استفاده از پوشش‌های مقاوم در برابر خوردگی به عنوان یک روش بسیار ایده‌آل برای حفاظت از مواد زیرین مطرح شده است. این پوشش‌ها قابلیت کاهش بسیار قوی اثرات زیانبار خوردگی را دارند. یکی از ترکیبات معتبر و گسترده در این زمینه، فولاد کربنی با یک لایه از روی است که به آن فولاد گالوانیزه هم گفته می‌شود. فرآیندهای متنوعی برای اعمال این لایه محافظ وجود دارند و از جمله متداول‌ترین آنها، فرآیند گالوانیزه کردن است. در این مقاله، نقدی جزئی و دقیق به جزئیات فرآیند گالوانیزه کردن خواهیم پرداخت.
گالوانیل چیست؟
گالوانیل به یک نوع از فولادهای گالوانیزه اشاره دارد که در واقعیت، ویژگی‌های زیادی با فرآیند گالوانیزه‌کردن داغ (که شامل غوطه‌ور کردن قطعه در حمامی از روی مذاب است) را به اشتراک دارد. در مراحل ساخت فولاد گالوانیل، ابتدا ماده به یک حوضچه حاوی آلیاژ مایعِ روی منتقل می‌شود. روی موجود در حوضچه، بدون تغییر زیاد در خصوصیات متالوژیکی لایه‌ی روی یا فولاد، به سطح ماده چسبیده و این مرحله به طور اساسی به فرآیند گالوانیزه‌کردن داغ شباهت دارد.
در مرحله بعدی این فرآیند، فولاد گالوانیله از میان یک کاردک باد با فشار پایین و حجم بالا عبور می‌کند. این کاردک باد، قبل از انجام سخت شدن، مقادیر اضافی از پوشش روی را از فولاد حذف می‌کند. این عمل باعث می‌شود که فولاد گالوانیله نسبت به فولاد گالوانیزه‌ی معمولی، پوشش روی نازک‌تری داشته باشد.
سپس مواد در کوره قرار می‌گیرند و تا زمانی که به دمای بازپخت برسند و مدت معینی را در آنجا سپری کنند، در آنجا باقی می‌مانند. این فرآیند باعث می‌شود که روی و سطح فولاد با یکدیگر آلیاژ شده و در نهایت، فولاد گالوانیل به ابعاد مشخص برش داده می‌شود.
مزایا و معایب فولاد گالوانیل
استفاده از فولاد گالوانیل نسبت به فولاد بدون پوشش یا سایر فلزات پوشیده‌شده، با مزایا و معایبی همراه است که در ادامه به بررسی آنها خواهیم پرداخت:
یکی از مزایای برجسته این نوع فولاد، قابلیت مناسبی برای رنگ‌آمیزی است. ظاهر مات نهایی پوشش روی، نسبت به فولاد گالوانیزه‌ی استاندارد، توانایی جذب بیشتری دارد، که در نتیجه، فرآیند چسبیدن رنگ به سطح بهبود یافته و امکان خلق طیف وسیعی از طرح‌ها و رنگ‌ها فراهم شده است.
سختی پوشش روی در فولاد گالوانیل، به مراتب بیشتر از بسیاری از انواع دیگر فولادهای گالوانیزه است. این ویژگی باعث افزایش مقاومت فولاد در برابر خراش یا آسیب‌های مرتبط با پوشش می‌شود که ممکن است فولاد را در معرض شرایط محیطی خاص قرار دهد.
علاوه بر این، قابلیت شکل‌پذیری و جوشکاری پوشش گالوانیل، نسبت به سایر انواع فولادهای گالوانیزه، بیشتر است. این موضوع به کاربران این نوع فولاد این امکان را می‌دهد که براحتی آن را به شکل‌ها و ابعاد مورد نظر خود شکل دهند. همچنین، مقاومت به خوردگی در فولاد گالوانیل به طور قابل توجهی بیشتر از فولادهای کربنی بدون پوشش می‌باشد.
با این حال، عیب اصلی در فرآیند گالوانیل کردن این است که به دلیل پوشش نازک‌تر نسبت به فولاد گالوانیزه، مقاومت به خوردگی کمتری نسبت به آن ایجاد می‌شود. این نکته می‌تواند در برخی شرایط محیطی خاص، به عنوان یک معایب مد نظر قرار گیرد.
