دانلود مقاله پوشش کاری در صنعت

word قابل ویرایش
25 صفحه
8700 تومان
87,000 ریال – خرید و دانلود

پوشش دهی به روش نفوذ در حالت جامد
خوردگی یکی از عوامل تخریب سازه ها و قطعات فلزی و از نظر اقتصادی پارامتری هزینه بر است. یکی از روشهای مهندسی مقابله با خوردگی ، ایجاد پوششهایی با مقاومت بالا در برابر خوردگی ، بر سطح مورد نظر است.

در این میان فلز روی به دلیل خواص الکتروشیمیایی آن در مقایسه با فولاد و ویژگی محصولات خوردگی آن ، برای این منظور اهمیت ویژه ای دارد. یکی از روشهای نوین پوشش دهی روی ، پوشش دهی به روش نفوذ در حالت جامد است که دارای برتری هایی هم از نظر مهندسی سطح و خوردگی و هم از نظر اقتصادی و زیست محیطی نسبت به سایر روشهای پوشش کاری روی است. با این روش که در دانشگاه صنعتی امیرکبیر ارائه شده است ، فلزات به روش جدید پوشش داده می شوند. به این ترتیب و با طراحی روش جدید نفوذ در حالت جامد برای پوشش دهی و جلوگیری از خوردگی فولاد و چدن با روی ، عمر قطعات ساخته شده با این آلیاژها تا چند برابر افزایش می یابد.

مهندسی سطح ، به عنوان دانشی برای تکمیل و بهبود خواص سطح در گستره ای از فلزات ، پلاستیک ها، پلیمرها و سایر مواد مهندسی جایگاه ویژه ای دارد و به همین دلیل همواره شاهد نوآوری و ارتقا در روشهای مهندسی سطح هستیم.به طور کلی با فرآیندهای سطح ، خواص سطحی قطعات صنعتی را از لحاظ مقاومت سایشی و مقاومت خوردگی می توان بالا برد.

خوردگی عبارت است از تخریب ناخواسته یک ماده در اثر واکنش آن با محیط اطرافش. در این میان فلزات قابلیت هدایت الکتریکی زیادی دارند و فرآیند خوردگی در آنها از نوع الکتروشیمیایی است. در حالی که برای مواد غیر هادی ، از نوع شیمیایی است و اصول شیمی فیزیکی درباره آنها مطرح می شود.

امروزه اهمیت خوردگی فلزات بیشتر از گذشته است چراکه استفاده از فلزات گسترش یافته است ، کاربردهای ویژه نظیر انرژی اتمی ، استفاده از فلزات نادر و گرانقیمت را طلب می کند که جلوگیری از خوردگی آنها نیز اهمیت ویژه ای دارد، خورندگی محیط بر اثر آلودگی آب و هوا افزایش یافته است که موجب افزایش خوردگی فلزات می شود و در طراحی های جدید استفاده از سازه های سبکتر الزامی است و بنابراین همچون گذشته که سازه ها سنگین تر بود، نمی توان خوردگی را نادیده گرفت

در این شرایط در کنار افزایش عمر مفید قطعات ، امکان ساخت قطعات با مواد اولیه ارزان تر نیز ممکن می شود. مهندسی سطح ، پهنه وسیعی از کاربردها از موارد تزئینی و در مصارف خانگی گرفته تا موارد فنی و در مصارف صنعتی را شامل می شود و تاثیر مثبتی در انتخاب مواد، روش تولید، ملاحظات اقتصادی و نگهداری و تعمیرات قطعات دارد.

در این میان پوشش کاری یکی از روشهای مهندسی سطح و برای تکمیل خواص سطحی قطعات یا تعمیر و بازسازی آنهاست. روشهای متفاوتی برای پوشش کاری با توجه به خواص مورد نیاز پوشش و جنس مواد اصلی (پایه) و نیز محدودیت های فنی وجود دارد. اما نکته مشترک در همه این روشها، دستیابی به خواص بهینه تر و هزینه تمام شده کمتری با تغییر پارامترهای موثر در هر روش است. به گفته مهندس عبدالخالق حسن زاده ، فارغ التحصیل کارشناسی ارشد دانشکده مهندسی معدن و متالورژی دانشگاه صنعتی امیرکبیر یکی از مواردی که برای مقابله با آن ، از پوشش کاری سطوح کمک گرفته می شود، خوردگی و اکسیداسیون سطح قطعات است.

حسن زاده می افزاید: خوردگی ، عامل بخش عمده ای از شکست سازه های فلزی است و اهمیت آن نه تنها از این نظر است که شکست در بیشتر موارد ناگهانی است ، بلکه بیشتر به علت حضور و تاثیر همه جانبه آن است.

پوششهایی از جنس روی
پوشش کاری روی با روشهای متنوعی صورت می گیرد و پوشش حاصل از هر کدام از این روشها، ویژگی ها و مشخصات خود را دارند و پارامترهای متفاوتی مانند دمای فرآیند، زمان فرآیند، آنالیز شیمیایی محلول یا پودر فرآیند و سایر عملیات جانبی دیگر مانند عملیات حرارتی ، عملیات مکانیکی و عملیات شیمیایی تکمیلی در کیفیت پوشش تاثیر دارند. بنابراین با توجه به خواص مورد نیاز و مطالعات اقتصادی و محدودیت های هر فرآیند، باید روش مناسب را انتخاب کرد.

