عملیات حرارتی آنیل و نورد کاری و انواع آن

لازم است بدانید که عملیات حرارتی آنیلینگ به سه دسته اصلی آنیل کامل، آنیل ایزوترمال و آنیل اسفرودایز تقسیم می‌شود. اصولاً هریک از این نوع‌های آنیل و نورد کاری هدف و نتیجه متفاوتی را دنبال می‌کنند. توجه داشته باشید هر زمان که عنوان خاصی بعد از آنیلینگ ذکر نشده باشد منظور آنیل کامل است که در ادامه بیشتر با آن آشنا خواهید شد.

1. آنیل کامل

در فرآیند آنیل و نورد کاری کامل به فولاد یا آهن گرمایی بیشتر از دمای استحاله داده می‌شود. بعد از اینکه تا این اندازه گرم شد به‌آرامی آن را داخل کوره می‌برند تا سرد شده و کاملاً نرم شود. بهتر است بدانید که درصد کربن فولاد محدوده دمایی آستنیته کردن را تعیین می‌کند. دقت داشته باشید که در انجام فرآیند آنیل کامل دماهای بحرانی نیز تا حدودی تحت‌تأثیر عناصر آلیاژی هستند و به نسبت آن‌ها تغییر می‌کنند.

2. آنیل ایزوترمال

بد نیست بدانید که در انجام فرآیند آنیل و نورد کاری ایزوترمال در دو نوبت به فولاد حرارت داده می‌شود تا به قطعه موردنظر تبدیل گردد. در گام نخست درست به همان شکلی که در آنیل کامل عملیات آستنیته کردن صورت می‌گیرد در آنیل ایزوترمال هم در همان گستره دمایی این اتفاق می‌افتد. باید گفت که تفاوت آنیل ایزوترمال و آنیل کامل در جایی است که بعد از انجام گام اول فولاد را به‌سرعت تا رسیدن به دمای دگرگونی سرد می‌کنند. در مرحله بعد به مدت مشخص آن را در دمای دگرگونی قرار می‌دهند تا به‌صورت کامل دگرگونی انجام شود. در واقع پس از پایان این گام می‌توان گفت که فولاد به شکل ایزوترمال آنیل شده است.

3. آنیل اسفرودایز

سومین و آخرین نوع آنیل و نورد کاری آنیل اسفرودایز است. آنیل اسفرودایز تعادلی‌ترین ساختار در بین ساختارهای تعادلی ایجاد زمینه‌ای را دارد و ساختار آن شامل بالاترین خواص در بین سایر انواع آنیلینگ است.

مزایای و معایب آنیل و نورد کاری

آنیل و نورد کاری در کل دارای مزایا و معایب متعددی است که در ادامه به برخی از مهم‌ترین آن‌ها اشاره شده است. مزایا و معایب نوردکاری به‌طورکلی و به‌صورت خلاصه عبارت‌اند از:

• قابلیت تولید انبوه: نوردکاری روشی بسیار مناسب جهت تولید انبوه قطعات فلزی باکیفیت بالا است.
• دقت بالا: قطعات آنیل و نورد کاری شده دارای ابعاد و ضخامت بسیار دقیق هستند.
• قیمت مناسب: قیمت تمام شده قطعات آنیلینگ نسبت به دیگر روش‌های تولید فلزات پایین‌تر است.
• قابلیت بازیافت: علاوه بر موارد ذکر شده فلزات نورد شده به‌راحتی قابل‌بازیافت هستند.

از جمله معایب این روش می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• ایجاد تنش‌های داخلی در فلز: فرآیند آنیل و نورد کاری می‌تواند موجب ایجاد تنش‌های داخلی در فلز شود که این امر به‌مرورزمان می‌تواند منجر به ترک‌خوردن یا شکستن قطعه شود.
• کاهش خواص مکانیکی فلز: نوردکاری گرم می‌تواند تا حدی سبب کاهش خواص مکانیکی فلز مانند استحکام و چقرمگی شود.

مزایای ورق‌ های آلومینیومی

مزایای فراوان ورق آلومینیوم باعث شده است تا کاربرد این نوع ورق در صنایع مختلف افزایش پیدا کند. برخی از مزایای فوق‌العاده این نوع ورق به‌صورت زیر است:

