوردگی الکتریکی
پوشان‌ها از مواد مختلفی از قبیل سرامیک‌ها کاربیدها برخی فلزات و آلیاژها و سرمت (ترکیبی از سفال و فلز) ساخته می‌شوند. بسته به نوع ماده پایه کاربرد یا انتظار طراحی از پوشش میتوان از پوشان‌ها با جنس‌ها‌ی مختلف استفاده نمود. پوشان‌ها زمان برخورد با سطح ماده پایه بایذ به صورت پود باشند.
انواع فرایندهای پوشش دهی اسپری حرارتی
فرایندهای پوشش دهی اسپری بر اساس نوع ماده پوشان و منبع حرارتی مورد استفاده به چند روش قابل تقسیم بندی است. برخی از آنها شامل موارد زیر است.
- پوشش دهی اسپری حرارتی
- پوشش دهی اسپری پلاسما
- پوشش دهی اسپری قوس سیمی
- پوشش دهی اسپری مشعل‌های سیمی
- پوشش دهی اسپری مشعل‌های پودری
- پوشش دهی اسپری به روش HVOF
روش پوشش دهی غلتک برای نورد در صنعت فولاد
یکی از موارد کاربرد پوشش دهی حرارتی پوشش غلتک‌های نورد است. جای دارد به بررسی این قطعات بعد از پوشش دهی حرارتی (که به منظور افزایش طول عمر غلتک‌ها) در صنعت تولید فولادها مورد استفاده قرار می‌گیرد، پرداخته شود.
نورد
از مهمترین ملزومات نورد قرار دادن مواد مقاوم بین غلتک نورد و کویل است که سطح غلتک نورد را از هر گونه سایش و عیوب در امان نگه می‌دارد. باید توجه داشت که نباید ماده محافظ به داخل کویل نفوذ کند. دمای کاری ماده محافظ بسته به شرایط کاری متفاوت خواهد بود. این دما می‌تواند تا بیش از ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد هم برسد، که در این دما نباید سختی خود را از دست بدهد. و دچار اکسیداسیون و دیگر عوارض تاثیرات دمای بالا شود. قدرت گرفتن کویل با اصطکاک کنترل شده و پرداخت نهایی غلتک نباید هیچ گونه لغزشی در حرکت کویل به وجود آورند و نباید تاثیر منفی بر روی سطح کویل یا حرکت آن داشته باشند.
پوشش دهی حرارتی با کاربید تنگستن
استفاده از روش پوشش دهی حرارتی در پوشش دهی با کاربید تنگستن پوشش دهی با کاربید تنگستن به همان روش فرایند پوشش دهی اسپری حرارتی قابل انجام است.فرایند پوشش دهی اسپری حرارتی پوشش‌هایی با باندی مستحکم ایجاد می‌کند که بسیار متراکم هستند و حاصل آن یک پوشش با مقاومت بالا در برابر سایش است. بافت پوشش اسپری حرارتی کاملاً محکم است و در مقدمات آماده سازی سطح میتوان پرداخت نهایی بیشتری را بر روی آن اعمال کرد.
به طور معمول ضخامت پوشش برای نورد بین ۲ تا ۵ میکرون است. که همین امر موجب مقاومت بالای آن در برابر سایش شده است. این امر موجب می‌شود تا هیچ گونه افت و لغزشی در طی فرایند نورد کویل به وجود نیاید و در نهایت منجر به افزایش کارایی و کیفیت محصول مورد نظر شود. ترکیب پوشش به این گونه است که پایداری پوشش در مقابل اکسیداسیون و کاهش سختی در دمای کاری مطلوب دارد. به دلیل استحکام سایشی و سختی بالا، پوشش‌های موجود بین سطح نورد و کویل کنده نمی‌شود و حاصل آن یک محصول با پایداری کیفی مطلوب است.
استفاده از روش پوشش دهی حرارتی در پوشش دهی با کاربید کروم با توجه به این که مسیر نورد ممکن است از مناطق دمایی مختلفی در کوره عبور کند، پوشش دهی حرارتی را میتوان با کاربید کروم انجام داد. آلیاژ دمای بالا به اضافه سرمت (سرامیک فلز) پوشش کاربید کروم را تشکیل می‌دهد.
خواص پوشش دهی با کاربید کروم
مقاوم در برابر سایش، محافظ حرارتی (تقریباً تا دمای بالای ۷۵۰ درجه سانتیگراد)، مقاوم در برابر اکسید‌شدگی و خراش، مقاوم در ترک خوردگی است. در این روش مواد محافظ بین سطح نورد و کویل قرار میگیرند. همچنین هیچ واکنشی بین فولاد یا عناصر آلیاژی پوشش رخ نمی‌دهد.
در حال حاضر با وجود فرایند پوشش دهی به روش اسپری حرارتی امکان مقابله با فرسایش‌های مختلف و مشکلات ناشی از خوردگی که در پیش روی صنعت فولاد قرار دارند، قابل حل خواهد بود. همچنین با توجه به قابلیت دسترسی تکنولوژی پوشش دهی اسپری حرارتی، در حال حاضر فرایند پلاسما راه حل‌های وسیعی را برای فرسایش و مشکلات ناشی از خوردگی در صنعت فولاد ارائه داده است.
