عملیات حرارتی آلومینیوم چیست و چگونه کار می کند؟
ویژگی های عملیات حرارتی آلومینیوم
هر آلیاژ آلومینیوم دارای خواص فیزیکی منحصر به فردی است که آن را برای کاربردهای خاص مناسب می کند. و عملیات حرارتی ابزاری است که می‌توانید از آن برای تنظیم دقیق تر این ویژگی ها استفاده کنید.
عملیات حرارتی شامل گرمایش و سرمایش کنترل شده یک محصول، به طور کامل یا جزئی، برای تغییر ریز ساختار آن به روشی خاص است که در نهایت بر ویژگی آن تأثیر می گذارد.
ممکن است با عملیات حرارتی فولاد آشنا باشید، تولیدکنندگان فلز را تا دمای بسیار بالا گرم می کنند. اما آلومینیوم دارای نقطه ذوب بسیار پایین تر و هدایت حرارتی بالاتری است که به طور قابل توجهی بر نحوه گرم شدن آن تأثیر می گذارد.
در این مقاله یک نمای کلی از آلومینیوم و آلیاژهای آن در عملیات حرارتی ارائه می شود. این می تواند به شما کمک کند تصمیم بگیرید که آیا عملیات حرارتی برای پروژه شما مطلوب است یا خیر. در ادامه مطلب همراه گروه مهندسی فیلت باشید.
فهرست مطالب
- آیا آلومینیوم قابل عملیات حرارتی است؟
- کدام عملیات حرارتی را می توانید روی آلیاژهای آلومینیوم استفاده کنید؟ (4 نوع)
مقاله پیشنهادی: تفاوت بین ریخته گری و اکستروژن آلومینیوم
گروه مهندسی فیلت؛
طراحی نقشه، ساخت قالب اكستروژن و تولید كننده پروفیل آلومینیوم در مقاطع عمومی و اختصاصی همراه با خدمات آندایزینگ و رنگ پودری الکترواستاتیک و برشکاری در خدمت مشتریان محترم و بزرگوار می باشد.
آیا آلومینیوم قابل عملیات حرارتی است؟
برخی از آلیاژهای آلومینیوم را می توان عملیات حرارتی کرد و سازندگان معمولاً عملیات حرارتی را برای ایجاد خواص بهبود یافته نسبت به شرایط تولیدی انجام می دهند. عملیات حرارتی می تواند:
- آلیاژ را تقویت کنید (Strengthen the alloy)
- افزایش شکل پذیری (Increase ductility)
- بهبود سختی (Improve hardness)
- استرس های داخلی را از بین ببرید (Relieve internal stresses)
به طور کلی، می توانید بسیاری از آلیاژهای سری زیر را برای تقویت آنها عملیات حرارتی کنید:
- 2XXX
- 6XXX
- 7XXX
- 8XXX
- 4XXX (گاهی اوقات)
ترکیب شیمیایی دلیل اصلی این است که برخی از آلیاژها قابل عملیات حرارتی هستند در حالی که برخی دیگر اینگونه نیستند. برخی از عناصر در دماهای بالا حلالیت بیشتری در آلومینیوم نشان می‌دهند و اتم های آن ها می‌توانند خود را به طور مؤثری توزیع کنند تا توزیع یکنواخت را تشکیل دهند.
کدام عملیات حرارتی را می توان روی آلیاژهای آلومینیوم استفاده کرد؟
این بخش برخی از متداول ترین عملیات حرارتی مورد استفاده برای آلیاژهای آلومینیوم را معرفی می کند.
بازپخت کردن (Annealing)
بازپخت فرآیندی است که برای مقابله با اثرات خاصی از کار سرد (کار کردن آلومینیوم بدون گرما) استفاده می شود. هنگامی که مواد را سرد می کنید، فشارهای داخلی ایجاد می شود که استحکام و سختی آن را افزایش می دهد. با این حال، این به قیمت شکل پذیری، اثری که به عنوان سخت شدن کار شناخته می‌شود.
سخت شدن کار می تواند برای قوی تر کردن محصول مطلوب باشد. با این حال، اگر محصول را پس از آن تحت فرآیندهای شکل دهی بعدی قرار دهید، کاهش شکل پذیری می‌تواند منجر به ترک خوردن و در نهایت ریزش محصول شود.
این جایی است که بازپخت وارد می شود، به تنظیم مجدد ساختار کریستالی برای کاهش تنش های داخلی و بهبود شکل پذیری کمک می کند. سپس می‌توانید آن را با نیروهای کمتری شکل دهید و می‌تواند قبل از شکست، تغییر شکل بیشتری را تحمل کند.
