لقد تأكدت من أن الأجزاء يتم تشكيلها وفقًا للمواصفات. الآن ، تأكد من أنك اتخذت خطوات لحماية هذه الأجزاء في الظروف التي يتوقعها عملاؤك.
يظل التخميل خطوة حاسمة في زيادة مقاومة التآكل الأساسية للأجزاء والتجميعات المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ ، ويمكن أن يحدث فرقًا بين الأداء المرضي والفشل المبكر.
التخميل هو طريقة ما بعد التصنيع التي تزيد من مقاومة التآكل المتأصلة لسبائك الفولاذ المقاوم للصدأ التي تنتج قطعة العمل. إنها ليست معالجة لإزالة الترسبات ، ولا هي طلاء طلاء.
لا يوجد إجماع عام على الآلية الدقيقة لكيفية عمل التخميل ، ولكن من المؤكد أن هناك طبقة أكسيد واقية على سطح الفولاذ المقاوم للصدأ المخمل ، يُعتقد أن هذا الفيلم غير المرئي رقيق للغاية ، أقل من 0.0000001 بوصة سماكة ، حوالي 1/10000 من سمك شعرة الإنسان!
سيكتسب الجزء النظيف المصنوع حديثًا من الفولاذ المقاوم للصدأ أو المصقول أو المخلل فيلم الأكسيد هذا تلقائيًا بسبب تعرضه للأكسجين الجوي. في ظل الظروف المثالية ، تغطي طبقة الأكسيد الواقية هذه جميع أسطح الجزء.
ومع ذلك ، فمن الناحية العملية ، يمكن أن تنتقل الملوثات مثل أوساخ المتاجر أو جزيئات الحديد من أدوات القطع إلى سطح أجزاء الفولاذ المقاوم للصدأ أثناء المعالجة ، وإذا لم تتم إزالتها ، يمكن أن تقلل هذه الأجسام الغريبة من فعالية فيلم الحماية الأصلي.
أثناء المعالجة الآلية ، يمكن أن تتلف كميات ضئيلة من الحديد الحر من الأداة وتنتقل إلى سطح قطعة العمل المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ ، وفي بعض الحالات ، قد تظهر طبقة رقيقة من الصدأ على الجزء ، وهذا في الواقع تآكل للصلب بواسطة الأداة ، وليس المعدن الأساسي ، وفي بعض الأحيان ، يمكن أن تتسبب شقوق جزيئات الصلب المدمجة من أدوات القطع أو منتجات التآكل في تآكل الجزء نفسه.
وبالمثل ، قد تلتصق الجزيئات الصغيرة من الأوساخ الخاصة بالمحلات الحديدية بسطح القطعة ، وعلى الرغم من أن المعدن قد يبدو لامعًا في حالة التشكيل ، إلا أن الجسيمات غير المرئية من الحديد الحر يمكن أن تسبب صدأ السطح بعد التعرض للهواء.
يمكن أن تكون الكبريتيدات المكشوفة مشكلة أيضًا ، فهي تأتي من إضافة الكبريت إلى الفولاذ المقاوم للصدأ لتحسين إمكانية التشغيل الآلي ، حيث تزيد الكبريتيدات من قدرة السبائك على تشكيل رقائق أثناء المعالجة ، والتي يمكن إزالتها تمامًا من أداة القطع ، ما لم يتم تخميل الأجزاء بشكل صحيح ، يمكن أن تصبح الكبريتيدات نقطة انطلاق لتآكل السطح على المنتجات المصنعة.
في كلتا الحالتين ، يكون التخميل مطلوبًا لزيادة مقاومة التآكل الطبيعي للفولاذ المقاوم للصدأ ، حيث يزيل الملوثات السطحية ، مثل جزيئات الأوساخ في المتاجر الحديدية وجزيئات الحديد في أدوات القطع ، والتي يمكن أن تشكل الصدأ أو تصبح نقطة انطلاق للتآكل ، كما يزيل التمكين الكبريتيدات المكشوفة على سطح سبائك الفولاذ المقاوم للصدأ الخالية من التقطيع.
