Menggunakan fisika modern, kimia, ilmu logam dan perlakuan panas dan teknologi disiplin lainnya untuk mengubah kondisi dan sifat permukaan bagian, sehingga itu dan bahan inti untuk kombinasi optimasi, untuk mencapai persyaratan kinerja yang telah ditentukan dari metode proses, disebut proses perawatan permukaan.
Peran perawatan permukaan:
1. Meningkatkan ketahanan korosi permukaan dan ketahanan aus, memperlambat, menghilangkan dan memperbaiki perubahan dan kerusakan permukaan material;
2. Buat bahan biasa memiliki permukaan fungsional khusus;
3. Hemat energi, kurangi biaya dan perbaiki lingkungan.
Klasifikasi proses perawatan permukaan logam
| Deskripsi proses perawatan permukaan | Klasifikasi |
| Teknologi modifikasi permukaan |
Teknologi modifikasi permukaan Melalui metode fisik dan kimia, morfologi permukaan, komposisi fase, struktur mikro, keadaan cacat dan keadaan tegangan permukaan material diubah untuk mendapatkan teknologi perawatan permukaan dengan kinerja permintaan.Komposisi kimia permukaan bahan tetap tidak berubah. |
| Teknologi paduan permukaan | Proses perawatan permukaan di mana bahan yang ditambahkan secara fisik ditransfer ke dalam matriks untuk membentuk lapisan paduan untuk mendapatkan sifat yang diinginkan. |
| Teknologi membran konversi permukaan | Dengan metode kimia, bahan aditif bereaksi dengan matriks untuk membentuk film transformasi, sehingga mendapatkan teknologi perawatan permukaan dengan kinerja yang dibutuhkan. |
| Teknologi pembentukan ulang permukaan | Melalui metode fisik dan kimia, bahan aditif disepuh dan dilapisi pada permukaan substrat untuk mendapatkan sifat yang diperlukan dari proses perawatan permukaan.Substrat tidak berpartisipasi dalam pembentukan lapisan |
Ini dapat dibagi menjadi empat kategori: teknologi modifikasi permukaan, teknologi paduan permukaan, teknologi film konversi permukaan dan teknologi pelapisan permukaan.
Pertama, teknologi modifikasi permukaan
1. Pengerasan permukaan
Pendinginan permukaan mengacu pada metode perlakuan panas pengerasan permukaan bagian dengan pendinginan permukaan austenitizing dengan pemanasan cepat tanpa mengubah komposisi kimia dan struktur inti baja.
Metode pendinginan permukaan utama adalah pendinginan api dan pemanasan induksi, sumber panas yang umum digunakan seperti api asetilen aerob atau api oksipropana.
2. Peningkatan permukaan laser
Penguatan permukaan laser adalah dengan menggunakan sinar laser terfokus ke permukaan benda kerja, dalam waktu yang sangat singkat untuk memanaskan permukaan benda kerja bahan tipis ke suhu di atas suhu perubahan fase atau titik leleh, dan dalam waktu yang sangat singkat untuk mendinginkan , sehingga permukaan benda kerja mengeras dan menguat.
Penguatan permukaan laser dapat dibagi menjadi perawatan penguatan transformasi fase laser, perawatan paduan permukaan laser dan perawatan kelongsong laser.
Penguatan permukaan laser memiliki zona kecil yang terkena panas, deformasi kecil, dan pengoperasian yang mudah.Hal ini terutama digunakan untuk bagian penguatan lokal, seperti meninju mati, poros engkol, CAM, poros bubungan, poros spline, rel panduan instrumen presisi, alat baja kecepatan tinggi, roda gigi dan liner silinder mesin pembakaran internal.
3. Shot peening
Shot peening adalah teknologi yang mengeluarkan sejumlah besar proyektil berkecepatan tinggi ke permukaan bagian, seperti palu kecil yang tak terhitung jumlahnya mengenai permukaan logam, sehingga permukaan dan permukaan bawah bagian memiliki deformasi plastik tertentu dan mewujudkan penguatan.
Shot peening dapat meningkatkan kekuatan mekanik dan ketahanan aus, ketahanan lelah dan ketahanan korosi suku cadang.Sering digunakan untuk kepunahan permukaan, kulit oksidasi;Hilangkan tegangan sisa dari bagian pengecoran, penempaan dan pengelasan.
4. Rol
Penggulungan pada suhu kamar dengan roller keras atau tekanan rol pada permukaan benda kerja yang berputar, dan bergerak di sepanjang arah bus, sehingga deformasi plastik permukaan benda kerja, pengerasan, untuk mendapatkan permukaan yang akurat, halus dan ditingkatkan atau proses perawatan permukaan pola tertentu .
Sering digunakan dalam silinder, kerucut, pesawat dan bagian bentuk sederhana lainnya.
5. Gambar kawat
Gambar kawat mengacu pada logam yang dipaksa melalui die di bawah aksi gaya eksternal, luas penampang logam dikompresi, dan mendapatkan bentuk dan ukuran luas penampang yang diperlukan dari metode perawatan permukaan yang disebut proses penarikan kawat logam.
Gambar dapat dibuat sesuai dengan kebutuhan dekoratif, garis lurus, garis tidak teratur, kerut dan garis spiral, dll.
6. Pemolesan
Pemolesan adalah semacam metode finishing untuk memodifikasi permukaan bagian.Umumnya, itu hanya bisa mendapatkan permukaan yang halus, tetapi tidak dapat meningkatkan atau bahkan mempertahankan akurasi pemesinan asli.Nilai Ra setelah pemolesan dapat mencapai 1,6~0,008μm tergantung pada kondisi pra-pemesinan.
Umumnya dibagi menjadi pemolesan mekanis dan pemolesan kimia.
Teknologi paduan permukaan
1. Perlakuan panas permukaan kimia
Proses khas teknologi paduan permukaan adalah perlakuan panas permukaan kimia.Ini adalah proses perlakuan panas di mana benda kerja dipanaskan dan tetap hangat dalam media tertentu, sehingga atom aktif dalam media menembus ke permukaan benda kerja untuk mengubah komposisi kimia dan organisasi permukaan benda kerja, dan kemudian mengubah kinerjanya.
Dibandingkan dengan pendinginan permukaan, perlakuan panas permukaan kimia tidak hanya mengubah struktur permukaan baja, tetapi juga mengubah komposisi kimianya.Menurut infiltrasi elemen yang berbeda, perlakuan panas kimia dapat dibagi menjadi karburasi,
amoniasi, infiltrasi ganda, infiltrasi elemen lain.Proses perlakuan panas kimia mencakup tiga proses dasar: dekomposisi, penyerapan dan difusi.
Dua metode utama perlakuan panas permukaan kimia adalah karburasi dan nitridasi.
| Kontras | Karburasi | Nitrida |
| Tujuan | Tingkatkan kekerasan permukaan, ketahanan aus dan kekuatan lelah benda kerja, sambil mempertahankan ketangguhan inti yang baik. | Meningkatkan kekerasan permukaan benda kerja, ketahanan aus dan kekuatan lelah, meningkatkan ketahanan korosi. |
| Kayu | Baja ringan mengandung 0,1-0,25%C.Ketika karbon tinggi, keutamaan jantung menurun. | Baja karbon sedang yang mengandung Cr, Mo, Al, Ti dan V. |
| Metode yang umum digunakan | Karburasi gas, karburasi padat, karburasi vakum | Nitriding gas, nitridasi ion |
| Suhu | 900 ~ 950 | 500~ 570℃ |
| Ketebalan permukaan | 0,5 ~ 2 mm | Tidak lebih dari 0,6 ~ 0,7 Mr |
| Menggunakan | Banyak digunakan di pesawat terbang, mobil dan traktor dan bagian mekanis lainnya seperti roda gigi, poros, poros bubungan dan sebagainya. | Digunakan untuk ketahanan aus, suku cadang presisi tinggi dan panas, suku cadang tahan aus dan korosi.Seperti instrumen poros kecil, gigi beban ringan dan poros engkol penting.. |
Tiga, teknologi membran konversi permukaan
1. Menghitam dan fosfat
Menghitam: Proses di mana baja atau bagian baja dipanaskan ke suhu yang tepat di udara, uap air atau bahan kimia untuk membentuk film oksida biru atau hitam di permukaannya, dan menjadi biru.
Fosfat: benda kerja (baja atau aluminium, bagian seng) direndam dalam larutan fosfat (beberapa larutan berbasis asam fosfat), pada deposisi permukaan untuk membentuk lapisan proses film konversi fosfat kristal yang tidak larut, yang disebut fosfat.
