پوشش های TD/TRD

فرآیندهای پوشش حرارتی نفوذی  SurfHard به عنوان بخشی از خط استاندارد پوشش های مقاوم در برابر سایش TD/TRD در دسترس هستند. پوشش های TDبیشتر در فرایند شکل دهی فلز مورد استفاده قرار می گیرند ، و برای جبران محدودیت های کاربردی در جایی که ممکن است پوشش CVD مطلوب نباشد ، به خوبی کار می کنند. طیف گسترده ای از فرآیندهای ارائه شده به ما امکان می دهد بهترین راه حل پوشش را به منظور باز کردن پتانسیل کامل ابزارهای خود تهیه کنیم.

پوشش TD چیست؟

فرایند TD سبب تولید کاربیدهای عناصر واسطه در سطح یک بستر حاوی کربن می گردد. این یک فرآیند پوشش چند مرحله ای است . پوشش های TD یک پیوند از نوع نفوذی دارند و از این طریق چسبندگی فوق العاده ای بین لایه کاربید فلزی و بستر فراهم می کنند. این ویژگی اتصال ، همراه با ریز سختی بالای پوشش ، مقاومت بسیار خوبی در برابر انواع سایش و جوشکاری که اغلب در بسیاری از فرآیندهای شکل دهی فلز مشاهده می شود ، فراهم می کند.

خصوصیات عمومی پوشش TD

  • واکنش ها روی سطح قطعات انجام می شود ، با این پوشش پوشش اتصالی با ماهیت نفوذی به بستر را نشان می دهد
  • فیلم های کاربید فلزی از سختی بالایی برخوردارند (3400-3800 HV) ، به طور معمول بیش ازHRC 80 ، بسته به ترکیب فیلم
  • پوشش ها بسته به ترکیب فیلم ضریب اصطکاک کم (0/15 – 0/3) را نشان می دهند.
  • TD قادر به پوشش دهی سطح داخلی است.

خصوصیات تخصصی پوشش TD

  • فولادهای ابزار سخت شده هوا (Air hardened tool steel) و فولادهای پر سرعت HSS برای فرآیند TD توصیه می شوند.
  • فولادها باید برای تشکیل لایه پوشش >0.3 درصد کربن داشته باشند
    فولادهای ابزار سخت شده روغن (Oil hardened tool steel)  برای این فرآیند توصیه نمی شوند.
  • ابزارآلات کاربید (WC) ، بایستی درصد کبالت بیشتر از 10٪  باشد.(کاربیدهای دارای Ni ، Ti یا سایر اتصال دهنده ها برای این فرآیند مناسب نیستند)
  • عملکرد عالی برای  قالب های فرم دهی مانند قالب پرس،قالب فورج
  • ضخامت بین 4تا 6میکرون برای ابزارهایی از نوع سنبه ها وپانچ ها بین 8تا 10میکرون برای فرآیندهای فرم دهی و بیش از 10میکرون برای فرآیندهای مقاوم به خوردگی
  • مقاومت به خوردگی بالایی دارد و با عملیات های پوشش دهی ویژه قابل بهبود است.
  • بیشترین تحمل بار در مقایسه با دیگر  پوشش ها را دارد.
  • پوشش هایی بسیار Dense  و فشرده هستند.
  • بسیارمناسب فولادهای متداول در ساخت قالب ها است.

سختی بیشتر
افزایش عمر قالب
کاهش سایش
عدم نیاز به تعویض قطعه در زمان کوتاه
صافی سطی قطعه درنتیجه پولیش کاری کمتر در زمان طولانی
امکان فرم دهی مواد نامرغوب
قالب زیر سایز نمی رود وابعاد بهم نمی خورد
میزان حرارت تولید شده در فرم دهی کاهش یافته پس در برش عمل کندگی یا براده برداری با سرعت و کیفیت بالا انجام می شود
در مقابل قطعاتی که نیروهای فشاری (لهیدگی) دارند یا اعمال نیرو همراه با ضربه هستند سختی از بروز ترک پوشش جلوگیری می کند ودر کیفیت قالب محصول خط و خراش کم می شود.                                                            

ضخامت کم پوشش

حفظ ابعاد قطعه
در مقابل فرم دهی با نیروهای بزرگ و ضربه، چقرمگی زیادی نشان می دهد.
قطعه ای که تیزی داشته باشد مثل تیغه برش ، لبه های پانچ و دیگر نقاط نوک تیزوحساس ابزارها و قالب ها، شعاع سرنقاط نوک تیز حفظ می شود با دقت زیر 1میکرون درنتیجه محصول صافی سطی و برش زیادی دارد.
برداشتن پوشش سریع تر و راحت تر
وقتی ضخامت کم است رشد لایه زبری ایجاد نمی کند.
حفظ زبری پایه و زیر لایه که پولیش کاری را خراب نمی کند.
ساختار درونی پوشش نانوساختار خواهد بود و خواص مکانیکی و سایشی بالایی از خود نشان می دهد.
با ایجاد ساختارهای چند لیه بازهم بیش از پیش سختی، چقرمگی، مقاومت به ضربه، مقاومت به سایش، مقاومت به خوردگی شیمیایی و جلوگیری از ترک وتخریب را به ارمغان خواهد آورد. 