يوفر الإجراء المكون من خطوتين أفضل مقاومة للتآكل: 1. التنظيف ، إجراء أساسي ولكن يتم تجاهله في بعض الأحيان ؛2. العلاج الحمضي أو التخميل.
يجب أن يكون التنظيف دائمًا أولوية ، ويجب تنظيف الأسطح تمامًا من الشحوم أو سائل التبريد أو مخلفات المتاجر الأخرى للحصول على أفضل مقاومة للتآكل ، ويمكن مسح بقايا الآلات أو الأوساخ الأخرى بعناية من الجزء ، ويمكن استخدام مزيلات الشحوم أو المنظفات التجارية لإزالة زيوت المعالجة أو المبردات ، وقد يتعين إزالة المواد الأجنبية مثل الأكاسيد الحرارية أو إزالتها بطرق مثل الطحن.
في بعض الأحيان ، قد يتخطى مشغل الآلة التنظيف الأساسي ، معتقدًا خطأً أن التنظيف والتخميل سيحدثان في وقت واحد ببساطة عن طريق غمس جزء محمّل بالشحوم في حمام حمضي ، وهذا لن يحدث ، بالمقابل ، يتفاعل الشحوم الملوثة مع الحمض لتشكيل فقاعات هواء ، وتتجمع هذه الفقاعات على سطح قطعة العمل وتتداخل مع التخميل.
ومما زاد الطين بلة ، أن تلوث محاليل التخميل ، التي تحتوي أحيانًا على تركيزات عالية من الكلوريدات ، يمكن أن يتسبب في "وميض". على عكس الحصول على فيلم أكسيد مرغوب فيه بسطح لامع ونظيف ومقاوم للتآكل ، يمكن أن يؤدي النقش الوميض إلى سطح محفور بشدة أو داكن - تدهور السطح الذي تم تصميم التخميل لتحسينه.
يتم تقوية الأجزاء المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ مارتينسيتي [مغناطيسية ، مقاومة للتآكل بشكل معتدل ، قوة الخضوع تصل إلى حوالي 280 ksi (1930 ميجا باسكال)] في درجات حرارة مرتفعة ثم يتم تلطيفها لضمان الصلابة المطلوبة والخصائص الميكانيكية.
في هذه الحالة ، يجب تنظيف الجزء جيدًا بمزيل الشحوم أو المنظف لإزالة أي آثار لسائل القطع قبل المعالجة الحرارية ، وإلا فإن سائل القطع المتبقي على الجزء يمكن أن يتسبب في أكسدة مفرطة ، ويمكن أن تتسبب هذه الحالة في انحناء الأجزاء الصغيرة الحجم بعد إزالة المقياس عن طريق الطرق الحمضية أو الكاشطة.
بعد التنظيف الشامل ، يمكن غمر أجزاء الفولاذ المقاوم للصدأ في حمام حامض تخميل ، ويمكن استخدام أي من الطرق الثلاث - تخميل حمض النيتريك ، وحمض النيتريك مع تخميل ثنائي كرومات الصوديوم ، وتخميل حامض الستريك ، وتعتمد طريقة الاستخدام على درجة الفولاذ المقاوم للصدأ ومعايير القبول المحددة.
يمكن تخميل المزيد من درجات الكروم والنيكل المقاومة للتآكل في حمام حمض النيتريك بنسبة 20٪ (حجم / حجم) (الشكل 1) ، كما هو موضح في الجدول ، يمكن تخميل الفولاذ المقاوم للصدأ الأقل مقاومة عن طريق إضافة ثاني كرومات الصوديوم إلى حمام حمض النيتريك ، مما يجعل المحلول أكثر أكسدة وقادرًا على تكوين طبقة سالبة على سطح المعدن. يقلل ثنائي كرومات الصوديوم والتركيز العالي لحمض النيتريك من فرصة حدوث وميض غير مرغوب فيه.
