وتُستخدم الأدوات الميكانيكية كركيزة أساسية للصناعات التي لا تحصى، بدءاً من البناء الثقيل والتجمع الآلي إلى التصنيع الدقيق والهندسة الفضائية الجوية، ولا تقتصر مصداقيتها وطويلتها على الشواغل التشغيلية فحسب، بل تؤثر مباشرة على جداول الإنتاج وميزانيات الصيانة والنفقات الرأسمالية العامة، بل وتُستخدم على مر الزمن، في الاحتكاك المتكرر، والرطوبة، والتعرّض الكيميائي، وفي أسطح المتدهورة الحرارية، مما يؤدي إلى الفشل في المعالجة على نطاق واسع.

فهم الطاعون

والوساطة في تعريفها الأبسط هي تطبيق المعاطف الفلزية على الصلب الأساسي - اللغم أو غيره من السبيكات الهندسية - لتغيير الخواص السطحية، ويمكن أن تتم هذه العملية من خلال الوسائل الكهروكيميائية أو الترسبات الكيميائية أو الترسبات البخارية، تبعاً للسمك المرغوب فيه، والوحدة، وخصائص الأداء.

والمبدأ الأساسي وراء اللصق هو أن المادة المطوية تمتلك خصائص نقص المعادن الأساسية، فعلى سبيل المثال، يوفر الكروم الصلص الشديد والاحتكاك المنخفض؛ ويوفر النيكل مقاومة قوية للتآكل؛ ويحمي الزنك حقلا من الصلب من الصدأ، ويحمي هذه المعاطف في سميكات خاضعة للرقابة تتراوح بين بضعة مقاييس دقيقة وبين عدة مصانع ميكرومتر.

فوائد وضع الأدوات الميكانيكية

ويحقق التعبئة مجموعة من المزايا التي تسهم مباشرة في توسيع نطاق عمر الأدوات الميكانيكية، وتفصل الفروع التالية الفوائد الرئيسية، وكلها مدعومة ببيانات التطبيق في العالم الحقيقي ومبادئ العلوم المادية.

المقاومة

فالكوروزيون، ولا سيما الصدأ على الأدوات الحديدية، هو أكثر الأسباب شيوعاً للفشل المبكر، إذ يخلق الصنع حاجزاً يعزل المعدن الأساسي عن الأكسجين والرطوبة والمواد الكيميائية التآكلية، ويستخدم الزنك في طلاء الغلاف الجوي المقدس حتى لو خُدش المعاطف، ويُفترض أن يُنتج عن ذلك التخثر، ويُحمّل الملاة في تركيبات غير الصلبة.

مقاومة اللبس والنزيف

وتعاني الأدوات الميكانيكية من الاحتكاك المستمر ضد قطع الغيار، مما ينتج ارتداءاً مكثفاً يُحدث تآكلاً في المواد السطحية، وتُثبت الصبغة الصلبة التي يمكن أن تصل إلى 70 من حقوق الإنسان، وتحسن بشكل كبير من مقاومة النيكل المُعدي، كما أن المعاطف الفوسفورية المُعدية تحتوي على جسيمات من الخزف، أو تتضمن مراحل الفوسفور التي يمكن أن تُصُبها.

تخفيض الخصوم

ويقلل حجم الارتفاع والسطح الملوّنة من معامل الاحتكاك بين الأجزاء المتحركة، وهذا مفيد بصفة خاصة بالنسبة للأدوات التي تنزلق أو تتناوب أو تنخرط في اتصالات متكررة، ويقلل الاحتكاك من توليد الحرارة، مما يقلل بدوره من التدهور الحراري لمواد الأدوات، كما أنه يقلل من أساليب الفرز والاختلال في الغلاف الجوي المكشوف.

