----------------------------------- ---------------------------------------
سه شنبه 21 اردیبهشت 1389

طراحی ورفع عیوب قالبهای دائمی ( بخش 19 )

   نوشته شده توسط: ادریس    نوع مطلب :طراحی ورفع عیوب قالبهای دائمی ،



 
>translator
Powered by Translate
>translator
 undefined 
Bookmark and Share

عملیات بهبود مقاومت سایشی 10

عملیات سطحی فقط برای بهبود خواص سطح فولاد

عملیات و پوششهای سطحی که در این فصل شرح داده می‌شوند، فقط برای افزایش مقاومت سایشی سطح فولادها هستند. این عملیات و پوششها نمی‌توانند از ابزارها و قالبهایی که دارای طراحی ضعیف هستند، به درستی عملیات حرارتی نشده‌اند و یا جنس آنها مناسب نیست، محافظت نمایند و دیگر عیوب فولاد را بپوشاند.

پوششهای سطحی باید یک زیرکار صلب و محکم به عنوان تکیه‌گاه داشته باشند. همچنین باید نوع فولادی که به عنوان یک زیرکار (Substrate) انتخاب می‌شود، مناسب باشد. مثلاً اگر ابزار در معرض ضربه است و باید چقرمه باشد، باید از یک فولاد و هم روش عملیات یا پوششی سطحی با دقت انتخاب شوند، ابزار حاصل در تولید خیلی خوب عمل خواهد کرد. مزایای استفاده از یک ابزار خوب عبارتند از:

·         یک روند تولید طولانی و بدون وقفه،

·         کاهش نگهداری و تعمیر ابزار و قالب،

·         کاهش مصرف مواد روانکار،

·         افزایش عمر ابزار و کارآیی آن و

·         تولید قطعاتی با کیفیت بالاتر.

برای بهبود هر چه بیشتر توان کاری یک ابزار، مثلاً کاهش سایش در قالبها، کاهش نیاز به مواد روانکار و محافظت از سطح ابزارها، لازم است عملیات سطحی یا پوششهای سطحی (نظیر آبکاری کرم، نیتراسیون یونی، نفوذ حرارتی و غیره) بر روی ابزارها و قالبها اجرا گردد.

عملیات سطحی نباید بر روی قطعاتی که دارای عیوب ساختاری هستند و با دقت ساخته نشده‌اند، انجام شوند، زیرا این عملیات نمی‌تواند اینگونه عیوب و ضعفها را برطرف کند. حتی ممکن است اجرای عملیات سطحی به تشدید عیوب در یک قطعه منجر شود و به علاوه زمان و پول نیز به هدر خواهد رفت. عملیات سطحی باید بر روی ابزارهایی که از فولادهای مرغوب ساخته شده‌اند و شزایط ساخت بهینه‌ای داشته‌اند، انجام شود.

یک زیرساختار محکم

خواص فولاد به کار رفته در یک قالب یا ابزار، که زیرساخت عملیات سطحی آن نیز محسوب می‌شود، در عمر کار آن بیشترین تأثیر را دارد. بنابراین برای اینکه یک زیرساخت، بتواند پایه‌ای مناسب برای اجرای عملیات یا پوششهای سطحی باشد، باید کیفیتهای زیر را احراز کند:

·         دارای طراحی خوبی باشد، یعنی حتی‌المقدور عاری از فرمهای تنش‌زا باشد تا در عملیات حرارتی یا به هنگام تولید دچار ترک و خرابی زودرس نشود،

·     از فولاد مناسبی ساخته شده و سطح سختی آن نیز متناسب با نوع فولاد و کاربرد ابزار باشد تا بتواند خواص فیزیکی و متالورزیکی مورد انتظار را برآورده کرده و حداکثر کارآیی را از خد نشان دهد و

·     به هنگام عملیات حرارتی، دقت و توجه کافی به جنبه‌هاسی مختلف این عملیات شده باشد، تا علاوه بر سختی، دیگر خواص فیزیکی و متالورژیکی مورد نیاز در آن ایجاد گردد.

بسیاری از ابزارها و قالبها به دلیل وجود عیوب حاصل از طراحی نامناسب، عملیات حرارتی ضعیف و انتخاب فولاد نامناسب، به هنگام تولید خیلی زود از بین می‌روند. البته تجربه نشانداده است که علت اصلی این عیوب، عملیات حرارتی نامناسب بر روی فولاد بوده است. عدم توانایی در حفظ ترکیب شیمیایی سطح فولاد به هنگام گرم کردن، کوئنچ کردن فولاد در حالی که هنوز به قدر کافی گرم نشده است، عملیات تمپرینگ ناکافی و گرم کردن بیش از حد فولاد برای سختکاری از جمله این علل هستند. بنابراین بدون در نظر گرفتن اینکه عملیات سطحی می‌تواند بر کیفیت مقاومت سایشی فولاد بیفزاید، باید ابزار فولاد با دقت و حوصله و در شرایط بهینه عملیات حرارتی شود.

