Wykorzystanie nowoczesnej fizyki, chemii, metaloznawstwa i obróbki cieplnej oraz technologii innych dyscyplin do zmiany stanu i właściwości powierzchni części, tak aby ją i materiał rdzenia połączyć w celu optymalizacji, w celu osiągnięcia założonych wymagań wydajnościowych metody procesu, zwany procesem obróbki powierzchni.
Rola obróbki powierzchni:
1. Poprawić odporność na korozję powierzchni i odporność na zużycie, spowolnić, wyeliminować i naprawić zmiany i uszkodzenia powierzchni materiału;
2. Spraw, aby zwykłe materiały miały specjalną powierzchnię funkcjonalną;
3. Oszczędzaj energię, zmniejszaj koszty i poprawiaj środowisko.
Klasyfikacja procesów obróbki powierzchni metali
| Opis procesu obróbki powierzchni | Klasyfikacja |
| Technologia modyfikacji powierzchni |
Technologia modyfikacji powierzchni Za pomocą metod fizycznych i chemicznych zmienia się morfologię powierzchni, skład fazowy, mikrostrukturę, stan defektu i stan naprężenia powierzchni materiału, aby uzyskać technologię obróbki powierzchni o wymaganej wydajności.Skład chemiczny powierzchni materiału pozostaje niezmieniony. |
| Technologia stopowania powierzchni | Proces obróbki powierzchni, w którym dodany materiał jest fizycznie przenoszony do matrycy w celu utworzenia warstwy stopu w celu uzyskania pożądanych właściwości. |
| Technologia membran do konwersji powierzchni | Metodą chemiczną materiał dodatkowy reaguje z matrycą, tworząc film transformacyjny, aby uzyskać technologię obróbki powierzchni o wymaganej wydajności. |
| Technologia remodelingu powierzchni | Za pomocą metod fizycznych i chemicznych materiał dodatkowy jest powlekany i powlekany na powierzchni podłoża w celu uzyskania wymaganych właściwości procesu obróbki powierzchni.Podłoże nie uczestniczy w tworzeniu powłoki |
Można go podzielić na cztery kategorie: technologia modyfikacji powierzchni, technologia stopowania powierzchni, technologia folii do konwersji powierzchni i technologia powlekania powierzchni.
Po pierwsze, technologia modyfikacji powierzchni
1. Utwardzanie powierzchni
Hartowanie powierzchni odnosi się do metody obróbki cieplnej hartowania powierzchni części poprzez hartowanie powierzchniowe austenityzujące z szybkim nagrzewaniem bez zmiany składu chemicznego i struktury rdzenia stali.
Główne metody hartowania powierzchniowego to hartowanie płomieniowe i nagrzewanie indukcyjne, powszechnie stosowane źródła ciepła, takie jak tlenowy płomień acetylenowy lub oksypropanowy.
2. Laserowe wzmocnienie powierzchni
Laserowe wzmacnianie powierzchni polega na zastosowaniu skupionej wiązki laserowej na powierzchni przedmiotu obrabianego, w bardzo krótkim czasie do podgrzania powierzchni materiału cienkiego przedmiotu obrabianego do temperatury powyżej temperatury przemiany fazowej lub temperatury topnienia oraz w bardzo krótkim czasie do schłodzenia , dzięki czemu powierzchnia obrabianego przedmiotu hartuje i wzmacnia.
Wzmacnianie laserowe powierzchni można podzielić na obróbkę wzmacniającą fazą laserową, obróbkę laserowego stopowania powierzchni i obróbkę laserową.
Laserowe wzmocnienie powierzchni ma małą strefę wpływu ciepła, niewielkie odkształcenie i łatwą obsługę.Stosowany jest głównie do miejscowych części wzmacniających, takich jak wykrojnik, wał korbowy, CAM, wałek rozrządu, wał wielowypustowy, precyzyjna prowadnica instrumentu, narzędzie ze stali szybkotnącej, przekładnia i tuleja cylindra silnika spalinowego.
3. Śrutowanie
Kulkowanie to technologia polegająca na wyrzucaniu dużej liczby pocisków o dużej prędkości na powierzchnię części, podobnie jak niezliczona ilość małych młotków uderzających w metalową powierzchnię, dzięki czemu powierzchnia i podpowierzchnia części mają pewne odkształcenia plastyczne i zapewniają wzmocnienie.
Kulowanie może poprawić wytrzymałość mechaniczną i odporność na zużycie, odporność na zmęczenie i odporność na korozję części.Często używany do gaszenia powierzchni, oksydacji skóry;Wyeliminuj naprężenia szczątkowe części odlewanych, kutych i spawanych.