• وزن پایین: یکی از مهم‌ترین مزایای ورق‌های آلومینیومی وزن پایین آن‌ها است که باعث می‌شود در مصرف انرژی نیز صرفه‌جویی کنید.
• قابل بازیافت است: ورق آلومینیوم به‌صورت مداوم قابل بازیافت است و در هنگام بازیافت بیشتر از نود درصد انرژی تولید محصول اولیه ذخیره می‌شود.
• مقاوم در برابر خوردگی: آلومینیوم به‌صورت طبیعی یک پوشش نازک اکسیدی دارد که از تماس بیشتر فلز با محیط جلوگیری می‌کند و از خوردگی آن پیشگیری می‌کند.
• شکل پذیری: آلومینیوم دارای نقطه ذوب و چگالی پایینی است و به سادگی می‌توان آن را به حالت‌های مختلف درآورد.
• رسانای الکتریکی و حرارتی: آلومینیوم یکی از برترین رساناهای الکتریکی و حرارتی است و نسبت به وزنی که دارد، دو برابر از مس بهتر است. باتوجه‎به رسانایی خوبی که دارد، می‌تواند در مواردی که به تخلیه سریع گرما نیاز دارند نیز کمک کند.
• قالبیت بازتاب: ورق آلومینیوم می‌تواند یک بازتاب بسیار مناسب برای نورهای مرئی و گرما باشد. سقف‌های خنک کننده که از آلومینیوم درست شده‌اند می‌توانند تا 95 درصد از نور خورشید را منعکس کنند و به خنک کردن محیط داخلی کمک کنند.

مزایای ورق‌های آلومینیوم تنها به این چند مورد خلاصه نمی‌شود و مزایای دیگری نیز مانند جذب صدا و شوک و غیر قابل جرقه زدن، غیر مغناطیسی، غیر قابل نفوذ، بدون بو، غیر سمی، استحکام در دمای پایین و… دارد.

۱. ورق آلومینیوم سری 1000

ورق آلومینیوم سری 1000 به‌عنوان خالص‌ترین سری آلومینیوم شناخته می‌شود، زیرا دارای خلوص ۹۹٪ یا بیشتر است. این سری از آلیاژها به دلیل خلوص بالا، رسانایی حرارتی و الکتریکی فوق‌العاده‌ای دارند و برای کاربردهایی که نیاز به انتقال حرارت یا جریان الکتریکی بالا دارند، بسیار مناسب هستند. ورق‌های سری 1000 همچنین مقاومت عالی در برابر خوردگی دارند و به دلیل نداشتن عناصر آلیاژی عمده، از قابلیت انعطاف‌پذیری و شکل‌پذیری بالایی برخوردارند. این ویژگی‌ها باعث شده است که از این سری آلومینیوم در صنایع مختلفی مانند تولید محصولات الکتریکی و الکترونیکی، ظروف آشپزخانه و صنایع غذایی استفاده شود. همچنین، باتوجه‌به این که این سری از ورق‌ها وزن سبکی دارند، در پروژه‌های معماری و دکوراسیون که نیاز به مصالح سبک دارند، به‌طور گسترده به کار می‌روند. از رایج‌ترین مدل‌های این آلیاژ می‌توان به 1050، 1060، 1070، 1100 و 1200 اشاره کرد. سری 1100 بسیار نرم و چگال است و در برابر خوردگی مقاومت بسیار زیادی دارد. به دلیل همین ویژگی‌ها از این سری در بخش‌های شیمیایی و فرآوری مواد غذایی استفاده زیادی می‌شود.

۲. ورق  آلومینیوم سری 2000

ورق آلومینیوم سری 2000 از آلیاژهایی تشکیل شده است که عنصر اصلی آن‌ها مس است و به همین دلیل خواص مکانیکی و سختی بالایی نسبت به دیگر سری‌ها دارند. این سری از آلیاژها به دلیل مقاومت بالا در برابر تنش و سختی زیاد، اغلب در صنایع هوافضا و صنایع خودروسازی مورد استفاده قرار می‌گیرند. یکی از مشهورترین آلیاژهای این سری، آلیاژ 2024 است که به دلیل مقاومت عالی در برابر فشار و تنش و همچنین نسبت استحکام به وزن بالا، برای ساخت قطعاتی مانند بدنه هواپیماها و سازه‌های صنعتی مناسب است. ورق‌های سری 2000 برخلاف سری 1000 مقاومت کمتری در برابر خوردگی دارند و به همین دلیل معمولاً در شرایطی که در معرض رطوبت یا محیط‌های خورنده هستند، از پوشش‌های محافظ یا فرایندهای خاصی برای بهبود مقاومت به خوردگی آن‌ها استفاده می‌شود. برخی از انواع ورق‌های آلومینیوم در سری 2000 می‌توان به سری 2011، 2014 و سری 2024 نیز اشاره کرد که سری 2024 از پرکاربردترین آلیاژهای آلومینیوم است که نسبت به وزنی که دارد از مقاومت بسیار بالایی برخوردار است.

۳. ورق آلومینیوم سری 3000

ورق آلومینیوم سری 3000، که معمولاً با عنصر منگنز آلیاژ شده است، به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی و قابلیت شکل‌پذیری خوب، در صنایع مختلف بسیار پرکاربرد است. یکی از محبوب‌ترین آلیاژهای این سری، آلیاژ ۳۱۰۵ است که به دلیل قابلیت ضد زنگ و مقاومت خوب در برابر شرایط جوی، به‌طور گسترده در صنایع ساختمانی، تولید پنل‌های سقف و بدنه وسایل نقلیه استفاده می‌شود. این سری همچنین دارای خواص مکانیکی متوسط بوده و به همین دلیل می‌توان از آن در ساختارهایی که نیاز به استحکام نسبی دارند، استفاده کرد. همچنین، ورق آلومینیوم سری 3000 به دلیل داشتن قابلیت جوشکاری مناسب و قابلیت انعطاف‌پذیری بالا، برای ساخت لوله‌ها، مخازن ذخیره و همچنین سیستم‌های تهویه مطبوع نیز مناسب است.

ویژگی های مکانیکی و فیزیکی گرده های آلومینیوم

چگالی پایین و وزن سبک از مهم‌ترین ویژگی‌ها و مزایای استفاده از گرده‌ های آلومینیوم در صنایع مختلف است که در عین استحکام بالا موجب کاهش وزن سازه‌ها و محصولات می‌شود. علاوه بر این گرده آلومینیوم دارای رسانایی حرارتی و الکتریکی بالایی بوده و متریالی مناسب برای قطعات الکتریکی و سیستم‌های انتقال حرارت است.

مقاومت به خوردگی با تشکیل لایه اکسید طبیعی و مقاومت در برابر عوامل محیطی از دیگر مزایای استفاده از گرده های آلومینیومی است. این متریال ارزشمند دارای انعطاف‌پذیری بالایی بوده و امکان جوشکاری، برش و خم‌کاری بادقت بالا روی آن وجود دارد. به همین دلیل کاربرد گرده ماهی آلومینیوم یکی از گزینه‌های بسیار مناسب برای اهداف مشخص است.

موارد کاربرد گرده آلومینیوم در صنایع مختلف چیست؟

علاوه بر کاربرد گرده های آلومینیوم برای استحکام و زیبایی تقاطع‌ها، گرده آلومینیوم نیز در صنایع مختلف کاربرد دارد که در ادامه به آن‌ها می‌پردازیم:

۱. کاربرد گرده آلومینیوم در صنایع تولید ظروف تفلون و نچسب

گرده آلومینیوم به دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فرد خود از جمله رسانایی حرارتی بالا، وزن سبک و مقاومت به خوردگی، یکی از مواد اولیه اساسی در صنایع تولید ظروف تفلون و نچسب به شمار می‌رود. این ویژگی‌ها باعث می‌شود که گرما به‌طور یکنواخت در سطح ظرف پخش شود و این امر به بهبود کارایی و کیفیت پخت‌وپز کمک می‌کند. علاوه بر این، گرده آلومینیوم به دلیل خاصیت انعطاف‌پذیری بالا، به‌راحتی می‌تواند به شکل‌های مختلفی درآید و ضخامت‌های مختلفی نیز در فرایند تولید داشته باشد. این خاصیت باعث می‌شود که تولیدکنندگان بتوانند ظروف نچسب و تفلون را با طراحی‌های گوناگون و با دوام بالا ارائه دهند.

در فرایند تولید ظروف نچسب، گرده آلومینیوم به‌عنوان لایه زیرین استفاده می‌شود و سپس لایه‌های تفلون یا سایر پوشش‌های نچسب بر روی آن اعمال می‌شود. این ترکیب نه تنها به افزایش مقاومت ظرف در برابر حرارت و خوردگی کمک می‌کند بلکه باعث می‌شود که ظرف‌ها سبک و مقاوم در برابر خط‌ و خش باشند. از طرف دیگر، وزن سبک گرده آلومینیوم نسبت به دیگر فلزات باعث می‌شود که ظروف تولید شده، حمل‌ونقل و استفاده آسان‌تری داشته باشند که یکی از معیارهای مهم در صنایع تولید ظروف آشپزخانه است.

۲. گرده آلومینیوم در تولید ظروف استیل

گرده آلومینیوم همچنین در تولید برخی ظروف استیل نیز کاربرد دارد، زیرا می‌تواند به‌عنوان یک هسته داخلی یا لایه میانی در کف این ظروف استفاده شود. این لایه آلومینیومی در ظروف استیل نقش مهمی در توزیع یکنواخت حرارت دارد، به‌طوری‌که باعث می‌شود حرارت در تمامی سطح ظرف به‌صورت یکنواخت پخش شده و از تمرکز حرارت در نقاط خاص جلوگیری شود. این ویژگی باعث می‌شود غذا سریع‌تر و یکنواخت‌تر پخته شود و از سوختن یا چسبیدن مواد غذایی به سطح ظرف جلوگیری شود.