عملیات حرارتی

عملیات حرارتی ریخته‌گری دقیق، یک فناوری پردازش فلز برای گرم کردن و سرد کردن کنترل‌شده فلزات به منظور تغییر خواص مکانیکی و فیزیکی آنها بدون تغییر شکل محصول است. این تکنیک شامل استفاده از گرم کردن یا سرد کردن، معمولاً تا دماهای بسیار بالا، برای دستیابی به نتیجه مطلوب، مانند سخت کردن یا نرم کردن فلز است. برخی از تکنیک‌های رایج عملیات حرارتی شامل آنیل کردن، سخت کردن پوسته، تمپر کردن و کوئنچ کردن است. در واقع، اصطلاح عملیات حرارتی فقط به فرآیندهایی اطلاق می‌شود که در آنها گرم کردن و سرد کردن با هدف اصلی تغییر عمدی خواص انجام می‌شود. با این حال، گرم کردن و سرد کردن گاهی اوقات به عنوان مراحل فرعی سایر روش‌های تولید مانند شکل‌دهی گرم یا جوشکاری اتفاق می‌افتد.

عملیات حرارتی که در درجه اول با افزایش استحکام ماده مرتبط است، می‌تواند برای تغییر برخی اهداف تولیدی مانند بهبود ماشینکاری، بهبود شکل‌پذیری و بازیابی شکل‌پذیری پس از عملیات سردکاری نیز مورد استفاده قرار گیرد. از این رو، این یک فرآیند تولیدی بسیار توانمند است که نه تنها می‌تواند به سایر روش‌های تولید کمک کند، بلکه می‌تواند با افزایش استحکام یا سایر ویژگی‌های مطلوب، عملکرد محصول را نیز بهبود بخشد.

چهار نوع اصلی از فرآیندهای عملیات حرارتی که امروزه مورد استفاده قرار می‌گیرند عبارتند از: آنیل کردن، نرماله کردن، سخت کاری و تمپر کردن.

تکنیک‌های مورد استفاده در هر روش و نحوه ارتباط آنها با کارگران فولاد در زیر آورده شده است:

به طور کلی، آنیل کردن نقطه مقابل سخت شدن است. فلزات برای از بین بردن تنش‌های داخلی، نرم کردن آنها، شکل‌پذیری بیشتر و اصلاح ساختار دانه‌هایشان، آنیل می‌شوند. آنیل کردن شامل گرم کردن فلز تا دمای خاص، نگه داشتن آن در آن دما برای مدت زمان مشخص و سپس خنک کردن فلز تا دمای اتاق است. فرآیند خنک کردن به فلز و ویژگی‌های مورد نظر بستگی دارد. برخی از فلزات در کوره خنک می‌شوند، در حالی که برخی دیگر را می‌توان با دفن کردن آنها در خاکستر، آهک یا سایر مواد عایق خنک کرد.

جوشکاری مناطقی را ایجاد می‌کند که در کنار سایر مناطق که در دمای اتاق هستند، فلز مذاب وجود دارد. با سرد شدن جوش، تنش داخلی همراه با شکنندگی و نقاط سخت ایجاد می‌شود. جوشکاری در واقع می‌تواند فلز را تضعیف کند. آنیل کردن تنها یکی از تکنیک‌هایی است که برای اصلاح این مشکلات استفاده می‌شود.

نرماله کردن نوعی عملیات حرارتی است که فقط برای فلزات آهنی قابل استفاده است و با آنیل کردن متفاوت است، زیرا در آن فلز تا دمای بالاتری گرم می‌شود و سپس برای خنک شدن در هوا از کوره خارج می‌شود.

هدف اصلی نرماله کردن، حذف تنش‌های داخلی ناشی از عملیات حرارتی، جوشکاری، ریخته‌گری، آهنگری، شکل‌دهی یا ماشینکاری است. اگر تنش کنترل نشود، می‌تواند منجر به شکست فلز شود؛ از این رو، قبل از سخت کردن فولاد، ابتدا باید آن را نرماله کرد تا به نتایج مطلوب رسید. به طور کلی، فولادهای کم کربن نیازی به نرماله کردن ندارند. با این حال، اگر نرماله شوند، هیچ اثر مضری ایجاد نمی‌کنند. معمولاً قطعات ریخته‌گری شده به جای نرماله کردن، آنیل می‌شوند. با این حال، برخی از قطعات ریخته‌گری نیاز به نرماله کردن دارند.

