عملیات آنیل کردن یا آنیلینگ چیست؟

زمان مطالعه: 6 دقیقه

عملیات آنیل کردن یا آنیلینگ (Annealing) که با نام بازپخت نیز شناخته می ‌شود، یکی از روش‌ هایی است که برای بهبود خواص مکانیکی محصولات فولادی استفاده می شود. در این عملیات، فلزات تا دمای بسیار بالا حرارت داده می شوند. سپس در دمای محیط، خنک می شود.

در این عملیات سختی و استحکام فلز، شکل پذیری و قابلیت ماشین کاری آن افزایش می کند. در این مطلب از دانشنامه جامع اصفهان آهن قصد داریم به بررسی عملیات آنیل کردن و هدف از انجام باز پخت فلزات بپردازیم؛ بنابراین تا انتهای مطلب با ما همراه باشید.

فایل صوتی

عملیات آنیل کردن (بازپخت) چیست؟

به هر نوع عملیات حرارتی که باعث ایجاد ساختاری به جز مارتنزیت با سختی کمتر و انعطاف پذیری شود، عملیات انیل کردن می گویند. البته این مفهوم بسیار کلی بوده و به فرآیندهای مشخص و دقیق تر آن اشاره ندارد. تقسیم بندی که برای عملیات آنیل کردن در نظر گرفته شده، بر اساس دما، روش سرد کردن و ساختار است.

در علم متالوژی، آنیل کردن به معنای عملیات حرارتی است که برای تغییر ویژگی های فیزیکی مواد استفاده می شود. این امر منجر به تغییر در داکتیلیته و سختی خواهد شد.

هدف از بازپخت فلزات چیست؟

خم کردن یا پرس کردن مواد سخت و شکننده بسیار دشوار است؛ زیرا موجب شکستن آن ها خواهد شد. بنابراین با استفاده از عملیات بازپخت خطر شکستگی محصول از بین می رود. همچنین این فرآیند باعث کاهش پسماند ها می شود. در نتیجه، عملیات حرارتی روش مناسبی برای بهبود خواص محصولات فولادی محسوب می شود. اغلب کاربرد آن برای اهدافی مانند بهبود خواص الکتریکی، مغناطیسی، استحکام فولاد، دور کردن تنش های مکانیکی از محصول، ایجاد ساختار ریزدانه و… است.

انواع روش‌ های آنیلینگ

فرآیند حرارتی نیلینگ را به سه دسته کلی آنیل کامل، ایزوترمال، اسفرودایز تقسیم بندی می کنند. از هر روش با توجه به اهداف و نتیجه مد نظر استفاده می شود. در ادامه به شرح بیشتری از هر یک از آن ها خواهیم پرداخت.

آنیل کامل

آنیل کامل محصول، همان آنیلینگ هم دما است. در چنین حالتی، دمای قطعه را تا محدوده مشخصی افزایش داده و پس از گذشت مدتی، دمای آن به آهستگی کاهش می یابد. سرعت سرد شدن در این روش 0.02 درجه سانتی گراد بر ثانیه است. اغلب از کوره برای سرد کردن قطعات استفاده می شود.

آنیل ایزوترمال

در این نوع از عملیات حرارتی، محصول را در دو دمای متفاوت حرارت می دهند. در گام اول از این فرآیند، دمای محصول را از دمای بلوری شدن بالاتر می برند. پس از گذشت مدتی، حرارت قطعه را تا دمایی بالاتر از دمای اتاق و سرعت آهسته کاهش می دهند. بر خلاف شیوه آنیل کامل، این روش زمان کمتری نیاز دارد. لازم به ذکر است سختی نهایی در روش آنیل هم دما، از روش اول بیشتر بوده و اغلب برای فولادهایی با آلیاژ سخت به کار برده می شود.

آنیل اسفرودایز

آنیل اسفرودایز سومین و آخرین نوع بازپخت قطعات است. این روش متعادل ترین ساختار در بین ساختارهای تعادلی بوده و باعث بهبود خواص محصول نهایی می شود. این روش شامل چهارمرحله پیش گرمایش (Preheating)، حرارت دادن (Heating)، نگهداری (Holding) و خنک کردن (Cooling) است.

در مرحله اول، فلز تا دمای مشخصی به اندازه کافی گرم می شود. در مرحله دوم، حرارت را تا دمای بالاتر از تبلور افزایش می دهند. در مرحله سوم، فلز گرم شده در دمای مناسب نگهداری می شود تا زمانیکه ساختار کریستالی آن تغییر کند. در نهایت مرحله چهارم، برای خنک کردن و کاهش دمای فلز است.

کاربرد آنیلینگ

از فرآیند آنیلینگ برای نرم کردن، افزایش انعطاف پذیری و از بین بردن اثرات سخت کردن فلز استفاده می کنند. همچنین در بهبود ماشین کاری، ضربه پذیری، افزایش قابلیت رسانایی، هدایت الکتریکی و… کاربرد دارد.

کاربرد انیلینگ در صنایع

در صنعت خودروسازی، از این عملیات برای افزایش قابلیت شکل پذیری قطعات ماشین استفاده می شود. در صنعت ساخت و ساز نیز، بهبود قطعات فولادی مانند میلگرد و تیرآهن و… از طریق این روش انجام می شود. در صنعت الکترونیک، بهبود خواص الکتریکی قطعات فلزی مانند سیم و اتصالات، در این روش انجام می شود. صنعت هوا فضا نیز برای بهبود خواص مکانیکی قطعاتی مانند پره های هواپیما، از این روش استفاده می کند.

کوره آنیل چیست؟

عملیات بازپخت در کوره انجام می گیرد. کوره هایی که برای این عملیات در نظر گرفته شدند، به دو دسته کوره آنیل تک پایه ای و کوره آنیل چند پایه ای تقسیم می شوند. هرکدام از آن ها ویژگی ها و ساختار های مخصوص به خود را دارند. انتخاب کوره ها با توجه به روندی که ورق ها طی می کنند، انجام می شود. در ادامه به توضیح بیشتر هر مورد خواهیم پرداخت.

کوره آنیل تک پایه ای

همان طور که از نام کوره آنیل تک پایه ای پیداست، برای هر کوره یک پایه وجود دارد. در واقع پایه ها به شکل صفحات دایره ای و نسوز هستند. محل استقرار شافت و مجراهای عبور گاز در مرکز این کوره قرار دارند که بر روی صفحه فولادی در محفظه داخلی کوره قرار می گیرند. لازم به ذکر است برای آب بندی اطراف کلاهک از شن، واشر پلاستیکی و سیستم آب و روغن استفاده می کنند. این امر موجب حفظ ایمنی کار و افزایش عمر کوره می شود.

کوره آنیل چند پایه ای

بر خلاف قبلی، در کوره آنیل چند پایه ای برای هر کوره چندین پایه وجود دارد. برای انجام عملیات با این کوره ابتدا کلاف ها را روی یکدیگر  به صورت عمودی و روی چند پایه می چینند تا آنها را وارد کوره کنند. جالب است بدانید این کوره از مصرف انرژی بالا اما قیمت ارزان تری برخوردار است.

اجزای کوره آنیل

کوره آنیل از بخش های مختلفی برخوردار است. برای اشاره بیشتر به اجزای آن می توان از فن، سیستم پاشش سوخت، مشعل، قسمت پیش گرم هوای احتراقی، تنظیم کننده هوا و سوخت، کلاهک محافظ و محفظه نام برد.

فولاد آنیل شده چیست؟

فولاد آنیل شده جایگاه ویژه ای برای خود در صنعت فولادسازی دارد. برای بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی ورق های فولادی، از فرآیند آنیلینگ استفاده می کنند. این روش از پیچیدگی خاصی برخوردار است و باید سرعت ورق و شار حرارتی را در این فرآیند به درستی کنترل کرد. دمای مناسب و جلوگیری از گرم شدن بیش از حد، از آن دسته مواردی هستند که باید توجه ویژه ای به آنها داشت؛ زیرا باعث اتلاف و مصرف بالای انرژی می شوند.

مس آنیل شده چیست؟

برای آنیل کردن مس از دو شیوه کلی استفاده می شود که شامل روش انباشتی و روش پیوستی هستند. هرکدام از این روش ها را با توجه به کاربرد و نتیجه مورد انتظار، استفاده می کنند. در ادامه بیشتر به شرح آنها می پردازیم.

روش انباشتی

امروزه از روش انباشتی به ندرت استفاده می شود؛ به عبارتی می توان گفت منسوخ شده است. برای انجام این فرآیند، مس را به صورت رشته رشته در داخل کوره آنیل می ریزند تا حرارت ببیند. سپس کمی به آن فرصت می دهند تا با سرعت کم خنک شود. در انجام این روش هیچ هوایی درون کوره وجود ندارد؛ دلیل این امر، جلوگیری از اکسید شدن مفتول در گرما است. عملیات بسیار کند و طولانی، حرارت متفاوتی که در لایه های مختلف به مس ها می رسد، انباشته شدن مقدار زیادی مس برای خنک شدن از جمله معایب این روش هستند که باعث کاهش استفاده از آن شده است.

روش پیوسته

برای آنیل کردن مس اغلب از روش پیوسته استفاده می شود. بر خلاف روش انباشتی، این فرآیند از سرعت بسیار بالایی برخوردار است. در این فرآیند، حرارت باعث سوختگی و از بین رفتن مس می شود؛ به همین دلیل می توان آنیل بدست آمده از این روش را معیار مناسبی برای کنترل کیفیت در نظر گرفت.

تفاوت انیل کردن و نرماله کردن چیست؟

نرماله کردن در دسته روش های عملیات حرارتی قرار دارد. در گام اول، در محدوده دمایی خاص محصول را گرم کرده و سپس رفته رفته سرد می شود. نرماله کردن با آنیل کردن تفاوت های بسیاری دارد. برای مثال در نرماله کردن قطعات، دمای بالاتری را نسبت به عملیات آنیل دریافت می کنند. در فرآیند نرماله کردن، محصولات در مجاورت هوا خنک می شوند؛ در صورتی که برای خنک شدن قطعات در فرآیند آنیل کردن از کوره استفاده می کنند. لازم به ذکر است استحکام و دانه های ریز در قطعاتی که با عملیات نرماله کردن حرارت می بینند، نسبت به محصولات حرارت دیده در عملیات آنیل بیشتر است. از سویی دیگر، انعطاف محصولات فولادی حرارت دیده حاصل از بازپخت نسبت به قطعات حاصل از فرآیند نرماله از انعطاف پذیری بیشتری برخوردار هستند.

عملیات آنیل کردن که با نام باز پخت نیز شناخته می ‌شود، یکی از روش‌ هایی است که برای بهبود خواص مکانیکی محصولات فولادی استفاده می شود و می توان آن را را به سه دسته کلی آنیل کامل، آنیل ایزوترمال و آنیل اسفرودایز تقسیم بندی کرد. از این دسته ها با توجه به اهداف و نتیجه مد نظر استفاده می کنند.

فرآیند آنیلینگ برای نرم کردن، افزایش انعطاف پذیری، از بین بردن اثرات سخت شدن فلز و همچنین جهت بهبود ماشین کاری، ضربه پذیری، افزایش قابلیت رسانایی، هدایت الکتریکی و… استفاده می شود. عملیات بازپخت در کوره انجام می گیرد. کوره هایی که برای این عملیات در نظر گرفته شدند، به دو دسته کوره آنیل تک پایه ای و  کوره آنیل چند پایه ای تقسیم می شوند.

عملیات آنیل کردن (بازپخت) چیست؟

به هر نوع عملیات حرارتی که باعث ایجاد ساختاری به جز مارتنزیت با سختی کمتر و انعطاف پذیری شود؛ عملیات آنیل کردن می گویند.

کوره آنیل چیست؟

عملیات بازپخت در کوره انجام می گیرد. کوره هایی که برای این عمیلات در نظر گرفته شدند به دو دسته کوره آنیل تک پایه ای و  کوره آنیل چند پایه ای تقسیم می شوند.

انیلینگ به چند روش انجام می شود؟

فرآیند حرارتی آنلینیگ را به سه دسته کلی که شامل آنیل کامل، آنیل ایزوترمال، آنیل اسفرودایز است، تقسیم بندی و اجرا می شود.