Đặc điểm của kỹ thuật mạ xoa chủ yếu như sau:
Mạ xoa là phương pháp mạ điện khi sử dụng bút xoa. Cơ cấu của thiết bị bao gồm: một bộ nguồn có điều khiển vô cấp, cấp điện áp âm (-) cho chi tiết mạ
và điện áp dương (+) cho bút xoa. Khi thực hiện quá trình mạ xoa........
I.Tổng quan về công nghệ mạ xoa I.1 Đặc điểm của kỹ thuật mạ xoa chủ yếu như sau: Mạ xoa là phương pháp mạ điện khi sử dụng bút xoa. Cơ cấu của thiết bị bao gồm: một bộ nguồn có điều khiển vô cấp, cấp điện áp âm (-) cho chi tiết mạ và điện áp dương (+) cho bút xoa. Khi thực hiện quá trình mạ xoa, phải có sự chuyển động tương đối giữa bút xoa và chi tiết mạ trong khi dung dịch mạ được cấp liên tục bằng máy bơm dung dịch. Quá trình mạ chỉ diễn ra ở những nơi bút xoa tiếp xúc với chi tiết gia công. Sơ đồ nguyên lý chung của hệ thống thiết bị mạ xoa được thể hiện ở ( Hình 1). Sự hình thành lớp mạ là quá trình kết tinh gián đoạn ion kim loại trong dung dịch mạ, chỉ phóng điện hoàn nguyên kết tinh tại nơi tiếp xúc giữa bút mạ xoa và chi tiết. Sự dịch chuyển của bút mạ hạn chế sự lớn lên và xát nhập của các hạt tinh thể, do đó trong lớp mạ tồn tại rất nhiều hạt tinh thể siêu mịn và lệch vị, dẫn tới nâng cao củng cố độ cứng của lớp mạ. Dung dịch mạ xoa thông qua bút xoa được cung cấp kịp thời lên bề mặt làm viêc, rút ngắn quá trình khuyếch tán ion kim loại, khiến cho không nảy sinh hiện tượng thiếu ion. Do hàm lượng ion kim loại trong dung dịch mạ rất cao cho phép sử dụng dòng điện cao hơn mạ bể rất nhiều, do đó tốc độ hình thành lớp mạ cao Nguyên lý của kỹ thuật mạ xoa có thể biểu thị bằng công thức sau: Trong đó Mn+: Ion kim loại n : Hoá trị của kim loại e : Điện tử M : Nguyên tử kim loại
I.2 Ưu điểm của quá trình mạ xoa:
- Thiết bị đơn giản, gọn nhẹ dễ vận hành. - Thao tác linh hoạt , có thể dùng phương pháp này để phục hồi tại hiện trường đối với những bộ phận bị mài mòn cục bộ của chi tiết và thiết bị lớn mà không cần tháo máy. - Phù hợp với chi tiết lớn có rãnh mà không thể dùng các phương pháp khác để phục hồi. Phạm vi phục hồi rất rộng rãi về độ chính xác hình học cũng như kích thước. - Tốc độ mạ nhanh, lớn hơn 5 lần so với mạ bể. - Chủng loại lớp mạ đa dạng. - Độ bám dính của lớp mạ cao do đó có phạm vi ứng dụng rộng. - Cho phép mạ những chi tiết rất lớn như các bồn chứa. - Chất lượng lớp mạ cao. Cho phép đắp thêm kim loại mà không bị ảnh hưởng của nhiệt - Dòn hoá hyđrô rất ít xảy ra. Hạn chế tối đa sự giãn nở do tác động của Hđro - Có khả năng đắp kim loại mà không bị biến dạng nhiệt. - Không phải mạ lại toàn bộ chi tiết khi phục hồi, có thể chỉ cần mạ cục bộ mà không làm bong lớp mạ. - ít chất thải, hạn chế gây ô nhiễm môi trường. - Tiêu tốn ít năng lượng. Khắc phục được những lỗi bề mặt trong mạ điện Chính vì các đặc điểm và ưu điểm trên mà công nghệ mạ xoa rất có hiệu quả trong chế tạo sản phẩm mới hoặc khôi phục, sửa chữa và cường hoá chi tiết máy, đặc biệt phù hợp với chi tiết có kích thước lớn, khôi phục sửa chữa tại hiện trường.
