گرایش روز افزون صنایع هوا و فضا به جایگزینی پوششهای کروم سخت با پوششهای PVD

گرایش روز افزون صنایع هوا و فضا به جایگزینی پوششهای کروم سخت با  پوششهای PVD
تاريخ:بيستم اسفند 1397 ساعت 14:51   |   کد : 97

استفاده از پوشش های محافظ حرارتی برای محافظت از موتورهای هواپیماهای نظامی نظیر F100 و همچنین هواپیماهای مسافرتی

جستجو برای جایگزین مناسب برای قطعات کروم سخت مورد استفاده در صنعت هوافضا به یکی از موارد مهم و کلیدی در زنجیره تامین سازندگان هواپیما تبدیل شده است.

دلیل مهم این رویکرد، خطرات و ریسک های سلامتی و زیان های محیط زیستی ناشی از کروم شش ظرفیتی که یکی از محصولات سمی آب کروم کاری می باشد، است. بهمین دلیل قوانین سختگیرانه ای برای استفاده از کروم در مارکت جهانی وجود دارد. در اتحادیه اروپا، کروم 6 ظرفیتی در حیطه فوانین اروپایی REACH (Registration, Evaluation, Authorization and Restriction of Chemical) که به عنوان یک چهارچوب و راهنما برای استفاده از این عنصر می باشد، قرار می گیرد. همچنین کروم در ایالت متحده آمریکا تحت قوانین OSHA می باشد.

هرچند، استفاده از یک جایگزین مناسب در صنایع هوافضا به دلیل توزیع گسترده استفاده از کروم برای عملیات سطحی قطعات، امری بسیار سخت می باشد. برای مدت های مدید برای بدست آوردن سختی، مقاومت به سایش، حفاظت خوردگی و اقزایش عمر قطعات در سازه های هوافضایی، قطعات جعبه دنده و موتور، این روش مورد استفاده قرار گرفته است. در موارد متعددی، به دلیل ظریب اصطکاک پایین، برای ساخت قطعاتی که تحت تماس فلز با فلز می باشند، مورد استفاده قرار گرفته است.

به همین دلیل، به منظورفرایند جایگرین کردن کروم سخت، شرکت های هوافضایی باید ارزیابی های مناسبی را برای توجیه استفاده از کروم در ابتدای امر و مشکلات ناشی از آن، انجام دهند، تا بتوانند به دنبال جایگرین مناسب بگردند. این امر بسیار پیچیده می باشد، مطالعات وسیعی در خصوص شرایط کاری و عمکرد هر کدام از قطعات به تنهایی و در تعامل با قطعات دیگر از نظر مکانیزم سایش، میزان روغنکاری مورد نیاز و شرایط محیطی باید انجام پذیرد. انجام این آنالیزها، از آن جهت که هنوز جایگزین کاملا مناسبی موجود نمی باشد، بسیار حیاتی می باشد.

همچنین با جایگزین کردن، موقیعیت هایی برای بدست آوردن خواص بالاتر نسبت به کروم سخت، نیز ارزیابی می شود. کروم سخت علی رغم استفاده بسیار گسترده، بدون ضعف ها و محدودیت هایی برای رسیدن به سختی مناسب و حفاظت خوردگی مناسب نبوده است. در کاربردهایی که برای سطوح برجسته و رزوه استفاده می شود، ریسک های برای خوردگی نقطه ای و کنده شدن سطحی تحت شرایط تنشی وجود دارد.

پوشش های PVD

یکی از جایگزین های کروم سخت که به صورت گسترده در صنایع هوافضا استفاده می شود،  پوششهای PVD (یک جایگزین بدون خطر، مورد تایید REACH ) می باشد. Physical Vapor Deposition (PVD) بسیاری از مزایای کروم سخت و حتی در برخی موارد بالاتر را ارایه می دهد.

PVD شامل رسوب دادن یک لایه نازک پوشش بر روی قطعه در شرایط خلا می باشد. این روش به طور معمول در دماهای نسبتا پایین، بین 160 تا 500 درجه سانتی گراد انجام می شود. این بازه دمایی، بدلیل پایین بودن نسبت به دمای تمپر فولادها بسیار مناسب می باشد، در واقع عملیات بدون تغییر اساسی در ساختار و خواص مکانیکی قطعه صورت می گیرد.

در میان انتخاب های موجود برای PVD پوشش های پایه کربنی متعددی موجود می باشد که ترکیب منحصر به فردی از سختی سطحی بسیار بالا، ظریب اصطکاک پایین و خواص ضد خوردگی مناسب را ارئه می دهد. به عنوان مثال شرکت Oerlikon Balzers محصولی به نام Balinit C ارائه می دهد که توجه بسیاری از شرکت های عظیم هوافضایی نظیر بوئینگ را جلب کرده است.

در ماه نوامبر، شرکت ایرباس اعلام کرد که استفاده از BALINIT C را به آلیاژهای مس نیز گسترش داده است (آلیاژی که عموما برای بیرینگ و بوش در Landing Gear هواپیما ها مصرف می شود). سابقا، ایرباس استفاده از PVD را برای پوشش فولاد، تیتانیوم و قطعات اینکونل نیز تائید کرده بود.

با تائید فنی BALINIT C به عنوان جایگزین غیز خطرناک و مورد تائید REACH ، مرکز Oerlikon Balzers در انگلستان و فرانسه مورد تائید ایرباس قرار گرفتند.

Oerlikon Balzers با مخلوط کردن فلز و کربن شبیه الماس، BALINIT C که یک پوشش تنگستن کاربید/ کربن (WC/C) می باشد را بوجود آورد. این پوشش که به ضخامت 1 تا 5 میکرون می باشد، قابلیت استفاده بر روی رولر بیرینگ و قطعات دنده فرود را دارد. با بوجود آوردن سطحی براق و یکنواخت نیاز به عملیات نهایی پس از پوشش دهی را حذف می کند که منجر به صرفه جویی در زمان و پول می شود. همچنین این یک مزیت مهم نسبت به سخت کاری کروم که نیاز به عملیات نهایی سطحی برای رساندن به تولرانس و پولیش برای حصول سطح یکنواخت دارد، می باشد.

BALINIT C چسبندگی بیشتری به سطح فلز نسبت به کروم کاری تحت بار و سایش چسبنده ارایه می دهد. همچنین به دلیل ظریب اصطکاک پایین، میزان خوردگی پیتینگ و فرتینگ کمتری را در قطعات متحرک نظیر اکتوایتورها و پمپ های مورد استفاده در هواپیما ارائه می دهد. این مزیت، برای کاربردهایی با روغن کاری محدود و یا خشک بسیار مناسب می باشد.

بیرینگ ها یکی دیگر از قطعاتی می باشند که تحت سایش های غیر یکنواخت قرار دارند. این پوشش از آنجایی که در دمای زیر 200 درجه سانتی گراد انجام می شود، برای موارد سخت گردانی سطحی نظیر بیرینگ های فولادی مناسب می باشد.

با افزایش استفاده از پوشش های PVD توسط شرکت های مطرحی نظیر ایرباس، شانس حذف کردن کروم کاری سخت از صنایع هوافضا بیشتر شده است.

 

Share

آدرس ايميل شما:  
آدرس ايميل دريافت کنندگان  
 


 

 تمامی حقوق معنوی این سایت متعلق به انجمن تیتانیوم ایران میباشد
 تمامی حقوق معنوی این سایت متعلق به انجمن تیتانیوم ایران میباشد