روغن عملیات حرارتی یا همان روغن سخت کاری روغنی است که برای کاربردهایی مانند سخت کاری قطعات فلزی، کوره‌های صنعتی و دستگاه‌های حرارتی با دمای بسیار بالا و پایین استفاده می‌شود. این روغن‌ها همچنین در فلزکاری برای سخت‌شدن فولاد به کار می‌آیند. روغن‌های کوئنچ و سیالات عملیات حرارتی برای خنک‌سازی سریع یا کنترل‌شده فولاد یا سایر فلزات به‌عنوان بخشی از فرآیند سخت‌سازی، تمپر یا سایر فرآیندهای عملیات حرارتی طراحی شده‌اند که با خرید روغن سخت‌کاری میتوانید به ان برسید. در ادامه مقاله به بررسی ویژگی های روغن سخت‌کاری میپردازیم.
اهداف، اجزا، کاربرد و مشخصات روغن سخت‌کاری
روغن کوئنچ یا سخت‌کاری یک سیال تخصصی است که در عملیات حرارتی فلزات، به ویژه در فرآیند کوئنچ یا خنک کردن استفاده می‌شود. فرآیند کوئنچ یک مرحله مهم در عملیات حرارتی فلزات است که برای دستیابی به خواص مکانیکی خاص مانند سختی، استحکام و دوام طراحی شده است. روغن سخت‌کاری نقش مهمی در کنترل سرعت و خنک‌شدن فلز داغ دارند و بر ریزساختار حاصله و در نتیجه خواص نهایی مواد تاثیر می‌گذارند. البته لازم به یادآوری است که ترکیبات خاموش‌کننده جایگزین دیگری مانند آب، محلول‌های پلیمری و حمام نمک نیز وجود دارند. بنابراین صحیح است بگوییم انتخاب محیط خنک‌کننده به ماده تحت فراوری و نتیجه عملیات حرارتی مورد نظر بستگی دارد.
در اینجا جنبه‌های کلیدی روغن سخت‌کاری توضیح داده می‌شود. هدف اصلی از خاموش کردن با استفاده از روغن، سرد کردن سریع فلز داغ از دماهای بالا برای دستیابی به سختی و خواص مکانیکی مطلوب است. این عمل به کنترل تبدیل ریزساختار فلز در طول فرایند کوئنچ (سخت‌کاری) کمک می‌کند. روغن‌های سخت‌کاری معمولاً روغن‌های معدنی هستند که از نفت به دست می‌آیند، اما می‌توانند به عنوان روغن‌های مصنوعی با افزودنی‌های خاص نیز فرموله شوند. این افزودنی‌ها عملکرد روغن را با بهبود پایداری حرارتی، کاهش اکسیداسیون و ارائه ویژگی‌های خنک‌کننده کنترل شده افزایش می‌دهند.
روغن موتورهای جدید و کارکرده را نیز می‌توان برای خاموش کردن استفاده کرد. آنها به دلیل هزینه کم بسیار محبوب هستند و عملکرد مناسبی را ارائه می‌دهند. روغن موتور کارکرده نسبتاً ارزان یا حتی رایگان است، اما میتواند حاوی آلاینده‌های ناشی از استفاده قبلی باشد. متاسفانه، هر دو نوع روغن موتور دارای مواد افزودنی هستند که می‌توانند سموم بد بو را در طول فرایند خاموش کردن آزاد کنند. توجه داشته باشید استنشاق این سموم ممکن است بیماری‌زا باشد. روغن‌های غذایی نسبتاً ارزان، به راحتی در دسترس و سازگار با محیط‌زیست هستند. روغن‌های زیست‌تخریب‌پذیر به‌ویژه زمانی که به عنوان روغن خاموش‌کننده استفاده می‌شوند، تاثیرگذاری بهتری دارند. البته روغن‌هایی با پایه‌های گیاهی مختلف خواص متفاوتی دارند.
