ما هو التبريد؟

في علم المعادن ، تُعرَّف عملية التبريد على أنها "استخلاص متحكم فيه للحرارة". أهم كلمة في هذا التعريف هي كلمة "محكومة". التسقية هي طريقة سريعة لإعادة المعادن إلى درجة حرارة الغرفة بعد المعالجة الحرارية لمنع عملية التبريد من تغيير البنية المجهرية للمعدن بشكل كبير. من خلال غمر جسم معدني في الزيت أو الماء ، يُطلق على اختيار الهواء السائل أو الهواء القسري وسيطًا ، وبعد ذلك يتم تبريد المعدن بسرعة من درجات الحرارة المرتفعة عند تكوينه. غالبًا ما يستخدم هذا للحفاظ على الخصائص الميكانيكية المتعلقة بالبنية البلورية أو توزيع الطور ، والتي تُفقد عند التبريد البطيء. عادة ما يتم تطبيق هذه التقنية على الأجسام الفولاذية التي تضفي صلابة. من ناحية أخرى ، يمكن استعادة الأجسام النحاسية التي تصلبها الطرق أو أي تشوه آخر في درجة الحرارة العادية إلى حالة مرنة عن طريق التسخين والتبريد.

كيف تروي

تشمل وسائط التبريد الشائعة الاستخدام بوليمرات الأغراض الخاصة ، والحمل الحراري للهواء القسري ، والمياه العذبة ، والمحلول الملحي والزيت. الماء هو وسيلة فعالة عندما يكون الهدف هو تحقيق أقصى صلابة في الفولاذ. ومع ذلك ، فإن استخدام الماء يمكن أن يتسبب في تشقق المعدن أو تشوهه.

إذا لم تكن هناك حاجة إلى صلابة شديدة ، فيمكن استخدام الزيت المعدني أو زيت الحوت أو زيت بذرة القطن في عملية التبريد. بالنسبة للمبتدئين ، قد تبدو عملية التبريد مثيرة. عندما يقوم العامل المعدني بنقل المعدن الساخن إلى الوسط المحدد ، ترتفع كمية كبيرة من البخار من المعدن.

وسط التسقية

هناك مجموعة متنوعة من وسائط التبريد المتاحة لأداء عملية التبريد. كل وسيط له خصائص التبريد الفريدة الخاصة به. تشمل الاعتبارات الخاصة بنوع الوسائط المستخدمة سرعة الإخماد ، وإخماد المخاوف البيئية للوسائط ، واستبدال وسائط الإخماد ، وتكلفة وسائط الإخماد. فيما يلي الأنواع الرئيسية لوسائل التبريد:

هواء

بترول

ماء

محلول ملحي

هواء

الهواء هو وسيلة تبريد شائعة تستخدم لتبريد المعادن من أجل التبريد. القدرة على تحمل التكاليف هي إحدى الفوائد الرئيسية للهواء. القدرة على تحمل التكاليف هي نتيجة لوفرة على الأرض. في الواقع ، فإن أي مادة يتم تسخينها ثم تبريدها إلى درجة حرارة الغرفة بمجرد الوقوف بمفردها تعتبر هواء مُروى. كما أن تبريد الهواء يكون أكثر تعمدًا عند ضغطه وإجباره حول المعدن الذي يتم إخماده. يعمل هذا على تبريد الأجزاء بشكل أسرع من الهواء الساكن ، على الرغم من أن الهواء المضغوط قد يظل يبرد العديد من المعادن ببطء شديد بحيث لا يمكن تغيير الخصائص الميكانيكية.

بترول

يمكن للزيت أن يروي المعدن المسخن بشكل أسرع من الهواء المضغوط. لإخماد الزيت ، ضع الجزء الساخن في خزان مملوء بنوع من الزيت. يمكن أيضًا شطف الزيت من خلال الأجزاء. نظرًا لاختلاف معدلات التبريد ونقاط الوميض ، عادةً ما يتم استخدام أنواع مختلفة من الزيوت حسب التطبيق. ومع ذلك ، فإن معدل تبريد الزيت أقل بكثير من معدل الماء. يمكن أن يتشكل الفريت والتروستيت حتى في أجزاء صغيرة. يمكن تحقيق المعدلات الوسيطة بين الماء والزيت باستخدام الماء الذي يحتوي على 10-30 بالمائة من Ucon ، وهي مادة ذات قابلية عكسية للذوبان وبالتالي ترسبات على الأجسام لإبطاء معدل التبريد. لتقليل التشوه ، يجب إخماد الأجسام الأسطوانية الطويلة عموديًا ، مع دخول حواف الأجزاء المسطحة والأجزاء السميكة إلى البركة المنصهرة أولاً. لمنع فقاعات البخار من تكوين بقع ناعمة ، يجب تحريك حمام التبريد المائي.

