به نام خدا
در طی دوره ای که کارآموزی خود را در آزمایشگاه متالوژی شرکت سایپا گذراندم از تجربیات عملی و دانسته های علمی افراد زیر بهره مند شدم . تشکر و قدردانی فراوان را از زحمات :
v دکتر سلمانی
v مهندس طالبی
v مهندس بهمن پور
v مهندس میرکمالی
v مهندس دمیرچی
که در این مدت تمام تلاش خود را در جهت ارتقاء سطح علمی و افزایش تجربیات عملی اینجانب انجام داده اند ، می نمایم .
در دورة کارآموزی در شرکت سایپا واحد آزمایشگاه متالوژی علاوه بر کارهای عملی و تجربی انجام شده در این بخش ، برای هر کار آموز یک پروژه تحقیقاتی که مرتبط با کاربرد متالوژی در صنعت خودروسازی می باشد تعریف شد ، تا کارآموز در کنار کارهای عملی با انجام کارهای تحقیقاتی نیز آشنا شود.
پروژه اینجانب سخت کاری سطحی روشهای آن ، بویژه نیتراسیون پلاسمایی و کاربرد آن در صنعت خودرو می باشد که با راهنمایی و مساعدت دکتر سلمانی انجام گرفت .
سخت کاری سطحی ( موضعی ) فولاد
دو روش کاملاً متفاوت برای سختکاری سطحی یعنی فرآیندی که در آن سطح قطعات سخت شده و در مقابل سایش مقاوم باشند ولی در عین حال مغز آنها همچنان نرم و چقرمه باقی بماند وجود دارد . یکی اینکه فولادی را انتخاب کنیم که کربن کافی داشته و با گرم و سرد کردن سخت شود . در این فولاد ما می توان قسمتهای مورد نیاز را با گرم و سرد کردن سریع سخت کنیم . دوم اینکه فولادی را انتخاب کنیم که ذاتاً قادر نیست تا حد بالایی سخت شود . ولی با تغییر دادن ترکیبات شیمیایی لایه سطحی می توان لایه مذبور را سخت کرد .
دسته بندی روشهای سخت کاری سطحی :
روشهای سخت کاری سطحی از نقطه نظر عملی به چهار گروه عمده شامل :
1 ـ کربن دهی ( کربو رایزینگ )
2 ـ کربن و ازت دهی ( کربو نیترایدینگ )
3 ـ ازت دهی ( نیترایدینگ )
4 ـ ازت دهی و کربن دهی ( نیتروکربورایزینگ )
تقسیم می شوند .
سمانتاسیون با کربن دهی سطحی فولادها :
برای تعداد زیادی از محصولات صنعتی ، نظیر چرخ دهنده ها . خار پیستون ، محورهای انتقال و امثال اینها ، لازم است که سطح قطعه سخت بوده و در عین حال قسمت مرکزی آن ، چکش خواری خود را حفظ کرده و مقاومت به ضربه بالایی داشته باشد ، تا بتواند در مقابل نیروهای دینامیک مقاومت نماید . برای این منظور سطح قطعه را با کربن سمانته می کنند .
هدف از سمانتاسیون اشباع سطح قطعه فولادی از کربن می باشد .
برای سمانتاسیون می توان از سه نوع سمان استفاده کرد . به عبارت دیگر در سمان یا محیط کربن ده ، می توان قطعات را به سه روش مختلف مورد سمانتاسیون با کربن قرار داد :
1 ـ سمانتاسیون با عناصر جامد کربن ده .
2 ـ سمانتاسیون گازی ( یا کربن دهی گازی )
3 ـ سمانتاسیون مایع .
هدف از سمانتاسیون به دست آوردن یک سطح سخت و مقاومت در برابر فرسایش می باشد که با پر کردن سطح قطعه تا حدود 0.8 الی 1.1 درصد و سپس آب دادن آن حاصل می شود . این عمل نیز حد خستگی را بالا می برد .