I.3 Phạm vi ứng dụng của công nghệ mạ xoa: - Khôi phục độ chính xác và kích thước hình học ban đầu của chi tiết. - Bổ xung sửa chữa những vết lõm, vết xước, những hư hỏng cục bộ trên bề mặt chi tiết. - Sửa chữa khuyết tật của các phế phẩm trong dây chuyền sản xuất. - Cường hoá bề mặt chi tiết. - Nâng cao tính dẫn điện của bề mặt chi tiết. - Nâng cao khả năng chịu nhiệt của bề mặt chi tiết. - Cải thiện tính hàn của bề mặt chi tiết. - Giảm hệ số ma sát. - Tăng khả năng chống ăn mòn của môi trường. - Trang trí, mạ làm đẹp cho chi tiết. I.4 Xu thế phát triển mới: - Nâng cao tính năng chịu mỏi tiếp xúc của lớp mạ bằng các loại vật liệu Ni - W, Ni - Co,... - Lớp mạ xoa ở trạng thái phi tinh thể. - Lớp mạ xoa composite (có thể là hợp kim 2 nguyên hoặc 3 nguyên tố, có thể là nguyên tố phi kim loại như Graphit, bột kim cương.v.v...) - Dùng nguyên tố hiếm trong mạ xoa. - Kết hợp sử dụng kỹ thuật mạ xoa cùng những kỹ thuật khác: phun phủ xong tiến hành mạ xoa sẽ được tính năng như yêu cầu hoặc dùng cho những vật liệu khó hàn: Cu , Sn , Ag , Au.
I.5 Tình hình ứng dụng công nghệ mạ xoa I.5.1 ở nước ngoài: Công nghệ mạ xoa ra đời vào đầu những năm 70 của thế kỷ 20. Ngày nay, công nghệ mạ xoa là một trong những công nghệ xử lý bề mặt được sử dụng rộng rồi và hiệu quả trong rất nhiều lĩnh vực trên thế giới - Hàng hải và hải quân Công nghệ mạ xoa được ứng dụng rất hiệu quả để phục hồi tại chỗ những chi tiết trong công nghiệp tầu biển và hải quân, nơi rất khó áp dụng các công nghệ xử lý bề mặt khác Tại các nước có nghành vận tải tàu biển cũng như hải quân hùng mạnh như Anh,Hà Lan, Mỹ, Nhật, Thuỵ Điển…đã xuất bản những tiêu chuẩn riêng như 2179(SH) cho phép sử dụng thiết bị mạ xoa xách tay dùng cho các công việc sửa chữa. Mạ xoa được dùng để sửa chữa nhiều chi tiết khác nhau như: Sửa chữa các gối đỡ ổ bi, vỏ hộp số, các khớp nối dẫn hơi, các van hơi, xi lanh thuỷ lực, các vòng đệm kín, các bề mặt làm kín, các cổ trục động cơ điện, trục bơm, rãnh chữ O, chữ C… - Công nghiệp chế tạo máy bay và ngành hàng không Công nghiệp chế tạo máy bay và hàng không có nhiều những thông số nghiêm ngặt trong việc chế tạo mới cũng như phục hồi các chi tiết. Tuy nhiên công nghệ mạ xoa hoàn toàn đáp ứng được các tiêu chuẩn chính xác này. Không quân của các nước Anh, Pháp, Mỹ, Nga…và các hãng hàng không lớn trên thế giới như Boeing, M.Douglas (Mỹ), Airbus (Pháp)…đã tiến hành sữa chữa những lớp mạ Cadmium đã hỏng tại chỗ mà không cần phải có lò thiêu kết hỗ trợ. Ngoài ra, mạ xoa cũng được áp dụng rất hiệu quả cho các chi tiết khác của ngành hàng không như trục tuốc bin khí, - Công nghiệp in Công nghệ mạ xoa đã được sử dụng trong công nghiệp in từ nhiều năm nay trong nhiều lĩnh vực như: in xếp chữ, in ốp xét, in nổi khuôn mềm, in khắc trục quay. Công nghệ này được dùng để khôi phục các gối đỡ, ổ bi, các loại xy lanh, tang chứa mực đảm bảo nhanh ít phải tháo, giảm thời gian tới mức tối thiểu, đáp ứng được yêu cầu của dây chuyền công nghệ - Công nghiệp điện tử Trong công nghiệp điện tử, ứng dụng mạ xoa để mạ bạc hoặc thiếc cho những thanh cái, mạ các đầu cốt để tăng tuổi thọ, khôi phục lại các thiết bị chuyển mạch bị mòn, sửa chữa các bản mạch in... Trong linh kiện máy tính (Hãng IBM) các điểm tiếp xúc được mạ xoa bằng vàng nhằm mục đích tăng tuổi thọ và độ tin cậy của thiết bị vì nó sẽ làm giảm điện trở tiếp xúc, đồng thời ngăn ngừa hiện tượng ôxy hoá bề mặt tiếp xúc dẫn đến hiện tượng đoản mạch - Công nghiệp đúc và làm