پژوهش بررسی پاتنش فلزات،خوردگی فلزات در 103 صفحه ورد قابل ویرایش
فهرست
عنوان
|
صفحه
|
مقدمه
|
1
|
فصل اول – سیستم فلزپاشی قوس الکتریکی
|
5
|
|
1-1 معرفی نحوه عملکرد اسپری با قوس الکتریکی
|
6
|
|
1-2 نحوه تشکیل قوس الکتریکی
|
8
|
|
1-3 تجهیزات و الحاقات مربوطه
|
9
|
|
1-4 آماده سازی سطح
|
13
|
|
1-5 راه اندازی سیستم
|
15
|
|
1-6 استحکام چسبندگی لایه‌های اسپری شده
|
16
|
|
1-7 پرداخت کاری
|
21
|
|
1-8 کنترل کیفیت
|
22
|
|
1-9 بررسی عوامل مؤثر در فلز پاشی قوسی
|
22
|
|
1-10 اثر فاصله پاشش
|
23
|
|
1-11 اثر فشار هوا روی میزان تخلخل
|
25
|
|
1 -12 اثر استفاده از گاز خنثی در کاهش اکسیداسیون و کاهش
تخلخل سطحی
|
26
|
|
1-13 اثر نوع گاز و فلزپاشی روی سختی لایه پاششی
|
29
|
|
1-14 اثر نوع فلزپاششی روی ساختار میکروسکوپی
|
30
|
|
1-15 سایر کاربردهای فلزپاشی
|
32
|
|
1-16 نتیجه‌گیری
|
33
|
|
فصل دوم- سیستم فلزپاشی به روش پلاسما
( Plasma Spray )
|
35
|
|
2- 1 فلزپاشی با استفاده از روش پلاسما
|
36
|
|
2-2 تجهیزات سیستم
|
40
|
|
2-3 طرز کار سیستم
|
43
|
|
فصل سوم- دستگاه فلزپاشی به روش شعله‌ائی
|
45
|
|
3-1 دستگاه فلزپاشی سیمی
|
46
|
|
3-2 خصوصیات سیمهای مصرفی
|
53
|
|
3-3 دستگاه پودر فلزپاشی شعله‌ائی
|
58
|
|
3-4 تجهیزات مربوط به دستگاه پودر فلزپاشی
|
58
|
|
3-5 پارامترهای انتخاب پودر
|
62
|
|
3-6 مقایسه دستگاه فلز پاش سیمی و پودری
|
62
|
|
3-7 انتخاب مناسبترین سیستم
|
63
|
|
3-8 هزینه
|
64
|
|
3-9 جوش آرگون
|
66
|
|
فصل چهارم- کنترل کیفیت و روشهای آماده سازی استاندارد
|
70
|
|
4-1 کنترل کیفیت و آزمایشات استاندارد
|
71
|
|
4-2 کنترل ضخامت مواد اولیه
|
72
|
|
4-3 کنترل ضخامت پوشش
|
72
|
|
4- 4 کنترل کیفیت مرحله آماده سازی
|
73
|
|
4-5 کنترل کیفیت نهایی
|
74
|
|
4-6 سیستم های ایمنی و بهداشتی
|
75
|
|
4-6-1 تجهیزات تهویه هوا
|
76
|
|
4-6-1-1 تهویه سالن فلز پاشی
|
77
|
|
4-6-1-2 تهویه سالن ماسه زنی
|
78
|
|
4-6-2 تجهیزات حفاظت صوتی
|
81
|
|
منابع و مآخذ
|
84
|
|
ضمایم
|
85
|
مقدمه:
پدیده خوردگی پدیده‌ایست الکتروشیمیائی که در اثر همجواری سطوح و
جداره‌های خارجی اجسام با محیط مجاور بتدریج و با مرور زمان در این سطوح
بوجود خواهد آمد. خوردگی ممکن است از نوع 1- شیمیایی : خوردگی در اثر مواد
شیمیایی 2- EROSION : خوردگی در اثر برخورد ذرات جامد معلق در سیال
عبورکننده با سطح 3- CORROSION : زنگ زدگی در اثر تماس با محیط مجاور4-
سایش : سایش دو سطح نسبت بهم باشد .
اساساً مواد موجود در طبیعت علاقه دارند که بحالت خود برگردند
مثلاً آهن و فولاد که در طبیعت معمولاً بصورت اکسید آهن یا سنگ اکسید وجود
دارند پس از اخراج از معادن در مقابل فعل و انفعالات شیمیائی و روشهای
مختلف علمی احیا شده و تبدیل به آهن خالص یا فولاد خالص می‌شوند و لذا این
اجسام خاصیت برگشت به اصل خود را حفظ کرده و تحت شرائطی با تاثیرپذیری از
محیط قادر خواهند شد که مجدداً اکسید شده و با از دست دادن خاصیتهای مختلف و
در حقیقت پوسیده شدن برای صنایع مشکلات متعددی را ایجاد کنند.