استفاده‌های رایج فولاد گالوانیل
گالوانیل کردن یک فرآیند مهم است که می‌تواند بر روی فولادهای مختلف انجام شود و در موارد متعددی مورد استفاده قرار گیرد. در زیر به بررسی کاربردهای این فولادهای گالوانیل شده می‌پردازیم، که شامل امکانات شکل‌دهی، مقاومت در برابر تنش عمیق، و استفاده در مصارف با تنش کششی بالا می‌شود:
پیشنهاد سایت : سه روش مختلف برای خم کردن آلومینیوم
1. شکل‌دهی:
شکل‌دهی یکی از جنبه‌های حیاتی در صنعت و فناوری فلزات است و در فرآیند گالوانیزه کردن نیز این امکان به وفور وجود دارد. شکل‌دهی به معنای تغییر شکل یا ایجاد شکل دلخواه در یک ماده است. در مورد فلزات، این فرآیند عمدتاً به وسیله تغییر شکل مکانیکی مواد صورت می‌گیرد.
در فرآیند گالوانیزه کردن، فلزات به وسیله فشار، حرارت، یا ترکیبی از این دو، به شکل دلخواهی تغییر شکل داده می‌شوند. این فرآیند شکل‌دهی به دو صورت اصلی ممکن است:
1. شکل‌دهی حرارتی:
در این روش، فلز به دمای بالا گرم شده و در اثر این گرمایی که به آن وارد شده، انعطاف‌پذیری فلز افزایش می‌یابد. سپس با استفاده از ابزارهای شکل‌دهی مانند هماهنگ‌ها، ماتریس‌ها و غیره، به شکل دلخواه فرم داده می‌شود.
2. شکل‌دهی مکانیکی:
در این روش، فلز تحت فشار، کشش یا تغییر شکل مکانیکی دیگر قرار گرفته و شکل دلخواه به آن داده می‌شود. این ممکن است به وسیله ابزارهایی مانند ماشین‌آلات شکل‌دهی، پرس‌ها، یا ابزارهای جوشکاری صورت گیرد.
شکل‌دهی در فرآیند گالوانیزه کردن نه تنها به تولید قطعات با اشکال مختلف کمک می‌کند، بلکه باعث افزایش مقاومت فلزات در برابر خوردگی نیز می‌شود. این افزایش مقاومت به عنوان یکی از مزایای این فرآیند مطرح می‌شود، زیرا شکل‌دهی می‌تواند به تقویت ساختار فلزات و بهبود ویژگی‌های مکانیکی آنها کمک کند.
2. تحت کشش عمیق:
تحت کشش عمیق (Deep Drawing) یک فرآیند شکل‌دهی فلزات است که در آن یک ورقه فلزی به شکل دلخواه و با تغییر شکل قابل توجه، به یک قطعه چندضلعی و عمیق تبدیل می‌شود. این فرآیند معمولاً در صنایع خودروسازی، تولید ظروف فلزی، و صنایع مشابه به عنوان روشی مؤثر برای تولید قطعات با شکل‌های پیچیده و عمیق استفاده می‌شود.
تحت کشش عمیق به طور معمول با استفاده از یک ماشین تحت کشش (Deep Drawing Press) انجام می‌شود. در این فرآیند، یک ورقه نازک فلزی، معمولاً فولاد یا آلومینیوم، بر روی یک قالب یا ماتریس قرار می‌گیرد. سپس یک ماشین تحت کشش این ورقه را به سمت پایین فشار داده و درون قالب فشرده می‌کند تا شکل دلخواه و عمیقی به ورقه داده شود.
عملیات تحت کشش عمیق به طور معمول شامل مراحل زیر است:
1. قرار گرفتن ورقه در ماتریس:
ورقه فلزی در ابتدا بر روی یک ماتریس قرار می‌گیرد.
2. فشار دادن ورقه:
ماشین تحت کشش فشاری به ورقه وارد می‌کند تا آن را به شکل قالب تبدیل کند. این فشار ممکن است تحت تاثیر گرمای موضعی (تحت کشش عمیق گرم) یا در دمای محیط (تحت کشش عمیق سرد) اعمال شود.
3. فرم‌دهی و شکل‌دهی:
ورقه به شکل دلخواهی تغییر شکل می‌یابد و درون قالب یا ماتریس جا می‌گیرد.
4. برش و خروج قطعه:
قطعه شکل‌داده شده از ورقه خارج می‌شود.