تحسين الاصطناعية وقيمة براند

وفي حين أن النداء البصري للأدوات الملوحة لا ينبغي التقليل من شأنه، فإن الانتهاء من النيكل - الكروم المرايابرايت يُنقل النوعية والدقيق والروح المهنية، وفي أسواق تكييف المستهلكين، يستخدم مصانع الأدوات البلاستيك لتفريق خطوط منتجات أقساط الخدمات، كما أن المظهر الثابت والمجاني لسطح مثبت جيداً يشير أيضاً إلى المشترين الذين يخضعون لمراقبة شديدة الجودة.

تعزيز الأداء الوظيفي

وتضيف بعض الصفائح قدرات متخصصة تتجاوز التآكل وترتدي المقاومة، وتحسن الطلاءات من النحاس أو الفضة من القدرة على التصرف في الأدوات المستخدمة في التوصيلات الكهربائية أو التطبيقات الأرضية، وتوفر البلازما الذهبية مقاومة للأكسدة غير المنفصلة في الأجهزة الإلكترونية العالية الموثوقية، وتُباع معونات طلاء القصدير وتُعرض سطحاً مُشوّزاً لتحمل أسطح.

مواد البلاستيك المشتركة

إن اختيار مواد اللصق هو قرار حاسم يعتمد على بيئة تشغيل الأداة، وعلى الحياة المطلوبة، وعلى قيود التكاليف، ويقلل ذلك من المواد المستخدمة على نطاق واسع في صنع الأدوات الميكانيكية.

بلاستيك الكروم

ويُعدّ الإكليلي الحادّ الكمّار المرجعي للطلاءات المقاوم للارتداء، إذ يُودع في سميكات تتراوح بين 0.1 ملم و0.5 مم أو أكثر، ويُقدّم الكمّة القصوى (800 إلى 000 1 HV) والاحتكاك المنخفض، ويُطبق الصبغة الكرومية عادة على قضبان سمية مخفضة، وثبات للكم.

النيكل بلانغ

ويعرض النيكل مقاومة قوية ومعتدلة، ويضع النيكل الكهربي النادر زيا موحدا حتى على المجاميع الأرضية المعقدة دون الحاجة إلى تيار كهربائي، ويمكن أيضا تعديل محتوى الفوسفور (دون المستوى المتوسط أو العالي) تصميم شبكة إن إيه على التصلب بعد المعالجة الحرارية أو لتعزيز حماية التآكل.

زينك بلانغ

ويأتي زينك في مجموعة من أنواع الحماية من التآكل للزراعين والأقسام والعتاد العام، ويوفر الحماية التضحية - الزنكية بصورة تفضيلية عندما تتضرر المعاطف، ويمكن أن تكون البلازما الزنكية مشرقة أو ملتوية صفراء أو سوداء منبوذة للاستئناف التجميلي ومقاومة التآكل المصاحبة هي عادة 5-15 ميكروغرام.

بلاستيك الكادميوم

ويعرض الكادميوم مقاومة للتآكل الاستثنائي، والتشحيم، والتوافق بين المجرات والألومنيوم، وقد كان ذلك مرة واحدة الطبق الموحد للأدوات الفضائية الجوية والسباكات، غير أنه نظراً لسمية الكادميوم واستمراره البيئي، أصبح استخدامه مقيداً بشدة في إطار نظامي الصحة العامة وإعادة التحريج، وقد انتقلت صناعات كثيرة إلى بدائل للزنك المطوّر، أو التنيزيك، أو الألومني.

Tin and Copper Plating

ويُقدر صبغ القصدير من أجل تهوية المبيعات وطابع غير سمي، ويُستخدم اللوحة النحاسية كمعطف ضرب أو مبيد لتعزيز الارتداد والسلوكية، ويُستخدم كلاهما في الأدوات الكهربائية والإلكترونية، وتوفر السبيكات الزنكية حماية تآكل جيدة وتستخدم في نظم الأدوات الهيدروليكية التي يلزم فيها التوافق مع الذرّات.

