عملیات حرارتی (Heat Treatment)  :

به مجموعه ای از فرآیندها که شامل حرارت دادن و سردکردن کنترل شده با یک شیب حرارتی مشخص روی فلزات و آلیاژهای فلزی اعمال می شود، عملیات حرارتی گویند. این عملیات به منظور گرفتن تنش های داخلی در قطعه ، یکنواخت کردن اندازه دانه ها ، تغییر در توزیع فازها و از بین بردن فازهای مزاحم در قطعه صورت می گیرد که در نهایت موجب تغییر ساختار متالورژیکی در قطعه می گردد که دستیابی به یک خاصیت یا مجموعه ای از خواص مطلوب فیزیکی و مکانیکی مانند افزایش استحکام و تافنس را ممکن می سازد . درواقع برای تولید یک قطعه از فلز یا آلیاژهای فلزی که از آن حداقل انتظار یک خاصیت مهندسی داریم ، آن قطعه برای داشتن آن خاصیت مذکور باید تحت عملیات حرارتی مناسب قرار گیرد.

نوع عملیات حرارتی که بر روی فلزات را می توان انجام داد ، با توجه به نوع ماده، به دو دسته کلی فلزات آهنی و فلزات غیر آهنی تقسیم بندی کرد .

                                                                                                                                            دلایل عملیات حرارتی :    

در عملیات حرارتی حداقل یکی از اهداف زیر دنبال می شود :

1 تنش گیریِ تنش های حاصل از کار سرد نظیر نورد و کشش سرد ، تنش گیریِ تنش های حاصل از سرد کردن ناهمگن در جوشکاری و ریخته گری و تنشگیری تنش های حاصل از ماشینکاری عمیق.

2 بهینه سازی ساختار دانه بندی فولاد که در اثر کار گرم مانند آهنگری ( فورج ) درشت دانه ، کشیده یا ناهمگن شده اند.

3 حذف فاز مزاحمِ سمنتیت ( چیل ) و  افزایش قابلیت ماشینکاری در چدنها

4 افزایش سختی فولاد به منظور افزایش مقاومتِ سایشی، برشی، پیچشی و کلاً استحکام در شرایط کاری.

5 افزایش چقرمگی فولاد به منظور تولید قطعه ای با استحکام بالا و در عین حال دارای خواص انعطاف پذیری و مقاومت به ضربه مناسب .

6 بهبود قابلیت ماشین کاری .

7 بهبود خواص برشی در فولادهای ابزار

8 بهبود خواص الکتریکی و مغناطیسی فلزات

در واقع می توان عملیات حرارتی را مهمترین فرآیند تکمیلی تولید ( نه هزینه تولید ) به منظور ایجاد تغییرات و بهبود خواص ویژه مکانیکی ، فیزیکی و متالورژیکی دانست که با انجام مناسب آن می توان چندین قابلیت استثنایی به قطعات فولادی و چدنی نظیر افزایش مقاومت در برابر انواع تنش ها ، افزایش مقاومت به سایش ، کاهش یا افزایش سختی و چقرمگی و ... بخشید.

فرآیندهای عملیات حرارتی که در شرکت بهآب انجام می پذیرد ، به شرح زیر می باشد :

1 - عملیات اصلاح سختی و ساختار قطعات چدنی سمنتیت دار (چیل دار) :

MICROSCOPIC STRUCTURE REFINING OF CAST IRON

 قطعات ریختة چدنی به دلایل مختلف از جمله : بر اثر مبردگذاری در قالب و وجود گرادیان دمایی در انجماد قطعات، وجود عناصر کاربیدزا در عناصر قطعات چدنی و نیز مسائلی چون نوع کوره و شرایط حمل و نقل ذوب و بارریزی، استفاده از مواد اولیة غیر یکنواخت در شمش ها و قراضة مصرفی، امکان تشکیل فاز سمنتیت (چیل) در سطح قطعه و یا حتی در داخل قطعه در مورد قطعات نازک­تر وجود دارد. این فاز در ساختار متالوگرافی قطعات، مشکلات عدیده­ای را در ماشینکاری نظیر: استهلاک شدید ابزارهای براده برداری، عدم امکان سوراخکاری و قلاویز زنی را ایجاد کرده و سرعت تولید را در تولید قطعات انبوه به شدت کاهش می­دهد. برای حل این مشکل، انجام عملیات حرارتی مناسب و کم­هزینه برای حذف فاز مزاحم سمنتیت دار (چیل) می­باشد. لازم به ذکر است از نظر اقتصادی هزینه عملیات حرارتی در مقایسه با هزینه مصرف ابزار براده برداری و کاهش سرعت تولید، بسیار ناچیز است. شرکت بهآب تبریز از سال 1378 در انجام این فرآیند برای شرکت های ریخته گری از جمله شرکت ریخته گری تراکتورسازی تجربه های موفقی دارد و آماده همکاری با تمام واحدهای صنعتی می باشد.