بازپخت همچنین می تواند تنش های داخلی را در قطعات آلومینیومی ریخته گری کاهش دهد تا از ترک خوردن در آینده جلوگیری شود. و این فرآیند شامل حرارت دادن آلیاژ به دمای خاص، نگه داشتن آن برای مدت زمان معین و سپس سرد کردن آهسته آن به دمای اتاق است.
آشنایی با تولیدات گروه مهندسی فیلت: پروفیل آلومینیوم شیاردار صنعتی (پروفیل آلومینیوم مهندسی)
راه حل عملیات حرارتی (Solution Heat Treatment)
عملیات حرارتی محلول شامل فرآیند گرمایشی مشابه با بازپخت است، اما به جای خنک شدن تدریجی تا دمای اتاق، محصول خاموش می شود. خاموش کردن، که معمولاً در آب انجام می‌شود، اساساً ریز ساختار را قبل از اینکه اتم ها بتوانند خود را دوباره توزیع کنند، «انجماد» می‌کند.
پس از کوئنچ کردن آلومینیوم، قابلیت سخت شدن در اثر پیری را دارد. Quenching همچنین پنجره ای را فراهم می کند که به شما امکان می دهد فرآیندهای شکل دهی بیشتر را انجام دهید.
عملیات حرارتی محلول، غلظت عناصر آلیاژی سخت‌کننده را در محلول جامد به حداکثر می‌رساند به طوری که تا زمانی که پیری رخ ندهد، رسوب نکنند.
دمای ایده آل برای رسیدن به این حلالیت فقط چند درجه کمتر از دمای ذوب آلیاژ است. به دلیل این پنجره دما بسیار باریک، باید از کوره های بسیار دقیق برای رسیدن و حفظ شرایط مورد نیاز استفاده کرد.
آشنایی با تولیدات گروه مهندسی فیلت: پروفیل ناودانی آلومینیوم و پروفیل ناودانی سیمانکاری آلومینیوم
عملیات حرارتی طبیعی و مصنوعی (Natural and Artificial Aging)
عملیات حرارتی فرآیندی است که اگر محصول تحت عملیات حرارتی محلول قرار گرفته باشد، می تواند به طور طبیعی اتفاق بیفتد. فرآیند پیری به تدریج استحکام و سختی آلیاژ را به سطوحی بیشتر از آنچه در ابتدا وجود داشت افزایش می دهد.
هنگامی که فرآیند عملیات حرارتی آغاز می شود، ریزساختار آلیاژ به دلیل رسوب عناصر محلول جامد شروع به قفل شدن در موقعیت نهایی خود می کند.
با پیری طبیعی، بیشتر سفت شدن ظرف 24 ساعت پس از درمان اتفاق می‌افتد و پس از چهار تا پنج روز به اثربخشی کامل می‌رسد. با این حال، برخی از آلیاژها نمی توانند تنها با عملیات حرارتی طبیعی به حداکثر استحکام خود برسند زیرا اجزای محلول جامد آنها نمی توانند به طور کامل رسوب کنند.
این آلیاژها از گرمایش بیشتر برای رسیدن به رسوب کامل بهره می برند، هرچند در دمای بسیار پایین تر از دمای مورد استفاده برای عملیات حرارتی محلول.
فرآیند عملیات حرارتی در دماهای بالا عملیات حرارتی مصنوعی نامیده می شود که به عنوان سخت شدن بارش نیز شناخته می شود. آلیاژ تا دمای خاصی گرم می شود و به مدت شش تا 24 ساعت در آنجا نگهداری می شود و سپس به دمای اتاق باز می گردد. نتیجه افزایش استحکام و سختی به قیمت کاهش شکل پذیری است.
آشنایی با تولیدات گروه مهندسی فیلت: پروفیل سپری آلومینیوم و پروفیل نبشی آلومینیوم
همگن کردن (Homogenizing)
فرآیند عملیات حرارتی نهایی، همگن سازی، هدف اصلی توزیع مجدد عناصر آلیاژی داخلی برای به دست آوردن یک شیمی محصول همگن است. برای ریخته‌گری هایی که با سرعت های مختلف در سرتاسر ضخامت خود، از لبه قالب شروع می‌شوند، سفت می‌شوند، مفید است.
