تجهيز السطح الفولاذي وتقنية التشطيب: Wheelabrating

التعريف والمفهوم الأساسي

تعتبر عملية الـ Wheelabrating معالجة ميكانيكية لسطح المواد تُستخدم بشكل رئيسي في صناعة الصلب لتنظيف وتحضير أو تعديل أسطح الصلب من خلال تأثيرات كاشطة عالية السرعة. تتضمن دفع وسائط كاشطة - مثل حبيبات الصلب، أو كرات الصلب، أو الكاشطات المعدنية - ضد سطح الصلب باستخدام عجلات دوارة أو عجلات نفخ، مما يؤدي إلى تعديل سطح متحكم فيه وموحد.

الهدف الأساسي من الـ Wheelabrating هو إزالة الملوثات السطحية مثل الصدأ، أو قشور المطحنة، أو الطلاء، أو طبقات الأكسيد، مما يعزز نظافة السطح وخشونته. يمكن أيضًا استخدامه لتحسين التصاق السطح للطلاءات اللاحقة، وزيادة عمر التعب، أو منح أسطح معينة قوامًا محددًا لأسباب وظيفية أو جمالية.

في نطاق أوسع من طرق إنهاء سطح الصلب، يتم تصنيف الـ Wheelabrating كعملية كاشطة ميكانيكية. يتميز عن تقنيات أخرى مثل الصدم بالكرات، أو النفخ بالرمل، أو التنظيف الكيميائي من خلال استخدام وسائط كاشطة مدفوعة ميكانيكيًا وقدرته على الإنتاجية العالية والتحكم في خشونة السطح.

الطبيعة الفيزيائية ومبادئ العملية

آلية تعديل السطح

أثناء عملية الـ Wheelabrating، يتم تسريع الجسيمات الكاشطة بواسطة عجلات دوارة أو عجلات نفخ إلى سرعات عالية - تتراوح عادةً من 20 إلى 100 متر في الثانية - قبل أن تصطدم بسطح الصلب. يتم نقل الطاقة الحركية لهذه الجسيمات عند الاصطدام، مما يتسبب في تشوه بلاستيكي، أو قطع دقيق، أو إزالة الملوثات السطحية.

على المقياس الدقيق أو النانوي، تؤدي هذه العملية إلى سطح خشن يتميز بانبعاجات دقيقة، وشقوق دقيقة، وركيزة نظيفة خالية من الأكسيد. تؤدي التأثيرات المتكررة إلى تصلب العمل في الطبقة السطحية، مما يزيد من الصلابة المحلية والضغوط الانضغاطية المتبقية، مما يمكن أن يحسن مقاومة التعب.

تتميز الواجهة بين الوسائط الكاشطة وركيزة الصلب بسطح خشن مرتبط ميكانيكيًا مع زيادة في مساحة السطح. تعزز هذه الخشونة الالتصاق للطلاءات أو الدهانات اللاحقة ويمكن أن تؤثر على مقاومة التآكل والأداء الميكانيكي.

تركيب وهيكل الطلاء

بينما لا يودع الـ Wheelabrating طلاءًا كيميائيًا، فإنه يعدل السطح لإنشاء طبقة ميكروهيكلية ذات خصائص محددة. عادةً ما يظهر السطح المعالج ميكروهيكلًا مع زيادة في خشونة السطح، وانبعاجات دقيقة، وضغوط متبقية.

إذا تم استخدامه كخطوة تحضيرية قبل تطبيق الطلاء، فقد تحتوي الطبقة السطحية على جسيمات كاشطة متبقية مدفونة داخل الانبعاجات الدقيقة، مما يمكن أن يؤثر على التصاق الطلاء. عادةً ما تكون سماكة الطبقة السطحية المعدلة - التي تتكون من المنطقة الخشنة وطبقة العمل المتصلبة - في نطاق 50 إلى 200 ميكرومتر، اعتمادًا على معلمات العملية ومتطلبات التطبيق.

في بعض الحالات، يتم دمج الـ Wheelabrating مع علاجات أخرى، مثل الصدم بالكرات أو إيداع الطلاء، لتحقيق الخصائص الميكروهيكلية أو الوظيفية المطلوبة.

تصنيف العملية

يتم تصنيف الـ Wheelabrating كمعالجة سطحية كاشطة ميكانيكية ضمن الفئة الأوسع من عمليات التنظيف النفاث أو إنهاء السطح الكاشط. إنه مرتبط ارتباطًا وثيقًا بالصدم بالكرات ولكنه يختلف بشكل أساسي في الوسائط المستخدمة وأهداف العملية.

