کوره آنیل ، فرآیند آنیلینگ در کوره آنیل

کوره آنیل : جهت رفع نقص های ساختار فولاد و بهبود ویژگی های آن مانند سختی کوره های آنیل استفاده می شود در این کوره هر فرایندی که جهت اصلاح قطعات رخ می‌دهد را بازپخت یا آنیل کردن میگویند که معادل دیگر آن آنیلینگ یا بازپخت است با فولاد شمس همراه باشید

کوره آنیل چیست؟

کوره آنیل ساختار منحصر به فردی دارد شمایل و ساختار آن بسیار متناسب با روالی است که ورق ها باید طی کنند تا آنیل بشوند، در این کوره فرآیند آنیلینگ صورت می‌گیرد.

هنگامی که می‌خواهیم با سرد و گرم کردن فلزات، تغییراتی در شکل پذیری، سختی و یا استحکام قطعه بوجود آوریم، نوعی عملیات حرارتی انجام داده‌ایم. به این نوع عملیات حرارتی، آنیل کردن می‌گوییم.

به منظور ایجاد ساختاری عاری از تنش از کوره های آنیل استفاده می شود که معمولا برای فورجینگ یا آلیاژ های سخت مثل MO40 مرسوم است.

این فرآیند به طور خلاصه عبارت است  از قرار دادن قطعه‌ای در کوره، افزایش دمای کوره تا مقداری معین و سپس نگه داشتن قطعه در همان دما در یک بازه زمانی مشخص است.

آنیلینگ

انواع کوره آنیل

  • کوره آنیل به صورت کلی به دو دسته تقسیم می شود
  • کوره آنیل تک پایه
  • کوره آنیل چند پایه

در ادامه به بررسی و ارائه توضیحات در مورد این دو نوع کوره آنیل می پردازیم با فولاد شمس همراه باشید

کوره تک پایه

در کوره آنیل تک پایه‌ای، پایه هایی وجود دارند که به شکل صفحات دایره ای فولادی است و برای هر پایه یک کوره وجود دارد. قسمت داخلی این صفحات دایره‌ای بسیار مقاوم و از جنس نسوز است در مرکز این کوره تک پایه محل قرارگیری مجراهای عبور جریان گاز شافت می‌باشد. محفظه داخلی کوره روی صفحات سایت قرار میگیرد و جدار های نسوز و خودساخته درون کلاهک کوره جای می گیرد. لازم و ضروری است که اطراف کلاهک با استفاده از واشر پلاستیکی سیستم آب و روغن و ریختن شن در اطراف کلاهک آب بندی شود تا علاوه بر افزایش ایمنی کار دوام کور نیز بالا برود. در بازدهی کار نیز بسیار موثر است.

کوره چند پایه

اما در کوره آنیل چندپایه برخلاف کوره های تک پایه ای در ساخت آن از چند پایه استفاده شده است برای اینکه کلاف ها به صورت عمودی وارد یک کوره شوند آنها را به صورت عمودی روی چند پایه قرار می دهند. این نوع کوره ها مصرف انرژی بالایی دارد اما به نسبت مقرون به صرفه از و قیمت مناسب تری دارد.

هدف از آنیلینگ

به عملیات حرارتی که باعث تغییر در خاصیت فیزیکی و شیمیایی فلزات می شود آنیلینگ گفته می‌شود می توان گفت معمولاً  این عملیات باعث می شود انعطاف پذیری و شکل پذیری فلزات بسیار بالا برود و در عین حال با کاهش سختی آنها می گردد؛ این علمی ترین و مناسب ترین تعریف در علم متالوژی برای آنیلینگ می باشد. در این فرآیند آیند مولکولهایی در فلز تخریب شده است، به مقدار چشم گیری کاهش یافته و تنها شکل و چیدمان جدیدی پیدا می کند پس از انجام فرآیند آنیلینگ مدت زمان خاصی به فلز استراحت می‌دهند شود.