این اجازه می دهد تا عناصر با دمای ذوب پایین تر (آلومینیوم خالص) ابتدا در لبه های بیرونی جامد شوند و عناصر با دمای ذوب بالاتر مهاجرت کرده و در مرکز دیواره های ریخته گری متمرکز شوند.
اگر اقدامی انجام ندهید، ممکن است محصول در بعضی جاها خیلی نرم و در بعضی جاها خیلی سفت و شکننده باشد و در مقابل خرابی بیشتر مستعد شود. برای همگن کردن یک آلیاژ آلومینیوم، قطعه تا نقطه ای درست زیر نقطه ذوب آن گرم می شود و سپس اجازه می دهد تا به آرامی خنک شود.
هموژنیزاسیون با آنیل متفاوت است زیرا در دمای بسیار بالاتر انجام می شود. در حالی که بازپخت به سادگی امکان تبلور مجدد را از طریق حرکت مرزهای دانه فراهم می کند، همگن کردن امکان مهاجرت عناصر آلیاژی را نیز فراهم می کند و باعث ایجاد یکنواختی شیمیایی در سراسر محصول می شود.
آشنایی با تولیدات گروه مهندسی فیلت: پروفیل تسمه آلومینیوم و پروفیل گرده ماهی آلومینیوم
درمان حرارتی و درجه حرارت (Heat Treatment and Temper)
ممکن است هنگام جستجوی یک آلیاژ آلومینیوم خاص متوجه شده باشید که دماها در نامگذاری آلیاژها گنجانده شده است. اگر این کار را نکرده اید، این مقاله اصول اولیه را در مورد تعیین درجه حرارت آلیاژ آلومینیوم به شما ارائه می دهد.
برخی از نام‌گذاری‌های مزاج بر اساس عملیات حرارتی خاصی که قبلا ذکر شد برچسب گذاری می‌شوند. به عبارت دیگر، عناوین «O»، «W» و «T» به ترتیب نشان می‌دهند که آیا آلیاژ آنیل شده، عملیات حرارتی محلول یا کهنه شده است.
O = آنیل شده
W = محلول عملیات حرارتی شده است
T = مسن
در حالی که معنای آنها چیزهای متفاوتی است، درمان های خاص معمولاً مستلزم یک فرآیند عملیات حرارتی متمایز است.
زمانی که به دنبال استفاده از آلیاژ آلومینیوم برای پروژه هستید، ایده خوبی است که به خاطر داشته باشید که این نامگذاری ها به چه معنا هستند و این عملیات حرارتی چگونه بر آلیاژهای آلومینیوم تأثیر می‌گذارند.
آشنایی با تولیدات گروه مهندسی فیلت: پروفیل لوله آلومینیوم
جمع بندی
بسته به اینکه کدام آلیاژ را در نظر می گیرید و پارامترهای عملیات حرارتی خاص، آلیاژهای آلومینیوم در واقع می توانند عملیات حرارتی شوند. می توانید از عملیات حرارتی برای افزایش استحکام یا تنظیم دقیق خواص مانند شکل پذیری، سختی و حتی رسانایی الکتریکی استفاده کنید.
مناسب بودن عملیات حرارتی برای محصول شما به کاربرد نهایی آن و فرآیند تولیدی که انتخاب می کنید بستگی دارد. از آنجایی که عملیات حرارتی هزینه های پردازش اضافی را به همراه دارد، باید به دقت ارزیابی کنید که آیا برای شرایط شما ضروری است یا خیر. اگر برای تصمیم گیری به کمک نیاز دارید، با ما در گروه مهندسی فیلت تماس بگیرید.
اگر فکر می‌کنید که هر یک از این فرآیندها ممکن است با نیازهای تولید شما مطابقت داشته باشد، لطفاً مقاله‌های پروفیل آلومینیوم، ریخته گری قالب، یا نورد آلومینیوم ما را بررسی کنید تا درباره نحوه عملکرد این فرآیندهای شکل دهی آلومینیوم اطلاعات بیشتری کسب کنید.
آشنایی با تولیدات گروه مهندسی فیلت: پروفیل قوطی آلومینیوم
گروه مهندسی فیلت؛
طراحی نقشه، ساخت قالب اكستروژن و تولید كننده پروفیل آلومینیوم در مقاطع عمومی و اختصاصی همراه با خدمات آندایزینگ و رنگ پودری الکترواستاتیک و برشکاری در خدمت مشتریان محترم و بزرگوار می باشد.
جهت مشاوره فنی و سفارش تماس حاصل فرمایید.
02144675798 – 09123018710