میل‌لنگ‌های صنعتی، به ویژه آن‌هایی که در موتورهای دیزلی سنگین، توربین‌های گازی یا کمپرسورهای بزرگ به کار می‌روند، تحت شدیدترین شرایط عملیاتی از نظر بارگذاری، تنش‌های دینامیکی و سایش قرار دارند. پین‌های میل‌لنگ (Journals) که مستقیماً با یاتاقان‌های لغزشی در تماس هستند، به طور مداوم در معرض سایش سایشی و خستگی قرار دارند. فرآیند آبکاری کروم سخت (Hard Chrome Plating) یکی از تکنیک‌های متالوژیکی پیشرفته است که برای بازسازی سطوح فرسوده و افزایش چشمگیر عمر مفید این قطعات حیاتی به کار می‌رود.
مقدمه: اهمیت پوشش‌دهی سطحی میل‌لنگ
حتی پس از سنگ‌زنی دقیق به ابعاد زیر استاندارد (Undersize) برای رفع سایش، پوشش‌دهی مجدد با کروم سخت به این دلیل انجام می‌شود که خواص سطحی کروم سخت معمولاً برتر از خواص سطحی فولاد پایه میل‌لنگ است.
خواص کلیدی لایه کروم سخت
لایه کروم سخت، به دلیل سختی بسیار بالا (اغلب بین 65 تا 72 واحد راکول سی – HRC)، مقاومت استثنایی در برابر سایش، خوردگی و همچنین ضریب اصطکاک پایین خود مشهور است. این خواص آن را به گزینه‌ای ایده‌آل برای سطوح لغزشی تحت بار بالا تبدیل می‌کند.
مزایای کروم‌کاری سخت در افزایش عمر میل‌لنگ
اعمال لایه کروم سخت بر روی پین‌های میل‌لنگ، مستقیماً به افزایش طول عمر عملیاتی کمک می‌کند.
۱. مقاومت فوق‌العاده در برابر سایش (Wear Resistance)
سختی بالای کروم سخت، مقاومت آن را در برابر سایش سایشی ناشی از ذرات آلاینده موجود در روغن (که ممکن است از فیلتر عبور کنند) یا سایش ناشی از یاتاقان‌های آلوده به شدت افزایش می‌دهد. این امر از کاهش قطر پین‌ها و فرسایش یاتاقان‌ها جلوگیری می‌کند.
۲. بهبود خواص روانکاری و کاهش اصطکاک
سطح کروم سخت دارای تخلخل‌های ریز میکروسکوپی (Micro-cracks) است که به طور طبیعی به عنوان مخزن روغن عمل می‌کنند. این ویژگی به حفظ روانکاری در شرایط مرزی (Boundary Lubrication) کمک شایانی می‌کند، به ویژه در لحظات راه‌اندازی موتور یا در شرایط کاهش فشار روغن موقت.
ضریب اصطکاک پایین‌تر کروم نسبت به فولاد پایه، تلفات انرژی ناشی از اصطکاک داخلی را کاهش داده و راندمان کلی موتور را بهبود می‌بخشد.
۳. مقاومت عالی در برابر خوردگی
میل‌لنگ‌ها در معرض اسیدهای حاصل از احتراق (به خصوص در دیزل‌ها) و رطوبت قرار دارند. لایه کروم سخت یک مانع شیمیایی قوی ایجاد کرده و از خوردگی شیمیایی (Corrosion) و خوردگی گالوانیکی سطوح فولادی میل‌لنگ جلوگیری می‌کند.
۴. امکان بازسازی ابعادی به چندین بار
میل‌لنگ‌هایی که در ابتدا به ابعاد استاندارد سنگ‌زنی شده‌اند، پس از یک دوره سرویس دچار سایش شده و به ابعاد زیر استاندارد (مثلاً 0.25mm Undersize) سنگ‌زنی می‌شوند. با پوشش‌دهی مجدد با کروم سخت تا ضخامت مورد نظر و سنگ‌زنی نهایی، قطر پین به اندازه استاندارد بازگردانده می‌شود. این فرآیند می‌تواند چندین بار در طول عمر میل‌لنگ تکرار شود، مشروط بر اینکه آسیب ساختاری (ترک) رخ نداده باشد.
مراحل کروم‌کاری سخت میل‌لنگ
فرآیند پوشش‌دهی کروم سخت یک فرآیند الکتروشیمیایی دقیق است که نیازمند آماده‌سازی متالورژیکی بی‌عیب و نقص است.
۱. آماده‌سازی سطح (Surface Preparation)
این مرحله حیاتی‌ترین بخش است و شامل تمیزکاری کامل، چربی‌زدایی و اسیدشویی دقیق برای فعال‌سازی سطح فولادی است. هرگونه آلودگی یا لایه اکسیدی باعث جدا شدن (Peeling) پوشش کروم خواهد شد.
۲. ماسک‌کاری (Masking)
مناطقی که نباید کروم‌کاری شوند (مانند شعاع‌های اتصال، سوراخ‌های روغن‌کاری و مناطقی که به زبری سطح اصلی نیاز دارند) باید با مواد مقاوم شیمیایی (مانند پوشش‌های سربی یا رزین‌های اپوکسی خاص) پوشش داده شوند.
۳. فرآیند الکترولیز
میل‌لنگ به عنوان کاتد در حمام الکترولیت (معمولاً کرومیک اسید با کاتالیزورهای سولفاتی) غوطه‌ور می‌شود. پارامترهایی نظیر چگالی جریان (Current Density)، دما (معمولاً 55 تا 65 درجه سانتی‌گراد) و زمان فرآیند باید به شدت کنترل شوند تا سختی و تخلخل مورد نظر در لایه کروم به دست آید.
۴. عملیات حرارتی پس از آبکاری (Post-Plating Heat Treatment)
این مرحله برای حذف هیدروژن به دام افتاده (Hydrogen Embrittlement) حیاتی است. هیدروژن نفوذ کرده به فلز پایه می‌تواند منجر به تردی و شکست میل‌لنگ تحت بارهای دینامیکی شود. میل‌لنگ باید بلافاصله پس از آبکاری در کوره‌های با دمای کنترل شده (معمولاً 150 تا 200 درجه سانتی‌گراد) پخته شود تا هیدروژن آزاد گردد.
۵. سنگ‌زنی نهایی و پولیش (Final Grinding and Polishing)
پس از عملیات حرارتی، لایه کروم سخت باید با دقت سنگ‌زنی شده و سپس پولیش شود تا به قطر نهایی مورد نیاز، صافی سطح ایده‌آل (Ra) و هندسه گردی کامل برسد.
نتیجه‌گیری
کروم‌کاری سخت یک روش بازسازی ضروری برای میل‌لنگ‌های صنعتی فرسوده است. این فرآیند با فراهم آوردن سختی سطحی بسیار بالا، مقاومت به سایش عالی و خواص روانکاری بهبود یافته، به طور مؤثری عمر مفید میل‌لنگ را تمدید کرده و امکان چندین بار بازسازی را فراهم می‌سازد. موفقیت این فرآیند به شدت وابسته به اجرای صحیح مراحل حساس آماده‌سازی سطح و عملیات حرارتی پس از پوشش‌دهی برای حفظ یکپارچگی متالورژیکی فولاد پایه است.