در سال 1965 هزینه‌های ایجاد شده ناشی از خوردگی در ایالات متحده
آمریکا حدود 6 میلیارد دلار و همین خسارت در سال 75 به 70 و در سال 85 به
یکصد و هفتاد میلیارد دلار رسیده است که بر اساس آمارهای بدست آمده حدود 15
الی 25 درصد از این خسارت قابل پیشگیری و نتیجتاً 75 الی 85 درصد آن قابل
پیشگیری نمی‌باشد.
آنچه برای یک محقق و دست‌اندکاران صنعت کشور مطرح است توجه به این
امر مهم است که متاسفانه بنا بدلایل مختلفی میزان خساراتهای ناشی از خوردگی
در صنعت روند افزایشی داشته که عمدتاً بدلیل عوامل زیر میباشد.
1- افزایش تاسیسات صنعتی به منظور تامین نیازهای جوامع
2- افزایش آلودگی‌ها در سطح جهان
بعلت خوردگی خسارت زیادی به صنایع کشور وارد می‌شود و لذا نگرشی
عمیق به این امر مهم ملزم می‌سازد که برای پیشگیری از این هدر رفتن
سرمایه‌هائی که گاها باعث تلفات جانی نیز می‌شوند چاره‌ائی بیندیشیم و تا
حد ممکن زیانهای حاصل از این پدیده زیانبار را کاهش دهیم.
برای مبارزه با پدیده خوردگی راههای مختلفی وجود دارد که بکارگیری
هر روش تابع شرایط مختلف از قبیل نوع تاسیسات ، توان سرمایه‌گذاری ،
شرائط آب و هوائی، حجم تاسیسات قابل حفاظت و بررسی اقتصادی در مورد صلاح
سرمایه‌گذاری و غیره خواهد بود. بعلاوه پس از بررسی‌های مختلف با توجه به
عوامل یاد شده و انجام کارشناسی‌های لازم در ابعاد مختلف روشهای مختلفی
برای حصول به این هدف بشرح ذیل وجود دارد.
1- انجام حفاظت‌های کاتودیک
2- رنگ آمیزی تاسیسات
3- آبکاری و پوشش دادن بروشهای سنتی
4- پاشش فلزات
از مجموعه عوامل چهارگانه فوق بحث خود را روی دستگاه پاشش فلزات بر
روی سطوح خارجی اجسام متمرکز نموده و در این پروژه تلاش شده با توجه به
امکانات موجود بررسی‌هائی را در مورد بکارگیری این تکنولوژی در حفاظت
تاسیسات بعمل آورد. در حقیقت بکارگیری پوشش فلز روی سطوح اجسام بدلیل
مقاومت بالای فلزات مناسب و رعایت مسائل مختلف تکنیکی و کسب مهارتهای لازم
در نحوه استفاده میتوان نقش ارزنده خود را در افزایش طول عمر مفید دستگاهها
نشان دهد. لذا لازم است قبل از پرداختن به نحوه کار و بررسی‌های مختلف
علمی بکارگیری نوع فلزات ، در زمینه معرفی دستگاه و انواع روشهای آن بحث
خواهیم کرد که در این پایان نامه در فصل اول آن سیستم فلز پاشی قوس
الکتریکی که شامل بخش های معرفی نحوه عملکرد اسپری با قوس الکتریکی ،
تجهیزات و الحاقات مربوطه ، آماده سازی سطح و غیره می باشد ، عنوان
گردیده است . در فصل دوم سیستم فلزپاشی به روش پلاسما که شامل بخش های
فلزپاشی با استفاده از روش پلاسما ، تجهیزات سیستم و غیره می باشد ، مطرح
گردیده است . در فصل سوم سیستم فلزپاشی بروش شعله‌ائی که شامل بخش های
سیستم فلزپاشی سیمی ، خصوصیات سیمهای مصرفی ، دستگاه پودر فلزپاشی
شعله‌ائی و غیره است مطرح گردیده است و در فصل چهارم کنترل کیفیت و روشهای
آماده سازی استاندارد که شامل بخش های کنترل کیفیت و آزمایشات استاندارد
، کنترل ضخامت مواد اولیه ، کنترل کیفیت مرحله آماده سازی و غیره است ،
مطرح شده است . و در پایان منابع و مآخذ و ضمائم آورده شده است .
