عملیات حرارتی چیست و قطعات چگونه از آن سود می برند؟

عملیات حرارتی چیست و قطعات چگونه از آن سود می برند؟

زمان مطالعه: 5 دقیقه

کارخانه عملیات حرارتی

مروری بر عملیات حرارتی

عملیات حرارتی فرآیندی است که از گرمایش و سرمایش کنترل شده برای تغییر ساختار کریستالی فلزات و آلیاژهای فلزی (مانند فولاد و آلومینیوم) استفاده می کند.با گذشت زمان، روش های مختلفی توسعه یافته است.بسته به مواد و فرآیند تصفیه، عملیات حرارتی می تواند مزایای زیادی داشته باشد.از جمله افزایش سختی، بهبود مقاومت در برابر حرارت، افزایش شکل پذیری و استحکام بیشتر مواد.

اگرچه اکثر مردم نمی دانند عملیات حرارتی چیست، اما در واقع بخش مهمی از فرآیند تولید است.می توان از آن در مراحل مختلف فرآیند ساخت برای تغییر خواص خاصی از یک فلز یا آلیاژ استفاده کرد.برخی از صنایع قابل توجه که عملیات حرارتی در آنها نقش مهمی ایفا می کند عبارتند ازهواپیما، خودرو، سخت افزار(مانند اره و تبر)کامپیوتر، فضاپیما، ارتش و صنعت نفت و گاز.

عملیات حرارتی چگونه کار می کند؟

نمودار جریان عملیات حرارتی

قبلاً ذکر شد که عملیات حرارتی اساساً تغییر خصوصیات فیزیکی یک فلز با گرمایش یا سرمایش کنترل شده است و در واقع عملیات حرارتی بر اساس همین اصل ساده عمل می کند.اگرچه انواع مختلفی از عملیات حرارتی وجود دارد، اما فرآیند مشابهی را دنبال می کنند.به طور خلاصه،عملیات حرارتی با گرم کردن فلز، نگه داشتن آن در آن دما و سپس خنک کردن مجدد آن کار می کند.دلیل تغییر خواص قطعات فلزی در طول این فرآیند این است که دماهای بالا باعث تغییر ریزساختار فلز می شود که نقش مهمی در خواص مکانیکی مواد دارد.

مدت زمانی که فلز گرم می شود را می گویند.زمان خیساندن".طول زمان خیساندن نقش مهمی در خواص فلز ایفا می کند، زیرا ریزساختار فلزی که برای مدت طولانی خیسانده می شود متفاوت از فلزی است که برای مدت کوتاه خیسانده می شود.از سوی دیگر، فرآیند خنک‌سازی پس از زمان خیساندن نیز بر روی نتیجه فلز تأثیر دارد.این فلز را می توان به سرعت خنک کرد که به آن کوئنچ می گویند یا می توان آن را به آرامی در کوره خنک کرد تا از حصول نتایج مطلوب اطمینان حاصل شود.ترکیبی از دمای خیساندن، زمان خیساندن، دمای خنک شدن و مدت زمان خنک شدن، همگی در ایجاد خواص مطلوب در فلز یا آلیاژ نقش دارند.

به طور خلاصه، فرآیند عملیات حرارتی به سه مرحله اساسی نیاز دارد:گرمایش، خیساندن و سرمایش.

مراحل گرما

ریزساختار آلیاژ در طول فرآیند عملیات حرارتی تغییر می کند.گرمایش از مشخصات حرارتی خاصی پیروی می کند.در این مرحله فلز ممکن است به سه حالت مختلف تبدیل شود، یک مخلوط مکانیکی، یک محلول جامد یا ترکیبی از هر دو.هر حالت کیفیت های مختلفی را به همراه دارد و طبق نمودار فاز می توان با گرم کردن حالت آن را تغییر داد.

مرحله خیساندن

هدف از فاز خیس نگه داشتن فلز در دمای مناسب تا تشکیل ساختار داخلی مورد نظر است.مدت زمان بستگی به الزامات دارد.مثلا نوع متریال و سایز قطعه وقتی سایز قطعه بزرگتر باشد زمان بیشتری نیاز است.هسته اکثر قطعات زمان بیشتری برای رسیدن به دمای مورد نیاز دارد.