4. Wałek
Walcowanie odbywa się w temperaturze pokojowej z twardym naciskiem wałka lub wałka na obracającą się powierzchnię przedmiotu obrabianego i porusza się wzdłuż kierunku szyny, tak aby odkształcenie plastyczne powierzchni przedmiotu obrabianego, utwardzenie, w celu uzyskania dokładnej, gładkiej i ulepszonej powierzchni lub określonego procesu obróbki powierzchni wzoru .
Często stosowany w elementach cylindrycznych, stożkowych, płaskich i innych prostych kształtach.
5. Ciągnienie drutu
Ciągnienie drutu odnosi się do metalu przepychanego przez matrycę pod działaniem siły zewnętrznej, powierzchnia przekroju metalu jest ściskana i uzyskuje wymagany kształt i rozmiar pola przekroju poprzecznego metodą obróbki powierzchni zwanej procesem ciągnienia drutu metalowego.
Rysunek może być wykonany według potrzeb dekoracyjnych, linie proste, linie nieuporządkowane, pofałdowania i linie spiralne itp.
6. Polerowanie
Polerowanie to rodzaj wykończenia powierzchni części.Ogólnie rzecz biorąc, może uzyskać tylko gładką powierzchnię, ale nie może poprawić ani nawet utrzymać pierwotnej dokładności obróbki.Wartość Ra po polerowaniu może osiągnąć 1,6 ~ 0,008 μm w zależności od warunków wstępnej obróbki.
Generalnie dzieli się na polerowanie mechaniczne i polerowanie chemiczne.
Technologia stopowania powierzchni
1. Chemiczna obróbka cieplna powierzchni
Typowym procesem technologii stopowania powierzchni jest chemiczna obróbka cieplna powierzchni.Jest to proces obróbki cieplnej, w którym obrabiany przedmiot jest podgrzewany i utrzymywany w cieple w określonym medium, tak aby aktywne atomy w medium wnikały w powierzchnię obrabianego przedmiotu, zmieniając skład chemiczny i organizację powierzchni obrabianego przedmiotu, oraz następnie zmień jego wydajność.
W porównaniu z hartowaniem powierzchniowym, chemiczna obróbka cieplna powierzchni nie tylko zmienia strukturę powierzchni stali, ale także zmienia jej skład chemiczny.W zależności od infiltracji różnych pierwiastków chemiczną obróbkę cieplną można podzielić na nawęglanie,
amoniak, wielokrotna infiltracja, infiltracja innych pierwiastków.Proces chemicznej obróbki cieplnej obejmuje trzy podstawowe procesy: rozkład, absorpcję i dyfuzję.
Dwie główne metody chemicznej obróbki cieplnej powierzchni to nawęglanie i azotowanie.
| Kontrast | Nawęglanie | Azotek |
| Zamiar | Poprawić twardość powierzchni, odporność na zużycie i wytrzymałość zmęczeniową przedmiotu obrabianego, przy zachowaniu dobrej ciągliwości rdzenia. | Popraw twardość powierzchni przedmiotu obrabianego, odporność na zużycie i wytrzymałość zmęczeniową, popraw odporność na korozję. |
| Drewno | Stal miękka zawierająca 0,1-0,25%C.Kiedy węgiel jest wysoki, prymat serca spada. | Stal średniowęglowa zawierająca Cr, Mo, Al, Ti i V. |
| Powszechnie stosowana metoda | Nawęglanie gazowe, nawęglanie stałe, nawęglanie próżniowe | Azotowanie gazowe, azotowanie jonowe |
| Temperatura | 900 ~ 950 ℃ | 500 ~ 570 ℃ |
| Grubość powierzchni | 0,5 ~ 2 mm | Nie więcej niż 0,6 ~ 0,7 Mr |
| Posługiwać się | Szeroko stosowany w samolotach, samochodach i ciągnikach oraz innych częściach mechanicznych, takich jak przekładnia, wał, wałek rozrządu i tak dalej. | Używany do odporności na zużycie, części o wysokiej precyzji i części odpornych na ciepło, zużycie i korozję.Takich jak mały wałek instrumentu, przekładnia o małym obciążeniu i ważny wał korbowy.. |
Po trzecie, technologia membran konwersji powierzchni
1. Czernienie i fosforanowanie
Czernienie: Proces, w którym część stalowa lub stalowa jest podgrzewana do odpowiedniej temperatury w powietrzu, parze wodnej lub chemikaliach, tworząc na ich powierzchni niebieską lub czarną warstwę tlenku i stając się niebieska.
Fosforanowanie: przedmiot obrabiany (stal lub aluminium, części cynkowe) zanurzony w roztworze fosforanującym (niektórym roztworze na bazie kwaśnego fosforanu), na powierzchni osadzania w celu utworzenia warstwy nierozpuszczalnego krystalicznego procesu konwersji fosforanu, zwanego fosforanowaniem.
