آنیل آلومینیوم

آنیل کامل آلومینیوم

هدف اصلی از آنیل آلومینیوم به صورت کامل، پایدار سازی ساختار قطعه فلزی است. در آلیاژهای آلومینیوم عملیات حرارت پذیر، این فرآیند درجه فوق اشباع محلول جامد را کاهش می دهد. پارامترهای تعیین کننده این فرآیند دمای آنیل و زمان نگه داری هستند. سرعت گرمایش معمولا تا حد ممکن سریع انتخاب می شود تا از رشد دانه جلوگیری شود. سرعت سرمایش تا حد ممکن کند انتخاب می شود تا اعوجاج به حداقل برسد.

فرآیند بازیابی در آنیل آلومینیوم

در مدت فرآیند بازیابی ، بخش زیادی از اعوجاج الاستیک ساختار قطعه فلزی که در حین کارسرد یا انجماد سریع ایجاد شده است، حذف می شود. طی این عملیات ، اجزا در دمای معینی (که برای هر آلیاژ مقدار متفاوتی است) نگه داشته می شوند. این دما پایین تر از دمای تبلور مجدد است. سختی و استحکام آلیاژ طی عملیات بازیابی کاهش می یابند و چقرمگی و انعطاف پذیری کاهش می یابد.

دمای لازم برای حذف استحکام دهی ناشی از کارسرد، معمولا بین 260 تا 440 درجه سانتیگراد تعیین می شود. با افزایش دما زمان لازم برای کارسرد کمتر می شود. در بعضی موارد، آنیل آلومینیوم در این مرحله متوقف می شود که به آن آنیل جزئی می گویند.

فرآیند تبلور مجدد در آنیل آلومینیوم

عملیات آنیل تبلور مجدد برای آلیاژهای آلومینیوم کار شده انجام می شود تا دانه های ستونی به دانه های هم محور تبدیل شوند. اندازه نهایی دانه ها بعد از فرآیند انیل آلومینیوم به درجه تغییر شکل اولیه ربط دارد. افزایش درجه تغییر شکل یا کاهش دمای تغییر شکل موجب کاهش اندازه دانه ها می شود. تصویر زیر تاثیر این دو پارامتر را روی اندازه دانه ها بعد از آنیل نشان می دهد.

سرعت فرآیند تبلور مجدد با افزایش دما و کاهش اندازه دانه های اولیه بیشتر می شود. نفوذ اتم ها بین بلورها یا درون بلورها، در دمایی بالاتر از 200 درجه در آلیاژ های آلومینیوم رخ می دهد. تحت چنین شرایطی برخی از دانه ها رشد می کنند، برخی دیگر حذف می شوند و شکل کلی دانه ها دچار تغییر می شود. در این دما و زمان نگه داری، احتمال کروی شدن دانه های درشت تر یا سیلیسیم های ورقه ای در آلیاژ های ریختگی آلومینیوم-سیلیسیم نیز وجود دارد. با آنيل آلومینیوم در این دما و زمان، در آلیاژهای ریختگی کروی شدن رخ می دهد. لازم به ذکر است که به دلیل نبود تغییر شکل، در این قطعات پدیده تبلور مجدد مشاهده نمی شود،

آنیل آلومینیوم برای همگن سازی

عملیات همگن سازی نیز به منظور توزیع یک دست عناصر آلیاژی درون آلیاژ انجام می شود. طی این عملیات، تاثیرات مخرب جدایش از بین می رود. در این فرآیند آنیل آلومینیوم ، خواص مکانیکی آلیاژ نیز به خصوص در مورد قطعات ریخته گری شده بهبود می یابد.

عملیات همگن سازی اغلب برای آن دسته شمشهایی اعمال می شود که پیش از انجام کار سرد یا گرم نیاز به پلاستیسیته مناسبی دارند. در نتیجه سختی کاهش می یابد و کارپذیری بهتر می شود. این عملیات که 20-40 ساعت طول می کشد، بیشتر برای شمش های ریخته گری شده انجام می شود.

در این فرآیند آنیل آلومینیوم شمش ها تا دمای 420 تا 520 درجه سانتیگراد حرارت داده می شوند. در نتیجه، فازهایی که در راستای مرز دانه ها جداسازی شده و موجب تردی ساختار شده اند، همگن می شوند. با افزایش دمای همگن سازی محلول جامد از عناصری مثل منگنز تهی می شود. بیشترین حد حلالیت منگنز در دمای شروع انجماد بوده و این عنصر ضریب نفوذ پایینی نیز دارد. بنابراین طی سرمایش از دمای انجماد، محلول های فوق اشباع تشکیل می شوند. با افزایش دمای همگن سازی ، منگنز از حالت فوق اشباع آزاد شده و به صورت رسوبهای درشت و غنی از منگنز در می آید. در این شرایط استحکام شمش بعد از آنیل آلومینیوم برای همگن سازی کم تر می شود.

آنیل تنش زدایی

هدف از این نوع انیل آلومینیوم برای قطعات کارپذیر کار سرد شده، حذف تاثیرات ناشی از کرنش سختی است. به این دلیل به این فرآیند آنیل تنش زدایی گفته می شود. این عملیات حرارتی در 345 تا 400 درجه سانتیگراد انجام می شود و زمان نگه داری زیادی نیاز ندارد. چنین عملیاتی می تواند منجر به بازیابی یا تبلور مجدد جزئی شود.

کنترل اتمسفر کوره حین آنیل

در برخی آلیاژ ها کنترل اتمسفر کوره حین آنیل آلومینیوم اهمیت دارد. در صورت کنترل نشدن اتمسفر کوره، آلیاژهای دارای عناصری مثل منیزیم ممکن است در حضور رطوبت یا اکسیژن تشکیل پوسته اکسیدی روی سطح قطعه بدهند.

 از سوی دیگر چنانچه اکسیژن کوره از حد معینی کمتر باشد، ممکن است روغن ها و باقی ناخالصی های روی قطعات به خوبی نسوزند و ایجاد لک کنند.

هزینه آنیل آلومینیوم

نسب به فرآیندهای آنیل در فلزات دیگر مثل آنیل فولاد ، آنیل چدن و آنیل مس ، هزینه آنیل آلومینیوم به طور کلی به دلیل پایین بودن دما و زمان نگه داری قطعات پایین است. با این وجود ممکن است هزینه آنیل آلومینیوم برای قطعاتی که بزرگتر هستند یا نیاز به اتمسفر کنترل شده دارند، تا حدی بیشتر شود. از سوی دیگر بعضی فرآیندهای آنیل مثل همگن سازی نیاز به زمان بیشتری دارند که موجب افزایش هزینه بازپخت آلومینیوم می شود.