مرحله خنک کننده

در مرحله خنک‌سازی، باید فلز را به دمای اتاق برگردانید، اما بسته به نوع فلز روش‌های مختلفی برای انجام این کار وجود دارد.ممکن است به یک محیط خنک کننده، گاز، مایع، جامد یا ترکیبی از آنها نیاز داشته باشد.سرعت خنک شدن به خود فلز و محیط خنک کننده بستگی دارد.بنابراین انتخابی که در خنک سازی انجام می دهید عامل مهمی در عملکرد مطلوب فلز است.

روش‌ها و مزایای رایج عملیات حرارتی

تکنیک های عملیات حرارتی زیادی برای انتخاب وجود دارد.هر یک از آنها دارای ویژگی های خاصی هستند.رایج ترین روش های عملیات حرارتی عبارتند از:

سخت شدن

یکی از رایج ترین روش های عملیات حرارتی،این باعث افزایش سختی فلز یا آلیاژ شده و انعطاف پذیری آن را کاهش می دهد.به طور کلی، برای سخت شدن سطحی بدون عملیات سخت شدن بعدی، که اغلب به عنوان نیتروژن نیز شناخته می شود، انتشار نیتروژن به سطح فولادهای آلیاژی خاص است که منجر به یک سطح سخت و هسته نرم بدون عملیات بیشتر می شود.

معتدل کردن

تمپرینگ فرآیند کاهش سختی و شکنندگی بیش از حد ناشی از فرآیند سخت شدن است.استرس های داخلی نیز از بین می رود.به طور کلی، تمپر کردن مرحله آخر فرآیند سخت شدن است.این یک فرآیند عملیات حرارتی است که به بهبود خاصیت ارتجاعی فولاد کمک می کند.آلیاژهای مبتنی بر آهن معمولاً سخت هستند، اما اغلب برای برخی کاربردها بسیار شکننده هستند.تمپر کردن به تغییر سختی، شکنندگی و شکل پذیری فلز کمک می کند.این برای آسان تر کردن فرآیند است.

آنیل کردن

بازپخت فلز را نرم می کند.این فلز را برای کار سرد و شکل دهی مناسب تر می کند.همچنین ماشین کاری، شکل پذیری و چقرمگی متا را افزایش می دهدلدر فرآیند بازپخت، فلز بالاتر از دمای بحرانی بالا گرم می شود و سپس با سرعت آهسته سرد می شود.

عادی سازی

عادی سازی شکل دیگری از بازپخت است.عادت داردتنش های داخلی ناشی از فرآیندهایی مانند جوشکاری، ریخته گری یا خاموش کردن را کاهش می دهد. فولاد نرمال شده سخت تر و قوی تر از فولاد آنیل شده است.در این فرآیند، فلز تا دمای 40 درجه سانتی گراد بالاتر از دمای بحرانی بالایی خود گرم می شود.در این حالت، فلز تا 200 درجه فارنهایت، بالاتر از دمای بازپخت گرم می شود.تکنسین فلز را در دمای بحرانی نگه می دارد تا زمانی که تبدیل رخ دهد.این فرآیند عملیات حرارتی نیاز به خنک شدن هوا پس از گرم کردن دارد.

به عنوان پیشرو در عملیات حرارتی، ProLean Hub طیف گسترده ای از خدمات عملیات حرارتی را ارائه می دهد.امکانات ما اجزای همه اندازه ها را با استانداردهای دقیق برخورد می کند و نتایج قابل اعتماد و قابل تکرار را ارائه می دهد.عملیات عملیات حرارتی ما توسط برخی از بهترین مهندسان و تکنسین‌های صنعت مدیریت می‌شود که تجربه و تخصص برای ارائه پشتیبانی حیاتی و درک واقعی نیازهای مشتریان ما دارند.می توانید به ما مراجعه کنیدصفحه عملیات حرارتیبرای اطلاعات بیشتر، یا می توانیدمستقیماً با یکی از مهندسان ما صحبت کنید.