Metalli pinnatöötlus viitab protsessidele, mis kasutavad kaasaegseid füüsika-, keemia-, metallurgia- ja kuumtöötlustehnikaid, et muuta komponentide pinna seisukorda ja omadusi. Nende protsesside eesmärk on optimeerida pinna- ja südamikumaterjalide kombinatsiooni, et need vastaksid nõutavatele jõudlusnõuetele.
Pinnatöötluse funktsioonid:
Suurendage pinna korrosiooni- ja kulumiskindlust, aeglustage, kõrvaldage ja parandage pinnamuutusi ja kahjustusi.
Varustage tavalised materjalid pindadega, millel on erifunktsioonid.
Säästke energiat, vähendage kulusid ja parandage keskkonnamõju.
Metalli pinnatöötlusprotsesside klassifikatsioon:
Pinnatöötlus: see meetod hõlmab materjali pinna morfoloogia, faasi koostise, mikrostruktuuri, defekti oleku ja pingeseisundi muutmist füüsikaliste või keemiliste protsesside kaudu, saavutades nõutavad pinnaomadused. Materjali keemiline koostis jääb muutumatuks.
Pinna modifitseerimise tehnoloogia: see meetod kasutab füüsilisi meetodeid täiendavate materjalide sisestamiseks aluspinnale, moodustades soovitud pinnaomaduste saavutamiseks legeeritud kihi.
Pinna legeerimistehnoloogia: see protsess hõlmab keemiliste meetodite kasutamist, et panna lisatud materjalid reageerima substraadiga, moodustades soovitud pinnaomaduste saavutamiseks transformatsioonikihi.
Pinna konversiooniga katmise tehnoloogia: see protsess hõlmab füüsikaliste ja keemiliste meetodite rakendamist, et luua aluspinnale katteid, nagu plaatimine või katmine, et saavutada vajalikud pinnaomadused, ilma aluspinda katte moodustamisse kaasamata.
I. Pinna modifitseerimise tehnoloogiad
Pinnakarastamine Pinnakarastamine on kuumtöötlusmeetod, mille puhul terase pind kuumutatakse kiiresti austeniidi muundumistemperatuurini ja seejärel kustutatakse, muutmata terase keemilist koostist või südamiku struktuuri. Peamised pinnakarastamise meetodid hõlmavad leekkarastamist ja induktsioonkuumutamist, kasutades selliseid soojusallikaid nagu oksüatsetüleeni või oksüpropaani leegid.
Laserpinna karastamine Laserpinna karastamine hõlmab laserkiire fokuseerimist tooriku pinnale. Väga lühikese aja jooksul kuumutatakse pinnakiht üle selle transformatsioonitemperatuuri või sulamistemperatuuri, millele järgneb kiire jahutamine. See protsess kõveneb ja tugevdab pinda. Kuumuse mõjuala on väike, deformatsioon on minimaalne ja protsessi on lihtne kasutada. Seda kasutatakse peamiselt selliste komponentide lokaalseks tugevdamiseks nagu stantsimisstantsid, väntvõllid, nukid, nukkvõllid, spline-võllid, täppisinstrumentide siinid, kiirterasest tööriistad, hammasrattad ja mootorisilindrite vooderdised.
Haavlilõikamine Haavlitöö hõlmab suure hulga kiirete graanulite laskmist töödeldava detaili pinnale, sarnaselt väikeste vasaratega, mis löövad vastu metallpinda. See põhjustab pinna- ja maa-aluses kihis plastilist deformatsiooni, tugevdades seeläbi komponenti. Eelised: Suurendab mehaanilist tugevust, kulumiskindlust, väsimuskindlust ja korrosioonikindlust. Seda kasutatakse pinna matiks viimistlemiseks, oksiidikatlakivi eemaldamiseks ja jääkpingete kõrvaldamiseks valandites, sepistes ja keevisõmblustes.
Rullpoleerimine Rulli poleerimine hõlmab toatemperatuuril pöörleva tooriku pinnale kõvade rullide või poleerimistööriistadega surve avaldamist, mis deformeerib ja kõvestab pinda plastiliselt, et saavutada sile, poleeritud ja tugevdatud spetsiifiliste mustritega pind. Kasutusalad: sobib lihtsa kujuga komponentidele, nagu silindrilised, koonilised ja lamedad pinnad.
Traadi tõmbamine Traadi tõmbamine tähendab metalli surumist läbi matriitsi välise jõu mõjul, vähendades metalli ristlõikepindala soovitud kuju ja mõõtmete saavutamiseks. Selle protsessi käigus toimub metall deformatsioon. Rakendused: Protsess võib luua erinevaid dekoratiivseid viimistlusi, nagu sirgjooned, juhuslikud mustrid, lained ja spiraalsed mustrid.
Poleerimine Poleerimine on pinnaviimistlusprotsess, mis muudab pinda sileda viimistluse saavutamiseks. Kuigi see ei suurenda ega säilita mõõtmete täpsust, võivad poleeritud pinnad olenevalt eeltöötlustingimustest saavutada Ra väärtused vahemikus 1,6 μm kuni 0,008 μm.
