آشنایی با فرآیند آنیل کردن
فهرست مطالب
آشنایی با مفهوم آنیل کردن
بررسی عملیات آنیلینگ در ساخت و ساز
هدف از انجام فرآیند بازپخت کردن فلزات چیست؟
کاربردهای روش آنیلینگ در صنایع مختلف چیست؟
آشنایی با انواع روش‌های آنیلینگ
تفاوت دو روش بازپخت و نرمال کردن در چیست؟
کوره آنیل چه کاربردی دارد؟
سخن پایانی
آشنایی با مفهوم آنیل کردن
قبل از اقدام به ساخت ساختمان، باید با اصطلاحات آن به خوبی آشنا باشید تا بتوانید این عملیات را به درستی انجام دهید. یکی از رایج ترین اصطلاحات؛ آنیل کردن است. نام دیگر این اصطلاح، بازپخت است. این روش برای بهبود خواص مکانیکی محصولات فولادی کارایی دارد. در این مقاله می‌خواهیم شما را با مفهوم این فرآیند بیشتر آشنا کنیم؛ پس تا انتها همراه ما باشید.
بررسی عملیات آنیلینگ در ساخت و ساز
هر نوع عملیات حرارتی که برای ایجاد نوعی ساختار در فلزات انجام می‌شود را آنیلینگ می‌گویند. در طی انجام این عملیات انعطاف پذیری فلزات نیز به شدت افزایش می‌یابد. برای انجام این کار، ابتدا فلزات را تا دماهای بسیار بالا حرارت می‌دهند. بعد از انجام این عملیات باید فلزات حرارت دیده شده به دمای محیط برسند و به اصطلاح خنک شوند. به کارگیری این روش به علت افزایش سختی و استحکام فلزات و همینطور قابلیت شکل پذیر در سال‌های اخیر رواج بسیار زیادی پیدا کرده است. لازم به ذکر است تقسیم بندی‌هایی که برای انجام عملیات آنیل کردن در فلزات به کار گرفته می‌شود؛ بر اساس دمایی القایی به فلزات، روش‌هایی که برای سرد کردن استفاده می‌شود و همینطور ساختار آن فلز متفاوت خواهد بود. از دیدگاه علمی، آنیلینگ یا بازپخت به معنای فعالیتی است که برای تغییر در ویژگی‌های فیزیکی مواد می‌شود. این امر و این کار باعث تغییر در داکتیلیته و سختی فلزات می‌شود.
هدف از انجام فرآیند بازپخت کردن فلزات چیست؟
همانطور که می‌دانید فرآیند خم کردن و یا پرس کردن فلزات به علت سختی بسیار بالایی که دارند دشوار است؛ زیرا اگر خم کردن و پرس کردم فرازت اصولی و درست انجام نشود، سبب شکستن آنها می‌شود. بنابراین بهره گیری از فرایند بازپخت باعث می‌شود خطرات احتمالی شکستگی محصولات فلزی از بین برود. فرآیند آنیل کردن باعث می‌شود پسماندهایی که از محصولات فلزی تولید می‌شود به حداقل مقدار خود برسد.
پس می‌توان نتیجه گرفت که انجام عملیات حرارتی یک روش بسیار مناسب برای بهبود خواص محصولات فلزی به شمار می‌آید. اغلب کاربرد روش بازپخت برای اهدافی مثل بهبود خواص الکتریکی محصولات، استحکام فولاد و جلوگیری از تاثیر گذاری تنش‌های مکانیکی بر ساختار محصول است.
کاربردهای روش آنیلینگ در صنایع مختلف چیست؟
جالب است بدانید از این فرآیند در صنعت خودروسازی برای افزایش دادن قابلیت شکل پذیری در قطعات خودرو استفاده می‌شود. برای انجام فرآیند ساخت و ساز نیز بهره گیری از این روش باعث می‌شود تا خواص قطعات فولادی بهبود یابد. از این روش در صنعت الکترونیک برای بهبود خواص الکتریکی قطعاتی مانند سیم، کابل و اتصالات آنها استفاده می‌شود. در صنعت هوا و فضا از آنیل کردن به منظور بهبود دادن خواص مکانیکی قطعاتی همچون پره‌های هواپیما استفاده می‌شود. به همین علت است که این روش کاربرد عمومی و گسترده‌ای دارد.