کاربرد آنیلینگ

وقتی روی یک قطعه فولادی یا فلزی کار سرد انجام می‌دهیم ممکن است فلز به حدی سخت باشد که انجام هر کاری روی آن منجر به شکستگی و ترک خوردگی می شود اما با آنیلینگ مانور و و کار کردن روی قطعه بدون شکستگی و ترک خوردگی انجام می شود زیرا بازپخت تنش های مکانیکی تولید شده در زمان ماشین کاری را آزاد می‌کند.

مهمترین نتایج انجام فرایند آنیلینگ

  • افزایش پایداری ابعاد فلز
  • امکان انجام کار سرد روی قطعات فلزی
  • افزایش قابلیت ماشین کاری و همچنین خواص الکتریکی
چرا روش آنیلینگ ؟

به جرات می توان گفت مهمترین و اولین استفاده از روش آنیلینگ به صرفه بودن این روش از لحاظ اقتصادی است، در روش آنیلینگ هزینه ها نسبت به روشهای دیگر بسیار مناسب‌تر می باشد، این خود یک مزیت بسیار عالی برای ترجیح دادن این روش است، برای این که صحت این مزیت مهم را ببینید کافی از از قیمت های روز ورق آگاه شوید و مقایسه کنید، علاوه بر آن بسیار ساده تر است و می‌توان به راحتی ایرادات و عیوب قطعات فولادی را برطرف کرد، اکنون با بیان این برتری‌ها میتوان به این نتیجه رسید که بهترین روش استفاده از آنیلینگ ، یا همان عملیات حرارتی جهت بهبود عملکرد قطعات فولادی می باشد.

تعریف عملیات حرارتی

همانطور که احتمالا اطلاع دارید تولیدکنندگان قطعات صنعتی با استفاده از روش‌هایی مانند آهنگری قطعات خود را تولید می‌کند اما در این روش ممکن است هر از گاهی تنش هایی ایجاد گردد باعث کاهش کیفیت کار خواهد شد، چرا که این تنش ها بر اثر فرایند کار سرد بر روی قطعه ایجاد می‌شود. از آنجایی که کار سرد و تغییر شکل در دمای کمتر از دمای تبلور مجدد صورت می گیرد نیرو های وارد شده به قطع باعث ایجاد شکستگی و ترک خواهد شد. که ما در اینجا عملیات آنیلینگ را بهترین راه جهت پیشگیری از آسیب‌های احتمالی به قطعات معرفی می کنیم. که در این فرآیند ابتدا ماده گمشده و سپس آن را سرد می کنیم که این روش، عملیات حرارتی نیز گفته می شود و بازدهی مناسبی به ارمغان می آورد.

در روش آهنگری که قدمت این روش بسیار زیاد است انسان پس از کشف فلزات و انجام عملیات آهنگری به این نکته پی برده که پس از تولید مثلاً یک شمشیر فلزی توسط روش آهنگری در زمانی که هنوز داغ و گداخته است آنرا در داخل آب سرد فرو کند که این کار باعث افزایش استحکام آن می شد، هرچقدر دمای گداخته کردن فلزات بیشتر باشد مقاومت آن نیز بیشتر خواهد بود اما جهت استحکام و ماندگاری بیشتر به روش آنیلینگ نیاز داریم. زیرا این روش بهبود ساختار ماده افزایش بازدهی و همچنین خواص مکانیکی آن کمک می کند.

کوره آنیل

روش‌های انجام آنیلینگ

این عملیات نیز به روش های مختلفی می تواند صورت بگیرد اولین روش نرمالیزه کردن یا نرمالیزاسیون است روش های دیگری وجود دارد که شامل کوئنچ و تمپر کردن، کروی کردن، آنیل کردن است چه در همه موارد بالا می بایست سه مرحله را بگذراند در ادامه به این مراحل اشاره می‌کنیم

ابتدا می بایست قطعه مورد نظر را حرارت دهیم سپس باید قطعه مورد نظر را در یک دمای مشخص و ثابت نگه داریم و در نهایت باید قطعه سرد شود، در همه روش ها مقدار دما و مدت زمان طبق استاندارد تعریف می شود، نکته دیگری که باید به آن اشاره کنیم سرعت سرد کردن قطعه می باشد که این سرعت سرد کردن معین کننده خواص نهایی آن قطعه است.