2. Anodowanie
Dotyczy to głównie anodowego utleniania aluminium i stopu aluminium.Utlenianie anodowe to części z aluminium lub stopu aluminium zanurzone w kwaśnym elektrolicie pod działaniem prądu zewnętrznego jako anody na powierzchni części w celu utworzenia warstwy tlenku antykorozyjnego trwale połączonej z matrycą.Ta folia tlenkowa ma szczególne właściwości ochrony, dekoracji, izolacji i odporności na zużycie.
Przed anodowaniem należy go wstępnie polerować, odolejać i oczyścić, a następnie umyć, zabarwić i uszczelnić.
Zastosowanie: Jest często stosowany w obróbce ochronnej niektórych specjalnych części samochodów i samolotów, a także w obróbce dekoracyjnej wyrobów rękodzielniczych i artykułów codziennego użytku.
Cztery, technologia powlekania powierzchni
1. Natryskiwanie termiczne
Natryskiwanie termiczne polega na podgrzaniu i stopieniu materiałów metalowych lub niemetalicznych, poprzez ciągłe wydmuchiwanie sprężonego gazu na powierzchnię przedmiotu obrabianego, tworząc powłokę trwale połączoną z osnową i uzyskując wymagane właściwości fizyczne i chemiczne z powierzchni przedmiotu obrabianego .
Odporność na zużycie, odporność na korozję, odporność na ciepło i izolację materiałów można poprawić dzięki technologii natryskiwania cieplnego.Jest stosowany w prawie wszystkich dziedzinach, w tym w zaawansowanych technologiach, takich jak lotnictwo, energia atomowa i elektronika.
2. Poszycie próżniowe
Powlekanie próżniowe to proces obróbki powierzchni polegający na nakładaniu różnych metalicznych i niemetalicznych filmów na powierzchnię metalu za pomocą odparowania lub napylania w warunkach próżni.
Zasada napylania próżniowego
Zgodnie z różnymi procesami powlekanie próżniowe można podzielić na odparowywanie próżniowe, napylanie próżniowe i próżniowe powlekanie jonowe.
3. Poszycie
Galwanizacja to proces elektrochemiczny i REDOX.Weźmy jako przykład niklowanie: metalowe części zanurzone w roztworze soli metalu (NiSO4) jako katoda, metalowa płyta niklowa jako anoda, po włączeniu zasilania DC osadzają się na metalowej warstwie niklowanej.
Metoda galwanizacji dzieli się na galwanizację zwykłą i galwanizację specjalną.
4. Osadzanie par
Technologia osadzania z fazy gazowej odnosi się do nowej technologii powlekania, w której materiał parowy zawierający osadzone elementy jest osadzany na powierzchni materiału metodami fizycznymi lub chemicznymi w celu utworzenia cienkiej warstwy.
Fizyczne osadzanie z fazy gazowej (PVD)
Fizyczne osadzanie z fazy gazowej odnosi się do technologii waporyzacji materiałów na atomy, cząsteczki lub jonizacji ich w jony metodami fizycznymi w warunkach próżni oraz osadzania cienkiej warstwy na powierzchni materiałów w procesie w fazie gazowej.
Technologia osadzania fizycznego obejmuje głównie trzy podstawowe metody: odparowywanie próżniowe, napylanie i powlekanie jonowe.
Fizyczne osadzanie z fazy gazowej obejmuje szeroką gamę odpowiednich materiałów matrycowych i materiałów foliowych;Prosty proces, oszczędność materiału, brak zanieczyszczeń;Uzyskano zalety silnej przyczepności, równomiernej grubości, gęstości i mniejszej liczby porów.
Szeroko stosowany w maszynach, lotnictwie, elektronice, optyce i przemyśle lekkim oraz innych dziedzinach do przygotowania odpornych na zużycie, odpornych na korozję, żaroodpornych, przewodzących, izolacyjnych, optycznych, magnetycznych, piezoelektrycznych, gładkich, nadprzewodzących folii.
Chemiczne osadzanie z fazy gazowej (CVD)
Chemiczne osadzanie z fazy gazowej (CVD) to metoda, dzięki której mieszane gazy oddziałują z powierzchnią podłoża, tworząc metalowe lub złożone warstwy na powierzchni podłoża w określonej temperaturze.
Ze względu na dobrą odporność na zużycie, odporność na korozję, odporność na ciepło oraz właściwości elektryczne, optyczne i inne specjalne, folia do naparowywania chemicznego jest szeroko stosowana w produkcji mechanicznej, lotnictwie, transporcie, przemyśle chemicznym węgla i innych dziedzinach przemysłu.
