عملیات حرارتی چیست؟ بررسی انواع عملیات حرارتی در صنعت

عملیات حرارتی یکی از مراحل کلیدی در صنعت فلزکاری و تولید قطعات صنعتی است که با هدف بهبود خواص شیمیایی و فیزیکی فلزات و برخی مواد غیرفلزی انجام می‌شود. در این فرآیند، ماده را تا حدی که تغییر شکل ندهد حرارت می‌دهند و سپس به صورت کنترل شده سرد می‌کنند تا مقاومت، سختی و انعطاف آن افزایش یابد.

در این مطلب قصد داریم درباره اینکه فرآیند حرارتی فلزات چیست، عملیات حرارتی چه انواعی دارد، طی چه مراحلی انجام می‌شود و کاربرد آن در صنعت چیست صحبت کنیم؛ برای آشنایی کامل با این فرآیند مقاوم سازی، این مطلب را دنبال کنید.

دیگران چه می خوانند:

عملیات حرارتی چیست؟

عملیات حرارتی در صنعت به معنای حرارت دهی کنترل شده به فلزات یا آلیاژها است تا خواص فیزیکی، مکانیکی و شیمیایی آنها ارتقا یابد یا به نسخه موردنظر تبدیل شود. هدف اصلی از این فرآیند افزایش مقاوم ماده به سایش و خوردگی، حذف تنش‌ها، افزایش سختی، انعطاف پذیری یا چقرمگی فلزات و بهبود قابلیت ماشین‌کاری است.

فولاد کم کربن سختی کمی دارد و در برابر سایش نیز سریع فرسوده می‌شود، به همین سبب اغلب تحت فرآیند حرارتی قرار می‌گیرد. طی این فرآیند فولاد هم سختی مطلوبی کسب می‌کند و هم مقاومت آن افزایش چشمگیری میابد.

این فولاد پس از عملیات حرارتی با خیال راحت در تولید ابزارها و وسایل مختلفی مانند تیغه اره مورد استفاده قرار می‌گیرد؛ بنابراین اگر هنگام خرید اره آتشی و دیگر دستگاه‌های برش با تیغه فولاد کم کربن مواجه شدید، نگران استحکام و سختی آن نباشد.

عملیات حرارتی روی فولاد کم کربن تنها یک مثال ساده است و این فرآیند را می‌توان برای طیف وسیعی از فلزات، آلیاژ و مواد غیرفلزی به کار گرفت. در پروسه حرارت‌دهی فلزات، نباید تغییری در ساختار داخلی و کریستالی ماده ایجاد شود و فقط باید خواص آن بهبود پیدا کند؛ به همین سبب حرارت باید کنترل شده باشد و مرحله سرد کردن نیز به دقت انجام شود.

کاربرد عملیات حرارتی

عملیات حرارت‌دهی کنترل‌شده در صنایع مختلف کاربردهای گسترده‌ای دارد که به بهبود خواص فلزات کمک می‌کند تا دوام، مقاومت و عملکرد آنها افزایش یابد. این فرآیند در تولید لوازم صنعتی، قطعات خودرو، انواع ماشین‌آلات سنگین، ابزارهای برشی و حتی فلزات تزئینی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

موادی که عملیات حرارتی روی آنها اجرا می‌شود، از نظر فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی بهبود پیدا کرده و با دوام‌تر می‌شوند. برای مثال، در تولید ابزار برش فلزات مانند تیغ اره نواری یا اره آتشی بر، ابتدا به تیغه حرارت می‌دهند تا میزان سختی، مقاومت و استحکام آن در شرایط مختلف افزایش پیدا کند.

به همین سبب آشنایی با انواع و مراحل عملیات حرارتی حتی می‌تواند در خرید انواع ابزارهای برش مانند خرید دستگاه اره نواری، خرید ماشین‌آلات صنعتی، فلزات مختلف برای ساختمان سازی، قطعات خودروسازی و صدها لوازم دیگر به شما کمک کند؛ زیرا اگر بدانید هر ماده با چه روشی و طی چه مراحلی حرارت‌دهی شده است، می‌توانید به ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی آن پی ببرید.

انواع روش‌های عملیات حرارتی

عملیات حرارتی دارای روش‌های مختلفی است که با توجه به جنس ماده تعیین می‌شود. به طور کلی، این فرآیند برای انواع مواد آهنی و غیرآهنی مناسب است و باید مطابق با همین دسته‌بندی، بهترین روش عملیات حرارتی را انتخاب کرد.

به عنوان مثال، برای فلزات آهنی مانند فولاد و چدن از روش‌های سخت‌کاری، آنیلینگ، نرمالیزه کردن و تمپرینگ استفاده می‌شود و روش‌های پیرسازی و نرم‌کاری نیز برای مواد غیر آهنی مانند آلومینیوم، مس و برنج کاربرد دارد. در ادامه به معرفی هر یک از این روش‌ها و کاربردی که دارند خواهیم پرداخت.

