آلومینیوم به دلیل خواص عالی مانند چگالی کم، مقاومت در برابر خوردگی بالا و هدایت الکتریکی خوب، فلزی است که به طور گسترده در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. عملیات حرارتی فرآیند مهمی است که می تواند به طور قابل توجهی خواص مکانیکی و عملکرد محصولات آلومینیومی را افزایش دهد. من به عنوان یک تامین کننده آلومینیوم، دانش و تجربه گسترده ای در روش های مختلف عملیات حرارتی برای آلومینیوم دارم. در این وبلاگ چند روش متداول عملیات حرارتی آلومینیوم را معرفی می کنم.
آنیل کردن
بازپخت یک فرآیند عملیات حرارتی است که شامل حرارت دادن آلومینیوم تا دمای خاص و سپس سرد کردن آهسته آن است. این فرآیند برای کاهش تنش های داخلی، افزایش شکل پذیری و بهبود قابلیت ماشین کاری استفاده می شود.
سه نوع اصلی آنیلینگ برای آلومینیوم وجود دارد:
- بازپخت کامل: این رایج ترین نوع آنیلینگ برای آلومینیوم است. آلومینیوم تا دمایی بین 343 تا 427 درجه سانتیگراد (650 درجه فارنهایت و 800 درجه فارنهایت) گرم می شود و برای مدت کافی در این دما نگه داشته می شود تا فلز به دمای یکنواخت برسد و سپس به آرامی سرد می شود. بازپخت کامل برای تولید یک ساختار کاملاً تبلور مجدد استفاده می شود که منجر به حداکثر نرمی و شکل پذیری می شود. مثلا وقتی عرضه می کنیملوله آلومینیومی بدون درز، بازپخت کامل می تواند خم شدن و شکل گیری لوله را بدون ترک خوردن آسان تر کند.
- فرآیند آنیلینگ: همچنین به عنوان آنیلینگ تنش زدایی شناخته می شود، بازپخت فرآیندی برای تسکین تنش های داخلی که در فرآیندهای سرد کاری مانند نورد، کشش یا خمش ایجاد می شود، استفاده می شود. آلومینیوم تا دمای کمتر از دمای تبلور مجدد، معمولاً بین 260 درجه سانتیگراد و 371 درجه سانتیگراد (500 درجه فارنهایت و 700 درجه فارنهایت) گرم می شود و سپس در هوا سرد می شود. این فرآیند اغلب در تولید استفاده می شودکویل آلومینیومی 1060برای جلوگیری از ترک خوردن و تاب برداشتن در طول پردازش بیشتر.
- آنیلینگ کروی: این نوع آنیلینگ برای بهبود ماشینکاری آلیاژهای آلومینیوم پرکربن استفاده می شود. آلومینیوم تا دمای کمی بالاتر از دمای بحرانی پایین تر گرم می شود و سپس به آرامی سرد می شود. این فرآیند باعث می شود که ذرات کاربید به شکل کروی در بیایند، که نیروهای برش را کاهش می دهد و سطح را در حین ماشینکاری بهبود می بخشد.
محلول عملیات حرارتی
عملیات حرارتی محلول فرآیندی است که در آن آلیاژ آلومینیوم تا دمای بالا گرم می شود تا عناصر آلیاژی در ماتریس آلومینیوم حل شود. سپس آلیاژ به سرعت تا دمای اتاق خنک می شود تا عناصر محلول در محلول جامد فوق اشباع باقی بماند.
مراحل عملیات حرارتی محلول به شرح زیر است:
- گرمایش: آلیاژ آلومینیوم تا دمای محلول سازی خاصی که معمولاً بین 450 درجه سانتیگراد تا 550 درجه سانتیگراد (842 درجه فارنهایت و 1022 درجه فارنهایت) است، بسته به ترکیب آلیاژ گرم می شود. به عنوان مثال، برخی از آلیاژهای آلومینیومی با استحکام بالا به دمای محلول شدن بالاتری نیاز دارند.
- خیساندن: آلیاژ برای مدت معینی در دمای محلول سازی نگه داشته می شود تا اطمینان حاصل شود که تمام عناصر آلیاژی به طور کامل در ماتریس آلومینیوم حل شده اند. زمان خیساندن به ضخامت و ترکیب آلیاژ بستگی دارد.
- خاموش کردن: پس از خیساندن، آلیاژ به سرعت در آب، روغن یا هوا خاموش می شود تا از رسوب عناصر آلیاژی جلوگیری شود. سرعت خاموش شدن یک عامل مهم در عملیات حرارتی محلول است. سرعت خاموش شدن سریع می تواند منجر به استحکام بالاتر شود، اما خطر استرس باقیمانده و اعوجاج را نیز افزایش می دهد.
