عملیات حرارتی فرآیندی است که برای تغییر خواص فیزیکی و مکانیکی مواد، به ویژه فلزات، به کار می‌رود. این فرآیند می‌تواند شامل گرم کردن، نگه‌داشتن در دمای مشخص و سپس سرد کردن کنترل‌شده باشد. در ادامه، به تفصیل به تجهیزات عملیات حرارتی و فرآیندهای مختلف عملیات حرارتی میپردازیم:
کوره های عملیات حرارتی
کوره های عملیات حرارتی با استفاده از گاز و یا نیروی برق کار میکنند، بنابراین به دو دسته ی کلی کوره های الکتریکی و کوره های گازی تقسیم میشوند. در ادامه به شرح این تجهیزات عملیات حرارتی میپردازیم:
کوره های الکتریکی عملیات حرارتی
کوره های مقاومتی: این نوع کوره عملیات حرارتی با استفاده از مقاومت الکتریکی حرارت تولید میکنند. در این نوع کوره‌ها، جریان الکتریکی از میان یک عنصر مقاومتی عبور کرده و حرارت تولید میکند. این کوره‌ها معمولاً برای دماهای بالا و کنترل دقیق دما مناسب هستند.
کوره های قوس الکتریکی: در این کوره‌ها، قوس الکتریکی بین دو الکترود ایجاد میشود و حرارت بسیار بالایی تولید میکند. این نوع تجهیزات عملیات حرارتی بیشتر در صنایع فولادسازی و ذوب فلزات استفاده میشوند.
کوره های گازی عملیات حرارتی
این کوره‌ها با سوخت‌های گازی (مانند گاز طبیعی) کار میکنند و معمولاً برای عملیات حرارتی در مقیاس بزرگتر و یا برای قطعات با حجم بالا مناسب هستند. کنترل دما در این کوره‌ها ممکن است کمی دشوارتر از کوره‌های الکتریکی باشد.
تجهیزات کنترل دما عملیات حرارتی
ترموکوپل ها: این ابزارها برای اندازه‌گیری دما در نقاط مختلف کوره استفاده میشوند. ترموکوپل‌ها معمولاً از دو نوع فلز مختلف ساخته شده و با تغییر دما، ولتاژ متفاوتی تولید میکنند که می‌تواند به دما تبدیل شود.
کنترلرهای دما: این سیستم‌ها به صورت خودکار دما را کنترل میکنند و میتوانند به صورت دستی یا اتوماتیک تنظیم شوند. این سیستم ها معمولا شامل صفحه نمایش دیجیتال و قابلیت برنامه ریزی دما و زمان هستند.
تجهیزات کنترل دما مثل حمام روغن یا نمک برای عملیات حرارتی
حمام روغن: در این روش عملیات حرارتی، قطعات در روغن داغ غوطه‌ور میشوند. روغن به عنوان مایع خنک‌کننده عمل میکند و می تواند سرعت سرد شدن را کنترل کند. این روش معمولا برای فولاد های آلیاژی استفاده می شود.
حمام نمک: در این روش عملیات حرارتی، قطعات در نمک مذاب غوطه‌ور میشوند. این روش معمولاً برای قطعات بزرگ و سنگین که نیاز به خنک‌کنندگی سریع دارند، مناسب است.
سیستم های خنک کننده برای عملیات حرارتی
فن ها و سیستم های خنک کننده
برای کاهش دما در فرآیندهای مختلف، از فن‌ها و سیستم‌های خنک‌کننده استفاده میشود. این سیستم‌ها میتوانند به صورت طبیعی یا با استفاده از کمپرسورهای خنک‌کننده کار کنند.
جعبه های عملیات حرارتی
این جعبه ها معمولا برای انجام عملیات حرارتی در محیط های کنترل شده طراحی شده اند. این جعبه ها می توانند از ورود اکسیژن به داخل جلوگیری کنند و از اکسیداسیون قطعات جلوگیری نمایند.
تجهیزات تست و اندازه گیری عملیات حرارتی
این تجهیزات شامل ابزارهایی برای اندازه گیری سختی، استحکام و سایر خواص مکانیکی قطعات پس از عملیات حرارتی است. این تجهیزات شامل دستگاه های سختی سنج، تست های کشش و غیره باشند.
محفظه های عملیات حرارتی
این محفظه ها برای جلوگیری از اکسیداسیون و تغییرات شیمیایی در حین عملیات حرارتی بکار گرفته میشوند. این محفظه ها میتوانند به صورت کوره های خاص طراحی شوند که در آن ها محیط بی اثر ایجاد می شود.
سیستم های تهویه برای عملیات حرارتی
تهویه طبیعی: تهویه طبیعی با استفاده از جریان هوا انجام میشود، در این روش جریان هوا به طور طبیعی از طریق شکاف‌ها و پنجره‌ها به داخل و خارج از محیط کار می‌آید. این روش معمولاً در محیط‌های کوچک و کم‌خطر استفاده میشود.
تهویه مکانیکی: این روش از فن ها برای ایجاد هوای مصنوعی استفاده میکند. این نوع تهویه از فن های ورودی و خروجی کمک میگیرد، در واقع فن های ورودی هوای تازه را به داخل محیط میکشند و فن های خروجی هوای آلوده و گرم را از محیط خارج می کنند.
نتیجه گیری
عملیات حرارتی یک فرآیند پیچیده است که نیاز به تجهیزات و کنترل‌های دقیقی دارد. انتخاب تجهیزات مناسب بستگی به نوع ماده، هدف نهایی و شرایط عملیاتی دارد. به همین دلیل، درک دقیق از هر یک از تجهیزات و فرآیندها برای بهینه‌سازی عملیات حرارتی بسیار مهم است.