طرق التعبئة

والطريقة التي يطبق بها التغليف تؤثر تأثيرا كبيرا على توحيد المعاطف، والارتفاع، والسماكة، والتكلفة، والأساليب الصناعية المهيمنة الثلاثة هي الصبغة الكهربائية، والبطانة الكهربائية، والتعبئة الساخنة، واستخدام التقنيات المتقدمة مثل الترسب الفيزيائي، وترسيب البواب الكيميائي في أدوات عالية القيمة المتخصصة.

الكهرباء

وتستخدم الطريقة الأكثر شيوعا، وهي الكهرباء، التيار الكهربائي لتقليل أيونات المعادن المحملة بشكل إيجابي من الحل إلى الأداة (الكاتسويد) - ويحتوي الحمام على أملاح معدنية مبتلة، ويدير أملاحا، ويضيف إلى التحكم في حجم الحبوب والسطوع، ويمكن أن ينتج التكرير بسرعة وبتكاليف منخفضة نسبيا، غير أن قيود التوزيع الحالية يمكن أن تؤدي إلى تفاوت في الشكليات المعقدة.

البلاستيك اللاهوت

وتُخفض الأورام المعدنية بواسطة عامل خفض كيميائي في الحمام، وعادة ما يكون الفوسفاتيوم من أجل النيكل، لأنه لا توجد تدفقات كهربائية، وتُستخدم الودائع المطوية بشكل موحد على جميع الأسطح المعرضة، بما في ذلك المزخرات الداخلية، والخيوط، والثقوب العمياء.

هوت-ديب غالفانيس

وهذه الطريقة تُغذّر أداة الصلب في حمام الزنك المبلّغ عند حوالي 450 درجة مئوية. ويتفاعل الزنك مع الفولاذ لتشكيل طبقات متداخلة بين الفلزات مميتة، كما أن المذيبات الهوائية التي تُزرع في المعاطف السميكة (50-150 ميكروغرام) التي لها قوة ترابط استثنائية ومقاومة للتآكل الطويل الأجل، وهي تستخدم أساساً في أدوات هيكلية كبيرة مثل التغيير.

شهادة الدفن المادي (PVD)

وتشمل هذه المادة الحرق المادي لهدف معدني صلب أو سيرامي في غرفة فراغ، وتكدسه على سطح الأداة، وتشمل المعاطف المشتركة من أجل الأدوات نيتايوم (TiN)، وكربونات التيتانيوم (TiCN)، ونيتر الكروميوم (CrN)، وهي معدات ذات قدرة على إحداث الحد الأدنى من الارتداد (2-3000 HV)، وأدوات رقيقة (1-5 ميكروغرام).

Chemical Vapor Deposition (CVD)

وتستخدم هذه المادة سلائف غازية ردة فعل كيميائية على سطح الأداة الساخنة )٨٠٠-١٠٠٠ درجة مئوية( لتكوين طلاء صلب، وتنتج معاطف الماس وبعض السيراميات ذات المسافات العالية عن طريق CVD. ويستخدم سميك التغليف بالزات ويمكن التحكم به بدقة. وتستخدم هذه المادة في استخدام أدوات عالية الارتفاع، وأدوات عالية التأقلم مثل استخدامات ذات الدرجات العالية.

تطبيقات الصناعة

واختيار مواد وطرق اللصق مدفوع بمتطلبات خاصة بالصناعة، وفيما يلي القطاعات الرئيسية التي تتسم فيها الأدوات الميكانيكية باللوحات بأهمية حاسمة.

المعدات الآلية ومعدات ثقيلة

وفي صناعة السيارات، تضاعف الأدوات من تأثيرها، وتكرارها، وتعرضها للمبردات ومواد التشحيم وأملاح الطرق، وتضع الصبغة الكروية الصلبة على الأسطوانات الهيدروليكية، وتغذية الختم، ومكونات المحرك توسع نطاق الحياة في الخدمة وتخفض الاحتكاك، وتمنع تكاثر عناصر الوقود السائلة السائلة عند تسارع أجسام مقاومة اللومنيوم.