2 - سختكاري و تمپرینگ( HARDENING AND TEMPERING )

در این روش بیشترین سختی و استحکام در مقایسه با روش های دیگر بدست می آید. سیکل عملیات حرارتی شامل حرارت دادن در محدوده سخت کردن (آستنیته کردن) و سپس سرد کردن سریع در یک سیال مناسب می باشد. هدف از این عملیات،  افزایش سختی و در نتیجه کاهش انعطاف پذیری است.

میزان سختی به دست آمده از سختکاری پس از انجام عملیات آستنیته و کوئنچ کردن به روش صحیح ، بستگی به عناصر تشکیل دهنده فولاد به خصوص درصد کربن دارد .

کوئنچ کردن باعث ایجاد تنش های داخلی در قطعات و در نتیجه موجب ایجاد تردی و شکنندگی در آنها می شود. به همین علت به جز در مواردی که سختی بسیار بالایی مورد نیاز باشد، از فولادهای کوئنچ شده استفاده نمی شود. در این مرحله، می بایست فولاد قبـل از اسـتفاده تمپر شود.

تمپر کردن یا برگشت عبارت است از گرم کردن مجدد فولاد یا چدن سخت شده تا پایین تر از دمای استحاله یوتکتوئید
)معمـولا کمتـر از 299درجـه سـانتی گـراد)، نگهـداری در ایـن دمـا بـه مـدت مشـخص و سـپس آهسـته سـرد کـردن تـا دمـای محـیط. با انجام این عملیات روی آلیاژهای سخت شده، خواص مکانیکی آلیاژ تعدیل می یابد .
انتخاب دما و زمان عملیات تمپر کردن بستگی به ترکیب شیمیایی فولاد، ابعاد قطعه و خواص مکانیکی مورد نیاز دارد. با حذف و یا کاهش تنش های داخلی توسط عملیات تمپر، چقرمگی قطعه افزایش )کاهش شکنندگی( و سختی و استحکام قطعه سخت شده تـا حـدی کاهش می یابد.

عملیات حرارتی هاردتمپرینگ (سختکاری و برگشت) برای اکثر قطعات صنعتی از جمله : قطعات ایمنی جلو بندی نظیر انواع بال پین ها ( میله سیبک ) و شغالدست، توپی های عقب و جلو چرخ خودرو ، قطعات ایمنی تراکتور، قالب های سردکار، قطعات موتور و کلاً قطعاتی که در معرض تنش های سایشی ، برشی و پیچشی قرار دارند ، مورد لزوم است و در شرکت بهآب تبریز عملیات هاردتمپر با رعایت تمام استانداردهای خواسته شده انجام می پذیرد .

3 - تنشگيري قطعات فولادي و چدني (STRESS RELIEVING)

تنش گیری، مشابه عملیات تمپر کردن (برگشت) بـوده کـه درآن نیـز آلیـاژ آهنـی تـا پـایین تـر از دمـای اسـتحالة یوتکتوئیدی گرم شده و پس از طی زمان مورد نظر، به آرامی تا دمای محیط سرد میشود.
هدف اصلی عملیات تنش گیری، آزاد شدن تنش های ناشی از از فرآیندهای شکل دهی مانند نورد، ریخته گری ، جوشکاری و یا ماشینکاری عمیق می باشد. برخی از فرآیندهای عملیات حرارتی و یا پروسه های تولید موجب ایجاد تنش های داخلی در قطعه شده که می تواند مخرب بوده و اثـرات نامطلوبی بر عملکرد قطعه داشته باشد. این تنش های داخلی می تواند منجر به تاب برداشتن، ترک خوردن ( اعوجاج ابعادی ) و حتی شکستن قطعه در تنش هایی بسیار کمتر از تنش هایی که قطعه برای تحمل آن طراحی شده است، شود.

پس از تنش زدایی، تغییرات عمده ای در خواص مکانیکی ایجاد نمی شود و تنش تنها توسط مکانیزم بازیابی برطرف می شود. در واقع با انتخاب مناسب دما و زمان در عملیات تنش گیری می توان به راحتی اثرات مضر و مخرب تنش های کشش سطحی حاصل از کارسرد ، تنش های حرارتی حاصله از جوشکاری و ریخته گری و تنشهای حاصل از بار ماشینکاری را از بین برد بدون آن که استحکام و سختی قطعه تغییر کند.