مقارنةً بالنفخ بالرمل، يقدم الـ Wheelabrating عمومًا إنتاجية أعلى وخشونة سطح أكثر تحكمًا. تشمل أنواع الـ Wheelabrating:

• تنظيف النفخ بواسطة Wheelabrator: يركز على التنظيف وتحضير السطح.
• الصدم بالكرات بواسطة Wheelabrator: يركز على تحفيز الضغوط الانضغاطية المتبقية لتعزيز عمر التعب.
• تشكيل السطح بواسطة Wheelabrator: يُستخدم لتعديلات سطحية وظيفية، مثل تحسين التصاق الطلاء أو خصائص الاحتكاك.

تختلف هذه الأنواع بشكل رئيسي في الوسائط الكاشطة، ومعلمات العملية، والنتائج السطحية المقصودة.

طرق التطبيق والمعدات

معدات العملية

تتكون المعدات الأساسية المستخدمة في الـ Wheelabrating من آلة نفخ مزودة بعجلة واحدة أو عدة عجلات دوارة مزودة بوسائط كاشطة. تشمل المكونات الرئيسية:

• عجلات النفخ: دوارات دوارة تسارع الوسائط الكاشطة إلى سرعات عالية.
• نظام إمداد الوسائط الكاشطة: قادوس وآليات تغذية تتحكم في تدفق الوسائط.
• غرفة العمل أو الخزانة: حاوية حيث يتم وضع أجزاء الصلب للعلاج.
• أنظمة التحكم: لتنظيم سرعة العجلة، ومعدل تدفق الوسائط، ومدة المعالجة.

يعتمد تصميم عجلات النفخ على مبادئ القوة الطرد المركزي، مع دوارات مثبتة على أعمدة عالية السرعة مدفوعة بواسطة محركات. يجب أن تكون المعدات قوية لتحمل التآكل الكاشط وتسهيل توزيع الوسائط بشكل موحد.

تشمل الميزات المتخصصة للتحكم الأمثل في العملية زوايا عجلات قابلة للتعديل، وسرعات عجلات متغيرة، وأنظمة إعادة تدوير الوسائط. تتضمن بعض الأنظمة وحدات لاستخراج الغبار والترشيح لإدارة الجسيمات المحمولة في الهواء والحطام.

تقنيات التطبيق

تشمل الإجراءات القياسية تحميل مكونات الصلب في غرفة النفخ، وضبط معلمات العملية مثل سرعة العجلة، وتدفق الكاشط، ومدة العلاج، ثم بدء دورة النفخ. تشمل معلمات العملية الحرجة:

• نوع وحجم الوسائط الكاشطة: يؤثر على خشونة السطح وكفاءة التنظيف.
• سرعة العجلة: عادةً بين 20-80 م/ث، تؤثر على طاقة التأثير.
• مسافة الوقوف: المسافة بين العجلة وقطعة العمل، عادةً 50-150 مم.
• مدة المعالجة: كافية لتحقيق خشونة السطح المطلوبة ونظافته.

يتضمن التحكم في العملية مراقبة في الوقت الحقيقي لسرعة العجلة، وتدفق الوسائط، وحالة السطح، وغالبًا ما يستخدم مختبرات خشونة السطح أو الفحص البصري.

يتم دمج الـ Wheelabrating في خطوط الإنتاج للتصنيع على نطاق واسع، مثل مصانع الصلب، أو ورش التشكيل، أو مصانع التصنيع، وغالبًا ما يسبقها أو يتبعها علاجات سطحية أخرى.

متطلبات ما قبل المعالجة

قبل الـ Wheelabrating، يجب أن تكون الأسطح خالية من الحطام السائب، والزيوت، والشحوم، أو الطلاءات الموجودة لضمان تنظيف فعال وتنشيط السطح. تتضمن تحضيرات السطح عادةً إزالة الشحوم، وإزالة الصدأ السائب أو قشور المطحنة، وأحيانًا تنظيف ميكانيكي خفيف.

تؤثر نظافة الركيزة بشكل مباشر على جودة خشونة السطح وفعالية الطلاءات اللاحقة. على سبيل المثال، يمكن أن تعيق الزيوت أو الشحوم المتبقية تأثير الكاشط وتقلل من كفاءة التنظيف.

يضمن تنشيط السطح من خلال التنظيف ارتباطًا ميكانيكيًا أفضل، والتصاق، وتجانس للسطح المعالج.

معالجة ما بعد العلاج

قد تشمل خطوات ما بعد العلاج:

• التنظيف وإزالة الغبار: للقضاء على الجسيمات الكاشطة المتبقية والحطام.
• تطبيق الطلاء: مثل الطلاء، أو البرايمر، أو الطلاءات الواقية.
• المعالجة الحرارية: لعمليات مثل الصدم بالكرات، لتحفيز الضغوط المتبقية.
• العودة إلى المدونة

  Leave a comment

  اسم *

  البريد الإلكتروني *

  تعليق *