سرعت خنک‌سازی ارائه شده توسط روغن سخت‌کاری یک عامل حیاتی در فرآیند عملیات حرارتی است. انواع مختلف روغن‌های خاموش‌کننده، نرخ‌های خنک‌کنندگی متفاوتی ارائه می‌دهند که امکان سفارشی‌سازی بر اساس فلز مورد فراوری را فراهم می‌کند.
توجه داشته باشید روغن‌های سخت‌کاری قابل اشتعال هستند و در طول استفاده از آنها باید اقدامات احتیاطی رعایت شود. تهویه و تجهیزات مناسب و اقدامات پیشگیرانه در برابر آتش‌سوزی برای اطمینان از محیط کار ایمن ضروری است. همچنین باید بدانید توجه به نکاتی در نگهداری منظم روغن سخت‌کاری برای حفظ اثربخشی آن بسیار اهمیت دارد. این نکات شامل مواردی پیرامون نظارت و کنترل دمای روغن، فیلتراسیون برای حذف آلاینده‌ها و تجزیه و تحلیل دوره‌ای برای ارزیابی وضعیت روغن است. در نهایت همیشه توصیه‌های ارائه شده توسط سازنده روغن سخت‌کاری را دنبال کنید و از بهترین شیوه‌های صنعت برای فرایندهای عملیات حرارتی پیروی کنید.
سخت شدن با روغن چیست؟
سخت شدن کوئنچ روغن یک روش متداول برای سخت شدن آهنگری فولاد آلیاژی است. برای دستیابی به خواص استحکام و سختی مورد نیاز در بسیاری از آلیاژها با خطر ترک خوردگی کمتر نسبت به فرآیندهای کوئنچ آب یا پلیمری ایده آل است.
فرآیند سخت شدن روغن کوئنچ برای آهنگری ابتدا با آستنیته کردن کامل فولاد در محدوده دمایی 1500 درجه فارنهایت تا 1650 درجه فارنهایت بسته به درجه فولاد انجام می شود. برای مدت زمانی متناسب با مقطع قطعه در این دما نگه داشته می شود.
کل فرآیند آستنیته معمولاً تحت یک اتمسفر محافظتی کنترل شده با کربن انجام می شود که از تشکیل رسوب بیش از حد بر روی سطح آهنگری جلوگیری می کند. پس از خیساندن در دمای آستنیته برای مدت زمان مناسب، بار در روغن همزن فرو می‌رود تا یک ریزساختار مارتنزیتی کاملاً سخت شده ایجاد شود که عمق آن به درجه آلیاژ و ضخامت مقطع بستگی دارد. از این نقطه، قطعات تا محدوده سختی مشخص شده برای بهبود چقرمگی دم می شوند.
روغن ها چگونه فولاد را سخت می کنند؟ و خرید روغن سخت‌کاری
سخت شدن فولاد ابزار در روغن برای استفاده نیاز به فرآیند کوئنچ دارد که شامل مراحل مختلفی است. هنگامی که فولاد گرم شد، ابزارساز باید آن را در روغن قرار دهد تا خاموش شود. هنگامی که برای اولین بار در روغن غوطه ور می شود، گرمای حاصل از فولاد تصفیه شده و کوئنچنت لایه ای از بخار را تشکیل می دهد، فرآیندی که به آن جوش سفت می گویند.
تحقیق در مورد عیار فولادی که در حال سخت شدن هستید و خواص روغنی که در آن غوطه ور می شود ضروری است، زیرا این خواص می توانند زمان خنک شدن و مهمتر از آن توانایی گیرش را به شدت تغییر دهند.
در مرحله بعد، زمانی که فولاد در زیر نقطه جوش خنک کننده سرد می شود، فرآیند به سمت جوش هسته ای حرکت می کند. همانطور که قبلا ذکر شد، خواص روغن مورد استفاده برای سخت شدن فولاد نقش بسزایی در سرعت سرد شدن دارد. در زیر می توانید یک نمای کلی از کوئنچینگ فولاد در روغن پیدا کنید:
همانطور که دما به سرد شدن ادامه می‌دهد، به مرحله مایع می‌رود و خنک‌سازی بسیار کندتر از مرحله قبل می‌شود (باز هم بستگی به روغن و فولاد مورد استفاده دارد). این فرآیند به توسعه خواص داخل فولاد برای رسیدن به سختی کل و کاهش ترک خوردگی و اعوجاج ابزار تمام شده کمک می کند. با این ال، این تنها در صورتی صادق است که سخت شدن فولاد به درستی انجام شده باشد.