در شرکت بهآب بدلیل وجود کوره های واگنی با ظرفیت و ابعاد بالا و کنترل مناسب دما، انجام این فرآیند بخوبی امکانپذیر است.

4 - سمانتاسيون (عمق نفوذ بالای 1 میلیمتر )

CARBURIZING (penetration depth above 1 mm )

کربن دهی یا کربوره کردن یکی از روش های سخت کردن سطحی بوده که در آن با افزایش درصد کربن، سطح قطعة
فولادی سختی سطحی بدست می آورد. در این عملیات، ابتدا آلیاژ مورد نظر در محیط غنی از کربن (مایع، جامد و گاز) تا دمای معینی گرم شده و مدتی در این دما نگه داشته می شود. تحت این شرایط، اختلاف غلظت کـربن در سـطح و مغـز باعـث مـی شـود تـا کـربن اتمـی در محدوده حرارتی 099تا 8949درجه سانتی گراد به درون آلیاژ آهنی (در حالت جامد) نفوذ می کند. به این ترتیب لایه پرکربنی بـه دسـت آمده که با کوئنچ کردن، سخت می شود . ممکن است قطعه کربورایز شده از دمای کوئنچ تا دمای محیط آرام سرد شـده و سـپس کـوئنچ شود. کورة سمانتاسیون شرکت بهآب برای عمق نفوذ بالای یک میلیمتر طراحی شده است و در تیراژ بالا آماده ارائه خدمات می باشد .

 

5 - آنيلينگ ) (ANNEALING

آنیل عبارت از حرارت دادن فولاد در یک گستره ی دمایی و سپس سرد کردن آهسته ، معمولاً در کوره است . گستره ی دمایی آستنیته کردن برای آنیل کامل ، تابع درصد کربن فولاد است . واژة آنیل دارای معنی ، مفهوم و کاربرد وسیعی است، بدین صورت که ، به هر نوع عملیات حرارتی که منجر به تشکیل ساختاری بجز مارتنزیت و با سختی کم و انعطاف پذیری زیاد شود،  آنیل می گویند .از آنجایی که این مفهوم بسیار کلی است ، عملیات حرارتی آنیل به یک سری فرآیندهای مشخص تر و دقیق تر تقسیم می شود . این تقسیم بندی براساس دمای عملیات ، روش سرد کردن ، ساختار و خواص نهایی است . از جمله مشخصه های ساختاری: کاهش سختی و استحکام و افزایش انعطاف پذیری و در نتیجه بالا رفتن نقطة تسلیم فلز آنیل شده است . اگر واژة آنیل بدون پسوند بیان شود ، منظور آنیل کامل است .

در شرکت بهآب بدلیل وجود کوره های واگنی با ظرفیت و ابعاد بالا و کنترل مناسب دما، انجام این فرآیند بخوبی امکانپذیر است.

6 - نرماليزاسيون  (NORMALIZING)

نوعی عملیات حرارتی است. این فرآیند شامل آستنیته کردن فولاد و سرد کردن آن در هوا به منظور ایجاد ساختار یکنواخت و ریزدانه می باشد .از مهمترین اهداف انجام عملیات نرمالیزاسیون ریز کردن دانه های درشتِ بوجود آمده از کار گرم در درجه حرارتهای بالا نظیر فورج ( آهنگری ) و یا حین ذوب ریزی و انجماد در ریخته گری است که منجر به افزایش استحکام می شود. فرآیند نرماله کردن به دلیل ریز دانه شدن فولاد در طی این فرآیند موجب بهبود خواص مکانیکی از جمله استحکام و سختی و کاهش انعطاف پذیری می شود و از این نظر در برخی موارد نرماله کردن به عنوان عملیات حرارتی نهایی منظور می شود. اما به دلیل ساختار فریتی _ پرلیتی هرگز نمی توان با نرماله کردن خواص مکانیکی نظیر ساختار های مارتنزیتی بدست آورد. پس در مواردی که هدف سخت کردن قطعاتی باشد که دارای دانه های درشت هستند، نرماله کردن به عنوان یک عملیات حرارتی اولیه جهت ریز کردن دانه ها استفاده می شود.