II. Pinna legeerimise tehnoloogiad
Pinna keemiline kuumtöötlus Pinna legeerimistehnoloogia tüüpiline protsess on pinna keemiline kuumtöötlus. Selle protsessi käigus asetatakse toorikud kindlasse keskkonda ja kuumutatakse, et keskkonna aktiivsed aatomid saaksid pinnale tungida, muutes tooriku keemilist koostist ja struktuuri, et parandada selle omadusi.
Pinna kõvenemisega võrreldes ei muuda pinna keemiline kuumtöötlus mitte ainult pinna mikrostruktuuri, vaid muudab ka keemilist koostist. Levinud keemilise kuumtöötluse tüübid hõlmavad karburiseerimist, nitridimist, mitmeelemendilist koosdifusiooni ja muud tüüpi elementide difusioonitöötlust. Keemiline kuumtöötlusprotsess hõlmab kolme peamist etappi: lagunemine, neeldumine ja difusioon.
Mustamine: see on protsess, mille käigus terasest või terasest osad kuumutatakse õhu-auru või keemilises lahuses, et moodustada pinnale must või sinine oksiidkile. Seda protsessi tuntakse ka kui "sinisemist".
Fosfaadimine: fosfaatimine hõlmab töödeldava detaili (terasest, alumiiniumist või tsingist) sukeldamist fosfaadilahusesse, mille pinnale moodustub vees lahustumatu kristalne fosfaati muundav kate.
Anodeerimine: Anodeerimine viitab peamiselt alumiiniumi ja selle sulamite anodeerimisprotsessile. Selle protsessi käigus sukeldatakse alumiiniumosad happelise elektrolüüdi vanni ja allutatakse elektrivoolule. Pind moodustab vastupidava oksiidkatte, mis tagab korrosioonikindluse, esteetilise viimistluse, elektriisolatsiooni ja kulumiskindluse. Kasutusalad: kasutatakse tavaliselt auto- ja kosmosekomponentide kaitsetöötluseks, samuti majapidamistarvete ja riistvara dekoratiivseks töötlemiseks.
III. Pinnakatte tehnoloogiad
Termiline pihustamine Termiline pihustamine hõlmab metallide või mittemetallide kuumutamist nende sulaolekuni ja suruõhu kasutamist aluspinnale pihustamiseks. See moodustab katte, mis on tugevalt alusmaterjaliga seotud ja annab soovitud füüsikalised ja keemilised omadused, nagu kulumine, korrosioon ja kuumakindlus, ning elektriisolatsiooni. Rakendused: kasutatakse paljudes tööstusharudes, sealhulgas lennunduses, tuumaenergias, elektroonikas ja mujal.
Vaakumkatmine Vaakumkatmine on pinnatöötlusprotsess, mis hõlmab metallist ja mittemetallist õhukeste kilede sadestamist aluspindadele vaakumtingimustes selliste tehnikate abil nagu aurustamine või pihustamine. Eelised: Vaakumkate võimaldab õhukesi kihte, millel on suurepärane nakkuvus, kiire kiirus ja minimaalne saastumine.
Galvaniseerimine Galvaneerimine on elektrokeemiline protsess, mille käigus metall sadestatakse substraadile metalliioone sisaldavast lahusest. Näiteks nikeldamisel kastetakse metallist toorik niklisoola lahusesse (NiSO4) ja allutatakse alalisvoolule, mis põhjustab nikli sadestumist toorikule. Kasutusalad: kasutatakse tavaliselt nii dekoratiivsete kui ka funktsionaalsete katete jaoks, näiteks korrosioonikindlus ja kulumisomaduste parandamine.
Keemiline aurustamine-sadestamine (CVD) Keemiline aurustamine-sadestamine (CVD) on meetod, mida kasutatakse õhukeste kilede sadestamiseks materjalidele, lisades substraadi pinnale lagunevaid gaasilisi keemilisi ühendeid. Saadud kile võib olenevalt sadestumise tüübist olla metallist või liitkihtidest. Kasutusalad: CVD-d kasutatakse laialdaselt kosmose-, auto-, elektroonika- ja energiatööstuses kulumiskindlate, korrosioonikindlate, kuumakindlate ja elektrit juhtivate katete tootmiseks.
Füüsiline aurustamine-sadestamine (PVD) PVD on vaakumkatmise tehnika, mille käigus materjal aurustatakse aatomi- või molekulaarseks vormiks ja sadestatakse seejärel substraadile. See hõlmab selliseid meetodeid nagu vaakumaurustamine, pihustamine ja ioonimine. PVD-katted on tuntud oma tugeva adhesiooni, ühtlase paksuse ja vastupidavuse poolest.
Kasutusalad: PVD-katteid kasutatakse sellistes tööstusharudes nagu masinad, lennundus, elektroonika, optika ja kergetööstus, et luua õhukesi kilesid, millel on kulumine, korrosioon, kuumakindlus ja muud eriomadused, nagu elektrijuhtivus, isolatsioon ja magnetism.