آنیل مس

آنیل مس برای قطعات کار شده

فرآیند آنیل مس برای قطعات مسی کار شده عبارت از گرمایش قطعه تا دمای تبلور مجدد یا فراتر از این دما برای آغاز رشد دانه است. این دما برای مس خالص 375 تا 650 درجه، برای آلیاژ مس-بریلیوم 775 تا 925 درجه و برای برنز و برنج 425 تا 800 درجه سانتیگراد است.

بیشترین اهمیت نرخ سرمایش و گرمایش قطعات مسی طی فرآیند آنیل مس در آلیاژهای رسوب سختی و آلیاژهای مستعد ترک گرمایی است. از سوی دیگر، متغیر های دیگر فرآیند آنیلینگ مس روی کیفیت و هزینه عملیات حرارتی و همگنی خواص ایجاد شده تاثیر زیادی دارند. تعداد بسیار زیاد متغیرهای شرکت کننده در فرآیند آنیل مس ، موجب دشواری پیش بینی دقیق متغیرهای این فرآیند می شود. به جز دما و زمان آنیل و عناصر آلیاژی، بار کوره و ابعاد هر کدام از قطعات نیز می تواند در محصول آنیلینگ مس تاثیر گذار باشد. تصویر زیر تاثیر دمای آنیل را روی اندازه دانه و استحکام کششی قطعه ای از جنس برنج زرد را نشان می دهد. این قطعه حدود یک ساعت در این دما نگه داری شده است.

در برخی آلیاژ های مسی از جمله بعضی برنج ها، برنزهای فسفری و برنزهای آلومینیومی، قبل از دمای تبلور مجدد افزایش محدودی در سختی و استحکام رخ می دهد.

افزایش میزان کار سرد پیش از آنیل مس دمای تبلور مجدد را کاهش می دهد. هر چه شدت تغییر شکل پیش از آنیل کاهش یابد اندازه دانه بعد از آنیل بزرگ تر می شود. در دما و مدت زمان ثابت، بزرگ بودن اندازه دانه پیش از انیلینگ مس موجب افزایش اندازه دانه بعد از عملیات می شود.

آنیل مس برای قطعات کار شده صنعتی

طی عملیات نورد، بعد از هر مرحله تغییر شکل، قطعه آنیل می شود تا تغییر شکل ادامه پیدا کند. اولین مرحله آنیل مس نسبت به مراحل بعدی در دمای بیشتری انجام می شود. دلیل انتخاب دمای بالاتر برای اولین مرحله نورد این است که در ابتدای فرآیند نورد، ساختار نیاز به دانه های بزرگتری دارد تا تغییر شکل به سهولت بیشتر صورت بگیرد. در مراحل بعدی نورد دمای آنیل کاهش می یابد تا با کاهش تدریجی اندازه دانه، قطعه به اندازه دانه مطلوب برسد.

در صنایع سیم و مفتول، دو روش برای آنیل سیم های مسی بعد از نورد وجود دارد. روش اول که به روش انباشتی معروف است شامل قرار دادن مجموعه ای از مفتولهای کشیده شده همراه با قرقره درون کوره است. مشکلات عمده این روش کند بودن آن و ناهمگنی عملیات حرارتی اعمال شده به تمامی سیم ها است.

روش دیگر برای این عملیات حرارتی، آنيل مس از طریق اعمال جریان القایی یا گرمای مقاومتی به سیم ها در حد فاصل غلتک نورد و قرقره است. در فرآیند آنیل پیوسته، سیم های نرم شده بعد از آنیل روی قرقره قرار می گیرند. روش آنیل پیوسته سریع تر بوده و سطح مفتول حاصله تمیزتر است.

آنیل مس برای قطعات ریختگی

بعد از ریخته گری برخی آلیاژهای ریختگی مثل برنزهای منگنز و برنزهای آلومینیوم فرآیند آنیل مس به منظور اصلاح تاثیر خنک کنندگی درون قالب انجام می شود. سرعت سرمایش بسیار پایین قالب های ماسه ای یا سرعت سرمایش بسیار بالای قالبهای دائمی می تواند موجب ایجاد ریزساختاری نامطلوب بشود. این ریزساختار، سختی زیاد و چقرمگی کم و خواص خوردگی ضعیف دارد.

همگن سازی قطعات ریختگی

انیل مس برای همگن سازی قطعات ریخته گری نیز انجام می شود. همگن سازی عبارت از کاهش جدایش متالورژیکی ناشی از انجماد بعد از ریخته گری است. همگن سازی موجب افزایش چقرمگی داغ و سرد شمش های ریخته گری شده و آماده سازی آن ها برای شکل دهی می شود و بیشتر برای آلیاژهای برنز های قلع ، نیکل-مس و برنزهای سیلیسیم انجام می شود. در این آلیاژها سرمایش سریع باعث توزیع نامناسب عناصر آلیاژی می شود. همگن سازی معمولا با فاصله 50 درجه سانتیگراد از دمای انجماد انجام می شود

آنیل تنش زدایی

همانند آلیاژهای دیگر آهنی و غیرآهنی، آنیل مس به منظور تنش زدایی در راستای حذف تنشهای داخلی ناشی از کار سرد یا تنش های حرارتی فرآیند گرمایش و سرمایش انجام می شود. هر چند فرآیند های معمول تنش زدایی آلیاژهای مسی از نوع تنش زدایی مکانیکی هستند، تنش زدایی تولیدات سیم و لوله و شکل های خاص به وسیله آنیلینگ مس انجام می شود. وجود تنش های داخلی در برخی آلیاژهای مس، همانند برنج های حاوی بیش از 15 درصد روی ، ایجاد خوردگی تنشی می کند. تنش زدایی در دمایی پایین تر از دمای آنیل انجام می شود.

هزینه آنیل مس

آنیل مس به طور کلی همانند بسیاری از روش های عملیات حرارتی قابل حذف و صرف نظر نیست و جزو فرآیندهای ضروری تولید محسوب می شود. هر چند ابعاد و نوع قطعه مسی و خواص مد نظر بعد از آنیل می تواند روی نوع کوره و هزینه آنیل مس تاثیرگذار باشد.

مهمترین عامل تاثیرگذار روی هزینه آنیل مس اتمسفر کوره است. معمولا حین فرآیند آنیل وجود اکسیژن، حتی در حد  1 بخش در میلیون، موجب اکسیداسیون سطح مس و نیاز به عملیات سطحی و پرداخت بعد از آنیل می شود. بخار آب و دی اکسید کربن نیز تاثیر مشابهی روی سطح قطعه مسی دارند. چنانچه اتمسفر کوره آنیل از نیتروژن خالص ، آمونیا و هیدروژن تشکیل شده باشد، کیفیت سطح بعد از فرآیند آنیل به شدت بهبود می یابد. به این فرآیند آنیل روشن گفته می شود. هزینه آنیل مس به این شیوه بیشتر خواهد شد. هرچند هزینه های پرداخت سطحی از جمله اسیدشویی حذف شده و در مصرف مس نیز صرفه جویی خواهد شد.