بسیاری از قطعات در صنایع مختلف به روش‌های ریخته‌گری و یا آهنگری تولید می‌شوند. بسیاری از این قطعات ممکن است در فرایند نهایی ساختار درست و مدنظر را کسب نکنند. اما عدم برخوردار بودن از ساختار درست باعث می‌شود این قطعات استانداردهای لازم را برای استفاده شدن کسب نکنند. در نتیجه ما نیاز به فرایند دیگری خواهیم داشت که بتواند ساختار نادرست این قطعات را تصحیح کرده و آن‌ها را قابل استفاده بکند. به همین دلیل از فرایندی به نام فرایند آنیلینگ و یا بازپخت مورد استفاده قرار می‌گیرد. معمولا از این روش برای استانداردسازی قطعاتی که ساختار درستی ندارند، استفاده می‌شود. در نهایت قطعه تغییر یافته و استانداردهای لازم را برای استفاده شدن، کسب می‌کند. ما در این مقاله قصد داریم بیشتر راجع به فرایند آنیلینگ و یا بازپخت صحبت کنیم. پس برای اطلاعات بیشتر ادامه این مطلب را از دست ندهید.
چرا از فرایند آنیلینگ و یا بازپخت استفاده می‌شود؟
معمولا این فرایند باعث می‌شود که انعطاف‌پذیری در فلزات بیشتر شده و سختی آن‌ها کاهش پیدا کند. به همین دلیل است که در علوم مواد و متالوژی، کارشناسان فرایند آنیلینگ را به عنوان یک عملیات حرارتی بسیار مهم در تغییر خواص شیمیایی و فیزیکی فلزات می‌دانند. معمولا در این فرایند حرارتی بالاتر از دمای تبلور و یا بلورسازی به فلزات داده می‌شود. تغییری که در اینجا روی فلزات اتفاق می‌افتد، بیشتر آرایش جدید اتم‌های آن‌هاست. چرا که پس از اعمال فرایند آنیلینگ درصد مولکول‌های تخریب شده کاهش یافته و آرایش اتمی‌شان به طور کلی تغییر می‌یابد. این تغییرات موجب می‌شود که فلزات به راحتی قابلیت کار سرد، ماشین کاری، پایداری در ابعاد و خواص الکتریکی بیشتری پیدا بکنند.
البته از آنجایی که روش‌های مختلفی برای استانداردسازی قطعات وجود دارد، نمی‌توان در تمامی موارد از فرایند آنیلینگ و یا بازپخت استفاده کرد. چرا که استفاده کردن از این فرایند باید در جای مخصوص خودش اتفاق بیفتد و زمانی که نیاز به انجام چنین عملیاتی باشد، از آن استفاده می‌شود. به همین دلیل کارشناسان این حوزه هستند که تصمیم استفاده از روش‌های مختلف را برای استانداردسازی قطعات می‌گیرند. در نتیجه، زمانی که نیاز به استفاده از فرایند آنیلینگ و یا بازپخت باشد، حتما از آن در راستای تغییر قطعات استفاده خواهد شد.