khuôn Thiết bị mạ xoa xách tay được dùng để phục hồi cho nhiều loại khuôn đúc như khuôn đúc nhựa, cao su, kính , thép. Sửa chữa các rãnh, các đường phân khuôn, các chốt đẩy khuôn, các bạc. Mạ xoa có thể giúp ta phục hồi nhanh chóng khi khuôn bị mòn Đối với các khuôn làm việc trong điều kiện tải trọng lớn, nhiệt độ cao, khi mạ lên một lớp mỏng từ 0.01-0.02mm kim loại ở trạng thái phi tinh thể như Cr, Mo, V…thì sẽ tăng tuổi thọ của khuôn lên 20-100%, song khi nhiệt độ tăng cao 500-6000C thì sẽ xuất hiện các pha thứ hai phân tán trong kim loại thành những điểm cứng, như vậy chúng sẽ làm tăng khả năng chịu tải trọng và mài mòn cho khuôn ở nhiệt độ cao Trên đây là những ứng dụng quan trọng của mạ xoa trong những ngành công nghiệp phổ biến nhất. Ngoài ra, công nghệ mạ xoa cũng được sử dụng rất hiệu quả cho những ứng dụng khác trong việc phục hồi các thiết bị đường sắt, máy mỏ và thiết bị khai thác, nhà máy điện, công nghiệp cán thép và công nghiệp bột giấy.v.v… I.5.2 Tình hình ứng dụng mạ xoa trong nước ở Việt Nam trong những năm gần đây, ngành cơ khí rất quan tâm đến việc áp dụng các công nghệ bề mặt tiên tiến và hiện đại vào trong thực tiễn sản xuất nhằm đẩy mạnh nền công nghiệp trong nước, đem lại hiệu quả kinh tế cho các ngành kinh tế quốc dân. Tuy nhiên, công nghệ mạ xoa ở nước ta cho đến nay vẫn chưa được chú ý nghiên cứu một cách nghiêm túc và thích đáng. Hiện tại ở nước ta, tuy nhu cầu và phạm vi ứng dụng rất lớn nhưng mới có một số lượng rất ít các thiết bị mạ xoa tại các cơ sở nghiên cứu và sản xuất như : - 01 Thiết bị mạ xoa 100A (Mỹ) tại PTNTĐ về công nghệ hàn và xử lý bề mặt - Viện NCCK. - 01 Thiết bị mạ xoa (TQ) của Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội - 01 Thiết bị mạ xoa (TQ) của Viện máy mỏ và năng lượng. - 01 Thiết bị mạ xoa tại Nhà máy Z153 Các thiết bị này mới bước đầu được đưa vào khai thác và vận hành, do vậy chưa đạt được kết quả như mong muốn. Mặt khác, các loại nguyên vật liệu, phụ tùng thay thế đều phải nhập ngoại, gây nhiều khó khăn trong quá trình triển khai công việc cũng như mục đích hạ giá thành sản phẩm. * Nhu cầu và phân loại các chi tiết cần phục hồi Tại các ngành sản xuất trong nước, hiện tại có rất nhiều chi tiết có thể áp dụng phục hồi bằng phương pháp mạ xoa một cách hiệu quả. Sau đây sẽ là phân loại một số chi tiết điển hình nhất
Dạng chi tiết Tên chi tiết Dạng trục - Các loại cổ trục lắp bạc hoặc bi bị mòn trong công nghiệp xi măng, thuỷ điện, khai mỏ, máy công cụ, đường sắt v.v… - Các loại trục cơ tàu thuỷ, động cơ Diesel v.v… - Trục động cơ, cổ trục máy phát - Piston thuỷ lực, ắc, chốt định vị - Trục tuốc bin - Trục lô máy in Ca ngoài vòng bi Dạng lỗ - Các lỗ trong gối đỡ ổ bi - Xi lanh thuỷ lực, xi lanh động cơ đốt trong - Moay ơ - Lỗ trong các bạc, cabi - Van hơi, van thuỷ lực Mặt phẳng - Các loại sống trượt - Bề mặt băng máy công cụ - Mặt phẳng các khuôn ép nhựa, ép cao su, thép v.v… - Các loại tiếp điểm trong công nghiệp điện, điện tử Bề mặt phức tạp - Các rãnh chữ C, chữ O, chữ S v.v… - Bề mặt các khuôn có hình dáng phức tạp - Các bề mặt cam
Các chi tiết này nếu được phục hồi bằng công nghệ mạ xoa, nó không chỉ đem lại một hiệu quả kinh tế rất lớn mà còn góp phần đáng kể vào việc nâng cao chất lượng bề mặt cũng như tuổi thọ của chi tiết máy Chính vì vậy, việc nghiên cứu ứng dụng và làm chủ công nghệ mạ xoa để phục hồi và nâng cao tính chịu mài mòn cho chi tiết máy có ý nghĩa khoa học và công nghệ đặc biệt quan trọng.
|