آشنایی با انواع روش‌های آنیلینگ
همانطور که گفتیم این فعالیت را دسته‌های گوناگونی تقسیم بندی می‌کنند که هر کدام از این دسته بندی‌ها بر اساس ساختار محصولات و همینطور نحوه‌ی سرد کردن آنها متفاوت خواهد بود. فرآیند بازپخت را به سه دسته‌ی آنیل کامل، ایزوترمال و اسفرودایز تقسیم بندی می‌کنند. استفاده از هرکدام این روش‌ها با توجه به اهداف پروژه متفاوت خواهد بود. در ادامه‌ی این محتوا به توضیح این سه دسته می‌پردازیم.
آنیل کامل
منظور از آنیل کامل، انجام این فرآیند با استفاده از دمای مشترک است. به عبارتی این فرآیند را با هم دما کردن انجام می‌دهند. در این روش دمای محصول مورد نظر را تا حد مشخصی افزایش می‌دهد، بعد از طی کردن مدت زمانی برای هم دما شدن با محیط، فرآیند سرد کردن به آهستگی انجام می‌شود. سرعت سرد شدن محصولات در روش آنیل کردن به صورت کامل، 0.02 درجه سانتی گراد بر ثانیه در نظر گرفته می‌شود. برای سرد کردن قطعات فلزی در این روش معمولا از کوره استفاده می‌شود.
آنیل ایزوترمال
در این روش حرارت دادن فلزات، محصول را در طی دو مرحله و تحت دو دمای متفاوت حرارت می‌دهند. در مرحله اول برای حرارت دادن، دمای محصولات را تا حد بلوری شدن بالا می‌برند و در بعضی شرایط به بالاتر از این حد نیز می‌رسد. بعد از گذشت مدتی، حرارت دادن قطعه را تا دمایی که از دمای اتاق بالاتر باشد می‌برند. سرعت انجام این مرحله را به آهستگی کاهش می‌دهند.
برخلاف شیوه آنیل کامل، بهره گیری از این روش به زمان بسیار کمتری نیاز دارد. لازم است این نکته را بدانید که سختی و استحکام نهایی در روش آنیلینگ هم دما نسبت به روش اول بیشتر بوده و اغلب برای فولادهایی که دارای آلیاژ سخت هستند به کار گرفته می‌شود. در نتیجه بهره گیری از روش آنیل کردن به صورت هم دمایی بهتر و مرغوب تر خواهد بود.
آنیل اسفرودایز
آنیل اسفرودایز آخرین دسته بندی روش‌های بازپخت قطعات است. لازم است بگوییم که لاین روش یکی از متداول ترین ساختارها در بین فرایندهای تعاملی بوده است که باعث بهبود خواص نهایی محصولات می‌شود. این روش خود به چهار مرحله که شامل پیش گرمایش، نگهداری و خنک کردن است تقسیم می‌شود.
در مرحله اول از این روش بازپخت، فلزات تا رسیدن به دمای مشخصی گرما می‌بینند. در مرحله‌ی بعدی دمای این فلزات را تا جایی که بالاتر از حد تبلور شود افزایش می‌دهند. در مرحله سوم این فلزی که گرما دیده شده در مکان مناسبی نگهداری می‌شود این نگهداری تا زمانی ادامه می‌یابد که ساختار کریستالی فلزات تغییر کند. در نهایت مرحله‌ی آخر آنیل کردن به صورت اسفرودایز نیز برای خنک کردن فلزات و قطعات انجام می‌شود.