فولادهای نرماله شده قوی‌تر و سخت‌تر از فولادهای آنیل شده هستند. در شرایط نرماله شده، فولاد بسیار محکم‌تر از هر شرایط ساختاری دیگری است. قطعاتی که در معرض ضربه قرار می‌گیرند و قطعاتی که به حداکثر چقرمگی و مقاومت در برابر تنش خارجی نیاز دارند، معمولاً نرماله می‌شوند. در نرماله کردن، جرم فلز بر سرعت خنک شدن و ساختار حاصل تأثیر می‌گذارد. قطعات نازک پس از نرماله شدن سریع‌تر خنک می‌شوند و نسبت به قطعات ضخیم، محکم‌تر هستند.

عملیات سخت‌کاری فلز شامل گرم کردن فولاد تا دمای مشخص و سپس سرد کردن سریع آن با فرو بردن آن در روغن، آب نمک یا آب است. اکثر فولادها برای سخت‌کاری نیاز به خنک‌سازی سریع (کوینچ) دارند، با این حال تعداد کمی از آنها را می‌توان در هوا خنک کرد که نتایج مشابهی دارد. اگرچه سخت‌کاری سختی و استحکام فولاد را افزایش می‌دهد، اما شکل‌پذیری آن را کاهش می‌دهد. معمولاً هرچه فولاد سخت‌تر باشد، شکننده‌تر می‌شود. برای از بین بردن مقداری از شکنندگی، فولاد باید پس از سخت‌کاری تمپر شود.

بسیاری از فلزات غیرآهنی را می‌توان با گرمایش کنترل‌شده و سرمایش سریع، سخت کرد و استحکام آنها را افزایش داد. در این حالت، به این فرآیند، عملیات حرارتی می‌گویند، نه سخت‌کاری.

فولاد پس از سخت شدن، عموماً سخت‌تر از حد مورد نیاز است و برای اکثر کاربردهای عملی بیش از حد شکننده است. علاوه بر این، تنش‌های داخلی شدیدی در طول خنک شدن سریع از دمای سخت شدن ایجاد می‌شوند. برای تسکین تنش‌های داخلی و کاهش شکنندگی، فولاد باید پس از سخت شدن، تمپر شود. فرآیند تمپر کردن شامل گرم کردن فولاد تا دمای خاصی (زیر دمای سخت شدن آن)، نگه داشتن آن در آن دما برای مدت زمان مشخص و سپس خنک کردن آن است که عموماً با دمیدن هوا انجام می‌شود. سختی، استحکام و شکل‌پذیری نهایی به دمایی که فولاد در طول تمپر شدن تا آن گرم می‌شود، بستگی دارد.

در درجه اول، عملیات تمپر کردن برای کاهش شکنندگی ناشی از سخت شدن و ایجاد خواص فیزیکی خاص در فولاد انجام می‌شود. تمپر کردن همیشه پس از فرآیند سخت شدن انجام می‌شود، نه قبل از آن. علاوه بر کاهش شکنندگی، تمپر کردن به نرم شدن فولاد کمک می‌کند. این اجتناب‌ناپذیر است و میزان سختی از دست رفته به دمایی که فولاد در طول فرآیند تمپر کردن تا آن دما گرم می‌شود بستگی دارد.

عملیات تمپرینگ همیشه در دماهای پایین‌تر از نقطه بحرانی پایین فولاد انجام می‌شود. از این نظر، تمپرینگ با عملیات آنیل، نرماله کردن و سخت‌کاری که در آنها دما بالاتر از نقطه بحرانی بالایی است، متفاوت است.

ریخته‌گری دقیق دقیق نینگبو، خدمات عملیات حرارتی گسترده‌ای را ارائه می‌دهد. با همکاری طولانی مدت و حرفه‌ای در زمینه عملیات حرارتی، می‌توانیم روش‌های عملیات حرارتی زیر را با هزینه کم ارائه دهیم:

۱. عادی‌سازی: گرم کردن قطعات ریخته‌گری دقیق تا دمای بحرانی یا بالاتر از آن و حفظ آن در یک زمان مشخص، خنک کردن در هوا برای به دست آوردن بافت پرلیتی. هدف از نرماله کردن، بهبود خواص مکانیکی فولاد کم کربن، بهبود قابلیت فرآیند برش، اصلاح اندازه دانه، حذف عیوب بافت و آماده‌سازی برای عملیات حرارتی بیشتر است. نرماله کردن برای ریخته‌گری دقیق فولاد کربنی مهندسی شده و ریخته‌گری دقیق فولاد آلیاژی ضخیم، بزرگ و پیچیده مناسب‌تر است.