مزایای فرایند آنیلینگ و یا بازپخت
یکی از اولین مزایایی که فرایند آنیلینگ دارد، به صرفه بودن آن از لحاظ اقتصادی است. روش برطرف کردن عیوب قطعات توسط فرایند آنیلینگ و یا بازپخت، بسیار به صرفه‌تر از شیوه‌های دیگر است. چرا که در اینجا فقط از روش‌های حرارتی برای آنیل کردن قطعات استفاده می‌شود و این فرایند هزینه و یا دردسر بسیار زیادی برای صنعتگران نخواهد داشت. در نتیجه، برای هدر نرفتن قطعات و یا برنگشتن آن‌ها به خط تولید جهت بازیافت و شکل دهی مجدد، می‌توان روش بسیار مناسبی باشد. چرا که ممکن است بسیاری از قطعات به هیچ عنوان از نو شانس مجدد ساخته شدن را نداشته باشند و یا این فرایند بسیار هزینه‌بر بوده و توجیه اقتصادی برای تولیدکنندگان نداشته باشد. اما توسط فرایند آنیلینگ می‌توان با کمترین هزینه، ایرادهای قطعات را رفع کرده و آن‌ها را برای استفاده کردن، استانداردسازی کرد. سایر مزایای فرایند آنیلینگ به شرح ذیل است:
- بهبود پیدا کردن خواص مغناطیسی
- ایجاد ساختار ریزدانه در قطعات
- بهبود پیدا کردن خواص الکتریکی
- کاهش یافتن تنش‌های مکانیکی در فولاد
- بهبود یافتن استحکام فولاد
آشنایی با انواع فرایند آنیلینگ
اگر تا اینجا همراه ما بوده باشید، قطعا به طور کامل با فرایند آنیلینگ و یا بازپخت و نقش مهم آن آشنا شده‌اید. اما چنین فرایند مهمی، فقط یک نوع نبوده و به چند دسته تقسیم می‌شود. به همین دلیل ما قصد داریم در ادامه این مطلب به انواع عملیات حرارتی فرایند آنیلینگ بپردازیم و شما را با آن‌ها آشنا کنیم. اگر بخواهیم عملیات حرارتی فرایند آنیلینگ را دسته‌بندی کنیم، باید به سه نوع آنیل کامل، آنیل ایزوترمال و آنیل اسفرودایز اشاره کنیم. هر کدام از این روش‌ها جایگاه خاص خودشان را داشته و برای شرایط مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در نتیجه آشنا شدن با هر سه روش، خالی از لطف نبوده و اطلاعاتمان را در این زمینه بالاتر خواهد برد.
- آنیل کامل: در این روش معمولا به قطعه آهنی و یا فولادی بیشتر از دمای استحاله گرما داده می‌شود و سپس آن را سرد می‌کنند. بدین معنا که ابتدا دمای بیشتری به قطعه می‌دهند و سپس آن را به آرامی سرد می‌کنند تا به صورت کامل نرم شود. درصد کربنی که فولاد دارد در تعیین کردن دمای آستنیته کردن آن، نقش بسیار مهمی ایفا می‌کند. علاوه بر آن، دماهای بحرانی هم در انجام فرایند آنیلینگ نقش مهمی ایفا کرده و تحت تاثیر عناصر آلیاژی قرار می‌گیرند و بر اساس آن‌ها تغییر پیدا می‌کنند.
- آنیل ایزوترمال: در این فرایند به قطعات فولادی در دو نوبت مختلف حرارت دهی می‌شود. تمام این مراحل به خاطر این است که قطعه مورد نظر به سطح استاندارد تبدیل شود. حرارت دهی اول دقیقا به روش آنیل کامل انجام می‌شود. یعنی تا همان محدوده دمایی، قطعه گرم شده و سپس به آرامی سرد می‌شود. اما در گام دوم که تنها تفاوت این دو روش است، فولاد تا رسیدن به دمای دگرگونی به سرعت سرد می‌شود. پس از این که این مرحله انجام شد، برای مدت زمان مشخصی، قطعه در همان دمای دگرگونی باقی مانده تا فرایند دگرگونی به خوبی روی آن انجام شود. پس از انجام شدن این دو گام مهم، قطعه مورد نظر به روش آنیل ایزوترمال تغییر پیدا می‌کند.
- آنیل اسفرودایز: آخرین شیوه فرایند آنیلینگ اسفرودایز نام دارد که در این روش تعادلی‌ترین ساختار در قطعه فلزی ایجاد می‌شود. چرا که در این روش، قطعه بالاترین تعادل ساختاری را بین سایر فرایند آنیلینگ دارد و علاوه بر بالاترین تعادل ساختاری، قطعه‌ای که به این روش آنیل می‌شود، دارای خواص بالاتری در بین تمام روش‌های فرایند آنیلینگ است.