-1 معرفی نحوه عملکرد اسپری با قوس الکتریکی:
اسپری قوس الکتریکی یکی از روشهای اسپری حرارتی است که در آن دو
سیم ذوب می‌شود و ذرات ریزی را بوجود می‌آورد که این ذرات ریز به سمت قطعه
مورد نظر جهت پوشش دادن آن هدایت می‌گردد. جریان هوا هم با سرعت زیاد جهت
اتمیزه کردن فلز مذاب و سوق دادن آن بسمت سطح در نظر گرفته شده بکار می
رود.
بطور کلی فرایند اسپری با قوس الکتریکی (Arc Spray ) اساساً
عبارت است از دستگاهی که دو سیم را با سرعتهای یکسان تغذیه می‌کند که از
اول ایجاد قوس تا آخر آن با همدیگر در تماس هستند تا اینکه در اثر برخورد
آنها قوس الکتریکی ایجاد شود. در پشت قوس ایجاد شده یک نازل قرار دارد که
از درون آن جریان هوا با سرعت بسیار بالائی برای اتمیزه کردن (ریز کردن
ذرات فلز مذاب) بکار میرود. اندازه ذرات توسط فشار هوا و از طریق نازل قابل
تغییر بوده و میتواند به ذرات درشت تا ذرات بی‌نهایت ریز تغییر کند.
در این پروسه از هوا استفاده می شود . سرعت کار در حدود m/s 300 یا
ft/s 1000 میباشد که میتوان رنج آن را با توجه به کار برد آن تنظیم نمود.
لازم به ذکر است که با متغیر ساختن سرعت گاز اتمیزه شده ، خصوصیات و
ویژگیهای سطح پوشش داده شده نیز دستخوش تغییر خواهد شد.
میزان ذرات فلز مذاب خارج شده از ایجاد قوس بالغ بر چندین هزار ذره
یا پرتو در ثانیه میباشد درجه حرارت قوس در حدود 5800 درجه سانتیگراد یا
10500 فارنهایت است که بستگی به ترکیب فلز (الکترود) مورد مصرف دارد و این
ذرات فلز تماماً در دمای ثابت و مافوق گرمSuperheat ) ( شکل می‌گیرد.
در زمان انجام پروسه ذرات اسپری شده دارای انرژی حرارتی
فوق‌العاده‌ای بوده که این امر به انجام پاشش یکنواخت ذرات روی سطوح مورد
نظر کمک کرده و ذرات ضمن داشتن انرژی حرارتی با سرعت زیادی اسپری شده و در
برخورد با سطح بایستی با لایه خارجی جوش خورده و ترکیب بسیار قدرتمندی را
بوجود آورد.
از مزایای این فرایند میتوان به موارد زیر اشاره کرد.
1- کم خرج بودن آن
2- کاهش اکسیده شدن شعله در مقایسه با تکنیک اسپری با شعله) Flame Spray (
3- هزینه‌های سوخت و مصرف برق آن نیز کم میباشد.
4- در هنگام پوشش دادن مشکلی ایجاد نمی‌نماید.
5- سهولت حمل و نقل تجهیزات مربوطه
6- سرعت پاشش بالا
7- کنترل میزان حرارت وارده به قطعه
8- عدم نیاز به پیش گرم کردن قطعه
از معایب مضر آن استقرار انرژی در یک نقطه به هنگام ایجاد حرارت
است که ذرات اتمیز شده در قوس الکتریکی باعث تغییرات شیمیائی در سیم همچنین
تغییر در نقطه تبخیر آن می‌گردد که این معزل با سود جستن از متالورژی سیم
قابل بهسازی میباشد
-2 نحوه تشکیل قوس الکتریکی (طبیعت ایجاد قوس)
قوس الکتریکی بوسیله جریان الکتریکی که در میان گازایون (Ioniz
)اتصال می یابد ،ایجاد می‌شود. در این فرایند این گاز بطرف دو سیم هدایت
می‌گردد تا در نقطه‌ائی که این دو سیم با یک فشار کم همدیگر را قطع کنند و
به سطحی مانند نقاط ریز تماس گیرند.
به لحاظ جریان الکتریکی زیاد، گرمای فوق‌العاده زیادی را بوجود میاورد
که این گرما به سطح بین دو فلز می‌رسد لذا این گرما ایجاد گاز ایون شده
می‌کنند و کل منطقه ذوب را احاطه می‌کند که بدین ترتیب پلاسما تولید شده در
این نقطه متمرکز می‌گردد، در این حال پلاسما برای عبور جریان الکتریکی
ایجاد می‌شود تا جریان زیادی عبور نماید به همین لحاظ قوس پایدار و تقویت
شده‌ائی بوجود خواهد آمد.
