اهداف عملیات حرارتی پیچ و مهره‌ها
عملیات حرارتی پیچ و مهره فرایندی جانبی در تولید قطعات مختلف صنعتی است که به هدف بهبود خواص قطعه انجام می‌شود. این خواص شامل خواص فیزیکی، مکانیکی و شیمیایی مواد و قطعات هستند. از آن‌جا که پیچ و مهره‌ها معمولا تحت بار و نیروی زیاد هستند و در کاربرد تحت ضربه، سایش و… قرار می‌گیرند. بنابراین به دلیل اهمیت بالای خواص مکانیکی در پیچ و مهره‌ها، هدف از انجامعملیات حرارتی پیچ و مهره‌ها بیشتر بهبود خواص مکانیکی آن‌هاست. از اهداف عملیات حرارتی پیچ و مهره‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- بهبود استحکام کششی پیچ و مهره‌ها.
- بهبود انعطاف‌پذیری چقرمگی پیچ و مهره‌ها.
- افزایش سختی پیچ و مهره‌ها.
- بهبود مقاومت به سایش پیچ و مهره‌ها.
- بهبود قابلیت ماشین کاری.
- تنش زدایی و حذف تنش های داخلی و پسماند ناشی از فرایندهای تولید.
- و…
عملیات حرارتی یکی از مهم‌ترین فرایندهای جانبی حین تولید قطعات مختلف، مخصوصا قطعات فولادی است. در طی این فرایند خواص مختلف ماده همچون خواص فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی آن بهبود می‌یابد. عملیات حرارتی معمولا به روش‌های مختلفی انجام می‌شود که این روش‌ها شامل آنیلینگ، سطح کردن سطحی، تمپر کردن، کوئنچ کردن و نرمالیزاسیون است. هر روش خاص خود را دارد که استانداردهای مختلفی همچون ASTM این اصول را تعریف و در قالب دستورالعملی ارائه کرده‌اند. در هر روش عملیات حرارتی، خواصی خاص از مواد بهبود می‌یابند و بر اساس اینکه با انجام عملیات حرارتی پیچ و مهره قصد بهبود چه خواصی از پیچ و مهره را داریم، باید روش مناسب عملیات حرارتی را انتخاب کنیم.
انواع عملیات حرارتی پیچ و مهره
-
عملیات حرارت مجدد یا آنیلینگ پیچ و مهره (Annealing)
آنیلینگ، باز پخت یا حرارت مجدد پیچ و مهره یکی از رایج‌ترین روش‌های عملیات حرارتی است که بر روی پیچ و مهره‌ها انجام می‌شود. آنیلینگ به فرایندی گفته می‌شود که در آن پیچ و مهره تا یک دمای مشخص ( معمولا بالاتر از دمای بحرانی یا دمای استحاله) گرم شده یک مدت زمان مشخصی در این دما نگهداری شده و سپس تا دمای محیط آهسته سرد می‌شود. دمای گرم کردن، مدت نگهداری در این دما و همچنین سرعت سرد کردن در فرایند آنیلینگ، برای مواد مختلف متفاوت است. هدف از انجام عملیات حرارت مجدد یا آنیلینگ پیچ و مهره بیشتر اصلاح سختی و انعطاف‌پذیری پیچ و مهره‌ها است. در واقع با انجام آنیلینگ پیچ و مهره چکش خواری و انعطاف‌پذیری پیچ و مهره‌ها افزایش یافته و این باعث می‌شود قابلیت شکل دهی و ماشین‌کاری آن‌ها بهبود یابد.