الفضاء الجوي

ويجب أن تتسامح أدوات الفضاء الجوي مع درجات الحرارة القصوى والسوائل التآكلية (الزيوت الهيدروليكية وقود الطائرات) وأن تتطلب مراقبة صارمة للوزن، وكانت طلاءات الكادميوم هي المعيار التاريخي، ولكن استبدالها بالزنكنيل والزنك والملابس المحتوية على الألومنيوم مستمر، وتستخدم الكروم الصلب على مكونات معدات الهبوط والتركيب المكثف للأجهزة الكهربائية.

التشييد والهياكل الأساسية

وتوفر أدوات البناء من المغسلات إلى المسامير - وهي مكشوفة للرطوبة والتراب والإشعاع فوق البنفسج، وتوفر المغالاة الساخنة الحماية الأكثر دواماً لأدوات الصلب الهيكلي وأقواس معقوفة، ويتيح الإلكتروبل مع تحويل الكرومات نهاية فعالة من حيث التكلفة لأدوات اليد والعجلات، وتستخدم الوجبات الغذائية المتناثرة في هجومات الخرسانية والبنزينات من أجل مقاومة الطلاء.

الخدمات الطبية وخدمات طب الأسنان

وتحتاج الأدوات الجراحية وأدوات التجميل وطوائف الأسنان إلى مقاومة التآكل والتوافق الأحيائي والقدرة على مقاومة التعقيم المتكرر، وتوفر الطلاء النيكلي - الفوسفوري المقاوم للكهرباء سطحاً موحداً ومقارناً بيولوجياً، وتستخدم اللوتس الذهبي على أدوات معينة من الأجهزة غير القابلة للزراعة لمنع التكسد.

الإلكترونيات والأدوات الكهربائية

أدوات لجمعيات الإلكترونيات، وأجهزة التقطيع، والزبائن، والقطع، غير المغنطيسي، ومقاومة التآكل، وغالباً ما تكون مُجرّمة أو معادية للوضع، فاللوحة الذهبية على التوايل الدقيقية توفر مقاومة منخفضة للاتصال وتمنع السخرية، وتضع اللباس على مُعدات الحديد المباعة مع مقاومات منخفضة.

الاعتبارات البيئية والمتعلقة بالسلامة

كما أن أفضل عمليات إعادة تدوير المواد الكيميائية التي كانت متداخلة، هي أيضاً عمليات إعادة تدوير المواد الكيميائية السمية التي كانت متداخلة، والتي لم تكن تخفض من حيث الشكل، كما أن أفضل النظم المستخدمة في الاتحاد الأوروبي (REACH, RoHS)، والولايات المتحدة، وغيرها من المناطق قد دفعت الصناعة إلى إيجاد بدائل أكثر أماناً، كما أن تركيبة الكروم المتتالية تعتمد على نطاق واسع؛ وهي توفر قدراً مماثلاً من السمية.

الاتجاهات الناشئة في مجال تكنولوجيا التعبئة

٤- ولا تزال البحوث والتطويرات تنتج حلولا جديدة للطلاء تمتد حياة الأدوات إلى أبعد من ذلك، وتسمح معدلات التغليف الميكانيكية العالية السرعة، مثل قشطة النيكليكون أو النيكل المزود بالغاز، بأن تؤدي إلى زيادة مقاومة الارتطام، مع وجود تركيبات ميكانيكية عالية السرعة للرش والرش البارد، مع وجود مبيدات خام تقليدية للملابس.

خاتمة

فالعملية هي أكثر بكثير من مجرد عملية نهائية سطحية، وهي تدخل هندسي متعمد يمتد أساساً إلى فترة عمر الأدوات الميكانيكية، ويقلل من التآكل، ويقلل الاحتكاك، ويضيف إلى ذلك خصائص وظيفية متخصصة، ويحول الطبق الصلب العادي إلى أصول عالية الصنع قادرة على الأداء في ظروف متطرفة، ويستخدم اختيار الصبغة المادية - أي النيكل أو الزل أو طريقة تركيبية -