کوره آنیل و تنش گیری چیست؟

تنش گیری به صورت های مختلفی می تواند وجود داشته باشد به طور مثال می‌توان به روش بل تایپ باکسی و پیوسته اشاره کرد. در کوره آنیل نرخ گرم شدن و سرد شدن بسیار اهمیت بالایی دارد و این نکته بسیار مهم است که سیستم گرمایش شوک حرارتی و قطعه وارد نکند یعنی به گونه ای طراحی شده باشد که حرارت یکسان و مداوم وارد سازد همچنین بهینه باشد یعنی زمان فرایند آن بهینه سازی شده باشد.

دمای کوره آنیل و تنش گیری

بازه دمایی کوره آنیل و تنش گیری از ۳۵۰ درجه سیلیسیوس تا ۱۰۰۰ درجه سیلیسیوس می باشد یعنی اولین دما برای تنش گیری و دومین دما جهت آنیل کامل فولادها می باشد.

اما در این بین ممکن است قطعات در هنگام آنیلینگ اکسیداسیون شوند جهت جلوگیری از این امر باید حتما کوره مجهز به یک سیستم گاز محافظ شده باشد همچنین گردش هوا در کوره آنیل و تنش گیری باید به گونه ای صورت پذیرد که قطعات یکنواخت بمانند یعنی باعث ایجاد اعوجاج عدم یکنواختی سختی در قطعات نشود این کار جهت بالا بردن کیفیت قطعات تولیدی ضروری و و لازم است چنانچه برایند به درستی صورت نگیرد ممکن است باعث افت کیفیت قطعات تولیدی شود مثلاً ممکن است قطعی خروجی دارای موج و عدم یکنواختی باشد.

کوره آنیل و تنش گیری از نظر کاربرد

پر استفاده ترین و پرکاربردترین نوع کوره آنیل و تنش گیری کوره های بل تایپ یا همان زنگوله ای می باشد در این نوع کوره ها نوار فولادی یا سیم پیچ انباشته شده است و در حدود ۱۲۵۰ فارنهایت معادل ۶۸۰ درجه سانتی گراد گرم می شود همچنین مس با دمای بین ۵۰۰ تا ۹۰۰ فارنهایت معادل ۲۶۰ تا ۴۸۰ درجه سانتیگراد گرم می شود پوشش داخلی کوره های آنیل و تنش گیری که دارای اتمسفر آماده شده است با استفاده از یک فن پایه به راحتی به گردش در می آید.

در صورتی امکان پذیر است ماده در حال گرم شدن تحت تاثیر بیش از حد گرم شدن قرار بگیرد اگر اختلاف دمای گاز کوره و همچنین دمای بار نهایی را کم نگه داریم. خصوصاً اگر ماده گرم شده دارای هدایت حرارتی ضعیف‌تری باشد. در فرایند بازپخت سیم پیچ های ضخیم از نوار نازک فولادی، امکان ترکیب این دو مورد وجود دارد.

با اینکه این نوار فولادی تحت کشش زیادی پیچیده شده است لایه های پی در پی آن با یکدیگر تماس مداوم ندارند چون سطح صاف نوار بی نظمی های میکروسکوپی دارد که این فضا پر شده است و همچنین رسانای گرمایی ضعیفی دارند در نتیجه مدت زمان گرم شدن ممکن است بیش از ۲ ساعت در هر اینچ برای ضخامت شعاعی سیم پیچ انجام بگیرد.

خنک سازی

ممکن است این مدت که چرخه گرم شدن انجام گرفته باشد زمان خنک سازی نیز همانقدر طول بکشد. این زمان ممکن است در صورت وجود سیم پیچ های طولانی تر و پیچیده تر تا یک هفته نیز ادامه داشته باشد. با توجه به زمانی که برای این امر نیاز است به تعداد بیشتری از کوره های آنیل برای تامین نیازهای صنایع احتیاج است.