 

چقرمگی زیاد پوشش

چقرمگی بالادر فرآیندهای سایشی شدید و فرم دهی دما بالاو ضربه ای بالای 500 درجه سانتیگراد درجداشدن لایه از سطح ، ایجاد ترک روی پوشش را به تاخیر می اندازد.

 

ضریب اصطکاک پایین
چسبندگی کم باعث می شود مواد روی قالب نچسبد ومواد روی قالب سر بخورد پس سایش کمتر سطی صاف تر و روانکاری کمتری احتیاج داریم و پولیش کاری مجدد کمتر شده و کیفیت سطحی محصول بالا می رود.
Down Time یا زمان توقف کمتر پس سرعت تولید و بازده تولید بیشتر می شود.
اثر پولیش کاری بهتر دیده می شود 

به طورکلی فرآیندهایی که در آن حرکت ماده جهت فرم دهی داریم از مهم ترین عوامل عملکرد ابزارها ضریب اصطکاک است و فرم دهی را تسهیل می کند.
حرارات کمتر شده پس متریال خراب نخواهد شد.
▪ پوشش فوق سخت TD چون ضریب اصطکاک پایین دارد مقاومت به سایش به مراتب بالاتری دارد لذا جوش سرد لحیم قطعه کار به قالب و.. به شدت کاهش می یابد.

امروزه اعمال پوشش فوق سخت روانکار بر اکثر قطعات صنعتی تحت سایش امری ضروری و حیاتی است، مدت های زیادی خلا وجود چنین پوششی در صنعت بشدت حس شده است.به همین دلیل به جرات می توان گفت پوشش های SurfHard افقی جدیدی از علم پوشش دهی و تریبولوژی را پدیدار کرده است. درادامه ضرورت های این پوشش بیان شده است.

پوشش SurfHard مزیت هایی نسبت به کروم سخت دارد که در نمودار زیر قابل مشاهده است.

پوشش کروم سخت ضخامت بالاتری (20-80 میکرون)دارد در حالیکه پوشش SurfHard نهایتا 3-15 میکرون ضخامت دارد.ضریب اصطکاک پوشش کروم سخت 0.8-1.5 (در برخورد با سطح آهنی ساده ) درحالیکه ضریب اصطکاک پوشش های SurfHard حدود 0.5 می باشد.امروزه پوشش های کروم سخت بعلت ایجاد پساب صنعتی سمی  در دنیا کاربرد محدودتری دارد. دمای کاری پوشش های کروم سخت نهایت 200 درجه سانتیگراد می باشد در حالیکه پوشش های SurfHard قابلیت کار در محیط با دمای 700 درجه سانتیگراد را نیز دارند.

در ادامه مقایسه ای عینی از قطعات صنعتی پوشش داده شده به روش  تی دی و کروم سخت جمع آوری شده است.

پوشش SurfHard مزیت هایی نسبت به نیتراسیون دارد که در نمودار زیر قابل مشاهده است.

پوشش نیتراسیون پوششی نفوذی است و تا یک میلیمتر میتواند نفوذ داشته باشد در حالیکه پوشش SurfHard دارای ضخامت سطحی تا 15 میکرون می باشد.نیتراسیون مناسب قطعات تحت تنش لهیدگی وفشار بالا مانند قالب فورج  و چرخدنده های گیربکس و… است. این روش مناسب هر نوع فولادی نیست برای مثال فولاد ابزار D2 را نمیتوان نیتراته کرد و اغلب فولاد های گرمکارقابلیت نیتراته شدن دارند.ضریب اصطکاک پوشش نیتراته 0.8-1.5  (در برخورد با سطح آهنی ساده ) درحالیکه ضریب اصطکاک پوشش های SurfHard حدود 0.5 می باشد.سختی حاصل از نیتراسیون HV 800-1100  در حالیکه سختی پوشش HV1500-3000 SurfHard است.

در ادامه مقایسه ای عینی از قطعات صنعتی با پوشش SurfHard و نیتراسیون جمع آوری شده است.

پوشش SurfHard مزیت هایی نسبت به PVD دارد که در نمودار زیر قابل مشاهده است.

پوشش SurfHard مزیت هایی نسبت به پوشش تنگستن کاربید دارد که در نمودار زیر قابل مشاهده است.

تنگستن کاربید نسبت به SurfHard ترد است و دمای کاری SurfHard حدود 400 درجه سانتیگراد است درحالیکه دمای کاری این پوشش , 700درجه سانتیگراد است.زبری سطحی پوشش تنگستن کاربید 5-100 میکرومتر است در حالیکه زبری سطحی پوشش SurfHard برابر با زبری سطح قبل از پوشش دهی می باشد.ضریب اصطکاک پوشش تنگستن کاربید 1.5  (در برخورد با سطح آهنی ساده ) درحالیکه ضریب اصطکاک پوشش های SurfHard حدود 0.5 می باشد.سختی حاصل از تنگستن کاربید HV 1300-1500  در حالیکه سختی پوشش HV1500-3000 SurfHard است.

در ادامه مقایسه ای عینی از قطعات صنعتی با پوشش SurfHard و تنگستن کاربید جمع آوری شده است.

پوشش SurfHard مزیت هایی نسبت به عملیات حرارتی دارد که در نمودار زیر قابل مشاهده است.

پوشش SurfHard مزیت هایی نسبت به عملیات حرارتی دارد که در ادامه قابل مشاهده است.