۲. آنیل کردن: نوعی از روش‌های عملیات حرارتی که در آن قطعات ریخته‌گری دقیق برای مدتی تا دمای مناسب گرم می‌شوند و سپس به آرامی سرد می‌شوند. عملیات آنیل عمدتاً برای کاهش سختی، بهبود پلاستیسیته برای ماشینکاری بیشتر و کاهش تنش پسماند قطعات ریخته‌گری دقیق استفاده می‌شود.

۳. تمپر کردن: شکل‌پذیری، مقاومت در برابر ترک، چکش‌خواری و چقرمگی محصولات را بهبود می‌بخشد. از طریق گرمایش مجدد کنترل‌شده، ما قادریم به سرعت شکنندگی قطعات ریخته‌گری دقیق را کاهش دهیم.

۴. خاموش کردن: کوئنچ کردن فرآیندی است که در آن قطعات ریختگی دقیق با سرعت زیاد خنک می‌شوند. این کار اغلب برای ایجاد استحاله مارتنزیت انجام می‌شود. در آلیاژهای آهنی، این فرآیند اغلب فلزی سخت‌تر تولید می‌کند، در حالی که آلیاژهای غیرآهنی معمولاً نرم‌تر از حالت عادی می‌شوند. برای سخت شدن با کوئنچ کردن، قطعات ریختگی دقیق (معمولاً فولاد یا چدن) باید بالاتر از دمای بحرانی بالایی گرم شوند و سپس به سرعت خنک شوند.

توجه: با این حال، اکثر قطعات ریخته‌گری فلزات غیرآهنی، مانند آلیاژهای مس، آلومینیوم یا نیکل، و برخی از قطعات ریخته‌گری فولاد پرآلیاژ مانند قطعات ریخته‌گری دقیق فولاد ضد زنگ آستنیتی (304، 316)، هنگام کوئنچ شدن، اثر معکوسی ایجاد می‌کنند: آنها نرم می‌شوند. قطعات ریخته‌گری دقیق فولاد ضد زنگ آستنیتی باید کوئنچ شوند تا کاملاً در برابر خوردگی مقاوم شوند، زیرا به طور قابل توجهی کارسخت می‌شوند.

۵. عملیات کربوره کردن: کربن‌دهی فرآیندی است که در آن عنصر کربن به سطح قطعات ریخته‌گری دقیق هدایت می‌شود. این فرآیند با تغییر ترکیب کربن محصولات، سختی سطح و مقاومت به سایش را تا حد زیادی بهبود می‌بخشد، اما همچنان سختی داخلی را پایین نگه می‌دارد.

۶. تمپر کردن و سخت کاری: فرآیند عملیات حرارتی ترکیبی با کوئنچ و تمپرینگ بالا قطعات ریخته‌گری دقیق. این نوع روش عملیات حرارتی معمولاً برای بهبود سختی سطحی و داخلی قطعات ریخته‌گری دقیق دقیق استفاده می‌شود. به خصوص برای قطعات سایشی جایگزین.

۷. مقاوم‌سازی پوسته: این روش که به عنوان سخت‌کاری سطحی نیز شناخته می‌شود، عناصر سخت‌کننده را به سطح قطعات ریخته‌گری دقیق تزریق می‌کند و در نتیجه یک لایه محافظ اضافی ایجاد می‌کند.

در بالا روش‌های اصلی عملیات حرارتی برای ریخته‌گری دقیق ذکر شده است. عملیات حرارتی عمدتاً بر اساس کاربرد ریخته‌گری دقیق انجام می‌شود. اگر با عملیات حرارتی آشنایی ندارید، لطفاً با ما تماس بگیرید، در صورت نیاز محصولات شما به این خدمات، مهندس ما روش صحیح را پیشنهاد خواهد کرد.

با ما تماس بگیرید در sales@nbinvestmentcasting.com هنگامی که به خدمات عملیات حرارتی ما نیاز دارید.