لضمان أن المكونات المعدنية تمتلك الخصائص الميكانيكية والفيزيائية والكيميائية المرجوةعمليات المعالجة الحرارية غالبا ما تكون ضرورية بالإضافة إلى اختيار المواد المناسبة وتقنيات تشكيل مختلفةالفولاذ هو المادة الأكثر استخداما في صناعة الآلات بسبب بنيتها الدقيقة المعقدة، والتي يمكن التحكم بها من خلال المعالجة الحرارية.المعالجة الحرارية للصلب هي التركيز الأساسي في المعالجة الحرارية للمعادن.
علاوة على ذلك، المعادن مثل الألومنيوم والنحاس والمغنيسيوم والتيتانيوم،والخصائص الكيميائية المتغيرة من خلال المعالجة الحرارية لتحقيق خصائص أداء مختلفة.
المعالجة الحرارية لا تغير بشكل عام الشكل أو التركيب الكيميائي الكلي لقطعة العمل.يغير الهيكل الدقيق الداخلي أو يغير التركيب الكيميائي للسطح لإعطاء أو تعزيز خصائص خدمة المكونميزته المميزة هي تحسين الجودة الداخلية لقطع العمل، والتي عادة ما تكون غير مرئية للعين المجردة.وظيفة المعالجة الحرارية هي تعزيز الخصائص الميكانيكية للمواد، والقضاء على الإجهادات المتبقية، وتحسين قابلية المعادن.
المعالجة الحرارية الكيميائية تنطوي على استخدام التفاعلات الكيميائية، في بعض الأحيان جنبا إلى جنب مع الطرق الفيزيائية، لتغيير التركيب الكيميائي السطحي والهيكل الدقيق لمكونات الصلب.بعد المعالجة الحرارية الكيميائية، يمكن اعتبار مكونات الصلب مادة مركبة خاصة. الغرض الرئيسي هو تحسين مقاومة الارتداء، وقوة التعب، ومقاومة التآكل،ومقاومة الأكسدة عند درجات الحرارة العاليةوتشمل طرق المعالجة الحرارية الكيميائية الكربوريزة، النترات، بوريد، سلفيديزة، الألومنيزية، الكروميزة، السيليسيد، الكربون-النيتروجين التكافل، oxynitriding، ثيوسيانات التكافل،وعمليات الانتشار المتعددة المكونات مثل طبقات التيتانيوم الكربونية (النيتروجينية).
مبدأ تسخين مقاومة الاتصال هو تمرير التيار منخفض الجهد عبر مقاومة الاتصال بين الأقطاب الكهربائية والقطعةتسخين سريع لسطح القطعة، والتي تبرد بسرعة من خلال التوصيل الحراري الخاص بها. هذه الطريقة لديها مزايا المعدات البسيطة، وسهولة التشغيل، والأتمتة جيدة،مما يؤدي إلى تشويه الحد الأدنى لقطعة العمللا يتطلب التشديد ويزيد بشكل كبير من مقاومة الارتداء ومقاومة الخدش للقطعة المقطوعة ، على الرغم من أن الطبقة المقاومة رقيقة نسبياً (0.15 ‰ 0.35 ملم) وتظهر ضعف التكافل في الهيكل الدقيق والصلابةتستخدم هذه الطريقة بشكل رئيسي لتصلب السطح من أدلة أدوات الآلات الصلبة ولديها تطبيق محدود.
تم استخدام تكنولوجيا شعاع الإلكترون لأكثر من 20 عامًا وتطبق على نطاق واسع في عمليات لحام المعادن وقطعها.المعالجة الحرارية لأشعة الإلكترونات هي تقنية جديدة تستخدم أشعة إلكترونية ذات كثافة طاقة عالية لتصلب السطحيتم إرسال شعاع الإلكترونات من الكاثود المدفئ (الخيط) من خلال عقدة حلقة عالية الجهد ، وتركز في شعاع يضرب سطح المعدن ، وتحقيق التسخين.يعتمد عمق التسخين للأجزاء المعالجة على فولتاج التسارع وكثافة المعدنعلى سبيل المثال، عند طاقة 150 كيلوواط، فإن عمق التسخين النظري في الحديد هو 0.076 ملم وفي الألومنيوم هو 0.178 ملم.مع وقت استينيتيزيشن فقط جزء من الثانية، مما يؤدي إلى حبات سطحية رقيقة جدا، وقسوة أعلى من المعالجة الحرارية التقليدية، وخصائص ميكانيكية ممتازة.
