وتشكل المطاحن الحرارية مكوناً هاماً في معدات توليد الطاقة الكهربائية، التي يؤثر أداؤها ونوعيتها تأثيراً مباشراً على سلامة وكفاءة تشغيل المعدات. ومن أجل تحسين أداء الحشو ومقاومة التآكل وكثافة التعب، أضحت تكنولوجيا تعزيز السطوح مجالا هاما للبحث والتطبيقات. ستبحث هذه الورقة السيناريوهات والتطور في مجال الحشو الكهربائي من وجهة نظر تقنية معززة ظاهرياً.
تكنولوجيا التعزيز السطحي هي تغيير الهيكل التنظيمي أو التركيب الكيميائي أو حالة الإجهاد، على سبيل المثال، عن طريق وسائل فيزيائية أو كيميائية أو ميكانيكية، لتحسين أداء السطوح. وتشمل تقنيات التعزيز السطحي الشائعة ما يلي:
تكنولوجيا الرش الحراري: عن طريق صهر مواد الرش في درجة حرارة عالية ورشها على سطح العمل لتشكيل طبقة من الطلاءات المقاومة للصحن والتآكل وما إلى ذلك.
تكنولوجيا التعزيز السطحي الليزري: تستخدم كثافة الطاقة العالية لحزمة الليزر من أجل الذوبان والتثبيت السريعين لسطح العمل، مما يؤدي إلى طبقة معدلة ذات خصائص مثل البلورات الدقيقة والصلب الشديد.
تقنيات الحقن بالأيونات: تسريع الحزم النازرية إلى حالة طاقة عالية، حقنها في أعماق معينة من سطح العمل، وتغيير التركيب الكيميائي للسطح وهيكله التنظيمي، وزيادة صلابة السطح وصبره.
تقنية الطحن الميكانيكي للسطح: تحسين صلابة السطح وزيادة قدرته على التحمل من خلال طرق الطحن الميكانيكي التي تنتج تشويهاً لدائنياً وتصليباً على سطح العمل.
وفي صناعة المطاحن الكهربائية، تستخدم تقنيات تعزيز السطوح الشائعة هي الرش الحراري وتقنيات تقوية السطوح بالليزر. وتقدم هذه الورقة معلومات عن حالة البحوث والتطبيقات المتعلقة بكلتا النوعين من التكنولوجيات.
دراسة تقنية الرش الحراري
وتكنولوجيات الرش الحراري هي تقنية شائعة للتحسين السطحي تنطوي على مزايا تتمثل في بساطة العملية، وسمك الطلاءات قابل للضبط، واتساع نطاق التطبيق، وما إلى ذلك. وفي تصنيع الحداوات الكهربائية، تستخدم تكنولوجيا الرش الحراري في المقام الأول لزيادة صبر المطاحن ومقاومة التآكل. وأجرى الباحثون بحثاً متعمقاً عن تنظيم وأداء الطلاء الرش الحراري من خلال اختيار مختلف مواد الرش وبارامترات العملية. وعلى سبيل المثال، فإن الطلاءات التي تستخدم تقنية الرش عالي السرعة ذات قدرة ممتازة على التحمل ومقاومة للتآكل، يمكن أن تؤدي إلى إطالة العمر النافع للحريقات الكهربائية.
بحوث تقنية تقوية سطوح الليزر
وتكنولوجيات التعزيز السطحي بالليزر هي تكنولوجيا جديدة لتقوية سطوح تتميز بدرجة عالية من الدقة في التجهيز، وبمساحة صغيرة للتأثيرات الحرارية، وبأداء طبقة معدلة بشكل جيد، وما إلى ذلك. وتستخدم تقنيات تعزيز السطوح الليزري، في تصنيع الحداوات الكهربائية، في المقام الأول لزيادة التعب والصبر فيما يتعلق بالقويات المطاطية. وأجرى الباحثون بحثاً متعمقاً عن تنظيم وأداء الطبقات المحوَّلة المعزَّزة لسطح الليزر من خلال اختيار بارامترات وشروط مختلفة للليزر. وعلى سبيل المثال، فإن الطلاءات نيكروسي، التي أعدت باستخدام تقنية الصهر بالنبض بالليزر، تتميز بصبر وكثافة التعب ممتازتين، ويمكن أن تزيد من أداء الحشو الكهربائي الحراري.
وقد استخدمت تقنيات تعزيز السطوح على نطاق واسع في تصنيع الطواعث الكهربائية، وتشمل سيناريوهات التطبيقات الرئيسية ما يلي:
تحسين القدرة على التحمل: من خلال تكنولوجيا الرش الحراري أو تعزيز السطوح بالليزر، يمكن أن يؤدي إعداد طبقة طلاء أو معدلة ذات قدرة عالية على التحمل على سطح الحشو الكهربائي الحراري إلى إطالة العمر النافع للطهاة.
تحسين القدرة على التآكل: يمكن للطلاء المقاومة للتآكل، الذي يتم إعداده باستخدام تقنية الرش الحراري، أن يشكل طبقة حامية مشدّدة على سطح الحشو الكهربائي الحراري، وهو ما يمنع فعلياً تآكل المواد المطورة من خلال وسائل التآكل.
زيادة كثافة التعب: يمكن للطبقة المحوَّرة التي يتم إعدادها باستخدام تقنيات تقوية السطوح الليزري أن تزيد إلى حد كبير من حدة التعب في المطاقات الكهربائية الحرارية، وأن تمنع بشكل فعال ظهور وتصدع التعب.
الإصلاح الموضعي: في حالة الحشو الكهربائي المتآلف أو المتلف، يمكن إجراء إصلاح جزئي باستخدام تقنية الرش الحراري أو تعزيز السطوح الليزري لاستعادة أدائها وإطالة عمرها النافع.
يصف هذا البحث البحث والتطبيقات التقنية لتقوية الأسطح في تصنيع الحداوات الكهربائية. ومن خلال البحث المتعمق وتطبيق تقنيات الرش الحراري وتكنولوجيات التعزيز السطحي بالليزر، يمكن زيادة فعالية أداء الحشو ومقاومة التآكل والإرهاق في المطاطية الكهربائية، وزيادة عمرها النافع وخفض تكاليف الصيانة. ومع تطور العلم والتكنولوجيا والابتكار، ستلعب التكنولوجيا المعززة على السطح دوراً متزايد الأهمية في تصنيع الحداوات الحرارية، وتوفر دعماً قوياً لصنع الحداقات ذات الكفاءة العالية والنوعية المنخفضة الكربون.