روغن های گیاهی
یک انتخاب محبوب برای سازندگان ابزار، استفاده از روغن های گیاهی برای نیازهای سخت شدن فولاد است. آنها مزایای گسترده ای مانند هزینه را ارائه می دهند و در مقایسه با برخی از روغن های خاموش کننده نسبتاً برای محیط زیست مثبت هستند.
اگرچه روغن های گیاهی و سایر روغن های پخت و پز فواید قابل توجهی دارند، اما دارای معایبی نیز هستند. نقطه ضعف این است که سطح سختی آنها در مقایسه با روان کننده ها و کوئنچ های صنعتی بسیار کمتر است. بنابراین، هنگام انتخاب اینکه آیا روغن نباتی برای پروژه شما بهترین است یا خیر، باید هزینه، اثرات زیست محیطی و سختی را بسنجید.
روغن های خاموش کننده صنعتی
همانطور که از نام آن پیداست، روغن های کوئنچ صنعتی تنها با هدف سخت کردن فولاد شما طراحی شده اند. آنها مزایای قابل توجهی را ارائه می دهند زیرا می توانید روغن خاصی را برای درجه فولادی که در حال خاموش کردن هستید و حتی خواصی که می خواهید به دست آورید پیدا کنید.
از سوی دیگر، این روغن ها دارای برچسب قیمت بالایی هستند و معمولاً یافتن آنها بسیار دشوارتر از سایر روغن های عمومی است. انتظار نداشته باشید که اینها را در یک فروشگاه سخت افزاری عمومی ببینید، اما اگر در مورد خواصی که می خواهید به دست آورید، و سرعت خاموش کردن مورد نیاز جدی هستید، روغن های خاموش کننده تجاری باید اولین انتخاب شما باشند.
روغن های دیگر
هنگامی که فولاد خود را در روغن کوئنچ می کنید، می توانید از سایر کوئنچ ها مانند روغن موتور استفاده کنید. اگرچه روغن موتور گزینه ای ارزان تر و در دسترس تر از روغن های تجاری است، اما خطر موم به دلیل خواص اضافی در هنگام خاموش کردن می تواند خطرات سلامتی و ایمنی را به همراه داشته باشد. علاوه بر این، در هنگام استفاده از این فرآورده، خطر آسیب رساندن به فولاد یا ایجاد یک روکش ناخواسته را دارید.
ویژگی‌های روغن عملیات حرارتی برای صنایع فلزی
| ویژگی | توضیحات |
| مقاومت حرارتی بالا | روغن عملیات حرارتی باید توانایی مقاومت در برابر دماهای بسیار بالا را داشته باشد تا از کارایی قطعات محافظت کند. |
| پایداری اکسیداسیون | جلوگیری از اکسید شدن و تشکیل رسوبات در دماهای بالا که باعث کاهش کیفیت روانکاری و کارایی قطعات می‌شود |
| خنک‌کنندگی سریع | سرعت بالای انتقال حرارت از قطعات فلزی به روغن، که به کاهش دمای سریع قطعات و جلوگیری از ترک‌خوردگی کمک می‌کند |
| محافظت در برابر خوردگی و سایش | روغن عملیات حرارتی باید به جلوگیری از خوردگی و سایش قطعات فلزی در طول فرآیندهای حرارتی کمک کند. |
| ویسکوزیته پایدار | ویسکوزیته ثابت و پایدار در دماهای مختلف، که تضمین می‌کند روغن کارایی خود را تحت شرایط مختلف حفظ کند. |
| قابلیت پاک‌کنندگی و ضد رسوب | جلوگیری از تشکیل رسوبات و جرم در تجهیزات و قطعات فلزی به منظور افزایش طول عمر و کارایی آنها |
| قابلیت تجدید حرارت | امکان بازگشت روغن به دمای مطلوب پس از عملیات حرارتی بدون از دست دادن ویژگی‌های اصلی. |
| سازگاری با محیط زیست | برخی از روغن‌های عملیات حرارتی دارای ترکیباتی هستند که سازگار با محیط زیست بوده و به کاهش آلایندگی کمک می‌کنند. |
| قابلیت استفاده طولانی‌مدت | طراحی شده برای استفاده طولانی‌مدت بدون نیاز به تعویض مکرر، که باعث کاهش هزینه‌های نگهداری می‌شود |
موارد کاربرد روغن آبکاری یا کوئنچینگ
روغن کوئنچینگ برای کنترل سرعت خنک شدن استیل یا سایر فلزها طراحی شده اند. این روغن ها دو وظیفه اصلی دارند. وظیفه اول، کنترل فرایند سرد شدن و بهبود سختی فلز و وظیفه دوم افزایش تَرشوندگی فولاد که سبب کاهش گرادیان حرارتی و درنتیجه کاهش ترک خوردگی می شود. با خرید روغن سخت‌کاری به این اهداف میتوانید برسید.