التدفئة الالكتروليتية هي عملية معالجة حرارية للمعادن التي تغير الخصائص الميكانيكية للطبقة السطحية من خلال تسخين وتبريد سطح مكونات الصلب.تصلب السطح هو التركيز الرئيسي لعلاج السطح الحراري، تهدف إلى تحقيق طبقة سطحية صلبة وتوزيع إجهاد داخلي مواتية لتحسين مقاومة الارتداء ومقاومة التعب للمكون.يتم تمرير تيار ثابت (150 ∼ 300 فولت) من خلال إلكتروليت، مما يتسبب في التأين مما يؤدي إلى ظاهرة موصلة. يتم إطلاق الهيدروجين في الكاثود ، والأكسجين في الأندود. يتشكل فيلم غاز الهيدروجين حول الكاثود ،زيادة المقاومة وتوليد كمية كبيرة من الحرارة، والتي تسخن الكاثود. أثناء التخفيف ، يتم توصيل قطعة العمل غارقة في الالكتروليت إلى الكاثود ، في حين يتم توصيل خزان الالكتروليت إلى الأندود. عندما يتم تشغيل الطاقة ،يتم تسخين الجزء الغارق من القطعة (الوصول إلى درجة حرارة التخفيف في 5 ∼ 10 ثوان)بعد إيقاف تشغيل الطاقة ، يمكن أن تبرد القطعة في الكهربائي أو يتم نقلها إلى خزان إطفاء منفصل.مع محلول كربونات الصوديوم بنسبة 5٪ ٪ 18٪ وهو الأكثر استخداماً، شريطة أن لا تتجاوز درجة الحرارة 60 درجة مئوية؛ خلاف ذلك، يصبح فيلم غاز الهيدروجين غير مستقر، مما يؤثر على تأثير التسخين.
تصلب الليزر ينطوي على استخدام الليزر لتسخين سطح المادة فوق نقطة تحويل المرحلة، مما يتسبب في تحويل الأوستينيت إلى مارتنسيت مع تبريد المواد،وبالتالي تصلب السطح. يتضمن تصلب أسنان العدادات بالليزر معدلات تسخين وتبريد عالية ، مما يؤدي إلى دورات عملية قصيرة دون الحاجة إلى وسائل إطفاء خارجية. تقدم هذه الطريقة مزايا فريدة ،بما في ذلك الحد الأدنى من تشويه قطعة العمل، بيئة عمل نظيفة ، لا حاجة إلى المعالجة اللاحقة مثل الطحن ، وحجم المعدات المعالجة لا يقتصر على معدات المعالجة الحرارية.بسبب كثافة الطاقة العالية وسرعة التبريد السريعة، تصلب الليزر يحل تدريجيا محل العمليات التقليدية مثل تصلب الحث والمعالجة الحرارية الكيميائية في العديد من التطبيقات الصناعية،خاصة بالنسبة للأجزاء ذات المتطلبات العالية للدقة.
أصبح إطفاء حمام الملح قديمًا بسبب القيود البيئية. معالجة الحرارة الفراغية هي تكنولوجيا جديدة تجمع بين تكنولوجيا الفراغ مع المعالجة الحرارية.البيئة الفراغية تشير إلى الغلاف الجوي مع ضغوط أقل من غلاف واحد، بما في ذلك الفراغ المنخفض والمتوسط والعالي والعالي للغاية. يندرج معالجة الحرارة الفراغية أيضًا ضمن المعالجة الحرارية المسيطرة بالجو.أدى تطوير وتحسين تكنولوجيا معالجة الحرارة الفراغ إلى اعتمادها على نطاق واسع، تتميز بعدم وجود الأكسدة والإزالة من الكربون ، مما يؤدي إلى أسطح نظيفة ومشرقة بعد التطفيء ، ومقاومة عالية للاستعمال ، لا توجد تلوث ، ودرجة عالية من الأتمتة.تتضمن تقنيات المعالجة الحرارية الفراغية المستخدمة بشكل شائع في الإنتاج الصناعي التسخين الفراغي، إزالة الغازات تحت الفراغ، إطفاء الزيت تحت الفراغ، إطفاء المياه تحت الفراغ، إطفاء الغاز تحت الفراغ، التشديد تحت الفراغ، والكربوريزة تحت الفراغ،مما يجعلها واحدة من أساليب المعالجة الحرارية الأكثر انتشارا في ورش العمل.