تحت کشش عمیق نقش مهمی در تولید اجزاء خودرو، ظروف تحت فشار مانند بشقاب‌ها و ظروف آشپزخانه، و سایر محصولات فلزی با شکل‌های پیچیده ایفا می‌کند. این فرآیند نه تنها به تولید انبوه و سریع قطعات مورد نیاز اقتصادی کمک می‌کند، بلکه همچنین به واردات مقاومت و استحکام مکانیکی به قطعات فلزی می‌انجامد.
3. در مصارف با تنش کششی بالا:
مصارف با تنش کششی بالا به کاربردهایی اشاره دارد که قطعات یا ساختارهای فلزی در آنها تحت تنش کششی عظیم قرار می‌گیرند. این کاربردها معمولاً در شرایط خاص و استفاده از فلزات با خصوصیات مکانیکی بالا صورت می‌گیرد. تنش کششی بالا معمولاً به اندازه بیش از حد معمول در شرایط معمولی تحمل می‌شود و نیاز به فلزات با مقاومت بسیار بالا به این نوع تنش دارند.
برخی از مصارف با تنش کششی بالا عبارتند از:
1. صنعت هوافضا:
در صنعت هوافضا، قطعات مهمی مانند قطعات موتورها، ساختارهای بدنه هواپیماها، و قطعات اتصالاتی به تنش کششی بسیار بالا نیاز دارند. فلزات با خصوصیات مکانیکی بالا در اینجا برای ایمنی و عملکرد بهینه استفاده می‌شوند.
2. صنعت اتومبیل:
در تولید خودروها، بخش‌های مهمی از ساختار موتور، فریم، و قطعات ایمنی به تنش کششی بالا قرار می‌گیرند. افزایش مقاومت فلزات در برابر تنش کششی می‌تواند به بهبود کارایی و ایمنی خودروها کمک کند.
3. صنایع نفت و گاز:
در این صنعت، لوله‌ها و قطعاتی که در شرایط شدید فشار و کشش قرار می‌گیرند، نیاز به مقاومت بالا در برابر تنش کششی دارند. فلزات با توانایی مقاومت بالا به خوبی در این شرایط مورد استفاده قرار می‌گیرند.
4. صنایع دریایی:
در ساخت سفینه‌ها و تجهیزات دریایی، برخی از قسمت‌ها به تنش کششی بسیار بالا در مواجهه با شرایط دریا نیاز دارند. این شرایط شامل فشارهای هیدرودینامیکی و تغییرات دمایی هستند.
استفاده از فلزات با مقاومت بالا در برابر تنش کششی در این صنایع به بهبود کارایی، ایمنی، و دوام قطعات کمک می‌کند. این فلزات معمولاً از جنسهای خاصی همچون فولادهای آلیاژی مقاوم با خصوصیات مکانیکی بالا تولید می‌شوند.
جمع بندی
در این مقاله، به بررسی جزئیات و ابعاد گسترده‌تری از فرآیند گالوانیزه کردن فلزات پرداخته شد. همانطور که پیش‌تر ذکر شد، گالوانیزه کردن به منظور رنگ‌آمیزی طراحی شده است و تأثیرگذاری بسیاری بر مقاومت فولاد در مقابل خوردگی دارد. این فرآیند با اعمال لایه‌هایی از روی به فلزها، آنها را از عوامل خوردگی محافظت می‌کند و در نتیجه، عمر و استحکام فلزات را بهبود می‌بخشد.
تجزیه و تحلیل گام به گام فرآیند گالوانیزه کردن، از آغاز اعمال لایه نازک روی به فلز تا پایان مراحل حرارتی و شکل‌دهی، به دقت مورد بحرانی قرار گرفته است. همچنین، اثرات متعدد این فرآیند بر خصوصیات مکانیکی و فیزیکی فلزات، از جمله افزایش سختی و قابلیت شکل‌پذیری، به تفصیل بررسی شده است.
اگر شما نیز در زمینه گالوانیزه کردن سوالاتی دارید یا نظراتی به اشتراک می‌خواهید، خوشحال می‌شویم که آنها را در بخش نظرات این مقاله به اشتراک بگذارید. هرگونه اظهار نظر یا سؤال شما می‌تواند منجر به بحث و گفتگوی مفیدی در این زمینه شود و اطلاعات بیشتری را به اشتراک بگذاریم.
پیشنهاد سایت : فولاد نرم چیست ؟ + کاربردها