لازم بذکر است که فاصله بین دو الکترود نباید از مقدار معین شده در
جهتی که گاز اتمیزه شده جریان دارد تجاوز کند این فاصله با توجه به نوع
سیم مصرفی در جدول شماره (1-1) درج شده است.
شکل (1) : نحوه برخورد آند و کاتد به یکدیگر و چگونگی تشکیل قوس الکتریکی
1-3 تجهیزات و الحاقات مربوطه:
بطور کلی تجهیزات آنها به چهار جزء بزرگ بشرح زیر تقسیم بندی شده است.
1) قسمت ثابت منبع قدرت با جریان مستقیم که معمولاً یک نوع ولتاژ ثابت دارد.
2) مکانیزم محرکه حرکت سیم
3) مجموع کنترل هوای فشرده شده
4) تفنگ قوس الکتریکی
منبع جریان DC وسیستم کنترل بطور وابسته به هم برای تجهیز کردن
انرژی جریان الکتریکی همچنین هوای اتمیزه و هدایت سیم و تغذیه آن بداخل
اسلحه قوس الکتریکی بکار میرود.
بوسیله واحد محرکه دستگاه سیمها کشیده می‌شود و صاف می‌گردد و سپس
از درون یک سیم روپوش دار عایق شده که انعطاف پذیر میباشد عبور کرده و
بداخل مسیر صاف و مستقیمی هدایت می‌گردد این واحد در شکل (5) نشان داده شده
است.
قوس در محل تماس دو سیم با یکدیگر ایجاد می‌شود و توسط یک نازل که
در پشت آن قرار گرفته است هوا با سرعت زیاد ذرات فلز ذوب شده را اتمیزه
کرده و این ذرات را با سرعت بسیار بالا به سمت سطح قطعه مورد نظر هدایت
می‌نماید.
در شکل (2) پیستوله یا تفنگ قوس الکتریکی اولیه و در شکل (3) نوع پیشرفته آن شکل (4) اجزاء تشکیل دهنده آن نشان داده شده است.
-2 کنترل کیفیت مواد اولیه:
مواد مصرفی اولیه در واحد فلزپاشی شامل آلیاژهای فلزی و سرامیکی،
مواد شوینده و گازهای اکسیژن، استیلن،آرگون و هیدروژن میباشد. حساسیت
عملیات پاشش نسبت به کیفیت این مواد با توجه به پیچیدگی فرآیند و مکانیزم
چسبندگی، بسیار بالاست و از این رو دقت و کنترل این مواد موجب جلوگیری از
هدر رفتن پوششها و احتراز از حصول نتیجه منفی می گردد در این خصوص بازبینی
مکرر پودرهای فلز که تحت تأثیر اکسیداسیون قرار دارند توصیه می گردد. در
این مرحله تغییر رنگ پودر، نمایانگر وضعیت و کیفیت آن خواهد بود . در مورد
سیمها نیز ضخامت یکنواخت و عدم وجود پارگی در قرقره بایستی مورد بازدید
قرار گیرد.
4-3 کنترل ضخامت پوشش:
ضخامت روکش از جهت احتمال و امکان افزایش تمرکز انواع تنشها و
همچنین عمر پوشش و قابلیت برآورد دقیق وظایف سطح، حائز اهمیت زیادی بوده که
در این خصوص کنترلها و بازرسی های لازمه صورت می‌گیرد.
از بین روشهای مختلف کنترل ضخامت، روشهای غیرمخرب و روش استفاده از
دستگاه جریان القائی را می توان برشمرد که امکان صرفه جویی اقتصادی و
تسریع در ادامه خدمات و حفظ دوام قطعه از مشخصات بارز روش غیرمخرب میباشد.
در راستای تأمین جوانب مثبت عملیات کنترل کیفی، در حال حاضر مناسب ترین
روش کنترل ضخامت استفاده از دستگاه جریان القایی است که در آن با اندازه
گیری ضریب هدایت الکتریکی فلز روکش و جسم پایه، اندازه گیری ضخامت پوشش
صورت می‌گیرد.
4-4 کنترل کیفیت مرحله آماده سازی:
برای جذب کامل پوشش و ایجاد چسبندگی مطلوب، شرایط مقدماتی ایجاد
پیوند بین پوشش و قطعه کار باید مطابق دستورات و توصیه ها فراهم گردد.
همانطور که قبلا ذکر شد، ماهیت پیوند در فرایند فلزپاشی، مکانیکی بوده و
ذرات پاشیده شده با حالت خمیری به فرم ناهمواریهای سطح درمی‌آیند. این
ناهمواریها باید قدرت حفظ لایه پوشش را داشته باشند.