-
عملیات سخت کاری سطحی
عملیات سخت‌کاری سطحی یکی دیگر از انواع عملیات حرارتی پیچ و مهره است که بر روی پیچ و مهره‌ها انجام می‌شود. در این فرایند همانطور که از اسمش پیداست، هدف سخت کردن سطح پیچ و مهره‌هاست. معمولا وقتی که یک قطعه سخت می‌شود، چقرمگی و انعطاف‌پذیری آن افت کرده و قطعه معمولا ترد و شکننده می‌شود. اما عملیات حرارتی هردوی این ویژگی‌ها را در کنار هم فراهم می‌کند. سخت‌کاری سطحی فرایندی است که به منظور افزایش سختی و استحکام سطح پیچ و مهره‌ها با حفظ چقرمگی آن‌ها تا حد زیاد، انجام می‌شود. سخت‌کاری سطحی به روش‌های مختلفی انجام می‌شود. این روش‌ها شامل عملیات ترموشیمی (کربونیزاسیون یا کربن دهی، نیتروژناسیون یا نیتروژن دهی، کربو-نیتروژناسیون و نیترو- کربونیزاسیون) و عملیات موضعی (سخت کردن القایی و سخت کردن شعله‌ای) است.
در عملیات ترموشیمی که شامل 4 روش مختلف است، شیمی سطح ماده تغییر می‌کند و موجب سخت شدن سطح ماده می‌شود. به عنوان مثال در نیتروژناسیون یا نیتروژن دهی، پیچ و مهره در مجاورت اتمسفر غنی از نیتروژن تا دمای بحرانی حرارت داده شده و سپس سرد می‌شود. در این فرایند، نیتروژن به سطح پیچ و مهره نفوذ کرده و با تشکیل نیتریدهای فلزی در سطح آن باعث افزایش سختی با حفظ چقرمگی می‌شود. در کربونیزاسیون هم پیچ و مهره در اتمسفر غنی از کربن تا دمای 950-850 درجه سانتیگراد گرم شده، در این دما در فولادها فاز آستنیت پایدار است و مقدار زیادی کربن جذب می‌کند. جذب کربن باعث سخت شدن پیچ و مهره و افزایش مقاومت به سایش آن‌ها می‌شود. اما در عملیات‌های موضعی شیمی سخت تغییر نمی‌کند. در هردو این روش‌ها گرم کردن سطح قطعه باعث پایداری فاز آستنیت شده و با سطح کردن آن اکسید تشکیل شده که باعث سخت شدن سطح می‌شود. در این دو روش اساس کار یکی است تنها روش‌های گرم کردن قطعه یا همان پیچ و مهره متفاوت است.
-
عملیات خنک کاری پیچ و مهره (Quenching)
عملیات حرارتی خنک‌کاری پیچ و مهره یا کوئنچینگ فرایندی است که در آن پیچ و مهره‌ها تا دمای بالا گرم شده و با سرعت زیاد از دمای بالا سرد می‌شوند. در طی سریع سرد کردن پیچ و مهره‌ها فاز مارتنزیت پایدار شده که سخت‌ترین فاز فولادهاست. به این طریق استحکام و سختی پیچ و مهره فولادی افزایش می‌یابد. سرعت سرکردن پیچ و مهره‌ها با توجه به فولادها و نوع عناصر آلیاژی آن‌ها متفاوت است.
-
عملیات نرمالیزاسیون (Normalization)
عملیات نرمالیزاسیون پیچ و مهره به منظور یکنواخت کردن و همگن سازی ساختار ماده انجام می‌شود. در فرایند نرمالیزاسیون ماده تا دمای استحاله حرارت داده شده و سپس با سرعتی مشخص سرد می‌شود. در این فرایند یک ساختار غیرهمگن به یک ساختار ریزتر و یکنواخت‌تر تبدیل می‌شود. در طی فرایند نرمالیزلسیون با کاهش اندازه دانه و ریز شدن ماده، استحکام و سختی آن افزایش یافته اما چقرمگی مقداری افت می‌کند.
-
عملیات تمپر کردن (Tempering)
عملیات تمپر کردن شامل گرم کردن پیچ و مهره تا دمای بحرانی، نگهداری تا زمان مشخصی در این دما و در نهایت خنک کردن آن است. فرایند تمپر کردن معمولا زمانی استفاده می‌شود که قصد افزایش چقرمگی و افزایش اندازه دانه قطعه را داشته باشیم. تمپر کردن باعث کاهش تنش‌های داخلی و پسماند ناشی از فرایندهای تولید در قطعه می‌شود.
برای دریافت راهنمایی از کارشناسان ما و خرید با شماره
09360574006
تماس حاصل فرمایید.