با تلاش محققان دانشگاهی صورت گرفت

تولید پوشش های مقاوم به سایش برای افزایش عمر قطعات صنعتی

تولید پوشش های مقاوم به سایش برای افزایش عمر قطعات صنعتی

به گزارش لیدی شال محققان دانشكده مهندسی معدن و متالورژی دانشگاه صنعتی امیركبیر با همكاری دانشگاه سیدنی استرالیا به تازگی به تولید پوشش هایی برای افزایش مقاومت به سایش فولاد ابزار AISI H13 بعنوان یكی از فولادهای پركاربرد برای تولید قالب های شكل دهی دست پیدا كردند كه به قول آنها اعمال این پوشش می تواند در افزایش طول عمر قطعات در صنعت موثر باشد.


به گزارش لیدی شال به نقل از ایسنا، امید شریف احمدیان، دانش آموخته دكتری دانشكده مهندسی معدن و متالورژی دانشگاه صنعتی امیركبیر، تماس سطوح قطعات مختلف با یكدیگر را یكی از عوامل اصلی كاهش عمر قطعات در صنعت دانست و اظهار داشت: فولاد ابزار AISI H۱۳ یكی از فولادهای پركاربرد برای تولید قالب های شكل دهی است كه تحت سایش شدید قرار می گیرد؛ بدین جهت اعمال پوشش مقاوم به سایش بر روی این فولاد، راهكار مناسب و اقتصادی محسوب می شود.

وی پوشش های كربنی شبه الماسی (DLC) را بهترین پوشش برای این فولاد دانست؛ چونكه دارای خواص منحصر به فردی چون مقاومت سایشی بالا، ضریب اصطكاك كم، سختی بالا و خنثی از نظر شیمیایی است و می توانند انتخابی مناسب برای افزایش طول عمر قطعات در این زمینه باشند.

شریف احمدیان با اشاره به اجرای پروژه تحقیقاتی با عنوان "طراحی و تولید پوشش دو لایه كربنی شبه الماس برای كاربردهای سایشی در صنعت" در دانشگاه صنعتی امیركبیر، اشاره كرد: در این طرح پوشش دولایه توسط روش رسوب شیمیایی بخار به كمك پلاسما (PACVD) بر زیر لایه فولاد ابزار نیتروژن كربن دهی شده، اعمال شد.

این محقق با تاكید بر اینكه دستگاه رسوب شیمیایی بخار به كمك پلاسما از طرف دكتر فرزاد محبوبی، استاد راهنمای این پروژه طراحی و ساخته و بومی سازی شد، افزود: عملكرد سایشی پوشش های كربن شبه الماسی تحت تأثیر عوامل خیلی از جمله چسبندگی پوشش به زیرلایه، شرایط محیطی در طول آزمون سایش و سختی پوشش می تواند تغییر كند. اما برای زیر لایه های نرم مانند فولاد، كاهش چسبندگی پوشش به زیرلایه تأثیر منفی بر رفتار سایشی پوشش دارد.

وی با اشاره به اینكه به منظور بهبود چسبندگی پوشش ها به زیرلایه و تأثیر متقابل آن بر رفتار سایشی، چند راهكار اساسی به كار گرفته شد، افزود: فاز اول اعمال پروسه نیتروژن كربن دهی روی نمونه های فولادی به منظور افزایش سختی زیرلایه و در فاز دوم با اضافه شدن عنصر نیتروژن به ساختار پوشش و تولید پوشش های كربن شبه الماسی نیتروژن دار (N-DLC)، سختی و تنش های موجود در پوشش كم شد و نهایتاً موجب بهبود چسبندگی آن به زیر لایه شد.

شریف احمدیان، فاز سوم این پروسه را طراحی و تولید پوشش دولایه N-DLC/DLC از مقادیر بهینه شده توسط روش سطح پاسخ (RSM) برای پوشش های تك لایه كربن شبه الماسی ( DLC و N-DLC) ذكر كرد و تصریح كرد: در فاز چهارم با اعمال پروسه توری فعال در دستگاه رسوب شیمیایی بخار به كمك پلاسما، پوشش دولایه مربوطه با ضریب اصطكاك ۰.۱۲ و پایداری بالا در رفتار سایشی تولید شد.

وی با اشاره به بررسی مورفولوژی سطحی و ساختار پوشش ها توسط میكروسكوپ نیروی اتمی (AFM)، میكروسكوپ الكترونی (SEM) و همین طور گسیل میدانی (FESEM) تجهیز شده با طیف سنجی پراش انرژی پرتوایكس(EDS)، اظهار داشت: همین طور مطالعات ساختاری پوشش ها توسط آنالیزهای طیف سنجی رامان، فوتوالكترون های اشعه ایكس (XPS)، مادون قرمز (ATR-FTIR)، انتشار نوری (OES)، الیپسومتری و پراش اشعه ایكس (XRD) انجام شد.

محقق این طرح با اشاره به اینكه فعالیت های تكمیلی این پروژه به مدت ۷ ماه در دانشگاه سیدنی استرالیا در چارچوب فرصت تحقیقاتی انجام شده است، اشاره كرد: تجربیات و نقطه نظرات اساتید و پژوهشگران این عرصه در این دانشگاه به همراه تجهیزات جدید و پیشرفته پوشش دهی و آنالیز مواد مستقر در گروه فیزیك پلاسما و مهندسی سطح دانشگاه سیدنی، نقش بسزایی در زمینه ارتقای سطح علمی این پروژه داشته است.

بگفته وی، طراحی پوشش دولایه N-DLC/DLC نه تنها موجب افزایش عمر قطعات استفاده شده در چارچوب های شكل دهی می شود، بلكه از لحاظ اقتصادی بسیار با صرفه بوده است. استفاده از گاز نیتروژن در كنار گازهای مورد استفاده دیگر نظیر متان و آرگون در اتمسفر پلاسمای دستگاه و هم چنین دمای پایین و زمان كوتاه فرایند، در مقایسه با روش های دیگر تولید این نوع از پوشش ها، موجب كاهش هزینه های تولید در مقیاس صنعتی می شود.

برمبنای اعلام روابط عمومی دانشگاه صنعتی امیركبیر، شریف احمدیان تصریح كرد: این پوشش دولایه طراحی شده هیچ گونه معادل خارجی و یا داخلی نداشته و قسمتی از نوآوری موجود در این پروژه دكتری است؛ اما در مقایسه با پوشش های معادل خارجی كربن شبه الماسی كه از نیتروژن در آنها استفاده شده است، این پوشش دولایه با ایجاد یك حالت گرادیانی از خواص مكانیكی و شیمیایی از زیرلایه تا سطح پوشش، موجب ایجاد خواص مقاومت به سایشی بالا به همراه چسبندگی مناسب به زیرلایه می شود.



1398/04/22
15:29:39
5.0 / 5
2166
تگهای خبر: اقتصادی , طراحی
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)

تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب
لطفا شما هم نظر دهید
= ۳ بعلاوه ۲
لیدی شال LadyShal