در دانشگاه صنعتی امیركبیر؛
پوشش های مقاوم به سایش برای افزایش عمر قطعات صنعتی طراحی شد
به گزارش نئوپدیا محققان اخیراً به تولید پوشش هایی برای افزایش مقاومت به سایش فولاد ابزار AISI H۱۳ بعنوان یكی از فولادهای پركاربرد برای تولید قالب های شكل دهی دست پیدا كردند.
به گزارش نئوپدیا به نقل از دانشگاه صنعتی امیركبیر، امید شریف احمدیان دانش آموخته دكتری دانشكده مهندسی معدن و متالورژی دانشگاه صنعتی امیركبیر، و مجری طرح «طراحی و تولید پوشش دو لایه كربنی شبه الماس برای كاربردهای سایشی در صنعت» 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 ازاین رو اعمال پوشش مقاوم به سایش بر روی این فولاد، راهكار مناسب و اقتصادی به حساب می آید.
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 ازنظر 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 در دانشگاه صنعتی امیركبیر تصریح 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 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 فرایند 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 كاهش پیدا كرد و نهایتاً سبب بهبود چسبندگی آن به زیر لایه شد.
شریف احمدیان فاز سوم این فرایند 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 خاطرنشان كرد: در فاز چهارم با اعمال فرایند توری فعال در دستگاه رسوب شیمیایی بخار به كمك پلاسما، پوشش دولایه مربوطه با ضریب اصطكاك ۱۲/۰ 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 همینطور گسیل میدانی (FESEM) تجهیز شده با طیف سنجی پراش انرژی پرتوایكس(EDS)، اظهار داشت: همینطور 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، تصریح كرد: تجربیات و نقطه نظرات اساتید و محققان 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 ارتقا سطح علمی این پروژه داشته است.
به گفته وی طراحی پوشش دولایه N-DLC/DLC نه تنها سبب 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 مورداستفاده 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، سبب كاهش هزینه های تولید در مقیاس صنعتی می شود.
شریف احمدیان خاطرنشان كرد: این پوشش دولایه طراحی شده هیچ گونه معادل خارجی و یا داخلی نداشته و بخشی 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، سبب ایجاد خواص مقاومت به سایشی بالا به همراه چسبندگی مناسب به زیرلایه می شود.
این مطلب نئوپدیا را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب