نیتروژن‌دهی پلاسمایی
نیتروژن دهی، اشباع سطح قطعه با نیتروژن به وسیله عملیات ترموشیمیایی است. در اثر نفوذ نیتروژن داخل قطعه نتایج به شرح ذیل به دست می آید:
– افزایش مقاومت به سایش (سختی بالا)
– حفظ چقرمگی مغز قطعه
– افزایش مقاومت به خستگی
– افزایش مقاومت به خوردگی شیمیایی
– کم‌شدن احتمال ایجاد ترک در قطعه
نیتروژن دهی حمام نمک، نیتروژن دهی گازی و نیتروژن دهی پلاسمایی، انواع مختلف نیتروژن دهی هستند.
نیتروژن دهی پلاسمایی در یک محفظه خلاء متصل به ولتاژ بالا انجام می شود. در این سیستم، قطعات کاتد، و محفظه خلاء آند می باشد. در اثر اعمال ولتاژ، داخل محفظه پلاسما تشکیل می شود. گازهای داخل محفظه (نیتروژن، هیدروژن و آرگون) یونیزه شده و یونهای آزاد شده سطح قطعه را بمباران می کنند که در نتیجه قطعه گرم، سطح آن تمیز شده و نیتروژن جذب سطح می شود.
مراحل فرآیند نیتروژن‌دهی پلاسمایی:
– اسیدشویی و چربی‌گیری قطعات مطابق دستورالعمل‌های از پیش تعیین‌شده
– چیدمان قطعات داخل کوره با الزامات از پیش تعیین‌شده
– ایجاد خلاء در کوره تا 0.5 میلی‌بار
– اجرای فرآیند تمیزکاری به روش کندو پاش (Sputtering) در فشار پایین اتمسفر آرگون و هیدروژن و دمای مشخص
– اجرای برنامه نیتروژن دهی برحسب نوع قطعات و کارکرد آنها
– سرد شدن قطعات در خلاء یا گاز خنثی به منظور جلوگیری از اکسید شدن سطح قطعات
مزیت‌های نیتروژن‌دهی پلاسمایی
– امکان نیتروژن‌دهی در دما های پایین (c⸰370T>) و محدوده دمایی گسترده
– امکان نیتروژن‌دهی انتخابی (ماسک کردن قسمت هایی از قطعه که نباید نیتروژن دهی شوند)
– امکان تمیزکاری سطحی در داخل محفظه نیتروژن‌دهی
– تغییر ابعادی بسیار کم
– سختی بالاتر نسبت به روشهای دیگر
– امکان نیتروژن‌دهی فولاد زنگ نزن بدون نیاز به برداشتن لایه پسیو
– اتوماسیون فرآیند و تکرارپذیری بالا
– کیفیت سطحی مناسب و عدم نیاز به فرآیند تکمیلی جهت افزایش کیفیت سطحی
– یکنواختی لایه حتی در شکل‌های پیچیده
– ایجاد لایه سفید چگال، غیر متخلخل و با چقرمگی مطلوب
– امکان کنترل فاز لایه سفید (گاما پرایم یا اپسیلون) و نیز امکان حذف لایه سفید
– مصرف انرژی پایین
– عدم آلودگی محیط زیست
– کاربرد های نیتروژن‌دهی پلاسمایی:
– برخی از کاربرد های نیتروژن دهی پلاسمایی به شرح ذیل هستند:
– انواع قطعات اتوموبیل: میل لنگ- میل بادامک- چرخدنده و …
– انواع قالب: فورجینگ (سرد و گرم)- دایکست- پلاستیک- اکستروژن و …
– سیلندر و ماردون تزریق پلاستیک
– تجهیزات نورد سرد و گرم
– انواع شفت، اسپیندل و چرخدنده مربوط به صنایع مختلف
– تجهیزات حفاری
– تجهیزات پزشکی
نیتروژن-کربن‌دهی پلاسمایی (Plasma Nitrocarburizing)
نیتروژن-کربن دهی پلاسمایی مشابه فرآیند نیتروژن دهی پلاسمایی می باشد با این تفاوت که مقدار کمی از یک گاز حاوی کربن (مانند متان) به اتمسفر کوره اضافه می شود. حضور کربن در اتمسفر کوره باعث افزایش ضخامت لایه سفید می شود. معمولاً فرآیند نیتروژن-کربن دهی روی فولاد هایی استفاده می شود که از نظر عناصر آلیاژی ضعیف هستند و امکان تشکیل لایه نفوذی سخت در آنها وجود ندارد. با انجام فرآیند نیتروژن – کربن دهی در چنین فولاد هایی، لایه سفید ضخیم و سخت تشکیل شده و در نتیجه سختی سطحی قطعه افزایش می یابد.
اکسیداسیون تکمیلی (Post Oxidation)
بعد از فرآیند نیتروژن دهی یا نیتروژن–کربن دهی می توان فرآیند تکمیلی اکسیداسیون را در محفظه انجام داد. هدف فرآیند اکسیداسیون تکمیلی تشکیل لایه مگنتیت (Fe3O4) به ضخامت 2-3 میکرومتر می باشد. این لایه سیاه رنگ بوده و باعث افزایش مقاومت به خوردگی شیمیایی قطعه می گردد.
نیتروژن‌دهی تیتانیوم
امروزه تیتانیوم به دلیل سبک بودن، استحکام و مقاومت به خوردگی کاربردهای بسیاری در صنعت پیدا کرده است ولی ضعیف بودن مقاومت به سایش باعث ایجاد محدودیت هایی دراستفاده از آن شده است. نیتروژن دهی تیتانیوم یکی از روشهای افزایش بهبود خواص سطحی آلیاژهای تیتانیوم می باشد. حین نیتروژن دهی، فازهای TiN و Ti2N تشکیل می شوند که باعث افزایش مقاومت به سایش می شود. نیتروژن دهی تیتانیوم به دلیل نیاز به دمای بالاتر از دمای نیتروژن دهی فولاد مشکل بوده و نیازمند وجود تجهیزات و دانش فنی خاصی است.
کوره‌های نیتروژن‌دهی شرکت پلاسما پژوه پارس
شرکت پلاسما پژوه پارس با 4 کوره نیتروژن‌دهی پلاسمایی با ابعاد مختلف که در همین مجموعه ساخته شده‌اند در حال ارائه خدمات در زمینه‌های زیر می‌باشد:
– نیتروژن‌دهی فولاد، چدن و تیتانیم
– نیتروژن–کربن‌دهی فولاد
– اکسیداسیون تکمیلی فولاد
وجود چند کوره با ابعاد مختلف در مجموعه، دو مزیت زیر را ایجاد کرده است:
سرعت انجام خدمات در مجموعه بالاست و معمولا مشتریان شرکت زمان انتظار کمی را سپری می‌کنند.
در صورت وجود یک کوره در مجموعه، تمام قطعات باید بایک سیکل عملیات شوند، اما با وجود چند کوره در مجموعه، امکان انجام فرآیند با پارامترهای مشخص‌شده بر اساس هر قطعه، بر حسب نوع آلیاژ، عملکرد و ابعاد وجود دارد.
در حال حاضر، امکان انجام فرآیند روی قطعاتی با قطر حداکثر 90 سانتی‌متر، ارتفاع حداکثر 280 سانتی‌متر و وزن حداکثر 4 تن در مجموعه وجود دارد.