Оставить вопрос

Какие существуют способы обработки поверхностей

11.05.2023

Методы обработки поверхностей широко применяются в различных отраслях промышленности, таких как машиностроение, автомобилестроение, аэрокосмическая промышленность и другие. Обработка поверхностей позволяет улучшить наружное качество изделий, продлить их срок службы.

Механические, термические и химические методы обработки поверхностей используются для повышения эксплуатационных характеристик, улучшения внешнего вида изделий, получения идеально ровных плоскостей. В ряде случаев следует защитить будущие изделия от растрескивания и появления пузырей.

Какое понятие вкладывают в словосочетание «обработка поверхности»

Многие слышали о таких терминах, как «закалка» и «отпуск» стали. Нагрев на 70-150℃ выше критической фазы превращения с последующим охлаждением запускает в действие перекристаллизацию. Такие действия снимают остаточные напряжения в металле, позитивно влияют на хрупкость

Но есть и другие задачи: снизить вероятность появления окисления, предотвратить разрушение металла в активных средах, продлить срок использования, уменьшив показатель истираемости. Обработку поверхностей выполняют при помощи термического воздействия, которое отличается уровнем выставленной температуры.

Механические способы подразделяют на 2 типа: удаление тонкого слоя металла и покрытие наружной части специальными составами. Гальваностегия, эмалирование, протравливание, полирование, цинкование, легирование, нанесение сберегающего покрытия – методов разработано очень много, ведь следует обеспечить защиту «чистым» металлам и сплавам. Рассмотрим, что представляют собой низко- и высокотемпературная обработка, азотирование.

Untitled-1.jpg

Обработка металла по внешней плоскости

Этот вид воздействия исключает изменение формы, линейных размеров, состава изделий. Он используется для получения желаемой фактуры (гладкая, шероховатая), цвета, глянца или матирования, нанесения рисунка, элементов спецификации, температурной закалки.

В заводских условиях доводка отдельных небольших деталей делается жёсткими щётками. Для других операций нужны специальные ванны, где путём химических реакций удаётся снять поверхностный или нанести защитный слой. Температурное воздействие увеличивает прочность деталей, механизмов, узлов к вибрациям и прочим напряжениям.

Типы обработки поверхностей 

Деталь изучим 5 вариантов, которые применяются в производственной сфере.

  1. Очистка

Она применяется для устранения заусенцев, прочих неровностей, соскребания ржавых остатков, маслянистых участков. Хонингование очищающими брусками, кругами для шлифовки являются самыми распространенными предложениями среди возможных. Заусенцы наружные также снимают методом ручной очистки (наждачной бумаги), на гравировальном станке. В итоге изделия приобретают однородность, избавляются от мелких ненужных частиц, остающихся после фрезерования, литья. 

К очистке с полирующим эффектом относят механический способ, хонингование и струйный метод обработки.

Kakiye sushchestvuyut sposoby obrabotki poverkhnostey4.jpg

  1. Полировка

Если очистка снимает основные загрязнения и грубые дефекты, то полировка нужна для полноценной доводки деталей. Поверхность нивелируется, приобретает равномерный блеск, убирает задиры, налипания, раковины. Полировка щётками, пастами, кругами из войлока используется для небольших партий продукции: процесс трудоёмкий и относительно медленный.

Химическое воздействие основано на взаимодействии погружаемого в жидкую среду изделия с активными компонентами раствора. Такой метод обеспечивает равномерность полировки, но продукция получится матовой. Он хорошо помогает устранить дефекты на внутренних поверхностях. Для формирования глянца потребуются дополнительные технологические операции.

Электрохимический способ напоминает предыдущий, однако результат тут лучше. Через раствор пропускают ток, который убирает все нежелательные слои и дефекты, делая поверхность зеркальной. Дороговизна метода объясняется необходимостью частой смены раствора, иногда нужно использовать 2 вида кислот. Зато полированная продукция выглядит исключительно хорошо.

