141- سختکاری سطحی

بخش مجموعه ها و متخصصین دارای فعالیت 141- سختکاری سطحی

1411- اینداکشن، سخت کاری القایی

1412- سختکاری شعله ای

1413- نیترایدینگ

1414- کربورایزینگ

1415- کربونیترایدینگ

1416- نیترو کربورایزینگ

سهند خودرو

ارائه خدمات نوین عملیات حرارتی و پوشش دهی

تهران / قدس / قدس
سایز مجموعه : مجموعه بزرگ

 

سخت کاری سطحی 

سختکاری سطحی، بخشی از زنجیره‌ی تولید قطعات فلزی است که پس از فرآیندهای شکل‌دهی همچون خدمات ماشین کاری و براده برداری(11)، ریخته گری(121)و سایر عملیات اولیه انجام می‌شود. این عملیات حرارتی نوعی تکنیک کارآمد و تکمیلی است که پس از تولید فولاد، خواص مکانیکی مطلوبی چون مقاومت در برابر سایش بالا را برای قطعات به ارمغان می‌آورد. در بسیاری از کاربردهای حساس صنعتی، قطعات فولادی نیازمند سطحی با مقاومت فوق‌العاده در برابر سایش هستند، در حالی که هسته یا مغز قطعه باید چقرمگی و انعطاف‌پذیری مناسبی داشته باشد تا بتواند تنش‌ها و ضربات وارده را جذب و تحمل نماید.

خدمات سخت کاری سطحی دقیقاً برای دستیابی به این ترکیب منحصر به فرد طراحی شده‌اند؛ تقویت لایه‌ بیرونی فلز برای افزایش مقاومت در برابر سایش و استحکام دینامیکی، بدون اینکه ساختار شیمیایی و نرمی مطلوب هسته داخلی به مخاطره افتد. این عملیات که اصطلاحاً به سخت کاری پوسته نیز موسوم است، معمولاً در مرحله نهایی قطعه‌سازی انجام می‌پذیرد تا عملکرد نهایی و طول عمر قطعات صنعتی را به شدت بهبود بخشد.

سخت کاری سطحی (عملیات حرارتی سطحی) چیست؟

سختکاری سطحی، نوعی عملیات حرارتی(14) است که طی آن، سطح قطعه با استفاده از شرایط خاص کاری و محیطی سخت می‌گردد، در حالی که ترکیب شیمیایی درون هسته‌ی قطعه بدون تغییر باقی می‌ماند.هدف از سختکاری سطحی، ایجاد لایه‌ای نازک و مقاوم در سطح قطعه است که در برابر سایش، خستگی و فشار مقاومت بالایی داشته باشد، در حالی که قسمت‌های داخلی قطعه نرم و انعطاف‌پذیر باقی بمانند.این ویژگی باعث می‌شود قطعه ضمن برخورداری از استحکام دینامیکی عالی و مقاومت مطلوب در برابر سایش، در برابر بارهای ضربه‌ای و تنش‌های مکانیکی نیز عملکرد قابل‌اعتمادی داشته باشد.

عملیات حرارتی سطحی به‌طور کلی به دو گروه اصلی تقسیم می‌شوند:

  1. عملیات حرارتی–شیمیایی (روش‌های نفوذی ترموشیمیایی)، که در آن اتم‌های خارجی مانند کربن یا نیتروژن به لایه‌ی بیرونی نفوذ کرده و سبب افزایش سختی سطح می‌شوند.
  2. روش‌های اعمال انرژی، که در آن ترکیب شیمیایی تغییر چندانی نمی‌کند و تغییرات حاصل، عمدتاً فیزیکی و ساختاری هستند. سختکاری القایی و شعله ای در این دسته قرار دارد.

سختکاری سطحی معمولاً پس از اتمام تمامی مراحل شکل‌دهی همچون خدمات ماشین‌کاری و براده‌برداری انجام می‌شود تا قطعه نهایی دارای سطحی با خواص مکانیکی بهینه و مقاومت سایشی مطلوب گردد.

مراحل عملیات حرارتی سخت کاری سطحی

عملیات حرارتی سطحی شامل مجموعه‌ای از مراحل دقیق و پیوسته است که رعایت نکات فنی در هر مرحله، نقش تعیین‌کننده‌ای در کیفیت نهایی و عملکرد قطعه دارد:

1.      آماده‌سازی قطعه: در این مرحله، پس از انجام تمامی فرآیندهای ساخت و شکل‌دهی مانند تراشکاری CNC(111)، فرزکاری CNC(113)، سوراخ‌کاری(1182) و سایر عملیات مکانیکی، قطعه برای انجام سختکاری سطحی آماده می‌شود. تمیزی سطح و حذف آلودگی‌ها در این گام اهمیت ویژه‌ای دارد، زیرا هرگونه ناخالصی می‌تواند بر یکنواختی سختی سطح تأثیر بگذارد.

2.      گرمادهی سطحی: سطح قطعه تا دمای مورد نیاز گرم می‌شود. در روش‌های نفوذی ترموشیمیایی، این گرمادهی برای فعال‌سازی نفوذ عناصر سخت‌کننده مانند کربن یا نیتروژن انجام می‌گیرد، در حالی که در روش‌های اعمال انرژی، صرفاً لایه‌ی سطحی قطعه با سرعت بالا گرم می‌شود تا تغییرات ساختاری لازم در همان ناحیه ایجاد گردد.

3.      خنک‌کاری (کوئنچ) :پس از رسیدن سطح به دمای مطلوب، قطعه به‌سرعت در محیط‌های مبردی مانند آب، روغن یا هوا سرد می‌شود. این سرد شدن سریع موجب تشکیل ساختار مارتنزیتی سخت و مقاوم در سطح قطعه می‌گردد و سختی سطحی را به میزان قابل‌توجهی افزایش می‌دهد.

4.      بررسی و کنترل نهایی:در این مرحله، ویژگی‌های مکانیکی و سختی سطحی قطعه در آزمایشگاه‌های کنترل کیفیت مورد ارزیابی قرار می‌گیرد تا از دستیابی به عمق نفوذ مطلوب و سختی یکنواخت سطحی اطمینان حاصل شود. این مرحله تضمین‌کننده‌ی عملکرد پایدار و طول عمر بالا برای قطعات سختکاری‌شده است.

مزایای سخت کاری سطحی

معایب و چالش های سخت کاری سطحی

انواع سخت کاری سطحی

توضیحات و ویژگی‌ها

کاربردهای صنعتی

روش سختکاری سطحی

نفوذ کربن به سطح فولادهای کم‌کربن در دمایی بین 780 و 950 درجه سلسیوس (وابسته به روش و نوع فولاد) جهت افزایش سختی سطحی و مقاومت سایشی. این فرایند به سه نوع کربن دهی پودری (جامد)، کربن دهی مایع و کربن دهی گازی دسته بندی می شود.

چرخ‌دنده‌ها، محور‌ها، میل‌لنگ‌ها، پین‌ها و قطعات انتقال قدرت

کربن‌دهی یا کربورایزینگ  (Carburizing)

نفوذ نیتروژن در دمایی بین 500 و 650 درجه سلسیوس اتفاقمی افتد و بدون نیاز به کوئنچ؛ ایجاد لایه سخت مقاوم در برابر سایش و خوردگی. نیتروژن دهی به سه نوع نیترایدینگ گازی (با آمونیاک)، نیترایدینگ پلاسمایی و نیترایدینگ نمکی دسته بندی می شود.

شفت‌ها، قالب‌ها، یاتاقان‌ها، اجزای موتور و ابزارهای دقیق

نیتروژن‌دهی یا نیترایدینگ (Nitriding)

ترکیب کربن‌دهی و نیتروژن‌دهی گازی در حضور آمونیاک؛ ایجاد سختی بالا با اعوجاج کم.

چرخ‌دنده‌های دقیق، قطعات اتومبیل، یاتاقان‌ها و ابزارهای مقاوم

کربونیترایدینگ (Carbonitriding)

نفوذ هم‌زمان کربن و نیتروژن در دمای زیر بحرانی با حفظ ساختار فریتی.

قطعات دقیق، پمپ‌ها، سوپاپ‌ها و اجزای سیستم‌های هیدرولیک

نیترو کربورایزینگ (Nitrocarburising)

گرمادهی سریع سطح با میدان مغناطیسی متناوب و خنک‌کاری فوری؛ تشکیل مارتنزیت سطحی.

چرخ‌دنده‌ها، محور‌ها، غلتک‌ها، پینیون‌ها و قطعات دوار

اینداکشن یا سختکاری القایی (Induction Hardening)

استفاده از شعله گاز برای گرمادهی موضعی سطح و ایجاد سختی پس از کوئنچ.

ریل‌ها، غلطک‌ها، تیغه‌ها و چرخ‌دنده‌های بزرگ

سختکاری شعله‌ای

(Flame Hardening)

گرمادهی بسیار دقیق سطح با پرتو لیزر و خنک‌کاری سریع در اثر انتقال حرارت داخل فلز که باع تشکیل لایه سخت و نازک می شود.

قالب‌ها، ابزارهای دقیق، چرخ‌دنده‌های کوچک و قطعات حساس

سختکاری لیزری

(Laser Hardening)

شامل روش‌های آبکاری، پاشش حرارتی، رسوب بخار (PVD/CVD) و نیکل‌کاری؛ افزایش مقاومت در برابر سایش و خوردگی.

قطعات دقیق، تجهیزات صنایع نفت، پتروشیمی و خودروسازی

پوشش دهی و اصلاح سطح (Surface Coating & Modification)

 

کاربرد خدمات سخت کاری سطحی در صنعت

کاربرد سختکاری سطحی در صنعت بسیار گسترده است، به‌ویژه در قطعاتی که تحت تنش‌های مکانیکی شدید، بارهای ضربه‌ای و شرایط سایش بالا قرار دارند.فولادهایی که تحت این عملیات قرار می‌گیرند، در صنایع مختلف مانند خودروسازی، هوافضا، تجهیزات سنگین، ساخت ابزارهای برش و ماشین‌آلات صنعتی مورد استفاده گسترده دارند.از جمله قطعاتی که به‌طور ویژه نیازمند سختکاری سطحی هستند، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

ماشین آلات و دستگاه های مورد استفاده در سخت کاری سطحی (عملیات حرارتی سطحی)

برای انجام عملیات حرارتی سطحی، استفاده از ماشین‌آلات و تجهیزات تخصصی ضروری است. این تجهیزات، دقت، یکنواختی و کیفیت نهایی فرآیند را تضمین می‌کنند و نقش مهمی در کنترل حرارت، زمان و ویژگی‌های سطحی دارند در ادامه با ماشین آلات، دستگاه ها، کوره ها و تجهیزات مورد استفاده در سخت کاری سطحی اشنا می شویم:

کوره‌های عملیات حرارتی (برقی و گازی)

کوره های مورد استفاده در عملیات حرارتی سطحی، در انواع مختلفی ساخته می شوند. انتخاب نوع کوره حرارتی با توجه به نوع ، تیراژ، ابعاد قطعه و دمای موردنیاز برای عملیات انجام می شود. انواع کوره های عملیات حرارتی در زیر نام برده شده است:

دستگاه سختکاری القایی

خدمات اینداکشن(1411) توسط دستگاه اینداکشن انجام می شود. دستگاه سخت کاری القایی از پنج بخش تشکیل می یابد که عبارتند از منبع انرژی، سیستم کنترل، سیستم تطبیق انرژی بامنبع مصرف اینداکتور، سیستم کوئنچ و سیستم نگهدارنده. کویل (Coil) یا همان اینداکتور با توجه به هندسه محل سختکاری برای هر قطعه ساخته می شود. منبع انرژی مهم ترین بخش دستگاه است که به چهار نوع دسته بندی می شود:

تجهیزات سختکاری شعله‌ای

تجهیزات مورد استفاده سختکاری شعله ای، وابسته به نوع و تیراژ قطعات، ممکن است یک پک هوا گاز ساده و یا یک سیستم اتوماتیک با مشعل ها و سیستم آب پاش مخصوص باشد. شعله مورد استفاده از احتراق مخلوط گاز سوختی با اکسیژن یا هوا بدست می آید. گاز های سوختی رایج در سختکاری شعله ای عبارتند از استیلن، متیل استیلن پروپادین (MAPP) و پروپان که بر اساس دمای شعله موردنیاز انتخاب می شوند.

تجهیزات سختکاری لیزری

دستگاه های سختکاری لیزری با بهره گیری از تکنولوژی لیزر و سیستم های هدایت و فوکوس لیزر مخصوص می توانند لیزر را به طور کنترل  شده به سطح قطعه بتابانند. نقطه تماس لیزر با سطح  قطعه به شدت گرم می شود و با حرکت لیزر به نقاط دیگر، حرارت ایجاد شده در نقطه قبلی توسط خود قطعه بسرعت جذب می شود که موجب کوئنچ شدن آن نقطه می شود بدون آنکه به سیال خنک کاری نیازی باشد.

قیمت سخت کاری سطحی به چه عواملی بستگی دارد؟

قیمت خدمات سخت‌کاری سطحی به چند عامل اصلی بستگی دارد:

هرچه عمق سختی بیشتر، دقت بالاتر و روش پیچیده‌تری مورد استفاده قرار گیرد، هزینه نهایی افزایش می‌یابد. در مقابل، سفارش‌های تیراژ بالا معمولاً هزینه واحد کمتری دارند و از نظر اقتصادی به‌صرفه‌تر هستند.

