پاشش فلزات Metal Spray

موضوع : پاشش فلزات

توضیح: این فایل به صورت ورد و آماده ی پرینت می باشد

    مقدمه:
      پدیده خوردگي پديده‌ايست الكتروشيميائي كه در اثر همجواري سطوح و جداره‌هاي خارجي اجسام با محيط مجاور بتدريج و با مرور زمان در اين 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 طبيعت علاقه دارند كه بحالت خود برگردند مثلاً آهن و فولاد كه در طبيعت معمولاً بصورت اكسيد آهن يا سنگ اكسيد وجود دارند پس از اخراج از معادن در مقابل فعل و انفعالات شيميائي و روشهاي مختلف علمي احيا شده و تبديل به آهن خالص يا فولاد خالص مي‌شوند و لذا اين اجسام خاصيت برگشت به اصل خود را حفظ كرده و تحت شرائطي با تاثيرپذيري از محيط قادر خواهند شد كه مجدداً اكسيد شده و با از دست دادن خاصيتهاي مختلف و در حقيقت پوسيده شدن براي صنايع مشكلات متعددي را ايجاد كنند.
     در سال 1965 هزينه‌هاي ايجاد شده ناشي از خوردگي در ايالات متحده آمريكا حدود 6 ميليارد دلار و همين خسارت در سال 75 به 70 و در سال 85 به يكصد و هفتاد ميليارد دلار رسيده است كه بر اساس آمارهاي بدست آمده حدود 15 الي 25 درصد از اين خسارت قابل پيشگيري و نتيجتاً 75 الي 85 درصد آن قابل پيشگيري نمي‌باشد.
     آنچه براي يك محقق و دست‌اندكاران صنعت كشور مطرح است توجه به اين امر مهم است كه متاسفانه بنا بدلايل مختلفي ميزان خساراتهاي ناشي از خوردگي در صنعت روند افزايشي داشته كه عمدتاً‌ بدليل عوامل زير مي‌باشد.
1-    افزايش تاسيسات صنعتي به منظور تامين نيازهاي جوامع
2-    افزايش آلودگي‌ها در سطح جهان
     بعلت خوردگي خسارت زیادی به صنايع كشور وارد مي‌شود و لذا نگرشي عميق به اين امر مهم ملزم مي‌سازد كه براي پيشگيري از اين هدر رفتن سرمايه‌هائي كه گاها باعث تلفات جاني نيز مي‌شوند چاره‌ائي بينديشيم و تا حد ممكن زيانهاي حاصل از اين پديده زيانبار را كاهش دهيم.
     براي مبارزه با پديده خوردگي راههاي مختلفي وجود دارد كه بكارگيري هر روش تابع شرايط مختلف از قبيل نوع تاسيسات ،  توان سرمايه‌گذاري ،  شرائط آب و هوائي، حجم تاسيسات قابل حفاظت و بررسي اقتصادي در مورد  صلاح سرمايه‌گذاري و غيره خواهد بود. بعلاوه پس از بررسي‌هاي مختلف با توجه به عوامل ياد شده و انجام كارشناسي‌هاي لازم در ابعاد مختلف روشهاي مختلفي براي حصول به اين هدف بشرح ذيل وجود دارد.
1-    انجام حفاظت‌هاي كاتوديك
2-    رنگ آميزي تاسيسات
3-    آبكاري و پوشش دادن بروشهاي سنتي
4-    پاشش فلزات
     از مجموعه عوامل چهارگانه فوق بحث خود را روي دستگاه پاشش فلزات بر روي سطوح خارجي اجسام متمركز نموده و در اين پروژه تلاش شده با توجه به امكانات موجود بررسي‌هائي را در مورد بكارگيري اين تكنولوژي در حفاظت تاسيسات بعمل آورد. در حقيقت بكارگيري پوشش فلز روي سطوح اجسام بدليل مقاومت بالاي فلزات مناسب و رعايت مسائل مختلف تكنيكي و كسب مهارتهاي لازم در نحوه استفاده ميتوان نقش ارزنده خود را در افزايش طول عمر مفيد دستگاهها نشان دهد. لذا لازم است قبل از پرداختن به نحوه كار و بررسي‌هاي مختلف علمي بكارگيري نوع فلزات ، در زمينه معرفي دستگاه و انواع روشهاي آن بحث خواهيم كرد که در این پایان نامه در فصل اول آن سیستم فلز پاشی قوس الکتریکی که شامل بخش های معرفي نحوه عملكرد اسپري با قوس الكتريكي ،  تجهيزات و الحاقات مربوطه  ،  آماده سازي سطح و غیره می باشد ، عنوان گردیده است . در فصل دوم سيستم فلزپاشي به روش پلاسما  که شامل  بخش های فلزپاشي  با استفاده از روش پلاسما ،  تجهيزات سيستم و غیره می باشد ، مطرح گردیده است . در فصل سوم سيستم فلزپاشي بروش شعله‌ائي که شامل بخش های سيستم فلزپاشي سيمي ،  خصوصيات سيمهاي مصرفي ،   دستگاه پودر فلزپاشي شعله‌ائي 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 .                                                                         
فصل اول