يتم استخدام معالجة الحرارة عن طريق التشغيل على نطاق واسع في الصناعات مثل تصنيع السيارات وآلات البناء والبتروكيماويات بسبب كفاءتها وتوفير الطاقة والنظافة والمرونة.يمكن معالجة ما يقرب من 40٪ من قطع غيار السيارات باستخدام معالجة الحرارة الاستقراضية، بما في ذلك العمود المتحرك ، والدوائر ، والمفاصل العالمية ، ونصف العمود. يسمح التسخين بالدخول بمعالجة العديد من المنتجات على خطوط الإنتاج الآلية بالكامل أو شبه الآلية ،تحسين اتساق جودة المنتج، والحد من كثافة العمل، وتحسين بيئة العمل.حيث تم استبدال أنابيب التذبذب الإلكترونية القديمة بأنظمة ترانزستورية بالكاملالترانزستورات التي يتم التحكم بها بواسطة الحاسوب الصغير تسمح بتحكم مستقر ودقيق، مما يقلل بشكل كبير من التداخل من الهارمونيات الشبكة الكهربائية.
كانت طرق معالجة السطح التقليدية للأدوات تقتصر على تقنيات قديمة مثل معالجة البخار والأكسينيتريد، والتي عادة ما تحسن فقط عمر الأدوات بنسبة 30٪ إلى 50٪.الصين قد طورت بشكل مستقل و قدمت تقنيات مثل معالجة حمام الملح QPQ المركب و PVD طلاء أكسيد التيتانيوميمكن أن يستقر الأول ويمدد عمر الأداة من 2 إلى 3 أضعاف مع معدات بسيطة وتكاليف منخفضة ، مما يجعله مناسبًا بشكل خاص للأدوات القياسية.هذا الأخير يمكن أن يزيد من عمر الأداة من 3 إلى 5 أضعاف، مناسبة لأدوات التروس الدقيقة والقيمة المختلفة. تستخدم الغلاف الجوي القائم على النيتروجين لحماية المعالجة الحرارية والمعالجة الحرارية الكيميائية ،تمكين إزالة الكربون من الأكسجين والحد من عيوب الأكسدة الداخلية، وبالتالي تحسين جودة المعالجة الحرارية الكيميائية.
لضمان أن المكونات المعدنية تمتلك الخصائص الميكانيكية والفيزيائية والكيميائية المرجوةعمليات المعالجة الحرارية غالبا ما تكون ضرورية بالإضافة إلى اختيار المواد المناسبة وتقنيات تشكيل مختلفةالفولاذ هو المادة الأكثر استخداما في صناعة الآلات بسبب بنيتها الدقيقة المعقدة، والتي يمكن التحكم بها من خلال المعالجة الحرارية.المعالجة الحرارية للصلب هي التركيز الأساسي في المعالجة الحرارية للمعادن.
علاوة على ذلك، المعادن مثل الألومنيوم والنحاس والمغنيسيوم والتيتانيوم،والخصائص الكيميائية المتغيرة من خلال المعالجة الحرارية لتحقيق خصائص أداء مختلفة.
المعالجة الحرارية لا تغير بشكل عام الشكل أو التركيب الكيميائي الكلي لقطعة العمل.يغير الهيكل الدقيق الداخلي أو يغير التركيب الكيميائي للسطح لإعطاء أو تعزيز خصائص خدمة المكونميزته المميزة هي تحسين الجودة الداخلية لقطع العمل، والتي عادة ما تكون غير مرئية للعين المجردة.وظيفة المعالجة الحرارية هي تعزيز الخصائص الميكانيكية للمواد، والقضاء على الإجهادات المتبقية، وتحسين قابلية المعادن.
المعالجة الحرارية الكيميائية تنطوي على استخدام التفاعلات الكيميائية، في بعض الأحيان جنبا إلى جنب مع الطرق الفيزيائية، لتغيير التركيب الكيميائي السطحي والهيكل الدقيق لمكونات الصلب.بعد المعالجة الحرارية الكيميائية، يمكن اعتبار مكونات الصلب مادة مركبة خاصة. الغرض الرئيسي هو تحسين مقاومة الارتداء، وقوة التعب، ومقاومة التآكل،ومقاومة الأكسدة عند درجات الحرارة العاليةوتشمل طرق المعالجة الحرارية الكيميائية الكربوريزة، النترات، بوريد، سلفيديزة، الألومنيزية، الكروميزة، السيليسيد، الكربون-النيتروجين التكافل، oxynitriding، ثيوسيانات التكافل،وعمليات الانتشار المتعددة المكونات مثل طبقات التيتانيوم الكربونية (النيتروجينية).