يختلف إجراء تخميل الفولاذ المقاوم للصدأ (كما هو موضح أيضًا في الشكل 1) إلى حد ما عن الإجراء الخاص بدرجات الفولاذ المقاوم للصدأ غير الخالي من الآلات ، وذلك لأنه أثناء التخميل في حمام حمض النيتريك النموذجي ، تتم إزالة بعض أو كل الكبريتيدات القابلة للتشغيل المحتوية على الكبريت ، مما يؤدي إلى حدوث انقطاعات مجهرية في سطح الجزء المُشغل آليًا.
حتى شطف الماء الفعال بشكل عام يمكن أن يترك الحمض المتبقي في هذه الانقطاعات بعد التخميل ، ثم يهاجم هذا الحمض سطح الجزء ما لم يتم تحييده أو إزالته.
لتخميل الفولاذ المقاوم للصدأ الذي يمكن تشكيله آليًا بسهولة ، طور Carpenter عملية AAA (Alkali-Acid-Alkali) ، والتي تحيد الحمض المتبقي ، ويمكن إكمال طريقة التخميل هذه في أقل من ساعتين ، وإليك العملية خطوة بخطوة:
بعد إزالة الشحوم ، انقع الأجزاء في محلول هيدروكسيد الصوديوم بنسبة 5٪ عند 160 درجة فهرنهايت إلى 180 درجة فهرنهايت (71 درجة مئوية إلى 82 درجة مئوية) لمدة 30 دقيقة ، ثم اشطف الأجزاء جيدًا في الماء ، ثم اغمر الجزء لمدة 30 دقيقة في محلول حمض النيتريك بنسبة 20٪ (حجم / حجم) يحتوي على 3 أونصات / جالون (22 جم / لتر) من ثنائي كرومات الصوديوم عند 60 درجة فهرنهايت (120 فهرنهايت).بعد إزالة الجزء من الحمام ، اشطفه بالماء ثم اغمره في محلول هيدروكسيد الصوديوم لمدة 30 دقيقة أخرى ، اشطف الجزء مرة أخرى بالماء وجففه ، استكمالًا لطريقة AAA.
يحظى تخميل حامض الستريك بشعبية متزايدة لدى الشركات المصنعة التي ترغب في تجنب استخدام الأحماض المعدنية أو المحاليل التي تحتوي على ثنائي كرومات الصوديوم ، بالإضافة إلى مشكلات التخلص ومخاوف السلامة المرتبطة باستخدامها ، ويعتبر حمض الستريك صديقًا للبيئة بكل الطرق.
في حين أن تخميل حامض الستريك يوفر مزايا بيئية جذابة ، فإن المتاجر التي نجحت في تخميل الأحماض غير العضوية وليس لديها مخاوف تتعلق بالسلامة قد ترغب في الاستمرار في المسار ، إذا كان لدى هؤلاء المستخدمين متجر نظيف ، ومعدات جيدة الصيانة ونظيفة ، ومبرد خالي من قاذورات المتاجر الحديدية ، وعملية تنتج نتائج جيدة ، فقد لا تكون هناك حاجة حقيقية للتغييرات.
تم العثور على التخميل في حمام حامض الستريك ليكون مفيدًا لمجموعة كبيرة من الفولاذ المقاوم للصدأ ، بما في ذلك العديد من درجات الفولاذ المقاوم للصدأ الفردية ، كما هو موضح في الشكل 2 ، وللتيسير ، تم تضمين طريقة تخميل حمض النيتريك التقليدية في الشكل 1. لاحظ أنه يتم التعبير عن تركيبات حمض النيتريك القديمة في النسبة المئوية للحجم ، بينما يتم التعبير عن تركيزات حامض الستريك الأحدث في نسبة الوزن. .
تختلف علاجات التخميل وفقًا لمحتوى الكروم وخصائص المعالجة لكل درجة. لاحظ الأعمدة التي تشير إلى العملية 1 أو العملية 2 كما هو موضح في الشكل 3 ، تتضمن العملية 1 خطوات أقل من العملية 2.