سمانتاسیون ، عموماً بر روی فولادهای کم کربن ، یا فولادهایی با 18/0 ـ 1/0 درصد انجام می گیرد . برای قطعات بزرگ می توان فولادهایی با کربن کمی بیشتر
( 0.2 – 0.3 درصد ) به کار برد. فولادهایی که عمق نفوذ آب گیری در آنها کم است ، برای سمانتاسیون مناسب است . زیرا با سمانتاسیون این فولاد ها ، قشرهای مجاور زیر قشر سطحی و نیز قسمت مرکزی قطعه ، از کربن محیط سمانتاسیون اشباع نشده و چکش خواری خود را ، بعد از آب دادن سطح قطعه ، حفظ می کنند . در موارد متعددی لازم است که فقط قسمتهای معینی از یک قطعه سمانته شود. در این صورت بخشهایی را که نباید سمانته شوند را می توان از یک رسوب الکترولیتیک مسی ( به ضخامت 04/0 تا 03/0 ) و یا لفافهای مخصوص پوشانید .
این لفانها معمولاً از مخلوطی از تالک با رس سفید ( کائولن ) که کاملاً نرم شده و با شیشه محلول ( چسب شیشه یا سیلیکات سدیم ) خمیر گردیده است ، تشکیل شده اند . چون در هنگام سمانتاسیون این خمیرها به راحتی ترک برمی دارند ، لذا نمی توانند کاملاً در مقابل نفوذ کربن مؤثر باشند . روش مطمئن پوشش دادن با الکترولیت مس است .
عمق نفوذ کربن یا ضخامت قشر سمانته ، طبق تعریف ، فاصله از سطح سمانته تا صفحه‌ای است که سختی آن به 550 ویکرز برسد . ( استاندارد SIS 11700 8 ) .
غلظت کربن در قشر سطحی فولادهای کربنی باید به حدود 0.8 الی 1.1 درصد برسد .
اگر درصد کربن در قشر سطحی ، از مقدار فوق تجاوز نماید . سمانتیت آزاد و درشت در سطح تشکیل شده و کیفیت سطح فولاد را پایین می آورد .
در فولادهای کربنی عملاً تشکیل کربور، در فاز آستنیت در اثر دیفوزیون ، غیر ممکن است در حالی که در مورد فولادهای حاوی عناصر آلیاژی نظیر V,MO,Mn,CN .
بر عکس ، در موقع سمانتاسیون تشکیل قشر دو فازه آستنیت + کربور ، به وفور دیده می شود در این حالت ، کربورهای رسوب یافته عموماً یک شکل کروی دارند .
سمانتاسیون فولادهایکه کرم ، مولیبدن با منگنز در خود دارند ، می تواند غلظت کربن در سطح تا حدود 2 ـ 8/1 درصد برساند .
فولادهای زنگ نزن :
فولادهای زنگ نزن به دلیل کروم زیاد ، مقاومت به خوردگی بالایی دارند . برای تولید این نوع فولادهای بایست در حدود 12% کروم اضافه نمود . کروم سطح فلز را با تشکیل یک فیلم پسیواکسیدی مقاوم به خوردگی می نماید . برای تولید فیلم اکسیدی نیاز به محیط اکسیدی داریم .
اضافه کردن نیکل به فولاد زنگ نزن مقاومت به خوردگی را در محیط طبیعی یا اکسیدی ضعیب بهبود بخشیده و موجب افزایش قیمت آن می شود نیکل انعطاف پذیری و چکش خواری را نیز بهبود می بخشد و ساختار CC F آستنیت را در دمای محیط پایدار می کند .
مولیبدن ، هنگامی که به فولاد زنگ نزن اضافه می شود ، مقاومت به خوردگی را در حضور یونهای کلرید ، بهبودی بخشد ، در حالی که آلومینیم مقاومت را در دماهای بالا بهبود می دهد .
گروههای مهم فولاد زنگ نزن عبارتند از :
¨ آلیاژهای آهن کروم
¨ آلیاژهای نیکل ـ کروم ـ کربن
¨ آلیاژهای آهن کروم ـ کربن
محلول اچ فولادهای زنگ نزن که از روی کتاب :
An Introductiory to Metullurgical Labaratory techniques.
استخراج شده عبارتست از :
شناسنامه قطعات
هر یک از قطعات خودرو دارای شناسنامه ای مجزا می باشند که این شناسنامه ها در شرکت بایگانی شده و به هنگام لزوم به آنها مراجعه می شود هر شناسنامه دارای دو جلد است .