چه تفاوتی میان نرماله کردن و آنیل کردن وجود دارد؟
گاهی اوقات ممکن است در اصطلاحات تخصصی عملیات حرارتی، به جز فرایند آنیلینگ مورد دیگری به نام نرماله کردن را هم شنیده باشید و برایتان جای سوال باشد که این دو چه تفاوتی با یکدیگر دارند. در واقع برای پاسخ به این سوال باید بگوییم که شباهت زیادی میان نرماله کردن و فرایند آنیلینگ وجود دارد. چرا که در هر دوی آن‌ها قطعات فلزی و فولادی تا یک محدوده دمایی حرارت داده می‌شوند و سپس این قطعات به تدریج سرد می‌شوند تا به حالت مورد نظر برسند. اما به طور کلی این دو روش تفاوت‌هایی هم با یکدیگر دارند که بر شرح ذیل هستند:
- با این که در بالا گفتیم در هر دو روش به قطعات فولادی حرارت داده می‌شود، اما این که چه میزان حرارت به قطعه وارد شود، می‌تواند بسیار مهم باشد. چرا که دقیقا میزان حرارت تفاوت اصلی این دو روش را با یکدیگر مشخص می‌کند. به خاطر این که مقدار دمای وارد شده به قطعات فلزی در روش نرماله کردن، معمولا بیشتر از فرایند آنیلینگ است. در فرایند آنیلینگ حرارتی که روی قطعات فلزی وارد می‌شود، همیشه کمتر از مقدار حرارت وارد شده در روش نرماله کردن است. این به خاطر تاثیری است که حرارت می‌تواند روی قطعات فلزی داشته باشد.
- فرایند خنک شدن در هر دو روش هم کاملا متفاوت است. در واقع دومین تفاوت فاحش این دو روش شیوه‌ی خنک شدن قطعات فلزی آن‌هاست. چرا که در فرایند آنیلینگ قطعه پس از حرارت دیدن، داخل کوره قرار داده می‌شود تا در آنجا خنک شود. اما این در حالیست که قطعات در روش نرماله کردن در مجاورت با هوا خنک می‌شوند.
- انعطاف‌پذیری قطعات هم معمولا تفاوت بسیار زیادی در هر دو روش دارد. چرا که قطعات آنیل شده معمولا انعطاف‌پذیری بیشتری نسبت به قطعاتی دارند که توسط فرایند نرماله کردن انجام شده‌اند.
این که بخواهیم به طور دقیق مشخص کنیم کدام یک از این روش‌ها خوب و یا بد است، نمی‌توانیم این موضوع را یک قیاس اصولی و یا حرفه‌ای بدانیم. چرا که در اینجا اصلا بحث خوب و یا بد بودن در مقایسه این دو روش وجود ندارد. معمولا مقایسه این دو روش هم به خاطر بررسی مزایا و معایبشان هم انجام نمی‌شود. به طور کل از هر روش بسته به شرایطی که در بالا توضیح دادیم، برای قطعات و کاربردهای مختلفشان استفاده می‌شود. برای مثال، برای قطعاتی که نیاز است انعطاف‌پذیری بیشتری داشته باشند بدون شک از روش فرایند آنیلینگ استفاده می‌شود. به طور کلی این تصمیم کارشناسان تولید قطعات فلزی است که دقیقا از چه روشی در کجا و در چه قطعاتی استفاده بکنند. در نتیجه هر دو روش می‌توانند کاربردهای خاص خودشان را در قطعات مختلف داشته باشند.
کلام آخر
ما در این مقاله فرایند آنیلینگ و یا بازپخت را به صورت کامل برایتان توضیح دادیم و سعی کردیم انواع مختلف آن‌ها را به شکل مفصل برایتان بررسی کنیم. همچنین یکی دیگر از روش‌های استانداردسازی قطعات، یعنی نرماله کردن را هم برایتان شرح داده و در مورد تفاوت آن با روش فرایند آنیلینگ هم صحبت کردیم. امروز از این روش‌ها استفاده‌های بسیار زیادی جهت رفع عیب‌های قطعات فلزی و همچنین استانداردسازی آن‌ها استفاده می‌شود تا قطعات بتوانند از لحاظ کیفی در سطح قابل قبولی قرار گرفته و به راحتی استفاده شوند. با مطالعه این مطلب می‌توانید به طور کامل با فرایند آنیلینگ و نقش مهم آن در تغییرات قطعات فلزی آشنا شوید.