تعمیر ورق های نورد سرد پوشش دار به روش پاشش

[rkiahoseyni]

مقدمه:
مواد افزودنی بر روی سطح ورق نورد شده این پتانسیل را دارد که امکان تعمیر یا بازسازی قطعات بزرگ یا گران قیمت را با حداقل هزینه فراهم کند. یکی از فرآیندهایی که به ویژه برای تعمیر ورق های نورد سرد مورد استفاده قرار می گیرد، پاشش دینامیکی گاز سرد (CS) است. اسپری سرد از گاز فشار بالا برای شتاب دادن ذرات پودر به سرعت های 300 تا 1500 متر بر ثانیه استفاده می کند. ذرات پودر با انرژی جنبشی کافی بر روی بستر ضربه می زند تا به شدت تغییر شکل پلاستیکی داده و از نظر متالورژیکی به زیرلایه متصل شود. روش CS یک فناوری ایده‌آل برای تعمیرات افزودنی است زیرا دماهای پایین در طول فرآیند حفظ می‌شود. در این روش زیرلایه که اغلب یک عضو ساختاری حامل بار است، از نظر حرارتی آسیب نمی‌بیند. این حداقل ورودی حرارتی به ویژه هنگام تعمیر اجزای آلومینیومی رایج در صنعت هوافضا، که پس از قرار گرفتن در معرض دمای کمتر از 140 درجه سانتیگراد، کاهش استحکام را تجربه می‌کنند، بسیار مهم است.

تعمیر ورق نوردی با پاشش سرد:
در حالی که پاشش سرد مشابه ایجاد یک ماده افزودنی است، ولی تعمیر با این واقعیت متمایز می شود که تعمیر شامل یک زیرلایه (بخشی که باید تعمیر شود) و رسوبی از مواد جدید و بنابراین یک رابط است. این رابط می تواند ضعیف ترین حلقه در تعمیر باشد و به وضوح چسبندگی ضعیف منجر به تعمیر ضعیف می شود. در واقع، تعمیری که به طور کامل جدا می شود، می تواند مضرتر از عدم تعمیر باشد، زیرا ممکن است جدا شده و باعث آسیب جسم خارجی (FOD) شود. FOD یک مسئله تعمیر و نگهداری جدی برای خدمه بازرسی در عملیات هوانوردی غیرنظامی و نظامی است. گزارشی از مرکز ایمنی نیروی دریایی که شیوع و نوع FOD را در طول پنج سال از سال 2004 تا 2009 شرح می دهد، 30 مورد ناگوار FOD غیر پرنده را نشان می دهد که 10 درصد از این حوادث منجر به آسیب به موتور هواپیما توسط بست ها می گردد. از آنجایی که یکی از کاربردهای خاص CS ترمیم آسیب خوردگی است که در اطراف اتصال دهنده ها در هواپیما رخ می دهد، ارزیابی و بهینه سازی قدرت چسبندگی این تعمیرات بسیار مهم است.
استحکام چسبندگی پوشش به ورق نورد سرد:
استحکام چسبندگی تعمیرات CS هم به پیوند متالورژیکی و هم به اتصال مکانیکی نسبت داده می شود که هر دو ممکن است به زبری سطح زیرلایه بستگی داشته باشند. به طور خاص، سامسون و همکاران با مطالعه سیستم‌های AA6061-AA6061، و کومار با مطالعه Al خالص روی سیستم‌های فولاد و Cu-Cu، دریافتند که قدرت چسبندگی به طور کلی با افزایش زبری سطح تا یک زبری بحرانی خاص افزایش یافته سپس در زبری های بسیار بالا دوباره کاهش می یابد. با این حال، جالب توجه است که سامسون و همکاران با مطالعه Ti-6Al-4V روی Ti-6Al-4V، دریافتند که قدرت چسبندگی مجدداً روی سطوح صیقلی آینه افزایش می یابد. این روابط پیچیده ممکن است ناشی از رقابت بین اتصال مکانیکی و پیوند متالورژیکی باشد که هر کدام وابستگی خاص خود را به زبری سطح زیرلایه دارند. یک توضیح احتمالی برای این رفتار این است که سطوح صیقلی آینه ای بسیار صاف، پیوند متالورژیکی را افزایش می دهند، در حالی که افزودن زبری کوچک، بدون افزودن هیچ گونه قفل مکانیکی قابل ملاحظه ای، موانعی را برای اتصال متالورژیکی ایجاد می کند. با این حال، سطوح ناهموارتر ممکن است این اثر را با ارائه یک جزء مکانیکی به هم پیوسته قابل توجه خنثی کنند.

استاندارد چسبندگی لایه به ورق نوردی:
در حال حاضر چسبندگی رسوبات CS معمولاً مطابق با ASTM C633 با چسباندن میله رزوه‌ای به تعمیر و کشیدن نرمال به رابط تا زمانی که چسب یا رسوب از کار بیفتد آزمایش می‌شود. مقادیر چسبندگی برای CS AA7075 اسپری شده با هلیوم اندازه گیری شده با این روش از 30 تا بیش از 84 مگاپاسکال است، در حالی که این آزمون یک معیار قبولی شکست را ارائه می‌کند که احتمالاً کافی است و امکان تحلیل دقیق را نمی‌دهد و از تعدادی اشکالات جدی رنج می‌برد. مهم‌تر از همه، این آزمایش تنها می‌تواند قدرت چسبندگی را تا قدرت اپوکسی (75 مگا پاسکال) اندازه‌گیری کند، و اکثر اپوکسی‌های با استحکام بالا باید با حرارت پخت شوند. از جمله متداول‌ترین آنها FM-1000 (صنایع Cytec) است که نیاز به پخت در دمای 175 درجه سانتیگراد به مدت یک ساعت را دارد. این دماها برای کاهش اندکی استحکام AA7075 کافی هستند، اما مهمتر از آن می توانند تنش های پسماند را به میزان قابل توجهی کاهش دهند (تا 36٪). هر دوی این اثرات توسط یونگر و اکل مایر کمی سازی شده است. این مهم است زیرا تنش‌های پسماند نقش زیادی در چسبندگی رسوب بازی می‌کنند و در واقع رسوبات ضخیم CS گاهی بدون هیچ تنش اعمالی لایه‌لایه می‌شوند. چندین منبع نشان داده اند که تنش پسماند، که به شدت به رسوب و ضخامت لایه وابسته است، تأثیر قابل توجهی بر استحکام چسبندگی ASTM C633 دارد. علاوه بر این، پوشش‌های نازک طبق تعریف در حالت تنش سطحی هستند و بنابراین هرگز نباید نوع بارگذاری کششی معمولی را که با استفاده از ASTM C633 اندازه‌گیری می‌شود، تجربه کنند. یک روش تست چسبندگی جایگزین دقیق‌تر که به چسب متکی نیست، آزمایش برشی لوگ (MIL-J-24445A) است که اخیراً برای آزمایش پوشش‌های CS محبوب‌تر شده است. با این حال، اساساً یک پارامتر چقرمگی شکست مورد نیاز است، زیرا مواد حجیم CS، و به ویژه رابط، بسیار شکننده است و دارای نقص‌هایی است.

گردآورنده: سید رحیم کیاحسینی