مشخصات موجود در جلد شناسنامه به شرح زیر است :
در جلد دوم شناسنامه متن تمام استاندارد های مربوط به قطعه گنجانده شده است .
سختی گرفتن از پیچها
تعدادی پیچ که برای بررسی به آزمایشگاه ارجاع داده شده بود ، پس از برش بوسیلة اره و سوهان زنی در سطح مقطع بریده شده ، بوسیله دستگاه مانت ، مانت گرفته شده و سپس با توجه به شمارة فنی هر پیچ ، مشخصات استاندارد هر پیچ شامل سختی سطح ، سختی مغز ، جنس و نوع پوشش استخراج شد . با توجه به اینکه می دانستیم که این پیچها سخت کاری سطحی شده است ، لذا برای اینکه بتوانیم سختی سطح و سختی مغز را با توجه به فاصله از سطح تعیین کنیم ، سختی آنها بوسیلة دستگاه میکرو سختی سنج اندازه گرفته شد .
دستگاه سختی سنج سختی را به ما بر حسب HV می دهد که با توجه به اعداد بدست آمده از روی قطر نقطه اثر و مراجعه به جدول ، معادل سختی بر حسب ویکرز بدست می آید .
همچنین دستگاه سختی سنج فاصله نقطه اثر که در آن نقطه سختی را می گیریم تا سطح قطعه بر حسب mm را مشخص می نماید .
چند نمونه از موارد بررسی شده :
نام قطعه بررسی شده : screw tapping
شماره فنی : k99865-C425B
درخواست کننده : سایپا کره
نام سازنده : کره
نوع پوشش : Black paint
جنس پیچ : size to szzc
سختی سطح در رنج قابل قبول : 450-750 HV
ضخامت قابل قبول : 0.1 –0.23
مقدمه ۴
سخت کاری سطحی ( موضعی ) فولاد ۵
دسته بندی روشهای سخت کاری سطحی ۵
سمانتاسیون با کربن دهی سطحی فولادها ۶
کربن دهی گازی ۹
گازهای کربن دهی ۹
کوره ها ۱۰
عمق نفوذ مؤثر و عمق نفوذ کل ۱۰
کربن دهی مایع ۱۰
مزایا و محدودیتهای کربن دهی مایع ۱۱
کربن دهی جامد ۱۱
روشهای اندازه گیری عمق نفوذ در قشر سمانته ۱۲
سمانتاسیون به روش پلاسمایی ۱۳
نیتراسیون ۱۴
مکانیزم تشکیل قشر نیتروره ۱۷
تأثیر نیتراسیون بر خواص مختلف فولاد ها ۱۹
تصویر میکروسکوپی ۲۰
روشهای مختلف عملیات نیتراسیون ۲۱
مشخصات لایه نیتروره نسبت به لایه کربوره ۲۲
مزایا و معایب نیتراسیون در مقایسه با سایر روشها ۲۲
معایب نیتراسیون ۲۳
پلاسما ۲۴
کاربرد نیتراسیون پلاسما ۲۴
میل لنگ ها ۲۵
انواع چرخ دنده ها ۲۵
مقایسه اقتصادی روشهای گازی و پلاسمایی ۲۶
مزیت های روش گازی ۲۶
مزیت های روش نیتراسیون پلاسمایی ۲۷
فولادهای زنگ نزن ۲۹
علائم DIN برای نامگذاری فولاها ۳۰
نقشه خوانی قطعات ۳۱
اطلاعات بدست آمده از روی نقشه در مورد فیلتر بنزین ۳۳
شناسنامه قطعات ۳۴
بررسی مهره ها و پیچ زانویی هواکش CLC 36
سختی گرفتن از پیچها ۳۷
جمع بندی ۳۸
نام قطعه بررسی شده: سگ دست Knucle ( پراید ) ۴۰
نام قطعه بررسی شده : چشم شیشه شور ۴۲
نام قطعه بررسی شده : دنده دوم پراید (GEAR – SEC 2N) 43
دستگاه کشش ۴۴
بازدید از خط تولید پراید ۴۵
تست های انجام شده بر روی پراید در خط تولید ۴۶