آنیل کامل

روش آنیل کامل، بدین صورت که دمای قطعه تا محدوده مشخصی بالا رفته و پس از مدتی با سرعتی یکنواخت که حدوداً ۰.۰۲ درجه سانتی گراد بر ثانیه است، خنک می شود.

روش آنیل هم دما

در این روش فولاد در دو دمای مختلف و متفاوت حرارت می بیند. دمای قطعه مورد نظر در یک دمای خاصی بالاتر از دمای بلوری شدن افزایش خواهد یافت پس از مدتی به سرعت شروع به سرد شدن میکند. از یک جایی به بعد دمای قطعه با سرعت آهسته تر کم می شود. در آنیلینگ هم دما زمان کمتری برای اتمام عملیات نیاز است اما به هر حال روش هم دما سختی نهایی قطعه معمولاً بیشتر می باشد. از روش آنیل هم دما جهت فولادهای آلیاژی که سختی بالایی دارند استفاده می شود.

آنیلینگ میلگرد

آیا آنیینگ فقط برای قطعات فولادی انجام پذیر است؟

در جواب باید بگوییم خیر عملیات آنیلینگ علاوه بر فولاد بر روی فلزاتی مانند برنج و مس و آلومینیوم قابل انجام است و نتایج مطلوبی در پی خواهد داشت.

آنیل کردن و نرماله کردن؛ تفاوت‌های آن

شاید بپرسید که بین آنیل کردن و نرماله کردن چه تفاوتی وجود دارد. تا اینجای مطلب در مورد آنیلینگ و انواع آن توضیح دادیم اما نرمال کردن یکی از روش های انجام عملیات حرارتی می باشد که مشابه با فرآیند آنیل کردن است. اما در نرماله کردن، دمای فولاد را تا یک محدوده‌ای بالا می‌برند و سپس می گذارند تا آهسته آهسته و رفته رفته سرد شود.

در فرایند نرماله کردن دمای قطعات بیشتر بالا می رود و در آنیل کردن دما کمتر است.

در روش نرماله کردن قطعات را در مجاورت هوا قرار می‌دهند تا خنک شود ولی در آنیل کردن قطعات تنها در کوره می توانند خنک شوند.

در فرایند نرماله کردن قطعات استحکام بیشتری دارند به عبارتی قطعاتی که در روش نرمال کردن حرارت میبینند مقاومت بیشتری نسبت به قطعاتی دارند که به روش آنیل کردن حرارت دریافت کرده اند زیرا دارای دانه‌های ریزتری هستند.

قطعاتی که در روش آنیل کردن حرارت دیده اند به دلیل داشتن دانه های درشت تر انعطاف پذیری بیشتری نسبت به قطعات نرماله شده دارند.

به هر حال هر گدام از این روش‌ها کاربردهای خاص خود را دارند و نمیتوان بدلیل یکی دو مورد ضعف از این روش چشم پوشی کنیم. امروزه این دو روش معروف، در صنایع بسیار پرکاربرد هستند.

جمع بندی و نتیجه گیری :

پیشرفت صنعت قطعات بسیار به روش آنیلینگ مدیون میباشد و کمک‌های بزرگی به این عرصه کرده زیرا راندمان کار و همچنین استحکام را ارتقا بخشیده است. کاربردهای بسیاری را از این روش نام بردیم، امروزه قطعات زیادی در بازار وجود دارند که با انجام فرآیند آنیل کردن کیفیت و مقاومت قابل توجهی به خود گرفته‌اند. در مطلب فوق شما عزیزان را با فرایند آنیلینگ کاربردها و هدف‌های آن آشنا کردیم امیدواریم برای شما مفید واقع شده باشد.

فولاد شمس گل آذین واقع در شهرک صنعتی شمس آباد تهران تولید کنند میلگرد ساده و آلیاژی نورد گرم میلگرد های آلیاژی با کارشناس فروش ما تماس بگیرید

5/5 - (1 امتیاز)