ماء

كما أن الماء قادر على إخماد المعادن المسخنة بسرعة. يبرد المعدن أسرع من الزيت. بطريقة تشبه التبريد بالزيت ، يتم ملء الخزان بالماء ويتم غمر المعدن الساخن فيه. يمكن أيضًا شطفه من خلال الأجزاء. تتمثل إحدى فوائد الماء في أن قابلية الوسيط للاشتعال ليست مشكلة. بالإضافة إلى ذلك ، يعد الماء أحد أكثر وسائط التبريد فعالية التي تتطلب أقصى صلابة ، ولكنه عرضة للتشوه والتشقق للمنتج. حيث يمكن التضحية بالصلابة ، استخدم زيوت الحوت وبذور القطن والزيوت المعدنية. تميل هذه إلى الأكسدة وتشكيل الحمأة ، مما يقلل من الكفاءة.

محلول ملحي

محلول ملحي هو خليط من الماء والملح. يبرد الماء المالح أسرع من الهواء والماء والزيت. والسبب في ذلك هو أن خليط الملح والماء يمنع تكون الفقاعات عند ملامستها للمعدن المسخن. هذا يعني أن مساحة أكبر من سطح المعدن ستغطى بسائل بدلاً من الفقاعات.

معدن صلب

عند مناقشة عملية التبريد ، يستحق الفولاذ ذكرًا خاصًا لأن خواصه الميكانيكية حساسة جدًا للتبريد. من خلال عملية تبريد تسمى تقسية التبريد ، يتم رفع الفولاذ إلى درجة حرارة أعلى من درجة حرارة إعادة التبلور ويتم تبريده بسرعة من خلال عملية التبريد. بالمقارنة مع التبريد البطيء ، فإن التبريد السريع يغير البنية البلورية للصلب. اعتمادًا على محتوى الكربون وعناصر السبائك في الفولاذ ، قد تترك وراءها بنية مجهرية أكثر صلابة وهشاشة ، مثل مارتينسيت أو بينيت ، حيث تخضع لعملية التصلب بالإخماد. تؤدي هذه الهياكل المجهرية إلى زيادة قوة وصلابة الفولاذ. ومع ذلك ، فإنها تجعل الفولاذ عرضة للتشقق وتقلل إلى حد كبير من الليونة. لهذا السبب ، يتم تلدين بعض الفولاذ أو تطبيعه بعد عملية التصلب بالإخماد.

عملية التبريد

تم تصميم عملية التبريد لتغيير البنية المجهرية للمعدن بالتزامن مع العمليات الحرارية. إذا تم القيام به بشكل صحيح ، فسوف ينتج عنه أقصى قوة واستطالة جيدة في الصب.

عادة ما يتم تسقية الفولاذ عن طريق الغمر في الماء أو الزيت أو محلول البوليمر أو الملح ، على الرغم من استخدام الهواء القسري في بعض الأحيان. نتيجة للتبريد ، يجب أن تطور أجهزة الإنتاج بنية مجهرية مبردة مقبولة ، وفي المناطق الحرجة ، يجب أن تفي الخواص الميكانيكية بالحد الأدنى من المواصفات بعد تلطيف الجزء. تعتمد فعالية التبريد على خصائص التبريد لوسط التسقية فيما يتعلق بقدرة التصلب للفولاذ. لذلك ، قد تختلف النتائج عن طريق تغيير تركيبة الفولاذ أو التحريك ، ودرجة الحرارة ونوع وسيط التبريد.

يساهم تصميم نظام التبريد ودقة صيانة النظام في نجاح العملية. يساهم تصميم الجزء أيضًا في الخواص الميكانيكية والتشوه الناتج عن التبريد.