هدف از عملیات حرارتی نرماله کردن از بین بردن اثرات ناشی از عملیات های قبلی (مانند کار گرم در دمای بالا و یا کار سرد که موجب درشت دانه شدن فولاد میشوند) و ایجاد یک ساختار آستنیتی همگن است. همگن سازی ساختار به وسیله ی نرماله کردن عمدتا به سه دلیل صورت می گیرد:

  1. به عنوان عملیات حرارتی نهایی جهت بهبود خواص مکانیکی قطعه کار
  2. به عنوان عملیات حرارتی اولیه قبل از سخت کاری و یا آنیل کامل جهت دستیابی به یک ساختار یکنواخت و ریز دانه
  3. در فولاد های کم کربن جهت ماشینکاری بهتر

کاربرد های نرماله کردن در صنعت:

 

    فولاد های ریخته گری شده : در این فولاد ها به دلیل سرعت سرد شدن زیاد بعد از ریخته گری دارای ساختار درشت دانه و عموما همراه با فریت سوزنی شکل هستند که یک عملیات حرارتی نرماله کردن در بازه ی دمایی 780 تا 950 درجه سانتی گراد (بسته به ترکیب شیمیایی) میتواند این ساختار نامطلوب را برای فولاد های آلیاژی و غیر آلیاژی 0.3-0.6 درصد کربن ریخته گری شده از بین ببرد.

    فولاد های نورد گرم شده: پس از نورد گرم به دلیل کشیده شدن دانه ها در جهت نورد خواص مکانیکی در جهت های مختلف متفاوت خواهد شد. جهت از بین بردن این تفاوت خواص در جهات مختلف میتوان از عملیات نرماله کردن استفاده نمود.

    فولاد های فورج شده : در این فرآیند به ویژه به هنگامی که قطعات دارای مقاطعی با اندازه های مختلف هستند به علت تفاوت در نرخ سرد شدن مقاطع مختلف، ساختاری غیر یکنواخت ایجاد میشود، با نرماله کردن میتوان به یک ساختار یکنواخت در این قطعات دست یافت.

شرکت بهآب تبریز با وجود دو خطِ انجام فرآیند نرمالیزه ، آمادگی و مزیت بسیار بالایی در ارائه خدمات نرمالیزاسیون به صنعتگران محترم را دارد.

 

7 - شات بلاست( SHOT BLAST)

شات‌بلاست به معنی پرتاب ساچمه  فولادی بر روی سطح مورد نظر است. هنگامی که عمل شات بلاست انجام می شود مقداری از سطح بیرونی ماده مورد نظر برداشته می شود و به اصطلاح شات می شود. عمل شات بلاست تقریبا در تمامی صنایعی که با فولاد سروکار دارند از جمله هوا فضا، اتوموبیل سازی، عمران، کشتی سازی، ریل سازی و خیلی دیگر استفاده می شود . ساچمه ای که برای عملیات شات بلاست مورد استفاده قرار می گیرد از جنس های مختلفی می تواند باشد. از جمله شن، ساچمه های فولادی کروی کوچک به قطر های گوناگون، گرانول سیلیکون کاربید و ... . وسیله ای که برای پاشش ساچمه و یا همان عمل شات بلاست مورد استفاده قرار می گیرد هم می تواند مانند یک تفنگ باشد که شخص آنرا در دست می گیرد و اقدام به عمل شات بلاست می کند و هم میتواند به صورت دستگاهی باشد که با قرار دادن قطعه مورد نظر در آن دستگاه به کمک توربین اقدام به پاشش ساچمه یا همان شات بلاست می شود.

 هدف از انجام شات بلاست چیست؟

به طور خلاصه این کار باعث برطرف کردن عیب های سطحی از جمله زنگ زدگی و رنگ های باقیمانده روی  قطعه می شود. همچنین یکی از موارد عمده استفاده شات بلاست بر طرف کردن سطح نا هموار قطعه های ریخته گری و آهنگری ( فورج ) شده، می باشد. در نتیجه قطعه شات بلاست شده آماده انجام کارهای بعدی از جمله رنگ کاری، رویه کاری یا تراشکاری می شود. به طور هم زمان شات بلاست باعث بر طرف کردن عیوب سطحی از جمله خوردگی و اکسید می شود و با بر جای گذاشتن تنش پسماند روی سطح قطعه باعث افزایش عمر قطعه می شود.

در واقع مدیریت و پرسنل شرکت بهآب تبریز سود خود را از رضایت واقعی مشتری کسب می نمایند و مزایایی که مشتریان از همکاری با ما کسب می کنند نهایت هدف این شرکت است .