بررسی اجمالی عملیات حرارتی پیچ و مهره‌ها
از آنجایی که تقریباً همه اتصالات و پیچ و مهره‌ها عملیات حرارتی را تجربه می‌کنند، درک انواع عملیات حرارتی پیچ و مهره مورد استفاده در صنعت،مفید است. توجه به این نکته ضروری است که عملیات حرارتی اتصال دهنده‌های فولادی و آلیاژی با آلومینیومی متفاوت است. دمای حرارت، زمان و فرآیند خاموش کردن ، بستگی به ماده‌ای دارد که پیچ و مهره از آن ساخته شده‌است. خواص مواد مورد نظر و نرخ تولید اتصالات با هر متریال متفاوت است. عملیات حرارتی پیچ و مهره را می توان به سه دسته فولاد، عملیات سطح فولاد و آلومینیوم تقسیم کرد. عملیات حرارتی فولاد در اینجا پوشش داده خواهد شد.
فرایندهای عملیات حرارتی اتصال‌دهنده‌ها
حدود ۹۰ درصد اتصال‌دهنده‌ها بر پایه فولاد ساخته می‌شوند و سطح مقاومت مورد نیاز معمولاً در بست های فولادی با استفاده از فرآیندهای کوئنچ و تمپرینگ ایجاد می شود. بر این اساس، اصطلاحات “استحکام بالا” با “عملیات حرارتی شده” یا “سخت شده” اغلب با دنیای اتصال دهنده ها گره خورده است. با این حال، عملیات حرارتی شامل طیف گسترده ای از فرآیندها است. برخی از عملیات حرارتی مانند آنیلینگ (بازپخت) فلز را نرم می‌کنند، در حالی که برخی دیگر سخت و تقویت می‌کنند. عملیات حرارتی آنیلینگ برای کاهش شکنندگی، حذف سردکاری و حل کردن عنصر آلیاژی یا جداسازی آنها انجام میود و یک ماده همگن تر را ارائه می‌دهد.
عملیات حرارتی پیچ و مهره فولادی
آنیلینگ
فرایند آنیلینگ به منظور خاصیت چکش خواری اتصالات بر روی آنها انجام میشود و از عدم شکست پیچ و مهره را در ادامه فرایندها جلوگیری می‌کند. فرایند آنیلینگ بر ناآفرایند آنیلینگ روی ماده خام انجام می شود تا با اجازه دادن به تبلور مجدد، تنش را کاهش دهد. فرایند آنیلینگ باعص میشود تنش های ایجاد شده در حین کار سرد کاهش یابد، شکل پذیری را افزایش می دهد. در این فرایند فلزات تا حدود ۲۶۰_ ۷۶۰ درجه سانتیگراد گرم میشود و برای مدتی در این دما می‌ماند سپس به صورت استاندارد و سرعت تعیین شده به دمای اتاق میرسانند.
مطلب مرتبط
نرمالایزینگ (عادی سازی)
عادی سازی معمولاً روی مواد خام (به عنوان مثال، سیم، مفتول و … ) انجام می شود و تقریباً در دمای ۱۹-۳۸ درجه سانتی گراد (۵۰-۱۰۰ درجه فارنهایت) بالاتر از دمای بحرانی بالایی (Ac3 یا (Acm) فولاد انجام می شود. مشابه آنیلینگ ، نرمال سازی شامل حرارت دادن به دمای مورد نظر، و نگه داشتن فلزات در همان دما است و بعد از مدت زمان مشخص و سپس خنک شدن به دمای اتاق میرسانند. عملیات نرمالایزینگ معمولا فلزات را برای ماشینکاری آماده می‌کند و اگر نیاز نیاز به عملیات حرارتی دیگری بر روی اتصالات باشد این فرایند آنها را به حالت استیبل و مناسبی می‌رساند.
مرحله سخت کاری سطحی
در مرحله سخت کاری سطحی فلز را تا دمای ۸۵۰ تا ۹۵۰ درجه سانتیگراد گرم می‌کنند و سپس آن را در مجاورت با کربنی که به شکل منواکسید کربن درآمده قرار می‌دهند. به این مرحله کربوراسیون نیز گفته میشود و برای جذب کربن زغال یکی دیگر از محصولاتی که می‌توان فلز را در مجاورت آن قرار داد. با خنک شدن محصولات کربن با میزان مشخصی در لایه‌های سطحی محصولات جذب میشود و مقاومت سطحی محصول را افزایش می‌دهد. میزان جذب کربن و عمق نفوذ آن بسته به استاندارد پیچ و مهره متفاوت است؛ اما هرچه میزان دما و زمان مجاورت فلز با کربن افزایش یابد میزان نفوذ کردن به لایه‌ها افزایش خواهد یافت. خنک شدن در گام بعدی در دمای محیط انجام میشود. با اینکه لایه سطحی پیچ‌ها و مهره‌ها در درصد کربن بیشتری سخت شده است؛ اما لایه‌های داخلی که کربن کمتری دارند به دلیل دانه‌بندی ریز و نرم‌تر خود مقاومت محصول را در برابر ضربه تضمین می‌کنند.
عملیات خنک کاری پیچ و مهره (Quenching)
عملیات حرارتی خنک‌کاری پیچ و مهره یا کوئنچینگ فرایندی است که در آن پیچ و مهره‌ها تا دمای بالا گرم شده و با سرعت زیاد از دمای بالا سرد می‌شوند. در طی سریع سرد کردن پیچ و مهره‌ها فاز مارتنزیت پایدار شده که سخت‌ترین فاز فولادهاست. به این طریق استحکام و سختی پیچ و مهره فولادی افزایش می‌یابد. سرعت سرکردن پیچ و مهره‌ها با توجه به فولادها و نوع عناصر آلیاژی آنها متفاوت است.
تمپرینگ (حرارت دادن)
عملیات حرارت دادن بعد از پایان خنک کاری انجام می شود. تنش های داخلی ناشی از فرآیند سخت شدن را آزاد می‌کند. عملیات معتدل کردن ساختار را به مارتنزیت تبدیل می‌کند که هم سخت و هم انعطاف پذیر است اما شکننده نیست. مقداری سختی از بین می‌رود و شکل پذیری بهبود می یابد. تمپرینگ همچنین باعث افزایش مقاومت ضربه و کاهش استحکام کششی تا حد مطلوب می شود. تمپر کردن اتصالات بسته به نوع فولاد و استحکام و سختی مورد نظر در دماهای مختلف انجام می شود.
اهداف عملیات حرارتی پیچ و مهره‌ها
عملیات حرارتی پیچ و مهره فرایندی مهمی در تولید قطعات مختلف صنعتی است که به هدف بهبود خواص قطعه انجام میشود. این خواص شامل خواص فیزیکی، مکانیکی و شیمیایی مواد و قطعات هستند. از آن‌جا که پیچ و مهره‌ها معمولا تحت بار و نیروی زیاد هستند و در کاربرد تحت ضربه، سایش و… قرار می‌گیرند. بنابراین به دلیل اهمیت بالای خواص مکانیکی در پیچ و مهره‌ها، هدف از انجام عملیات حرارتی پیچ و مهره‌ها بیشتر بهبود خواص مکانیکی آن‌هاست. از اهداف عملیات حرارتی پیچ و مهره‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- بهبود استحکام کششی پیچ و مهره‌ها.
- بهبود انعطاف‌پذیری و شکل‌پذیری.
- افزایش سختی پیچ و مهره‌ها.
- بهبود مقاومت در برابر سایش.
- بهبود قابلیت ماشین کاری.
منبع: industrialheating