تفاوت دو روش بازپخت و نرمال کردن در چیست؟
بعد از اینکه با مفهوم بازپخت آشنا شدید احتمالا این سوال برای شما ایجاد می‌شود که نرمال کردنم چه تفاوتی با این روش دارد؟ باید گفت که ترمال کرذدن نیز یکی از روش‌های حرارت دادن قطعات است. در مرحله اول از نرمال کردن، قطعات را در محدوده دمایی خاصی گرم می‌کنند و در ادامه رفته رفته قطعات سرد می‌شوند. باید گفت که نرمال کردن و آنیلینگ کردن تفاوت‌های بسیار زیادی با یکدیگر دارند. به عنوان مثال قطعات در روش نرمال کردن دمای بیشتری را نسبت به روش آنیلینگ دریافت می‌کنند و همین امر باعث می‌شود تا استحکام مورد نظر را نداشته باشند. سرد کردن محصولات در روش نرمال کردن نیز متفاوت است. در این روش قطعات در مجاورت هوا خنک می‌شوند اما در روش آنیل کردن سرد شدن قطعات به وسیله کوره انجام خواهد شود. لازم به ذکر است دانه‌های ریزی که با روش نرمال کردن حرارت می‌بینند نسبت به روش آنیلینگ استحکام بیشتری خواهند داشت این در حالیست که ممکن است بعضی از قطعات تولید شده با روش نرمال کردن استحکام کمتری داشته باشند. این مورد در رابطه با انعطاف پذیری محصولات برعکس است. تا جایی که انعطاف پذیری قطعات تولید شده با استفاده از روش آنیلینگ، به مراتب بیشتر از انعطاف پذیری محصولاتی است که با روش نرمال کردن به دست می‌آیند. فرآیند آنیله کردن شامل سه دسته است که آخرین دسته از آن شامل سه مرحله می‌شود اما نرمال کردن فقط با یک روش انجام می‌شود. فرآیند آنیلینگ برای نرم کردن، افزایش انعطاف پذیری، از بین بردن اثرات سخت شدن فلز و همچنین جهت بهبود ماشین کاری، ضربه پذیری، افزایش قابلیت رسانایی، هدایت الکتریکی و… استفاده می‌شود. این روش یکی از بهترین راهکارها برای افزایش انعطاف پذیری محصولات است. لازم به ذکر است که عملیات بازپخت یا همان آنیل کردن در در کوره‌های خاصی انجام می‌شود.
کوره آنیل چه کاربردی دارد؟
همانطور که در بخش قبل گفتیم، انجام عملیات بازپخت در کوره‌های خاصی انجام می‌گیرد. کوره‌هایی که برای انجام این عملیات تعبیه شده است در دو دسته‌ی کوره آنیل تک پایه و کوره آنیل دو پایه قرار می‌گیرند. لازم به ذکر است که هر کدام از این کوره‌ها ویژگی‌ها و ساختارهای مخصوص به خود را دارند. انتخاب هر کدام از این کوره‌ها با توجه به نوع محصول متفاوت خواهد بود. در ادامه به بررسی هر کدام از آنها می‌پردازیم.
کوره آنیل تک پایه چیست و ساختار آن به چه صورتی است؟
همانطور که از نام این کوره پیدا است در ساختار آن یک پایه وجود دارد. در حقیقت پایه‌هایی که در هر کدام از کذره‌های تک پایه قرار دارد به شکل صفحات نسوز و دایره خواهد بود. محل استقرار و قرار گیری شافت و مجراهای عبور گاز در این دسته از کوره‌ها در مرکز کوره تک پایه برای انجام فرآیند آنیل کردن قرار دارند که بر روی صفحه فولادی در محفظه داخلی کوره قرار می گیرند. لازم به ذکر این نکته است برای آب بندی اطراف کلاهک کوره‌ها آنیلینگ از شن، واشر پلاستیکی و سیستم آب و روغن استفاده می کنند. زیرا انجام این کار موجب حفظ ایمنی کار و افزایش عمر کوره می شود.
کوره آنیل چند پایه چیست؟
بر خلاف کوره‌ی تک پایه، در کوره‌ی آنیل چند پایه برای هر کدام از کوره‌های آنیلی چندین پایه وجود دارد. برای انجام دادن عملیات آنیلینگ با استفاده از این کوره ابتدا کلاف‌های قطعات فلزی را روی یکدیگر به صورتی که هر کدام از آنها عمودی باشند و روی چند پایه قرار بگیرند می‌چینند تا آنها را وارد کوره کنند.
سخن پایانی
در این مقاله درباره‌ی آنیل کردن و نحوه‌ی درست انجام این فرآیند پرداختیم. در ادامه این عملیات با نرمال کردن مقایسه کردیم. همانطور که دانستید این روش برای استحکام سازی، شکل پذیری و بهبود خواص قطعات فلزی در صنایع مختلف استفاده می‌شود.