أظهرت الاختبارات المعملية أن عملية تخميل حامض الستريك أكثر عرضة "للوميض" من عملية حمض النيتريك. وتشمل العوامل المساهمة في هذا الهجوم درجة حرارة الحمام العالية جدًا ، ووقت النقع الطويل جدًا ، وتلوث الحمام. منتجات حامض الستريك التي تحتوي على مثبطات التآكل والمواد المضافة الأخرى مثل عوامل الترطيب متاحة تجاريًا وتقارير تقلل من قابلية "التآكل الوامض".
يعتمد الاختيار النهائي لطريقة التخميل على معايير القبول التي يفرضها العميل ، انظر ASTM A967 للحصول على التفاصيل ، ويمكن الوصول إليها على www.astm.org.
غالبًا ما يتم إجراء الاختبارات لتقييم سطح الأجزاء الخاملة ، والسؤال الذي يجب الإجابة عليه هو ، "هل يزيل التخميل الحديد الحر ويحسن مقاومة التآكل لدرجات القطع الحر؟"
من المهم أن تتطابق طريقة الاختبار مع الدرجة التي يتم تقييمها ، فالاختبارات الصارمة للغاية ستفشل في الحصول على مواد جيدة تمامًا ، في حين أن الاختبارات الفضفاضة للغاية ستجتاز أجزاء غير مرضية.
من الأفضل تقييم سلسلة 400 من الفولاذ المقاوم للصدأ المتصلب بالترسيب والتشكيل الحر في خزانة قادرة على الحفاظ على رطوبة بنسبة 100٪ (عينة رطبة) لمدة 24 ساعة عند 95 درجة فهرنهايت (35 درجة مئوية) ، وغالبًا ما يكون المقطع العرضي هو السطح الأكثر أهمية ، خاصةً لدرجات القطع الحر ، وأحد أسباب ذلك هو أن الكبريتيد ممدود في اتجاه الماكينة ، متقاطعًا مع هذا السطح.
يجب أن توضع الأسطح الحرجة لأعلى ولكن عند 15 إلى 20 درجة من الوضع الرأسي للسماح بفقدان الرطوبة ، أما المواد التي تم تخميلها بشكل صحيح فلن تصدأ ، على الرغم من أنها قد تظهر بعض التلطيخ الطفيف.
يمكن أيضًا تقييم درجات الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ عن طريق اختبار الرطوبة ، وعند الاختبار ، يجب أن تكون قطرات الماء موجودة على سطح العينة ، مما يدل على خلو الحديد من وجود أي صدأ.
تتطلب إجراءات تخميل الفولاذ المقاوم للصدأ غير القابل للقطع والحر المستخدم بشكل شائع في محاليل حامض الستريك أو النيتريك عمليات مختلفة. يوفر الشكل 3 أدناه تفاصيل حول اختيار العملية.
(أ) ضبط الأس الهيدروجيني باستخدام هيدروكسيد الصوديوم (ب) انظر الشكل 3 (ج) يمثل Na2Cr2O7 3 أوقية / جالون (22 جم / لتر) ثنائي كرومات الصوديوم في 20٪ حمض نيتريك ، والبديل لهذا الخليط هو حمض النيتريك بنسبة 50٪ بدون ثنائي كرومات الصوديوم
الطريقة الأسرع هي استخدام المحلول في ASTM A380 ، "الممارسة القياسية لتنظيف وإزالة الترسبات وتخميل أجزاء الفولاذ المقاوم للصدأ والمعدات والأنظمة". يتكون الاختبار من مسح الجزء بمحلول كبريتات النحاس / حمض الكبريتيك ، وإبقائه رطبًا لمدة 6 دقائق ومراقبة طلاء النحاس. وكبديل ، يمكن غمر الجزء في المحلول لمدة 6 دقائق. لا ينبغي استخدامه مع 400 سلسلة من الفولاذ المارتنسيتي أو الفولاذ الفريتي منخفض الكروم حيث قد تحدث نتائج إيجابية خاطئة.
تاريخيًا ، تم أيضًا استخدام اختبار رش الملح بنسبة 5٪ عند 95 درجة فهرنهايت (35 درجة مئوية) لتقييم العينات التي تم تخميلها ، وهذا الاختبار صارم للغاية بالنسبة لبعض الدرجات ولا يلزم عمومًا تأكيد فعالية التخميل.