دستگاه فلز پاشی به روش قوس الکتریکی

ARC SPRAY
 
1-1 معرفي نحوه عملكرد اسپري با قوس الكتريكي:
     اسپري قوس الكتريكي يكي از روشهاي اسپري حرارتي است كه در آن دو سيم ذوب مي‌شود و ذرات ريزي را بوجود مي‌آورد كه اين ذرات ريز به سمت قطعه مورد نظر جهت پوشش دادن آن هدايت مي‌گردد. جريان هوا هم با سرعت زياد جهت اتميزه كردن فلز مذاب و سوق دادن آن بسمت سطح در نظر گرفته شده بكار مي رود.
     بطور كلي فرايند اسپري با قوس الكتريكي  (Arc Spray ) اساساً‌ عبارت است از دستگاهي كه دو سيم را با سرعتهاي يكسان تغذيه مي‌كند كه از اول ايجاد قوس تا آخر آن با همديگر در تماس هستند تا اينكه در اثر برخورد آنها قوس الكتريكي ايجاد شود. در پشت قوس ايجاد شده يك نازل قرار دارد كه از درون آن جريان هوا با سرعت بسيار بالائي براي اتميزه كردن (ريز كردن ذرات فلز مذاب) بكار ميرود. اندازه ذرات توسط فشار هوا و از طريق نازل قابل تغيير بوده و ميتواند به ذرات درشت تا ذرات بي‌نهايت ريز تغيير كند.
     در اين پروسه از هوا استفاده می شود . سرعت كار در حدود m/s 300 يا ft/s 1000 ميباشد كه ميتوان رنج آن را با توجه به كار برد آن تنظيم نمود. لازم به ذكر است كه با متغير ساختن سرعت گاز اتميزه شده ، خصوصيات و ويژگيهاي سطح پوشش داده شده نيز دستخوش تغيير خواهد شد.
     ميزان ذرات فلز مذاب خارج شده از ايجاد قوس بالغ بر چندين هزار ذره يا پرتو در ثانيه ميباشد درجه حرارت قوس در حدود 5800 درجه سانتيگراد يا 10500 فارنهايت است كه بستگي به تركيب فلز (الكترود) مورد مصرف دارد و اين ذرات فلز تماماً در دماي ثابت و مافوق گرمSuperheat  ) ( شكل مي‌گيرد.
     در زمان انجام پروسه ذرات اسپري شده داراي انرژي حرارتي فوق‌العاده‌اي بوده كه اين امر به انجام پاشش يكنواخت ذرات روي سطوح مورد نظر كمك كرده و ذرات ضمن داشتن انرژي حرارتي با سرعت زيادي اسپري شده و در برخورد با سطح بايستي با لايه خارجي جوش خورده و تركيب بسيار قدرتمندي را بوجود آورد.
از مزاياي اين فرايند مي‌توان به موارد زير اشاره كرد.
1-     كم خرج بودن آن
2-     كاهش اكسيده شدن شعله در مقايسه با تكنيك اسپري با شعله) Flame Spray (
3-     هزينه‌هاي سوخت و مصرف برق آن نيز كم مي‌باشد.
4-     در هنگام پوشش دادن مشكلي ايجاد نمي‌نمايد.
5-     سهولت حمل و نقل تجهيزات مربوطه
6-     سرعت پاشش بالا
7-     كنترل ميزان حرارت وارده به قطعه
8-     عدم نياز به پيش گرم كردن قطعه
     از معايب مضر آن استقرار انرژي در يك نقطه به هنگام ايجاد حرارت است كه ذرات اتميز شده در قوس الكتريكي باعث تغييرات شيميائي در سيم همچنين تغيير در نقطه تبخير آن مي‌گردد كه اين معزل با سود جستن از متالورژي سيم قابل بهسازي مي‌باشد.
1-2  نحوه تشكيل قوس الكتريكي (طبيعت ايجاد قوس)
     قوس الكتريكي بوسيله جريان الكتريكي كه در ميان گازايون (Ioniz  )اتصال مي یابد ،ايجاد مي‌شود. در اين فرايند اين گاز بطرف دو سيم هدايت مي‌گردد تا در نقطه‌ائي كه اين دو سيم با يك فشار كم همديگر را قطع كنند و به سطحي مانند نقاط ريز تماس گيرند.
به لحاظ جريان الكتريكي زياد، گرماي فوق‌العاده زيادي را بوجود مياورد كه اين گرما به سطح بين دو فلز مي‌رسد لذا اين گرما ايجاد گاز ايون شده مي‌كنند و كل منطقه ذوب را احاطه مي‌كند كه بدين ترتيب پلاسما توليد شده در اين نقطه متمركز مي‌گردد، در اين حال پلاسما براي عبور جريان الكتريكي ايجاد مي‌شود تا جريان زيادي عبور نمايد به همين لحاظ قوس پايدار و تقويت شده‌ائي بوجود خواهد آمد.
     لازم بذكر است كه فاصله بين دو الكترود نباید از مقدار معين شده در جهتي كه گاز اتميزه شده جريان دارد تجاوز كند اين فاصله با توجه به نوع سيم مصرفي در جدول شماره (1-1) درج شده است.