عملیات حرارتی محلول اغلب برای بهبود استحکام و مقاومت در برابر خوردگی آلیاژهای آلومینیوم استفاده می شود. پس از عملیات حرارتی محلول، آلیاژ آلومینیوم را می توان با سخت شدن رسوب بیشتر تقویت کرد.
سخت شدن بارش
سخت شدن رسوبی که به عنوان سخت شدن سن نیز شناخته می شود، فرآیندی است که استحکام و سختی آلیاژهای آلومینیوم را با رسوب ذرات ریز فاز دوم در ماتریس آلومینیوم افزایش می دهد.
فرآیند سخت شدن بارندگی شامل سه مرحله است:
- راه حل درماناول، آلیاژ آلومینیوم به صورت حرارتی محلول است - همانطور که در بالا توضیح داده شد برای تشکیل یک محلول جامد فوق اشباع.
- خاموش کردن: آلیاژ به سرعت در دمای اتاق خاموش می شود تا محلول جامد فوق اشباع باقی بماند.
- پیری: سپس آلیاژ خاموش شده تا دمای پایین تری، معمولاً بین 120 درجه سانتیگراد تا 200 درجه سانتیگراد (248 درجه فارنهایت و 392 درجه فارنهایت) گرم می شود و برای مدت زمان معینی در این دما نگهداری می شود. در طول پیری، محلول جامد فوق اشباع تجزیه می شود و ذرات ریز فاز دوم از ماتریکس رسوب می کنند. این رسوبات به عنوان مانعی برای حرکت نابجایی عمل می کنند و در نتیجه استحکام و سختی آلیاژ را افزایش می دهند.
دو نوع پیری وجود دارد: پیری طبیعی و پیری مصنوعی. پیری طبیعی در دمای اتاق در یک دوره زمانی رخ می دهد، در حالی که پیری مصنوعی در دمای بالا انجام می شود. به عنوان مثال، برخی از آلیاژهای آلومینیوم درجه هوافضا برای دستیابی به استحکام بالا و مقاومت در برابر خستگی به طور مصنوعی پیر می شوند.
کاهش استرس
تنش زدایی یک فرآیند عملیات حرارتی است که برای کاهش تنش های داخلی در محصولات آلومینیومی که در نتیجه فرآیندهای تولید مانند ریخته گری، جوشکاری یا ماشین کاری ایجاد می شود، استفاده می شود.
فرآیند تنش زدایی شامل حرارت دادن آلومینیوم تا دمای کمتر از دمای بازپخت، معمولاً بین 150 درجه سانتیگراد تا 260 درجه سانتیگراد (302 درجه فارنهایت و 500 درجه فارنهایت) و نگه داشتن آن در این دما برای مدت کافی برای کاهش تنشهای داخلی است. پس از آن، آلومینیوم به آرامی تا دمای اتاق خنک می شود.
کاهش استرس مهم است زیرا استرس های داخلی می توانند باعث اعوجاج، ترک خوردن و کاهش عمر خستگی شوند. به عنوان مثال، در تولیدفویل آلومینیوم 1100، تنش زدایی می تواند صافی و ثبات ابعادی فویل را بهبود بخشد.
نتیجه گیری
هر روش عملیات حرارتی برای آلومینیوم ویژگی ها و کاربردهای منحصر به فرد خود را دارد. بازپخت می تواند شکل پذیری و ماشین کاری را بهبود بخشد، عملیات حرارتی محلول و سخت شدن بارش می تواند استحکام و مقاومت در برابر خوردگی را افزایش دهد و تنش زدایی می تواند تنش های داخلی را کاهش دهد. ما به عنوان یک تامین کننده آلومینیوم، تخصص و امکانات لازم برای ارائه محصولات آلومینیومی با عملیات حرارتی با کیفیت بالا را داریم تا نیازهای متنوع مشتریان خود را برآورده کنیم.
چه در صنعت هوافضا، خودرو، ساخت و ساز یا بسته بندی فعالیت می کنید، ما می توانیم محصولات آلومینیومی عملیات حرارتی مناسب را به شما ارائه دهیم. اگر به محصولات آلومینیومی ما علاقه مند هستید یا در مورد فرآیندهای عملیات حرارتی سؤالی دارید، لطفاً برای تهیه و بحث های بیشتر با ما تماس بگیرید. ما متعهد به ارائه بهترین محصولات و خدمات به شما هستیم.
مراجع
- کمیته کتاب فلزات. (1990). کتاب راهنمای فلزات: خواص و انتخاب: آلیاژهای غیر آهنی و فلزات خالص. ASM International.
- دیویس، جی آر (2001). آلومینیوم و آلیاژهای آلومینیوم. ASM International.