• سخت‌کاری: در این روش، هدف اصلی سخت کردن ماده است که از طریق گرم کردن قطعه تا دما و زمان مشخص و سرد کردن سریع آن انجام می‌شود.
• تمپرینگ: پس از اینکه سختی قطعه بهبود پیدا کرد، فلز را دوباره حرارت می‌دهند تا کمی از شکنندگی آن کاهش یابد و بین سختی و انعطاف آن تعادل ایجاد شود.
• آنیلینگ: در آنیلینگ قطعه را تا دمای مشخصی حرارت می‌دهند و سپس آهسته سرد می‌کنند تا تنش داخلی آن کاهش یابد، نرم‌تر شود و شکل پذیری بهتری پیدا کند.
• نرمالیزه کردن: این روش شبیه به آنیلینگ است، اما با این تفاوت که قطعه در نرمالیزه کردن باید تحت تاثیر هوا سرد شود تا ساختار یکنواخت و مقاومت بهتری کسب کند.
• پیرسازی: برای بهبود استحکام و سختی مواد غیرآهنی مانند آلومینیوم، مس و برنج استفاده می‌شود.
• کوئنچینگ: طی این فرآیند، پس از آنکه قطعه به اندازه کافی حرارت دید، آن را در یک مایع خنک کننده غوطه‌ور می‌کنند تا خواص سختی و مقاومت آن تثبیت شود.
• فرآیندهای سطحی: شامل سخت‌کاری شعله‌ای، ایندوکشن، کربن‌دهی نیتروژن‌دهی است تا فقط سطح قطعه سخت شود و هسته داخلی چقرمه باقی بماند.

مراحل عملیات حرارتی

مراحل عملیات حرارتی با رعایت دما، زمان و میزان سرد شدن انجام می‌شود تا خواص مکانیکی و شیمیایی قطعه بهبود پیدا کند. آشنایی با مراحل انجام عملیات حرارتی برای جلوگیری از خرابی قطعه ضروری است، زیرا کوچک‌ترین تغییر در زمان و دما باعث می‌‎شود که کیفیت آن کاهش یابد. مراحل کلی فرآیند حرارتی به صورت زیر است که با توجه به جنس قطعه با کمی تغییرات و جابه‌جایی همراه خواهد بود.

• آماده سازی قطعه: ابتدا باید سطح قطعه از انواع آلودگی‌ها، چربی، روغن و زنگ زدگی پاک شود تا حرارت به صورت یکنواخت در سطح قطعه پخش شود.
• گرم کردن قطعه: با توجه به نوع عملیات حرارتی و جنس ماده، آن را تا دمای مشخصی گرم می‌کنند. این حرارت باید به صورت یکنواخت و در حد استاندارد باید تا ساختار و ظاهر قطعه تغییر نکند.
• نگهداری قطعه در دمای لازم: قطعه تا زمان معینی در دمای مورد نظر نگه داشته می‌شود تا تغییرات لازم اتفاق بیوفتد.
• سرد کردن قطعه: با توجه به روش فرآیند حرارتی، قطعه با سرعت و روش مشخصی سرد می‌شود. سر شدن سریع، قطعه را سخت‌تر می‌کند و سرد شدن آهسته آن را نرم‌تر کرده و تنش‌های داخلی‌اش را کاهش می‌دهد.
• پرداخت و کنترل نهایی: پس از سرد کردن قطعه، باید سطح آن را بررسی شود تا در صورت نیاز پرداخت شود. همچنین قطعه را باید از نظر خواص مکانیکی، فیزیکی و شیمیایی بررسی کرد تا از بهبود کیفیت مطمئن شد.

در پروسه عملیات حرارتی، افزون بر لوازم مورد نیاز برای حرارت‌دهی و سرد کردن، ابزارهای برش نیز جهت آماده سازی و پرداخت نهایی لازم هستند. انتخاب ابزار مناسب و اطلاع از قیمت دستگاه برش می‌تواند هزینه‌های نهایی آماده‌سازی قطعات را کاهش دهد و همچنین بر کیفیت عملیات حرارت‌دهی موثر باشد؛ بنابراین بهتر است در این زمینه نیز تحقیقات لازم را انجام دهید.

کیفیت پایدار در صنعت با خدمات و تجهیزات ایده‌آل برش

عملیات حرارتی یکی از مهم‌ترین فرآیندها در صنعت فلزکاری و ساخت قطعات محسوب می‌شود که برای افزایش سختی، انعطاف پذیری، مقاومت و کارایی مواد آهنی و غیرآهنی کاربرد دارد. این فرآیند شامل روش‌ها و مراحل متنوعی از جمله آنیل کردن، تمپرینگ، کوئنچینگ و نرمالیزاسیون است که هر کدام برای دستیابی به خواص خاصی استفاده می‌شوند.

در نهایت، با درک این فرآیند و آشنایی با تجهیزات، مراحل و انواع عملیات حرارتی در صنعت، می‌توان به کیفیت بالاتر و عملکرد بهتری از قطعات فلزی دست یافت.

عملیات حرارتی چیست؟ بررسی انواع عملیات حرارتی در صنعت