Kakiye sushchestvuyut sposoby obrabotki poverkhnostey2.jpg

  1. Окрашивание

Если предыдущие варианты были нацелены на то, чтобы что-то срезать, растворять, то нанесение красящего состава необходимо для предупреждения окисления, следствием которого является ржавчина, улучшения декоративных характеристик продукции.

Обычное распыление формирует тонкую плёнку, которая подвержена быстрому износу. Часто встречающийся вариант – окрашивание, которое выполняется при помощи электростатики. Заряд, получаемый частицами краски, является противоположным заряду детали, чтоб обеспечивает качественное прилипание состава к металлу (сплаву).

Электроосаждение имеет немного иную природу действия. Анодом выступает ванна, помещённые в неё пластины. Катодом становится деталь. В создаваемое поле помещается красящий продукт: частицы получают положительный заряд и начинают обильно покрывать собой противоположно заряженную поверхность. Деталь может служить анодом, но в этом случае окрашивание получается более низкого качества.

Untitled-2-02.jpg

  1. Покрытие

Электролитический, химический метод или получение плёночного слоя иного металла методом погружения также является востребованным типом защиты. Ранее гальванику использовали для пластмасс, но теперь применяют иные, более продуктивные методы декоративного оформления.

  1. Температурная обработка

Когда нагрузка на деталь постоянная и значительная, со временем изделие начинает покрываться трещинами, крошиться на концах. Термовоздействие приводит к повышению стойкости металла. Поверхностная закалка и азотирование оказывают антиусталостное влияние, продлевая срок эксплуатации продукции. 

Давний способ, который был известен ещё в XV веке: сжигали толчёный уголь, а когда он частично прогорал, внутрь древесного топлива помещали деталь.

Температурная обработка поверхностей при низких и высоких термических значениях

Используемые температурные значения помогают разделить процессы на 2 группы. Низкотемпературная обработка поверхности металла используется для улучшения его характеристик. Высокотемпературная обработка проводится для изменения его структуры, свойств.

Среди всех методов обработки металла обратим внимание на те, где нужны нагревательные устройства.

Kakiye sushchestvuyut sposoby obrabotki poverkhnostey5.jpg

Покрытия из тонкой плёнки, созданные при высоких tº

За счёт твёрдости такой защитный вариант удобен для деталей, функционирующих в коррозионных средах, что часто встречается в автомобильной сфере, машиностроительном направлении, электронике, аграрном, металлургическом секторе. Изделия приобретают износостойкость, выдерживают значительные термические, вибрационные, механические нагрузки, повышают производительность отдельных агрегатов, конструкций в целом.

Способы осаждения сверхтвёрдых покрытий

Разработано 2 метода:

  • химический (CVD). Пригодится для создания тонких плёнок. Осуществляется при создании химической реакции между раствором металла и поверхностью, которую необходимо покрыть. Чтобы по стальную поверхность попало осаждение, применяют технологический газ;
  • физический (PVD). Этот вид осаждения выполняется напылением из паровой фазы, исключая испарение. Образуется газ, медленно оседающий на металле. Метод характеризуется созданием как тонких, так и более толстых покрытий.

Untitled-3-03.jpg

Рассмотренные способы обязательно учитывают контроль за толщиной и однородностью нанесения. Они выполняются при высоких температурах.

Чем интересно азотирование

Азотирование стали — это процесс поверхностного упрочнения, при котором азот диффундирует в поверхность стального компонента. Происходит это при температуре +450…+730°C при нагревании стали в атмосфере, насыщенной азотом. В таком режиме закалка отсутствует. Почему нельзя применять высокий термический режим? Помимо образования защитного слоя, возникает побочный эффект: металл начинает растрескиваться, в нём снижается устойчивость к деформациям.

Насыщение азотом показано на диаграмме прямой РК. Необходимые значения температур находятся ниже этой линии. Чтобы сформировалась нитридная плёнка, сначала азот надо растворить в матрице из железа. Когда содержание азота больше, чем 2,5% в перечислении на массу, начинает создаваться нитридный слой.

Осаждение «чистого» азота – это азотирование. Когда слой формируется из азота и углерода, процесс называется нитроцементацией.