2. Anodisasi
Ini terutama mengacu pada oksidasi anodik aluminium dan paduan aluminium.Oksidasi anodik adalah bagian aluminium atau paduan aluminium yang direndam dalam elektrolit asam, di bawah aksi arus eksternal sebagai anoda, pada permukaan bagian untuk membentuk lapisan film oksida anti korosi yang digabungkan dengan kuat dengan matriks.Film oksida ini memiliki karakteristik khusus perlindungan, dekorasi, isolasi dan ketahanan aus.
Sebelum anodizing, harus dilakukan pra-perawatan dengan pemolesan, penghilangan minyak dan pembersihan, diikuti dengan pencucian, pewarnaan dan penyegelan.
Aplikasi: Ini sering digunakan dalam perawatan pelindung beberapa bagian khusus mobil dan pesawat terbang, serta perawatan dekoratif kerajinan tangan dan produk perangkat keras sehari-hari.
Empat, teknologi pelapisan permukaan
1. Penyemprotan termal
Penyemprotan termal adalah untuk memanaskan dan melelehkan bahan logam atau non-logam, dengan meniup terus menerus gas terkompresi ke permukaan benda kerja, membentuk lapisan yang digabungkan dengan kuat dengan matriks, dan mendapatkan sifat fisik dan kimia yang diperlukan dari permukaan benda kerja. .
Ketahanan aus, ketahanan korosi, ketahanan panas dan isolasi bahan dapat ditingkatkan dengan teknologi penyemprotan termal.Ini digunakan di hampir semua bidang termasuk teknologi canggih seperti kedirgantaraan, energi atom, dan elektronik.
2. Pelapisan vakum
Pelapisan vakum adalah proses perawatan permukaan pengendapan berbagai film logam dan non-logam pada permukaan logam dengan cara penguapan atau sputtering dalam kondisi vakum.
Prinsip pelapisan sputtering vakum
Menurut proses yang berbeda, pelapisan vakum dapat dibagi menjadi penguapan vakum, sputtering vakum dan pelapisan ion vakum.
3. Pelapisan
Elektroplating adalah proses elektrokimia dan REDOX.Ambil pelapisan nikel sebagai contoh: bagian logam yang direndam dalam larutan garam logam (NiSO4) sebagai katoda, pelat logam nikel sebagai anoda, setelah dinyalakan catu daya DC akan diendapkan pada lapisan pelapisan nikel logam.
Metode elektroplating dibagi menjadi elektroplating biasa dan elektroplating khusus.
4. Deposisi uap
Teknologi deposisi uap mengacu pada teknologi pelapisan baru di mana bahan uap yang mengandung unsur-unsur yang diendapkan diendapkan pada permukaan material dengan metode fisik atau kimia untuk membentuk film tipis.
Deposisi uap fisik (PVD)
Deposisi uap fisik mengacu pada teknologi penguapan bahan menjadi atom, molekul atau mengionisasinya menjadi ion dengan metode fisik dalam kondisi vakum, dan menyimpan lapisan tipis pada permukaan bahan melalui proses fase uap.
Teknologi deposisi fisik terutama mencakup tiga metode dasar: penguapan vakum, sputtering dan pelapisan ion.
Deposisi uap fisik memiliki berbagai bahan matriks dan bahan film yang berlaku;Proses sederhana, hemat bahan, bebas polusi;Keuntungan dari adhesi yang kuat, ketebalan yang seragam, kepadatan dan lubang jarum yang lebih sedikit diperoleh.
Banyak digunakan dalam permesinan, dirgantara, elektronik, optik dan industri ringan dan bidang lainnya untuk menyiapkan film tahan aus, tahan korosi, tahan panas, konduktif, isolasi, optik, magnet, piezoelektrik, halus, superkonduktor.
Deposisi uap kimia (CVD)
Chemical Vapor Deposition (CVD) adalah suatu metode dimana campuran gas berinteraksi dengan permukaan substrat untuk membentuk lapisan logam atau senyawa pada permukaan substrat pada suhu tertentu.
Karena ketahanan aus yang baik, ketahanan korosi, ketahanan panas dan listrik, optik dan sifat khusus lainnya, film deposisi uap kimia telah banyak digunakan dalam manufaktur mekanik, aerospace, transportasi, industri kimia batubara dan bidang industri lainnya.