حسن زاده درباره مزایا و موارد استفاده روش نوین می گوید: پوشش حاصل از روش نفوذی در حالت جامد دارای برتری های نسبی در مقایسه با سایر روشهای دیگر است که از آن جمله می توان به عدم آلایندگی محیط زیست ، مصرف کمتر انرژی ، سهولت فرایند پوشش کاری ، یکنواختی سطح پوشش ، امکان تشکیل پوششهای رنگی ، امکان پوشش کاری مناسب شیارها، لبه های تیز و منافذ قطعات و بویژه عمر طولانی تر (نرخ خوردگی کمتر) پوشش اشاره کرد. ضمن آن که عمده ترین موارد کاربرد این روش نوین ، پوشش دهی پیچ و مهره ها، واشرها، بست ها و قطعات دارای منافذ و سوراخ های ریز و کوچک در صنایع خودروسازی ، صنایع دریایی و زیردریایی ، قطعات کشاورزی و باغبانی ، خطوط انتقال برق و تجهیزات ماهواره ای و مخابرات ، صنایع پتروشیمی و… است.

این روش برای نخستین بار در دنیا، در سال ۲۰۰۰ میلادی توسط یک تیم پژوهشی از دانشمندان روسی و به نام اسرائیل (رژیم اشغالگر قدس) تحت عنوان تجاری Distek ابداع و ثبت شد.
به این ترتیب تمامی صنایع استفاده کننده از این روش پس از خرید تکنولوژی از این شرکت اسرائیلی برای تامین پودر مورد نیاز و سایر خدمات فنی ، به نمایندگی های انحصاری این شرکت در چند کشور وابسته هستند.

به همین دلیل هم تاکنون از این روش در کشور ایران استفاده نشده است و پس از مطالعات و پژوهش های انجام شده در این زمینه و دستیابی به ترکیب پودر مناسب که دارای قیمت تمام شده پائین تری نسبت به پودر مشابه است ، امکان استفاده صنعتی از این روش بدون نیاز به خرید تکنولوژی و وابستگی های بعدی در داخل کشور به وجود آمده است.

مزایای نفوذ در حالت جامد
حسن زاده با اشاره به آزمایش های انجام شده در این پژوهش ، می افزاید: نرخ خوردگی در آهن پوشش داده شده با روش غوطه وری گرم گالوانیزه به طور متوسط ۳۵۰ میکرون است در حالی که در نمونه به دست آمده این میزان به ۱۵ میکرون رسیده است. در این طرح پوشش هایی با ضخامت ۶۰ تا ۹۵ میکرون ایجاد شد و نتایج هم با استفاده از میکروسکوپ نوری ، میکروسکوپ روبشی (STM) و همچنین با کمک اشعه ایکس (XRD) بررسی و صحت سنجی شد. درواقع به کمک این روش با توجه به ضعف فولاد در برابر خوردگی ، فلز روی که در سطح فلز قرار می گیرد، خورده شده و محصولات خوردگی آن با تشکیل لایه ای متراکم و چسبنده نفوذ خوردگی به فولاد را بسیار کند می کنند. به گفته حسن زاده در این شیوه که نخستین بار در سال ۲۰۰۰ میلادی ثبت شده پودر روی مخلوط با چند ماده کمکی دیگر، در درجه حرارت معین و بدون نیاز به ذوب شدن در سطوح فولاد نفوذ می کند و پوشش محافظ تشکیل می شود.

پیچیدگی این روش در تعیین میزان مواد کمکی ، حرارت مورد نیاز و سرعت چرخش قطعات برای پوشش دهی به شمار می رود. در این تحقیق عملیات پوشش دهی روی بر روی نمونه هایی از جنس فولاد ساده کربنی انجام گرفت.
از پودر روی هم به عنوان منبع تامین کننده روی ، استفاده شده است.

بطورکلی در پوشش دهی به حالت چرخشی ، نمونه به همراه مخلوط پودر در یک محفظه استوانه ای فولادی ریخته می شود.
در واقع این محفظه توسط یک موتور گرداننده با دور چرخش قابل کنترل در درون یک کوره مقاومتی استوانه ای با سرعت معین چرخانده می شود. پس از تعیین ترکیب بهینه پودر با توجه به نتایج آزمون پتانسیو استات و مطالعات ریز ساختاری ، در دما و زمان ثابت و سرعت چرخش معین ، به منظور دستیابی به شرایط مناسبی از متغیرهای موثر در کیفیت پوشش ، فرآیند پوشش دهی صورت می گیرد؛ سپس پس از تعیین دمای بهینه ، عملیات در مدت زمان های مختلف و پس از آن با سرعت چرخش های متفاوت انجام می گیرد. به منظور بررسی امکان پذیری انجام فرآیند پوشش دهی در حالت ساده تر، آزمایش هایی در حالت ثابت انجام می شود. در این روش ، ابتدا نمونه های آماده سازی شده به همراه پودر فرآیند در جعبه ای از جنس فولاد نسوز قرار می گیرند و روی آنها با یک ورقه فولادی پوشانده می شود و در نهایت به منظور جلوگیری از اکسید شدن پودر با اتمسفر کوره ، سطوح جعبه با مخلوط گل و سیمان نسوز پوشانده می شود.

