آبکاری پیچ و مهره چیست و چطور انجام می شود؟
آبکاری پیچ و مهره چیست و چطور انجام می شود؟
ما در گذشته در مورد چند نوع پوشش روی برای مقاومت در برابر خوردگی صحبت کرده ایم. فرآیند آبکاری روش دیگری برای پوشش دادن بست ها برای اطمینان از مقاومت در برابر خوردگی و بهبود روند کار پیچ است. آبکاری یا رسوب الکتریکی در استانداردهای ASTM F1941 و B633 پوشش داده شده است. بیایید به فرآیند آبکاری، ویژگی های اتصالات آبکاری شده و مزایای این نوع پوشش بپردازیم. آبکاری پیچ و مهره از اصول و قواعد خاصی پیروی می کند که به طور معمول یک رنج یا محدوده ای را برای ضخامت پوشش پیچ و مهره با سایر قطعات مشابه در نظر می گیرد.
برای شروع فرآیند، کارگران قبل از انجام کار با اسید، اتصالات را با محلول های مواد شوینده قلیایی تمیز می کنند. این کار هرگونه زنگ زدگی، روغن یا سایر ناخالصی های سطح بست را از بین می برد. پس از تمیز کردن، فرآیند آبکاری از طریق رسوب الکتریکی یا غوطه ور کردن بست ها در حمام روی آغاز می شود. در آنجا، جریان مستقیم از طریق حمام شیمیایی وارد می شود و یک واکنش شیمیایی روی بست ایجاد می کند و در نتیجه آن را آبکاری می کند.
انواع آبکاری پیچ و مهره
پوشش پیچ و مهره شامل انواع مختلفی است که مقاومت پیچ و مهره را در برابر آسیب افزایش می دهد. از انواع پوشش های پیچ و مهره می توان به روکش گالوانیزه، داکروم، نیکل کروم، تفلون، کادمیوم، روی و کروماتیک اشاره کرد. در ادامه به توضیح هر یک از این ها می پردازیم.
آبکاری گالوانیزه قدیمی ترین و گرانترین روش آبکاری پیچ و مهره است. پیچ و مهره به دو روش گالوانیزه گرم و گالوانیزه سرد گالوانیزه می شود. در هر دو روش ریخته گری از عنصر فلز روی با عدد اتمی 30 استفاده می شود اما پیچ و مهره گالوانیزه گرم و پیچ و مهره گالوانیزه سرد از نظر کیفیت و استحکام نهایی با یکدیگر تفاوت دارند. گالوانیزه گرم در دمای حدود 640 درجه سانتیگراد و گالوانیزه سرد در دمای تقریبی 260 درجه سانتیگراد انجام می شود.
پوشش گالوانیزه گرم
گالوانیزه گرم بهترین و پرکاربردترین روش گالوانیزه استکه برای آبکاری پیچ و مهره استفاده میشود در این روش، آهن در محفظه ای از روی مذاب در دمای تقریباً 860 درجه فارنهایت (460 درجه سانتیگراد) غوطه ور می شود. حمامی که برای گالوانیزه گرم طراحی شده است، یک پیوند متالورژیکی بین روی و فلز دریافت کننده ایجاد می کند.
پس از خارج شدن فلز از گودال، روی خالص با قرار گرفتن در معرض اکسیژن واکنش داده و اکسید روی را تشکیل می دهد. اکسید روی نیز با دی اکسید کربن واکنش می دهد و نتیجه این واکنش کربنات روی است. این کربنات ماده ای را برای پوشش نهایی و محافظت از روی تشکیل می دهد. یکی از نشانه های بارز مواد گالوانیزه گرم وجود طرح کریستالی بر روی سطح فلز است که به آن اسپنگل یا اسفنج نیز می گویند.
گالوانیزه گرم پس از پوشش زینک فلیک مقرون به صرفه ترین روش است که به راحتی و به سرعت روی قطعات اعمال می شود. فولاد شیشه ای را می توان در دمای بالای 392 درجه فارنهایت استفاده کرد، اما استفاده بالاتر از این سطح باعث جدا شدن لایه کربنات روی می شود.
پوشش گالوانیزه سرد
گالوانیزه سرد یک پوشش تک لایه و جزئی به شکل مایع است. این لایه به صورت مایع با ویسکوزیته بالا تهیه می شود. در روش گالوانیزه سرد، پوششی که به صورت لایه الکتریکی یا آبکاری روی سطح مورد نظر اجرا شده است. گالوانیزه کردن یک فرآیند پوشش دهی روی فلز است. با بازسازی کاتیون ها با جریان الکتریکی، چسبندگی یک لایه محافظ روی را تضمین می کند. گالوانیزه سرد به روش ساخت ورق گالوانیزه نیز گفته می شود.
فلزات مختلفی مانند فولاد و آهن به دلیل تغییرات محیطی به رطوبت و اکسیژن حساس بوده و در معرض خوردگی و آسیب شدید قرار دارند. بنابراین، محافظت از فلزات در برابر تهدیدات محیطی بسیار مهم است، کاری که گالوانیزه سرد انجام می دهد. در گالوانیزه سرد از لایه رنگ غنی شده با روی در سطح قطعات فلزی استفاده می شود. این روش در مقایسه با گالوانیزه گرم دوام کمتری دارد. گالوانیزه سرد در شرایطی که استحکام فلز از اهمیت خاصی برخوردار است استفاده نمی شود.
گالوانیزه سرد در واقع فرآیندی است که در آن یک رنگ حاوی روی، روی سطح فلز اعمال می شود تا از زنگ زدگی و خوردگی جلوگیری شود. اما اصطلاح گالوانیزه سرد در بین صنایع متالورژی نام اشتباهی است. رنگ های حاوی روی را می توان با برس یا اسپری و ابزارهای دیگر روی سطح پخش کرد.از روش الکتروگالوانیزه کردن نیز می توان برای عملیات سطحی فلز استفاده کرد. تفاوت بین روش گالوانیزه سرد و سایر روش های آبکاری به این صورت است که رنگ حاوی روی حاوی نوع خاصی از چسب است. بنابراین اگر این رنگ روی فلز اعمال شود، رنگ به سطح فلز می چسبد و فلز را به بهترین شکل ممکن محافظت می کند.
پوشش داکرومات
پوشش زینک فلیک که در ایران به داکرومات معروف است، پوششی است که در برابر خوردگی و حرارت بسیار مقاوم است. پوشش داکروماتیک یک پوشش دو فاز مقاوم در برابر خوردگی شیمیایی است. این پوشش از قرار دادن دو فلز آلومینیوم و روی در میدانی از الیاف معدنی در کنار یکدیگر تشکیل شده است. در مقایسه با پوشش های مقاوم در برابر خوردگی نسل قبلی، دارای خواص متمایزی است.
به عبارت دیگر داکرومات یک پوشش الکترولیتی غیر پایه آب است. این پوشش برای محافظت از قطعات فولادی و چدنی در برابر خوردگی استفاده می شود. ذرات روی و آلومینیوم در کنار چسب کروم عناصر اصلی مواد هستند. پوشش داکرومات خاصیت ضد اصطکاک دارد. این فرآیند، مانند بسیاری از روش های پوشش، می تواند به روش های مختلف اعمال شود. روش های اصلی مورد استفاده برای انواع محصولات پوشش داده شده شامل دو مرحله است.
فرآیند دی کرومات در واقع نوعی تصفیه مواد معدنی بر اساس استانداردهای زیست محیطی است که این فرآیند با مخلوط کردن روی و آلومینیوم در محلول کرومات حاصل می شود که نتیجه این فرآیند خاصیت چسبندگی بالا، مقاومت بالا در برابر خوردگی، زنگ زدگی و حرارت با مقدار کم است. ضریب اصطکاک، باعث براقیت و شکنندگی هیدروژنی در این محصولات نمی شود.
پوشش تفلون
روش های پوشش شیمیایی تفلون با ایجاد پیوند شیمیایی بین سطح زیرلایه و پوشش، پیوند قوی ایجاد می کند که معایب روش های فیزیکی را ندارد. روش اسپری پلاسما: در این روش یک سری پیوند بین اتم های فلوئور و کربن توسط بمب یونی تحت فشار زیاد و در جریان الکتریکی یا پلاسما شکسته می شود و در این صورت اتم های فلوئور و کربن قادر به ترکیب با اتم های دیگر خواهند بود. در این حالت به جای شکستن پیوندها، اتم های کربن جدید با اتم ها یا گروه های دیگر مانند اکسیژن می توانند پیوند ایجاد کنند. برخلاف اتم های فلوئور، این گروه ها پیوند قوی با بستر فلزی تشکیل می دهند.
از این روش برای عایق کاری کابل های ارتباطی، جلوگیری از زنگ زدگی وسایل آشپزخانه و جلوگیری از ورود آب از سوراخ های کوچک استفاده می شود.
تفلون یک روش اصلاح شیمیایی است: در این روش که اصلاح شیمیایی تفلون نامیده می شود، یک عامل احیا کننده (الکترون دهنده) می تواند اتم های فلوئور را از اتم های کربن جدا کند. این عامل کاهنده با پیوستن به اتم های فلوئور، رادیکال کربنی از باقی مانده تفلون می سازد. در غیاب اتمهای جانشین، اتمهای کربن با دیگری پیوند مضاعف تشکیل میدهند و تک تک الکترونهای خود را جفت میکنند تا یک زنجیره هیدروکربنی غیراشباع تشکیل دهند. این مولکول های بزرگ به دلیل کمبود الکترون به سطوحی مانند گلدان می چسبند و به این ترتیب تفلون که به هیچ ماده ای نمی چسبد می تواند به بستر مورد نظر بچسبد.
دلایل نیاز به آبکاری اتصالات چیست؟
- جلوگیری از سایش و زنگ زدگی و خوردگی: فلزات ساخته شده از آلیاژها و سایر ترکیبات مستعد خوردگی هستند. همچنین به علت فشار ضربه اکسیداسیون به طور مداوم در معرض سایش و سایر شرایط فیزیکی سخت هستند. این مواد نمی توانند این شرایط را به درستی تحمل کنند و می توانند نیازهای ما را برآورده کنند. یکی از راه های رایج برای بهبود اتصالات، آبکاری است برای این منظور به طور کلی در این شرایط یک لایه فلز یا آلیاژ با خواص و مقاومت بهتر بر روی محصول مورد نظر قرار می گیرد.
- زیبایی ظاهری: اتصالات پس از آبکاری ظاهر زیبا تری خواهند داشت. و به طور مثال در ساخحت برخی از ماشین آلات بهتر است از اتصالات آبکاری شده استفاده شود تا محصول نهایی ظاهر بهتری داشته باشد.
- افزایش مقاومت حرارتی اتصالات: بعد از آبکاری میزان مقاومت اتصالات در مجتورت با حرارت بیشتر میشود بنابراین پیچ و مهره آبکاری شده برای صنایعی همچون نفت و گاز بهتر هستند.
- تغییر در رسانا بودن
- بهبود عملکرد پیچ و مهره در اتصالات و لحیم کاری
پیچ و مهره آبکاری شده در چه صنایعی قابل استفاده است؟
پیچ و مهره های آبکاری شده به دلیل مقاومت خوب در برابر خوردگی در صنایع مختلفی از جمله موارد زیر کاربرد فراوانی دارند: پیچ فلنج، در موارد مربوط به لوله های گاز و آب و… کاربرد دارد.
استفاده از پیچ و مهره و استاد بولت استیل در صنعت تقریبا در همه جا دیده می شود، پیچ و مهره در هر مکانی قابل استفاده است و یکی از مواد بی حد و حصر مورد استفاده است. از اتصال قطعات کوچک و کاربردی خانه گرفته تا صنایع بزرگ مانند خودرو و نفت و پتروشیمی غیره، همه از فلزات آبکاری شده استفاده می کنند. پیچ و مهره به عنوان ابزار بسیار کوچک مرتبط است. اما فلزات آبکاری شده ابزار ضروری در هر فرآیندی هستند. در واقع نمی توان کاربردهای خاص پیچ و مهره را توصیف کرد، اما اگر بخواهیم آنها را طبقه بندی کنیم، می توان گفت که صنایع زیر بیشترین استفاده را از این ابزار دارند.
در ساخت خودرو از قطعات زیادی استفاده می شود و اتصال این قطعات نیاز به جوش یا پیچ دارد و به همین دلیل از پیچ و مهره های زیادی استفاده می شود. نمونه بسیار واضح آن را می توان آینه بغل خودرو را نامید. زمانی که می خواهید آینه های بغل خودرو خود را تعویض کنید، با پیچ های زیادی برای باز و بسته شدن هر کدام مواجه می شوید. صنعت خودرو را می توان اولین صنعتی نامید که در آن از پیچ و مهره های آبکاری شده زیادی نسبت به سایرین استفاده می شود و این نشان دهنده اهمیت این صنعت است. جالب است بدانید که برخی از شرکت های بزرگ خودروسازی جهان از مشتریان خود خواسته اند تا برخی از پیچ ها را تعویض کنند و از نوع آبکاری آن استفاده کنند.
یکی از صنایع مانند کشتی سازی، کار آن اتصال قطعات با پیچ و مهره است. استفاده نادرست از هر پیچ باعث حوادث ناگوار می شود. به عنوان مثال چند سال پیش مستندی درباره علل غرق شدن کشتی تایتانیک پخش شد. در آنجا مشخص شد که علت اصلی ورود آب به داخل کشتی، سفت شدن نامناسب پیچ و مهره ها بوده است. همچنین همانطور که گفتیم پیچ و مهره آبکاری شده مقاومت بیشتری در برابر خوردگی و زنگ زدگی دارد که میتوان گفت این مورد یک مزیت بسیار خوب در صنعت کشتی سازی است.