فرآیند آنیل کاری ( بازپخت ) یک پروسه حرارتی به شمار میرود. این فرآیند باعث ساخته شدن میکرو ساختارهای تعادلی مانند سمانتیت و فریت میگردد. این فرآیند عموما موجب ایجاد تغییر در خواص شیمیایی و فیزیکی فولاد شده و در نهایت شکل پذیری آن را افزایش میدهد. با افزایش شکل پذیری سختی کاهش پیدا کرده و عملکرد آن نیز بهتر میشود. قدمت این فرآیند به سال ها پیش باز میگردد و این کلمه از نظر لغوی به معنای برافروختن یا آتش زدن می باشد.
مدارک نشان میدهند که در انگلستان از سال 1150 تا 1500 در این مورد نوشته شده است اما مشخص نیست چه کسی دقیقا آن را کشف کرده است. نشانه ها حاکی از آن است که این عملیات حداقل از 900 سال پیش به کار میرفته است. عملیات باز پخت با هدف نرم کردن مواد فلزی صورت میگیرد و باعث ایجاد تغییر بزرگی در فرآیندهای ماشین کاری، انعطاف پذیری، قابلیت کار سرد و ساختار آلیاژ مورد نظر میشود.
انواع روش های آنیل کردن
آنیل کامل
پروسه ی آنیل کامل شامل حرارت دادن فولاد در یک بازه دمایی تعیین شده و آرام سرد کردن آن میشود. این فرآیند عموما در کوره انجام میگیرد. گستره دمایی لازم برای آستینته کردن در آنیل کامل به درصد کربن فولاد بستگی دارد. اگر فولاد از نوع هیپوتکتوئید باشد دمای لازم 50 درجه بالاتر از 800 درجه سانتی گراد می باشد اما در مورد فولادهای هایپریوتکتوئیید این عدد چیزی حدود 50 درجه بیشتر از 75 درجه سانتی گراد است. البته لازم به ذکر است که دماهای بحرانی بین این دماها بر اساس عناصر آلیاژی در فولادها متغیر است.
آنیل هم دما
این فرآیند با حرارت دادن فولاد در دو دمای متفاوت صورت میگیرد. ابتدا مرحله آستنیته کردن در همان بازه دمای آنیل کامل انجام میشود و سپس نوبت به پروسه سرد کردن سریع میرسد. این سرد کردن تا رسیدن به دمای دگرگونی ادامه پیدا میکند. زمانی که برای فرآیند آنیل هم دما لازم است از آنیل کامل کمتر می باشد اما سختی نهایی به نسبت بیشتر خواهد بود. از آنیل هم دما میتوان برای فولادهای آلیاژی استفاده کرد که دارای سختی پذیری بالایی هستند.
آنیل کروی کردن
سمنتیت کروی توزیع شده به شکل یکنواخت و یکدست در زمینه فریتی انعطاف پذیرترین شرایط هر فولاد محسوب میشود. فولادهای دارای کربن کم یا متوسط انعطاف پذیری خوبی با سمنتیت کروی دارند و این مسئله از این نظر مهم است که این فولادها اکثرا به وسیله کار سرد شکل میگیرند. از آن گذشته تولید قطعات دارای جنس فولادهای پر کربن به ماشین کاری زیادی احتیاج دارند و سختی پایین میکروساختار سمنتیت کروی آن ها دارای اهمیت زیادی است.
همچنین بخوانید: عملیات حرارتی همگن کردن فولاد
آنیل انحلالی
این فرآیند عموما برای فولادهای ضد زنگ و آلیاژهای دارای درصد نیکل بالا کاربرد دارد که باعث میشود نسبت به خوردگی و حرارت مقاومت پیدا کنند. بیشترین کاربرد این روش برای فولادهای ضد زنگ آستنیتی می باشد.هدف از روش آنیل کردن انحلالی این است که رسوباتی که در ریز ساختار زمینه وجود دارند حل شوند. این روش موجب میشود که مقاومت به حرارت و خوردگی ارتقا پیدا کند. در آنیل انحلالی قطعه مورد نظر را تا دمایی که ساختار تک فاز حاصل میشود حرارت میدهند و سپس سریعا آن را سرد می کنند.
آنیل پیوسته
این روش یکی از مرسوم ترین روش ها در آنیل ورق محسوب میشود. در این پروسه دمای ورق تا حد زیادی افزایش پیدا کرده و خواص آن نیز در زمان تولید بهبود پیدا میکند. آنچه لازم است بدانید این است که در حین این فرآیند دمای ورق نباید بیش از اندازه افزایش پیدا کند به دلیل اینکه برای خنک کردن مجدد آن به صرف انرژی زیادی نیاز است. از آنیل پیوسته در مواردی مانند تولید ورق نورد سرد و ورق گالوانیزه استفاده می کنند.
مزایای آنیل کاری
بهبود قابلیت ماشین کاری
افزایش قابلیت هدایت الکتریکی
افزایش انعطاف پذیری
به وجود آوردن ساختار یکنواخت در قطعات
کاهش سختی قطعه
همچنین بخوانید: سختی سطحی فولاد
معایب آنیل کاری
آنیل کردن در کنار مزایایی که دارد دارای معایبی نیز می باشد که مهم ترین آن ها این است که بر اساس موادی که در حال بازپخت هستند میتواند فرآیند بسیار زمان بری باشد. برخی از فولادها به دمای بالا نیاز دارند و همین موضوع باعث میشود که مدت زمان زیادی برای خنک کردن آن ها لازم باشد.