در واقع در این روش تشکیل لایه های آلیاژی آهن – روی باعث کاهش نرخ خوردگی پوشش ایجاد شده می شود، فاز زتا در آب بندی کردن ترک های موجود در لایه میانی (فاز دلتا) و در نتیجه افزایش مقاومت به خوردگی پوشش تاثیر مثبت دارد، استفاده از ترکیب بهینه پودر فرآیند باعث افزایش مقاومت به خوردگی پوشش می شود، استفاده از ترکیب بهینه پودر فرآیند باعث کنترل ضخامت فاز ترد و شکننده زتا می شود و دستیابی به لایه ای متشکل از سه فاز گاما، دلتا و زتا با روش پوشش دهی نفوذ در حالت جامد به حالت چرخشی امکانپذیر است.

پوشش کردن خطوط لوله
پوشش خط لوله در معرض آیتم های بسیاری در حین کار است . مانند رطوبت ، فشار، باکتریها و …. . البته عدم وجود نور خورشید یک گزینه مثبت برای خط لوله محسوب می شود؛ اعمال پوشش بر روی خطوط لوله هزینه بسیاری را در بر میگیرد . به همین دلیل انتخاب پوشش و نحوه اعمال آن از اهمیت بسیاری برخوردار است . همچنین برای لوله های مدفون در خاک این امکان وجود ندارد که پوشش آنها همانند دیگر سازه ها در بازه زمانی کوتاه تعویض شود و پوشش باید بالغ بر ۲۰ سال دوام داشته باشد . به همین منظور ویژگی هایی که یک پوشش نیازمند است عبارت است از :
۱- مقاومت به آب و رطوبت : حتی خاک های خشک نیز درصدی رطوبت دارند و پوشش خط لوله در اکثر اوقات مرطوب است به همین دلیل پوشش نباید قابلیت جذب رطوبت داشته باشد . چون جذب آب باعث افزایش وزن و همچنین کاهش مقاومت الکتریکی خواهد شد.

۲- مقاومت به فشارهای متغیر : قرار گرفتن لوله در زیر بستر خاک منجر به ایجاد فشار بر روی لوله می شود . همچنین وجود ذرات سنگ ، حرکت خاک در اثر رطوبت و همچنین دیگر ذرات موجود در خاک باعث بوجود آمد این فشار متغیر و ناهماهنگ می شود . پوشش در حقیقت باید یک محافظ فیزیکی بوده واز سطح جدا نشود.

۳- مقاومت به باکتری ها ، قارچ ها و کپک ها : در خاک باکتری های زیادی وجود دارد؛ که به مواد مختلف حمله می کنند و باعث از بین رفتن مواد می شوند. البته حمله توسط قارچ ها و یا کپک ها زیاد شایع نیست.
۴- مقاومت به اثر مویینگی آب: نفوذ آب در اثر مویینگی باعث جدا شدن پوشش از فولاد می شود هر گونه شکاف یا سوراخ ریز باعث بوجود آمدن این اثر می شود. مگر اینکه تماس بین پوشش و لوله محکم و بسیار چسبنده باشد . در حقیقت رنگ پرایمر چنین وظیفه ای دارد که چسبندگی زیادی بین لوله و پوشش ایجاد کرده و از نفوذ آب و جدا شدن پوشش جلوگیری کند.

۵- مناسب با تغییرات دما: تغییرات دمایی می تواند تاثیر گذار باشد چون نرخ انبساط فولاد و پوشش متفاوت است. انبساط و انقباض منجر به حرکت در لوله می شود . ولی معمولا این حرکت یکنواخت و آهسته است . به همین دلیل پوشش باید به تغییرات دمایی مقاوم بوده و در اثر آن از لوله جدا نشود.

۶- مقاومت به حل شدن: آب قادر به حل کردن بعضی از مواد است ولی معمولا پوشش ها در آب غیر قابل حل هستند . همچنین باید بررسی شود که پوشش علاوه بر غیر قابل حل بودن در آب نسبت به دیگر حلال ها نیز مقاوم باشد. بخصوص مقاومت در برابرنفت و مشتقات آن . ۷- مقاومت به خاک جاذب: خاک ممکن است بعضی مواد را جذب کند. خاک رس ، سیلکا ژل، ذغال چوب و بعضی ترکیبات دیگر خاصیت جاذب بودن را دارند . خاک با پوشش به طور کامل در تماس است و جذب برخی عناصر از پوشش توسط خاک ممکن است پوشش را ترد، متخلخل و یا مقاومت آنرا نسبت به خوردگی کم کند.

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 8700 تومان در 25 صفحه
87,000 ریال – خرید و دانلود
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد