مهندسی سطح

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو

مهندسی سطح شامل کاربرد تکنولوژی‌های سنتی و یا نوین عملیات حرارتی و یا دیگر عملیات سطحی نظیر انواع روش‌های پوشش‌دهی بر روی مواد و قطعات حساس مهندسی به منظور دستیابی به بک ماده مرکب با خواصی است که در هیچ یک از مواد تشکیل دهنده مغز و یا سطح قطعه به تنهایی وجود ندارد. اغلب دیده شده که تکنولوژی‌های مختلف سطحی را بر روی قطعات مهندسی از پیش طراحی و ساخته شده اعمال می‌کنند. مهندسی سطح عبارت است از طراحی و ساخت قطعه با علم به اینکه چه نوع عملیات سطحی و یا عملیات حرارتی سطحی قرار است بر روی آن انجام گیرد.

اصطلاح مهندسی سطح (Surface Engineering) از اوایل دهه ۱۹۸۰ متداول گردید و به عنوان پایه مشخصی که بسیاری از میدان‌های مهندسی، فیزیک و علم مواد را در خصوص قطعات صنعتی پوشش می‌دهد، در نظر گرفته شد.

سطح قطعات صنعتی، مهم‌ترین بخش آن است، زیرا بسیاری از شکست‌ها، از سطح شروع می‌شود. لذا، حفاظت و مقاوم‌سازی سطح از مسائل بسیار حساس و تعیین‌کننده کیفیت و عمر قطعات و در نهایت، کارآیی یک واحد تولیدی و بهای تمام شده محصول می‌باشد.

انگیزه برای توسعه و گسترش عملیات حرارتی سطحی و مهندسی سطح تا حدودی بر می‌گردد به پیشرفت‌های سریع و وسیع در تکنولوژی‌هایی نظیر لیزر، پرتو الکترونی، عملیات حرارتی شیمیایی، تولید و بکارگیری پدال‌ها، انواع روش‌های لایه‌نشانی، نوآوری در رابطه با پوشش‌های مهندسی و هچنین کاشن بیرونی و روش‌های نوین دیگر. علاوه بر این منشا و مبانی و اصول مهندسی سطح را باید در تکنولوژی‌های سنتی عملیات حرارتی سطحی نظیر تبرید سریع بمنظور سخت کردن، کربن‌دهی و نیتروژن‌دهی آلیاژ‌های آهن جستجو کرد. ده‌ها سال است که طراحان قطعات مهندسی در تمام بخش‌های تولیدی صنایع با استفاده از فرایند کنترل شده تبدیل آستنیت به مارتنزیت بطور موضعی بر روی سطح قطعات توانسته‌اند آلیاژهای آهنی مرکب تهیه کنند به نحوی که مجموعه ساخته شده بدلیل خواص ویژه و منحصر بفرد آن در هیچ یک از نواحی سطحی و یا حجمی به تنهایی قابل حصول نمی‌باشد.

ظهور تکنولوژی‌های نوین سطحی برای اولین بار این فرصت استثنایی را برای مهندسان فراهم کرد که بتوانند قطعات ساخته شده از آلیاژهای غیرآهنی و حتی مواد غیرفلزی را نیز تحت عملیات سطحی قرار دهند. بدین ترتیب دامنه کاربرد مهندسی سطح گسترش یافته و نه تنها آلیاژهای آهنی بلکه آلیاژهای غیرآهنی و حتی در مواردی مواد غیرفلزی و پلیمر‌ها را نیز در برگرفته است.

انواع عملیات مهندسی سطح[ویرایش]

  • افزودن ماده به سطح: رسوب دادن سطحی شامل افزودن ماده‌ای با ترکیب شیمیایی متفاوت از زمینه به سطح قطعه است که برخی از روش‌های آن شامل آبکاری الکتریکی، پوشش‌دهی بدون استفاده ازجریان برق، رسوب‌دادن از فاز بخار فیزیکی یا شیمیایی و پاشش حرارتی می‌باشد.
  • تغییر ساختار میکروسکوپی سطح: دراین روش بدون تغییر ترکیب به کمک روش‌هایی مانند عملیات حرارتی به یکی از روش‌های شعله‌ای، القایی و یا لیزری ساختار میکروسکوپی سطح تغییر خواهد کرد. دراین روش‌ها عمدتاً سختی سطحی بدست آمده و با انتخاب روش و کنترل پارامترها می‌توان عمق سختی را کنترل نمود.
  • تغییر شیمیایی سطح: فرآیند تغییر در فلز پایه سطح به شکل غیرفلزی بدون افزودن ماده‌ای جدید و یا تغییر ابعاد است که خواص متفاوت از خواص اولیه به سطح خواهد داد. سخت کردن توسط عناصر بین نشینی اکسیژن، نیتروژن و کربن و بور بصورت نفوذی از این جمله‌اند.

پیوند به بیرون[ویرایش]