کربن دهی

کربن‌دهی (Carburizing) باعث می‌شود که میزان کربن در سطح فولاد افزایش یابد. برای این کار، ابزار فولادی را در دمایی معادل 1700 oF(927 oC) در معرض یک ماده پرکربن (جامد،‌ مایع یا گازی) قرار می‌دهند تا کربن به سطح فولاد نفوذ کند. پس از کربن‌دهی، ابزار فولادی باید کوئنچ شود. بدین‌ ترتیب سطح فولاد که کربن بیشتری دارد، سخت‌تر از عمق آن خواهد شد و مقاومت سایشی ابزار افزایش خواهد یافت.

نیتراسیون گازی

در عملیات نیتراسیون گازی (Gas nitriding)،‌ قطعه کار در یک کوره با اتمسفر گاز آمونیاک تا دمای 900-11500F (482-6210C) به مدت طولانی حرارت داده می‌شود. بدین ترتیب در ضخامت کمی از سطح فولاد، نیتریدهایی تشکیل می‌شود که خیلی سخت هستند. ابزارهای نیتروره شده، مقاومت سایشی فوق‌العاده‌ای دارند و سطح آنها کم اصطکاک است، به طوری که از چسبندگی و جوش خوردن آنها به قطعات مجاور جلوگیری می‌شود. مخصوصا در مواردی که سایش فلز بر روی فلز مطرح باشد، استفاده از نیتراسیون مفید خواهد بود. مقاومت در برابر خستگی ابزارهای تیروره شده نیز بالا است.

 

سیانوره کردن

سیانوره کردن یا غوطه‌ور کردن فولاد در حمام سدیم سیانید در محدوده دمایی 1350-16000F (732-8710C) یعنی کمی بالاتر از دمای تبدیل ساختاری فولاد انجام می‌شود. انتخاب دمای حمام بستگی به گرید فولاد دارد. با توجه به نیتریدها در این حمام، یک لایه سطحی بسیار سخت بر روی ابزار فولادی به وجود می‌آید که مقاومت سایشی خیلی زیادی (نزدیک به مقاومت سایشی فولادهای نیتروژه شده) خواهد داشت.



