טיפול בהקשות פני השטח משתמש בשיטה ספציפית כדי להשיג קשיות גבוהה יותר על פני החלק, תוך שמירה על קשיות נמוכה יחסית וקשיחות טובה בפנים. שילוב זה יכול להפוך את החלקים לעמידים יותר בפני כוחות חיצוניים כמו בלאי, חיכוך והשפעה.
שיטות טיפול התקשות פני השטח הנפוצות
1. טיפול בורח
קרבורן הוא להניח חלקים במדיום המכיל פחמן ולחמם אותו לטמפרטורה מסוימת כדי לאפשר לאטומי פחמן לחדור אל פני השטח של החלק ליצירת שכבת פחמן גבוהה. לאחר טיפולי מרווה ומזג לאחר מכן, ניתן לשפר משמעותית את קשיות פני השטח. טיפול בקרבורס מתאים לחומרים כמו פלדת פחמן נמוכה ופלדת סגסוגת נמוכה, ולעתים קרובות משמש לייצור חלקים כמו הילוכים ופירים הנושאים עומסים גדולים.
בתהליך הקרבורני, השליטה בפרמטרים כמו טמפרטורה, זמן ופוטנציאל פחמן היא מכריעה. אם הפרמטרים אינם תקינים, עלולים להתרחש בעיות כמו שכבה קרבורנית לא אחידה, לא ניתן להתרחש מספיק קשיות או סדקים.
2. טיפול בהתייחסות
החנקן הוא למקם את החלקים באטמוספרה המכילה חנקן בטמפרטורה מסוימת, כך שאטומי החנקן חודרים אל פני השטח של החלקים ליצירת שכבה ניטרד. טיפול חנקן יכול לשפר את קשיות השטח, עמידות בלאי, עמידות בפני קורוזיה וכוח עייפות של חלקים. טיפול חנקן מתאים לפלדת סגסוגת, נירוסטה וחומרים אחרים, ולעתים קרובות משמש לייצור חלקים בעלי דיוק גבוה כמו תבניות וכלי חיתוך.
הטמפרטורה של הטיפול החנקני נמוכה יחסית, העיוות קטן וניתן ליצור שכבת ניטריד צפופה על פני החלק, שיש לה עמידות בפני קורוזיה טובה. עם זאת, טיפול חנקן לוקח יותר זמן ועולה יותר.
3. טיפול מרגש
מרווה הוא תהליך בו חלקים מחוממים מעל טמפרטורה קריטית, שוחקים על חום לפרק זמן ואז מתקררים במהירות. מרווה יכול לגרום לחלקים להשיג קשיות וחוזק גבוהים, אך הוא יכול גם לייצר לחץ פנימי גדול בתוך החלקים, שיכולים להוביל בקלות לעיוות ופיצוח של החלקים.
על מנת להפחית את הלחץ הפנימי לאחר המרווה, בדרך כלל מבוצעת הרפיה. טמפרטורה היא תהליך בו החלקים המרוגעים מחוממים לטמפרטורה מסוימת, שומרים על חום לפרק זמן ואז מתקררים לאט. הרפיה יכולה להפחית את הקשיות והחוזק של החלקים ולשפר את הקשיחות והפלסטיות של חלקים. זה יכול גם לבטל לחץ פנימי ולמנוע עיוות ופיצוח של חלקים.
תפקיד הטיפול בהתקשות פני השטח
1. שפר את התנגדות השחיקה
הקשיות הגבוהה של פני השטח יכולה להתנגד ביעילות בלאי ולהאריך את חיי השירות של החלקים. לדוגמה, בתמסורת מכנית, לאחר קשיחת פני ההילוך, ניתן להפחית את בלאי משטח השן וניתן לשפר את יעילות ההולכה.
2. שפר את עמידות הקורוזיה
כמה שיטות טיפול בהתקשות פני השטח, כמו טיפול חנקן, יכולות ליצור שכבה ניטריד צפופה על פני החלק עם עמידות בפני קורוזיה טובה. זה חשוב במיוחד לחלקים הפועלים בסביבות קשות.
3. שפר את חוזק העייפות
הטיפול בהתקשות פני השטח יכול לייצר לחץ דחיסה שיורי על פני החלק. לחץ דחיסה זה יכול לקזז את לחץ המתיחה שסבל מהחלק במהלך השימוש, ובכך לשפר את חוזק העייפות של החלק. לדוגמה, על חלקים כמו ארכובה של מנועי רכב, טיפול בהתקשות פני השטח יכול לשפר משמעותית את חיי העייפות של החלקים.