عواقب استفاده از روغن سوخته در فرایند سخت‌کاری
استفاده از روغن سوخته در فرآیند کوئنچ میتواند چندین عواقب منفی داشته باشد. در اینجا برخی از پیامدهای احتمالی ذکر شده است:
- خنک‌کننده ناسازگار: روغن سوخته ممکن است خواص حرارتی مناسب خود را به دلیل تخریب و اکسیداسیون از دست داده باشد. به عبارتی ممکن است ویسکوزیته بالاتر و راندمان انتقال حرارت کمتری نسبت به روغن خنک‌کننده تازه داشته باشد. این میتواند منجر به خنک‌کنندگی نامناسب و غیرقابل پیش‌بینی در طول فرآیند خاموش کردن شود. سرد شدن ناکافی میتواند منجر به سختی ناهموار یا سایر خواص نامطلوب در فلز تحت فراوری شود.
- پوشش ضعیف سطح: روغن سوخته ممکن است حاوی ذرات کربنیزه و آلاینده‌هایی باشد که می‌توانند در حین خاموش شدن به سطح فلز بچسبند. این ترکیبات میتواند منجر به پرداخت ضعیف سطح با زبری یا لکه‌هایی شود که ممکن است نیاز به پردازش یا دوباره‌کاری اضافی داشته باشد.
- افزایش خطر ترک خوردگی: اگر روغن سوخته برای خاموش کردن استفاده شود، ممکن است خنک‌کننده کافی برای جلوگیری از تشکیل ریزساختارهای نامطلوب یا سطوح بالای تنش‌های داخلی ایجاد نکند. این عوامل می‌توانند خطر ترک خوردن یا دفرمگی در فلز را افزایش دهد.
- آسیب به تجهیزات: روغن سوخته میتواند حاوی ذرات کربنیزه باشد که روی تجهیزات خاموش‌کننده مانند مخازن پمپ‌ها یا مبدل‌های حرارتی رسوب کرده و جمع می‌شوند. این مشکل میتواند منجر به کاهش کارایی، افزایش نیاز به تعمیر و نگهداری و آسیب احتمالی به تجهیزات در طول زمان شود.
- نگرانی‌های مربوط به ایمنی محل کار: روغن سوخته ممکن است بوی ناخوشایند و بخارهای بالقوه مضر را در صورت قرار گرفتن در معرض دمای بالا منتشر کند. این امر یک محیط کاری ناخوشایند یا خطرناک را برای اپراتورها و پرسنل به همراه دارد.
بطور خلاصه عملیات حرارتی فلزات، به ویژه در فرآیند کوئنچ یا خنک کردن استفاده می‌شود. فرآیند کوئنچ یک مرحله مهم در عملیات حرارتی فلزات است که برای دستیابی به خواص مکانیکی خاص مانند سختی، استحکام و دوام طراحی شده است. برای رسیدن به این عملیات از خرید روغن سخت‌کاری استفاده میتوانید کنید.