Озонирование стали представляет собой аналогичный процесс, но вместо азота деталь обрабатывается смесью газов кислорода и азота. Это может привести к более твердому и износостойкому поверхностному слою по сравнению с традиционным азотированием.

Kakiye sushchestvuyut sposoby obrabotki poverkhnostey3.jpg

Производные процессы азотирования

Существует несколько процессов, которые были разработаны для улучшения традиционного процесса. К ним относятся:

  1. Плазменное азотирование. Этот процесс включает использование плазменного разряда для ионизации газообразного азота, который затем диффундирует на поверхность стали. Его можно проводить при более низких температурах, чем традиционное азотирование, что снижает риск деформации или растрескивания.
  2. Азотирование в солевой ванне. Этот процесс включает погружение стального компонента в ванну с расплавленной солью, содержащую соединения азота. Это может привести к очень равномерной и контролируемой диффузии азота на поверхность стали.
  1. Низкотемпературное азотирование. Этот процесс включает азотирование при температуре ниже +500°C, что снижает риск деформации или растрескивания. Однако это обычно приводит к более мелкой диффузии азота и менее твердому поверхностному слою.

Производные процессы азотирования обеспечивают больший контроль над результирующими свойствами поверхности стального компонента.

Твёрдое покрытие в виде тонкой плёнки, которое пригодится для режущих инструментов, инженерной оснастки

В дополнение к процессам азотирования тонкопленочные твердые покрытия часто наносят на режущие и инженерные инструменты для повышения их износостойкости и увеличения срока службы. Некоторые распространенные типы твердых покрытий включают в себя:

  • Нитрид титана (TiN). Снижает трение и повышает твердость.
  • Карбонитрид титана (TiCN). Имеет более высокую износостойкость и может использоваться при более высоких скоростях резания.
  • Алмазоподобный углерод (DLC). Обладает отличной износостойкостью и может уменьшить трение. Дороже, чем другие покрытия.
  • Нитрид алюминия-титана (AlTiN). Добавляет твёрдость, стойкость к истиранию, пригодно для режущих инструментов, используемых при высокоскоростной обработке.

Untitled-4-04.jpg

Использование тонкопленочных твердых покрытий значительно повышает производительность режущих и инженерных инструментов, уменьшая потребность в частой замене и улучшая их производительность.

Какие применяют элементы нагрева

Чтобы достичь нужной температуры, используют нагревательные элементы. Производитель «Электронагрев» специализируется на изготовлении электрических нагревателей под различные цели.

Осуществление порошкового покрытия невозможно без полимеризационных печей. В них смонтированы инфракрасные нагреватели керамического типа.

Когда детали помещают в промышленные ванны, достичь нужной температуры раствора помогают «сухие» ТЭНы. В отличие от «мокрых» они помещаются в химически стойкую колбу, которая служит значительно дольше.

Для гальванических ванн предлагается боковая схема установки нагревателей. Трубчатые ТЭНы также имеют стойкие к активным веществам оболочки.

При возникновении отдельных вопросов, необходимости получения профессиональной консультации в удалённом режиме звоните по контактным телефонам. При заказе ТЭНов для проведения защиты, упрочнения, снятия усталости с поверхности металлов (сплавов) мы работаем в индивидуальном порядке, выполняем расчёт, изготовление нагревателей под конкретные производственные условия.



Последние статьи:

Современные технологии получения пластика: вакуумное и термическое формование
Промышленный нагрев
Современные технологии получения пластика: вакуумное и термическое формование
Основное отличие между вакуумным и обычным термоформованием пластика заключается в способе получения...
03-07-2024
Электрические нагреватели в процессах сепарации нефти и газа
Промышленный нагрев
Электрические нагреватели в процессах сепарации нефти и газа
Процессы сепарации играют ключевую роль в подготовке добытой нефти и газа к дальнейшей переработке и...
18-06-2024
Каковы граничные условия, касающиеся теплопроводности
Применение нагревателей
Каковы граничные условия, касающиеся теплопроводности
При решении дифференциального уравнения, определяющего теплопроводность тела, для получения решения ...
14-05-2024

Возврат к списку


Задать вопрос

Введите код: