آنیل کردن (آنیلینگ) چیست؟

آنیل کردن چیست ؟

آنیل کردن (آنیل کاری) یا آنیلینگ یعنی نظم دادن به شبکه کریستالی فلز که تحت تاثیر عملیات کشش تغییر پیدا کرده است. به زبان ساده تر وقتی با سرد و گرم کردن فلزات، یک سری تغییرات در شکل پذیری، سختی و یا استحکام قطعه بوجود آید، اصولا یک عملیات حرارتی صورت گرفته است؛ که به این عملیات حرارتی، آنیل کردن می گویند.

آنیلینگ در متالورژی و علم مواد یک عملیات حرارتی می باشد؛ که باعث تغییراتی در خواص فیزیکی و شیمیایی فلزمیگردد. اصولا موجب کاهش سختی ، افزایش انعطاف پذیری و شکل پذیری آن میشود و در واقع کارآیی آن را بالا می برد.

در فرایند آنیلینگ، فلز حرارت  داده میشود و این حرارات  بالاتر از دمای کریستالیشن ( تبلور یا بلور سازی ) است و باید در یک بازه زمانی مناسب و استاندارد انجام شود. در مرحله بعد فلز به آرامی سرد میشود .

اتمها در شبکه کریستالی جابه جا شده و تعداد تخریب های مولکولی که ایجاد شده بود ، کم می گردد. این آرایش جدید مولکولی باعث  تغییر در شکل پذیری ، نرمی و سختی فلز شده و در حالی  که فلز خنک می شود؛ آرایش جدیدی صورت گرفته و در اصطلاح Recrystallize می شود .

در بسیاری از آلیاژها از جمله فولاد پرکربن ، اندازه دانه و ترکیب فاز دانه کریستال که در آخر منجر به خواص فیزیکی و شیمیایی محصول نهایی خواهد شد ، به مقدار گرمای وارد شده و سرعت خنک شدن بستگی دارد . پیشنهاد می کنیم با انواع فولاد بیشتر آشنا شوید.

علت آنیل کردن چیست؟

انیلینگ اصولا برای فولاد انجام میشود. ولی  فلزاتی از قبیل مس ، آلومینیوم و برنج هم امکان آنیلینگ دارند. کوره های بزرگ برای فولاد ضد زنگ بکار می روند. جهت حرکت راحت هوا در اطراف فلز باید فضای داخل این کوره ها به اندازه کافی بزرگ و جادار باشد. جهت قطعات بزرگ ، کوره های نقاله گاز بکار می رود، در حالی که کوره های پایین ماشین برای قطعات کوچک فلزی مناسب تر می باشند.

در پروسه انیل کردن، فلز در دمای خاصی نگهداری شده که در آن کریستالیزاسیون رخ می دهد. در این مرحله هر نقص ناشی از تغییر شکل فلزی تعمیر می شود. فلز در یک دوره ثابت در آن نگهداری شده وبعد از آن در دمای اتاق خنک می گردد .

کاربردهای آنیل کردن یا آنیلینگ

• آنیل کردن جهت نرم کردن و یا برای کمتر کردن سختی و یا جهت از بین بردن کامل اثرات سخت کردن و برطرف نمودن تنش های وارد شده، به کار می رود و یا به طور کلی جهت نرم کردن فلزاتی که به علت کار سرد، سخت شده اند استفاده میشود. زمنی که فلز سرد میشود برای تهیه انواع مفتول می توان از آن استفاده کرد.
• انیل کردن جهت مرتب کردن و یا اصلاح کریستالهای فلزات و افزایش خواص ماشینکاری و ضربه پذیری و یا افزایش قابلیت انعطاف هم به کار می رود.
• آنیل کردن، عملیات مقابل سخت کاری است یعنی در این فرآیند فلز را تا درجه حرارت مناسـب گـرم میکنیم. بعد از اینکه به ماندگاری کافی آن درجه حرارت رسید، به آرامی آن را خنک میکنیم. کریستالهایی که کشیده شده و تغییر شکل پیدا کرده بودند، مجدد ایجاد می شوند.
• نرم کردن فلز جهت شکل دهی به فلز در حالت سرد
• بهبود ماشینکاری
• افزایش قابلیت رسانایی و هدایت الکتریکی
• بازیابی قابلیت انعطاف پذیری . در زمان شکل دهی به فلز در حالت سرد امکان دارد، که  ترک بخورد ولی با آنیل کردن آن از قبل ، شکل دهی سرد، امکان هیچ ترک خوردگی وجود ندارد.

فرایند آنیلینگ به چه صورت انجام می گیرد؟

عملیات خنک کردن با سرعت حدود ۵۰ تا ۱۰۰ درجه سانتیگراد در ساعت انجام میشود و دمای کوره باید به ۳۰۰ درجه سانتی گراد برسد تا بتوانیم آنرا تخلیه کنیم.
انجام آنیل یک عملیات تجربی ست و اعداد و ارقام نسبی می باشد.

روشهای آنیل کردن مفتول

آنیل کردن مفتول به دو روش زیر انجام می شود:

1.  انباشتی
2. پیوسته

آنیل انباشته:

در روش انباشتی یک گروه از مفتول های کشش شده (طاقه مفتول) را داخل کوره آنیل حرارت می دهند و بعد خنک می کنند. برای پیشگیری از اکسید شدن مفتول در زمان حرارات دادن باید محفظه داخل کوره هیچ هوایی نداشته باشد.

عیوب روش انباشته:

• این روش یک عملیات بسیار کند و وقت گیر می باشد.
• مفتول هایی که در لایه های زیرین طاقه قرار دارند حرارتی یکسان با لایه های دیگر دریافت نمیکنند. بنابراین یک آنیل یک دست نخواهیم داشت.
• یک انباشتگی از تعداد زیادی طاقه مراحل تولید در کوره و هم مرحله خنک شدن داریم.

شرایط کنترل مفتول ها در آنیل کاری انباشته خصوصا برای مفتول های نازک بسیار سخت است. اگر مفتول بیشتر از میزان نیز آنیل شود؛مفتول های کنار هم به یکدیگر می چسبند و بنابرای وقتی از روی طاقه باز شوند، به سیم تنش زیادی وارد می شود و احتمال دارد پاره شود.
• از دیگر مشکلات روش انباشته احتمال تغییر شکل طاقه ها است. در صورتیکه بصورت منظم در داخل کوره چیده نشده باشند.

آنیل پیوسته:

امروزه جهت تولید ورقه‌ای الکتریکی جهت‌دار و بدون جهت و همینطور فولادهای ضدزنگ استفاده می گردد.آنیل پیوسته بعد از آنیل کوره‌ای در صنعت فولاد موردتوجه می باشد و در ابتدا برای محصولات ورق سیاه و ورق گالوانیزه استفاده میشد.

پیشنهاد می کنیم با ورق گالوانیزه بیشتر آشنا شوید.

این خط برای اولین بار در دهه ۷۰ میلادی توسط کارخانه (INLAND) آمریکا جهت فراوری فولادهای با استحکام بالای HSLAطراحی شد. امروزه جهت تولید ورقه‌ای الکتریکی جهت‌دار و بدون جهت ونیز فولادهای ضدزنگ استفاده می شود.

اجزاء اصلی واحد آنیل پیوسته:

1. واحد تمیزکاری ورق
2. برج مارپیچ ورودی
3. کوره آنیل غوطه‌وری در آب (quenching Water)
4. ورق اسید شویی (strip pickling)
5. کوره پیرسازی (furnace ageing)

مزایای خط آنیل پیوسته:

• سرعت بالاتر آنیل
• استحکام بالاتر فولاد به همراه یکنواختی بهتر خواص مکانیکی در طول یک کلاف
• امکان اتصال فرایند آنیل پیوسته به فرایندهای بعدی مانند نوردتمپر، بازرسی خط و….
• کنترل دقیق‌تر دما همراه با تلورانس کمتر
• احتیاج به نیروی کار کمتر

معایب خط آنیل پیوسته:

۱.سرمایه‌گذاری بسیار بالای اولیه
سرمایه‌گذاری اولیه مورد نیاز جهت تأسیس یک خط آنیل پیوسته۱۰۰تا۱۳۰میلیون دلار است که افزایش تقریبی۳۰ دلار بر تن قیمت محصول را به دنبال دارد.
۲.محدودیت فراوری محصول
در روش آنیل پیوسته هرگونه کیفیت فولاد را نمی‌توانیم فراوری کنیم ومعمولا محصولات فراوری‌شده نیاز به شکل‌پذیری بسیار بالایی ندارند. ولی در ارزیابی و مقایسه اقتصادی دو روش آنیل باید تغییرات وابسته به هرکدام از این فرایندها را در بالادست و پایین‌دست جریان تولید مورد توجه قرار دهیم.

خط تولید کوره آنیل:

بهترین انتخاب برای کارخانه‌ها با محصولات معمولی آنیل ، آنیل کوره‌ای باشد. مجتمع فولاد مبارکه تنها تولیدکننده کلاف‌های نورد سرد فولادی از روش آنیل کوره‌ای جهت فراوری محصولات خود استفاده میکند.

نکات مهم در روش پیوسته:

• خنک کردن و خشک نمودن مفتول بعد از خارج شدن از کوره آنیل .
• جلوگیری از نشت جریان به قسمت های مکانیکی سیستم آنیل مثل بلبرینگ ها و یاطاقان ها