بهترین شرکت ارائه دهنده خدمات سخت کاری سطحی

در آرشیو صنعت می‌توانید فهرستی از شرکت‌های معتبر فعال در زمینه سخت‌کاری سطحی را مشاهده کنید. این مجموعه‌ها با استفاده از تجهیزات پیشرفته مانند سیستم‌های سخت‌کاری القایی، کوره‌های دقیق نیتریدینگ و فناوری‌های لیزری، خدماتی با کیفیت صنعتی بالا ارائه می‌دهند. کاربران می‌توانند شرکت‌ها را از نظر تجربه، کیفیت، قیمت و نوع خدمات مقایسه کرده و مناسب‌ترین گزینه را انتخاب کنند.

مزایای دریافت خدمات سخت کاری سطحی از آرشیو صنعت

ثبت سفارش خدمات سخت کاری سطحی  در آرشیو صنعت

برای ثبت سفارش سخت‌کاری سطحی کافی است از طریق اطلاعات تماس موجود در پروفایل شرکت‌ها در آرشیو صنعت، مستقیماً با مجموعه مورد نظر ارتباط برقرار کنید.آرشیو صنعت بستری تخصصی برای معرفی و همکاری با کارگاه‌ها و شرکت‌های فعال در حوزه عملیات حرارتی و سخت‌کاری سطحی در ایران است و کاربران می‌توانند به‌صورت مستقیم جزئیات خدمات و نمونه‌کارها را بررسی و سفارش خود را ثبت نمایند.

سوالات متداول در مورد خدمات سخت کاری سطحی

آیا عملیات حرارتی سطحی باعث شکنندگی قطعه می‌شود؟

بله، ممکن است. در سخت‌کاری سطحی مانند Induction Hardening یا سایر روش‌ها، لایه خارجی فلز به ساختار بسیار سخت (مثلاً مارتنزیت) تبدیل می‌شود که معمولاً شکننده‌تر از ساختار هسته است.اگر کنترل پارامترها (دمای گرم‌سازی، زمان کوئنچ، محیط خنک‌کننده) به‌درستی انجام نشود، احتمال ایجاد تنش‌های پسماند زیاد یا ترک‌خوردگی سطح وجود دارد.

بهترین روش سخت‌کاری سطحی کدام است؟

بهترین روش بستگی به نوع قطعه، آلیاژ فلز، ضخامت مورد نیاز لایه سخت، حجم تولید و شرایط کاربری دارد. برای مثال، روش القایی (Induction Hardening) یکی از روش‌های بسیار مؤثر است که مزایایی مثل ضخامت کنترل‌شده، تحریف کمتر و سرعت بالا دارد. از سوی دیگر، روش‌هایی مانند کربورایزینگ یا نیتریدینگ ممکن است برای نیازهای متفاوت مناسب‌تر باشند.بنابراین، «بهترین» روش طراحی‌شده باید بر اساس تحلیل فنی و اقتصادی انتخاب شود.

چه قطعاتی بیشتر نیاز به سخت‌کاری سطحی دارند؟
قطعاتی که سطحشان در معرض ساییدگی، فشار تماس، خستگی سطحی یا ضربه‌های سطحی هستند، معمولاً نیاز به سخت‌کاری سطحی دارند. برای مثال شفت‌ها، چرخ‌دنده‌ها، بوش‌ها، غلطک‌ها، پین‌ها و یاتاقان‌ها. سطح سخت‌شده باعث افزایش مقاومت در برابر سایش و بهبود عمر قطعه می‌شود.

زمان لازم برای انجام عملیات حرارتی سخت‌کاری سطحی چقدر است؟

زمان دقیق انجام عملیات سخت‌کاری سطحی بستگی به عوامل متعددی دارد: ضخامت لایه مورد نیاز، ابعاد قطعه، روش حرارتی مورد استفاده، دستگاه و تجهیزات، و شرایط خنک‌کاری. به‌عنوان مثال در روش القایی، گرم‌سازی سطح سریع انجام می‌شود. با این حال، برای برنامه‌ریزی دقیق باید با کارگاه مشورت کرد.

بهترین روش برای سخت‌کاری سطحی فولاد کدام است؟

برای فولادهایی با محتوی کربن متوسط تا بالا، روش‌های رایج شامل القایی، کربورایزینگ و نیتریدینگ هستند. روش القایی به دلیل کنترل عمق سختی، سرعت اجرا و تحریف کمتر، یکی از گزینه‌های برجسته است. روش مناسب باید با توجه به نوع فولاد، ضخامت قطعه، تعداد سفارش و شرایط کاری انتخاب شود.