شکل (1) : نحوه برخورد آند و کاتد به یکدیگر و چگونگی تشکیل قوس الکتریکی
1-3 تجهيزات و الحاقات مربوطه:
     بطور كلي تجهيزات آنها به چهار جزء بزرگ بشرح زير تقسيم بندي شده است.
1)    قسمت ثابت منبع قدرت با جريان مستقيم كه معمولاً يك نوع ولتاژ ثابت دارد.
2)    مكانيزم محركه حركت سيم
3)    مجموع كنترل هواي فشرده شده
4)    تفنگ قوس الكتريكي
     منبع جريان DC وسيستم كنترل بطور وابسته به هم براي تجهيز كردن انرژي جريان الكتريكي همچنين هواي اتميزه و هدايت سيم و تغذيه آن بداخل اسلحه قوس الكتريكي بكار مي‌رود.
     بوسيله واحد محركه دستگاه سيمها كشيده مي‌شود و صاف مي‌گردد و سپس از درون يك سيم روپوش دار عايق شده كه انعطاف پذير مي‌باشد عبور كرده و بداخل مسير صاف و مستقيمي هدايت مي‌گردد اين واحد در شكل (5) نشان داده شده است.
     قوس در محل تماس دو سيم با يكديگر ايجاد مي‌شود و توسط يك نازل كه در پشت آن قرار گرفته است هوا با سرعت زياد ذرات فلز ذوب شده را اتميزه كرده و اين ذرات را با سرعت بسيار بالا به  سمت سطح قطعه مورد نظر هدايت مي‌نمايد.
     در شكل (2) پيستوله يا تفنگ قوس الكتريكي اوليه و در شكل (3) نوع پيشرفته آن شكل (4) اجزاء تشكيل دهنده آن نشان داده شده است.

فهرست مطالب

عنوان     صفحه
مقدمه     1
فصل اول – سیستم فلزپاشی قوس الکتریکی     5
  معرفي نحوه عملكرد اسپري با قوس الكتريكي                          6
1-2  نحوه تشكيل قوس الكتريكي    8
1-3  تجهيزات و الحاقات مربوطه                                                  9
 1-4  آماده سازي سطح    13
1-5  راه اندازي سيستم    15
 1-6  استحكام چسبندگي لايه‌هاي اسپري شده                                16
 1-7  پرداخت كاري    21
 1-8   كنترل كيفيت    22
1-9  بررسي عوامل مؤثر در فلز پاشي قوسي                                  22
  1-10  اثر فاصله پاشش    23
 1-11  اثر فشار هوا روي ميزان تخلخل    25
 -12  اثر استفاده از گاز خنثي در كاهش اكسيداسيون و كاهش  
 تخلخل سطحي        26
 1-13  اثر نوع گاز و فلزپاشي روي سختي لايه پاششي             29
1-14  اثر نوع فلزپاششي روي ساختار ميكروسكوپي    30
1-15  ساير كاربردهاي فلزپاشي    32
  نتيجه‌گيري    33
فصل دوم- سيستم فلزپاشي به روش پلاسما
( Plasma Spray )    35
 2- 1  فلزپاشي  با استفاده از روش پلاسما    36
2-2  تجهيزات سيستم    40
2-3  طرز كار سيستم                                                                  43
فصل سوم- دستگاه فلزپاشي به روش شعله‌ائي    45
3-1 دستگاه فلزپاشي سيمي                                                        46
                        3-2  خصوصيات سيمهاي مصرفي                                              53
   3-3  دستگاه پودر فلزپاشي شعله‌ائي    58
 3-4  تجهيزات مربوط به دستگاه پودر فلزپاشي                              58
  پارامترهاي انتخاب پودر             62
 3-6 مقایسه دستگاه فلز پاش سیمی و پودری                      62
3-7  انتخاب مناسبترين سيستم                                                          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
  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