تجنب استخدام الكلوريدات الزائدة ، والتي يمكن أن تسبب نوبات وميض ضارة ، وإذا أمكن ، استخدم فقط المياه عالية الجودة التي تحتوي على أقل من 50 جزء في المليون من الكلوريد ، وعادة ما يكون ماء الصنبور كافياً ويمكن أن يتحمل ما يصل إلى عدة مئات من كلوريد جزء في المليون في بعض الحالات.
من المهم استبدال الحمام بانتظام حتى لا تفقد إمكانية التخميل ، والتي يمكن أن تؤدي إلى صواعق وأجزاء تالفة ، ويجب الحفاظ على الحمام في درجة حرارة مناسبة ، حيث قد تتسبب درجات الحرارة الجامحة في حدوث تآكل موضعي.
من المهم الحفاظ على جدول زمني محدد للغاية لتغيير المحلول أثناء عمليات الإنتاج العالية لتقليل احتمالية التلوث. تم استخدام عينة تحكم لاختبار فعالية الحمام ، إذا تعرضت العينة للهجوم ، فقد حان الوقت لاستبدال الحمام.
يرجى تحديد أن بعض الآلات تصنع الفولاذ المقاوم للصدأ فقط ؛استخدم نفس المبرد المفضل لقطع الفولاذ المقاوم للصدأ ، باستثناء جميع المعادن الأخرى.
تتم معالجة أجزاء رف DO بشكل منفصل لتجنب التلامس بين المعدن والمعدن ، وهذا مهم بشكل خاص للتشكيل الحر للفولاذ المقاوم للصدأ ، حيث يلزم حلول التخميل والتدفق الحر لنشر منتجات تآكل الكبريتيد وتجنب تكوين الجيوب الحمضية.
لا تقم بتثبيط الأجزاء الفولاذية المقاومة للصدأ المكربنة أو النيتروجينية ، فقد يتم تقليل مقاومة التآكل للأجزاء المعالجة إلى الحد الذي قد تتعرض فيه للهجوم في حمام التخميل.
لا تستخدم أدوات حديدية في بيئة ورشة عمل غير نظيفة بشكل خاص ، حيث يمكن تجنب الحبيبات الفولاذية باستخدام أدوات كربيد أو خزفية.
لا تنس أن التآكل يمكن أن يحدث في حمام التخميل إذا لم تتم معالجة الجزء بالحرارة بشكل صحيح. يجب تقوية درجات الكربون المرتفعة والكروم المرتفعة لمقاومة التآكل.
عادة ما يتم التخميل بعد تلطيف لاحق باستخدام درجات حرارة تحافظ على مقاومة التآكل.
لا تتجاهل تركيز حامض النيتريك في حمام التخميل ، يجب إجراء الفحوصات الدورية باستخدام إجراء المعايرة البسيط الذي يوفره كاربنتر. لا تقم بتخميد أكثر من الفولاذ المقاوم للصدأ في وقت واحد ، فهذا يمنع حدوث ارتباك مكلف ويتجنب التفاعلات الجلفانية.
نبذة عن المؤلفين: Terry A. DeBold متخصص في أبحاث وتطوير سبائك الفولاذ المقاوم للصدأ وجيمس دبليو مارتن متخصص في علم المعادن في شركة Carpenter Technology Corp. (ريدينج ، بنسلفانيا).
في عالم يتسم بمواصفات تشطيب السطح الصارمة بشكل متزايد ، لا تزال قياسات "الخشونة" البسيطة مفيدة. دعنا نلقي نظرة على سبب أهمية قياس السطح وكيف يمكن التحقق منه في أرض المتجر باستخدام أجهزة قياس محمولة متطورة.
هل أنت متأكد من أن لديك أفضل إدخال لعملية الدوران هذه ، تحقق من الشريحة ، خاصة إذا تركت دون مراقبة ، يمكن أن تخبرك خصائص الشريحة بالكثير.