فرآیند آنیلینگ چگونه انجام میشود؟
در طی این فرآیند به فلز مورد نظر حرارت میدهند تا دمای آن به دمایی بالاتر از دمای تبلور مجدد برسد سپس در این دما در مدت زیادی نگهداری میشود. همانطور که واقف هستید دمای بالا باعث میشود تا نفوذ اتم ها راحت تر شود و در نهایت موجب کاهش نابجایی ها میگردد که در فرآیند کار سرد پدید آمده اند. بنابراین میتوان گفت آنیل کردن میزان نا به جایی های قفل شده در ساختار آلیاژ را کم میکند و مقاومت و شکل پذیری آن را افزایش میدهد.
برای برخی از آلیاژها مانند نوع کربنی ابعاد دانه ها و ترکیب فازهای نهایی به میزان سرعت سرد کردن و گرم کردن آلیاژ بستگی دارد. پروسه کار سرد و گرم که بعد از بازپخت روی قطعه مورد نظر انجام میشود ساختار و خواص آن را دستخوش تغییراتی میکند. بعد از اینکه فرآیند گرم کردن را تا دمای آنیلینگ انجام میدهند آلیاژ مورد نظر را به آرامی خنک می کنند. در نهایت آلیاژ در مجاورت هوا سرد میگردد.
مراحل بازپخت
بازیابی
در زمان فرآیند بازیابی نقص های داخلی و تنش هایی که در حین کار سرد به وجود آمده بودند را از بین میبرند. این پروسه باعث میشود که انرژی درونی شبکه کم شود.
تبلور مجدد
دومین مرحله تبلور مجدد است که در طول آن دانه هایی فاقد کرنش تشکیل میشوند و سپس رشد کرده تا جایگزین دانه های تغییر شکل یافته در کار سرد شوند.
رشد دانه
پس از پایان تبلور مجدد دانه های جدید جایگزین دانه های قبلی میگردند. سپس این دانه ها رشد کرده و در میان آن ها پیوستگی ایجاد میشود.
تفاوت های آنیل کاری و نرماله کردن
عملیات نرماله کردن نیز از فرآیندهای حرارتی است که مراحلی مشابه بازپخت دارد. به این شکل که در قدم اول در یک محدوده دمایی خاص فولاد را گرم کرده و سپس صبر می کنند تا کم کم سرد شود. اما این دو عملیات با هم تفاوت هایی دارند که این تفاوت ها شامل موارد زیر میشوند:
دمایی که در نرماله کردن به قطعه داده میشود بالاتر از دمای آنیل کردن می باشد.
پس از پروسه حرارت دیدن در نرماله کردن قطعه مورد نظر را در مجاورت هوا خنک میسازند اما در بازپخت این عملیات در کوره انجام میگیرد.
قطعات فولاد حرارت دیده در پروسه نرماله کردن دارای استحکام بیشتری نسبت به قطعات حرارت دیده در فرآیند آنیل کردن می باشند.
قطعات فولادی فرآیند بازپخت دارای انعطاف پذیری بیشتری نسبت به قطعات حاصل از فرآیند نرماله کردن هستند.
کوره آنیل
عملیات بازپخت در کوره های خاصی انجام میشود که دارای ویژگی های منحصر به فردی هستند. ساختار آن ها عموما متناسب با مراحلی است که ورق های مورد نظر باید تا آنیل کردن طی کنند. کوره های آنیل دارای دو نوع تک پایه ای و چند پایه ای هستند.
مدل های تک پایه ای همانطور که از نامشان مشخص است دارای یک پایه هستند. این پایه از نظر ظاهری مشابه صفحات دایره ای فولادی می باشد که بخش درونی آن ها نسوز است. کوره های چند پایه ای دارای چند پایه می باشند در این مدل کلاف ها را به شکل عمودی روی چند پایه قرار میدهند تا وارد یک کوره گردند.
بخش های مختلف کوره آنیل
کوره های آنیل دارای قسمت های گوناگونی هستند که این بخش ها عبارتند از:
فن
مشعل
بخش پیش گرم کننده هوای احتراقی
تنظیم کننده سوخت
تنظیم کننده هوا
کلاهک محافظ
محفظه
نتیجه گیری
در این مطلب سعی کردیم شما را با مسائل پیرامون عملیات بازپخت آشنا کنیم.آنیل کاری یکی از فرآیندهایی است که کمک شایانی به پیشرفت صنعت و قطعات مورد استفاده در آن میکند. این فرآیند موجب میشود تا بتوان از قطعات متفاوت کاربردهای مختلفی را انتظار داشت و باعث میشود تا این قطعات به بهترین شکل عمل کنند.قطعا در آینده استفاده از این عملیات با افزایش رو به رو خواهد شد و تاثیرات آن بیشتر مورد بررسی قرار خواهد گرفت.