>




برچسب ها: طراحی ورفع عیوب قالبهای دائمی ( بخش 19 ) عملیات بهبود مقاومت سایشی 10 عملیات سطحی فقط برای بهبود خواص سطح فولاد عملیات و پوششهای سطحی که در این فصل شرح داده می‌شوند ، فقط برای افزایش مقاومت سایشی سطح فولادها هستند. این عملیات و پوششها نمی‌توانند از ابزارها و قالبهایی که دارای طراحی ضعیف هستند ، به درستی عملیات حرارتی نشده‌اند و یا جنس آنها مناسب نیست ، محافظت نمایند و دیگر عیوب فولاد را بپوشاند. پوششهای سطحی باید یک زیرکار صلب و محکم به عنوان تکیه‌گاه داشته باشند. همچنین باید نوع فولادی که به عنوان یک زیرکار (Substrate) انتخاب می‌شود ، مناسب باشد. مثلاً اگر ابزار در معرض ضربه است و باید چقرمه باشد ، باید از یک فولاد و هم روش عملیات یا پوششی سطحی با دقت انتخاب شوند ، ابزار حاصل در تولید خیلی خوب عمل خواهد کرد. مزایای استفاده از یک ابزار خوب عبارتند از: · یک روند تولید طولانی و بدون وقفه ، · کاهش نگهداری و تعمیر ابزار و قالب ، · کاهش مصرف مواد روانکار ، · افزایش عمر ابزار و کارآیی آن و · تولید قطعاتی با کیفیت بالاتر. برای بهبود هر چه بیشتر توان کاری یک ابزار ، مثلاً کاهش سایش در قالبها ، کاهش نیاز به مواد روانکار و محافظت از سطح ابزارها ، لازم است عملیات سطحی یا پوششهای سطحی (نظیر آبکاری کرم ، نیتراسیون یونی ، نفوذ حرارتی و غیره) بر روی ابزارها و قالبها اجرا گردد. عملیات سطحی نباید بر روی قطعاتی که دارای عیوب ساختاری هستند و با دقت ساخته نشده‌اند ، انجام شوند ، زیرا این عملیات نمی‌تواند اینگونه عیوب و ضعفها را برطرف کند. حتی ممکن است اجرای عملیات سطحی به تشدید عیوب در یک قطعه منجر شود و به علاوه زمان و پول نیز به هدر خواهد رفت. عملیات سطحی باید بر روی ابزارهایی که از فولادهای مرغوب ساخته شده‌اند و شزایط ساخت بهینه‌ای داشته‌اند ، انجام شود. یک زیرساختار محکم خواص فولاد به کار رفته در یک قالب یا ابزار ، که زیرساخت عملیات سطحی آن نیز محسوب می‌شود ، در عمر کار آن بیشترین تأثیر را دارد. بنابراین برای اینکه یک زیرساخت ، بتواند پایه‌ای مناسب برای اجرای عملیات یا پوششهای سطحی باشد ، باید کیفیتهای زیر را احراز کند: · دارای طراحی خوبی باشد ، یعنی حتی‌المقدور عاری از فرمهای تنش‌زا باشد تا در عملیات حرارتی یا به هنگام تولید دچار ترک و خرابی زودرس نشود ، · از فولاد مناسبی ساخته شده و سطح سختی آن نیز متناسب با نوع فولاد و کاربرد ابزار باشد تا بتواند خواص فیزیکی و متالورزیکی مورد انتظار را برآورده کرده و حداکثر کارآیی را از خد نشان دهد و · به هنگام عملیات حرارتی ، دقت و توجه کافی به جنبه‌هاسی مختلف این عملیات شده باشد ، تا علاوه بر سختی ، دیگر خواص فیزیکی و متالورژیکی مورد نیاز در آن ایجاد گردد. بسیاری از ابزارها و قالبها به دلیل وجود عیوب حاصل از طراحی نامناسب ، عملیات حرارتی ضعیف و انتخاب فولاد نامناسب ، به هنگام تولید خیلی زود از بین می‌روند. البته تجربه نشانداده است که علت اصلی این عیوب ، عملیات حرارتی نامناسب بر روی فولاد بوده است. عدم توانایی در حفظ ترکیب شیمیایی سطح فولاد به هنگام گرم کردن ، کوئنچ کردن فولاد در حالی که هنوز به قدر کافی گرم نشده است ، عملیات تمپرینگ ناکافی و گرم کردن بیش از حد فولاد برای سختکاری از جمله این علل هستند. بنابراین بدون در نظر گرفتن اینکه عملیات سطحی می‌تواند بر کیفیت مقاومت سایشی فولاد بیفزاید ، باید ابزار فولاد با دقت و حوصله و در شرایط بهینه عملیات حرارتی شود. کربن دهی کربن‌دهی (Carburizing) باعث می‌شود که میزان کربن در سطح فولاد افزایش یابد. برای این کار ، ابزار فولادی را در دمایی معادل 1700 oF(927 oC) در معرض یک ماده پرکربن (جامد ، ‌ مایع یا گازی) قرار می‌دهند تا کربن به سطح فولاد نفوذ کند. پس از کربن‌دهی ، ابزار فولادی باید کوئنچ شود. بدین‌ ترتیب سطح فولاد که کربن بیشتری دارد ، سخت‌تر از عمق آن خواهد شد و مقاومت سایشی ابزار افزایش خواهد یافت. نیتراسیون گازی در عملیات نیتراسیون گازی (Gas nitriding) ، ‌ قطعه کار در یک کوره با اتمسفر گاز آمونیاک تا دمای 900-11500F (482-6210C) به مدت طولانی حرارت داده می‌شود. بدین ترتیب در ضخامت کمی از سطح فولاد ، نیتریدهایی تشکیل می‌شود که خیلی سخت هستند. ابزارهای نیتروره شده ، مقاومت سایشی فوق‌العاده‌ای دارند و سطح آنها کم اصطکاک است ، به طوری که از چسبندگی و جوش خوردن آنها به قطعات مجاور جلوگیری می‌شود. مخصوصا در مواردی که سایش فلز بر روی فلز مطرح باشد ، استفاده از نیتراسیون مفید خواهد بود. مقاومت در برابر خستگی ابزارهای تیروره شده نیز بالا است. سیانوره کردن سیانوره کردن یا غوطه‌ور کردن فولاد در حمام سدیم سیانید در محدوده دمایی 1350-16000F (732-8710C) یعنی کمی بالاتر از دمای تبدیل ساختاری فولاد انجام می‌شود. انتخاب دمای حمام بستگی به گرید فولاد دارد. با توجه به نیتریدها در این حمام ، یک لایه سطحی بسیار سخت بر روی ابزار فولادی به وجود می‌آید که مقاومت سایشی خیلی زیادی (نزدیک به مقاومت سایشی فولادهای نیتروژه شده) خواهد داشت. ،