مبدأ تسخين مقاومة الاتصال هو تمرير التيار منخفض الجهد عبر مقاومة الاتصال بين الأقطاب الكهربائية والقطعةتسخين سريع لسطح القطعة، والتي تبرد بسرعة من خلال التوصيل الحراري الخاص بها. هذه الطريقة لديها مزايا المعدات البسيطة، وسهولة التشغيل، والأتمتة جيدة،مما يؤدي إلى تشويه الحد الأدنى لقطعة العمللا يتطلب التشديد ويزيد بشكل كبير من مقاومة الارتداء ومقاومة الخدش للقطعة المقطوعة ، على الرغم من أن الطبقة المقاومة رقيقة نسبياً (0.15 ‰ 0.35 ملم) وتظهر ضعف التكافل في الهيكل الدقيق والصلابةتستخدم هذه الطريقة بشكل رئيسي لتصلب السطح من أدلة أدوات الآلات الصلبة ولديها تطبيق محدود.
تم استخدام تكنولوجيا شعاع الإلكترون لأكثر من 20 عامًا وتطبق على نطاق واسع في عمليات لحام المعادن وقطعها.المعالجة الحرارية لأشعة الإلكترونات هي تقنية جديدة تستخدم أشعة إلكترونية ذات كثافة طاقة عالية لتصلب السطحيتم إرسال شعاع الإلكترونات من الكاثود المدفئ (الخيط) من خلال عقدة حلقة عالية الجهد ، وتركز في شعاع يضرب سطح المعدن ، وتحقيق التسخين.يعتمد عمق التسخين للأجزاء المعالجة على فولتاج التسارع وكثافة المعدنعلى سبيل المثال، عند طاقة 150 كيلوواط، فإن عمق التسخين النظري في الحديد هو 0.076 ملم وفي الألومنيوم هو 0.178 ملم.مع وقت استينيتيزيشن فقط جزء من الثانية، مما يؤدي إلى حبات سطحية رقيقة جدا، وقسوة أعلى من المعالجة الحرارية التقليدية، وخصائص ميكانيكية ممتازة.
التدفئة الالكتروليتية هي عملية معالجة حرارية للمعادن التي تغير الخصائص الميكانيكية للطبقة السطحية من خلال تسخين وتبريد سطح مكونات الصلب.تصلب السطح هو التركيز الرئيسي لعلاج السطح الحراري، تهدف إلى تحقيق طبقة سطحية صلبة وتوزيع إجهاد داخلي مواتية لتحسين مقاومة الارتداء ومقاومة التعب للمكون.يتم تمرير تيار ثابت (150 ∼ 300 فولت) من خلال إلكتروليت، مما يتسبب في التأين مما يؤدي إلى ظاهرة موصلة. يتم إطلاق الهيدروجين في الكاثود ، والأكسجين في الأندود. يتشكل فيلم غاز الهيدروجين حول الكاثود ،زيادة المقاومة وتوليد كمية كبيرة من الحرارة، والتي تسخن الكاثود. أثناء التخفيف ، يتم توصيل قطعة العمل غارقة في الالكتروليت إلى الكاثود ، في حين يتم توصيل خزان الالكتروليت إلى الأندود. عندما يتم تشغيل الطاقة ،يتم تسخين الجزء الغارق من القطعة (الوصول إلى درجة حرارة التخفيف في 5 ∼ 10 ثوان)بعد إيقاف تشغيل الطاقة ، يمكن أن تبرد القطعة في الكهربائي أو يتم نقلها إلى خزان إطفاء منفصل.مع محلول كربونات الصوديوم بنسبة 5٪ ٪ 18٪ وهو الأكثر استخداماً، شريطة أن لا تتجاوز درجة الحرارة 60 درجة مئوية؛ خلاف ذلك، يصبح فيلم غاز الهيدروجين غير مستقر، مما يؤثر على تأثير التسخين.
تصلب الليزر ينطوي على استخدام الليزر لتسخين سطح المادة فوق نقطة تحويل المرحلة، مما يتسبب في تحويل الأوستينيت إلى مارتنسيت مع تبريد المواد،وبالتالي تصلب السطح. يتضمن تصلب أسنان العدادات بالليزر معدلات تسخين وتبريد عالية ، مما يؤدي إلى دورات عملية قصيرة دون الحاجة إلى وسائل إطفاء خارجية. تقدم هذه الطريقة مزايا فريدة ،بما في ذلك الحد الأدنى من تشويه قطعة العمل، بيئة عمل نظيفة ، لا حاجة إلى المعالجة اللاحقة مثل الطحن ، وحجم المعدات المعالجة لا يقتصر على معدات المعالجة الحرارية.بسبب كثافة الطاقة العالية وسرعة التبريد السريعة، تصلب الليزر يحل تدريجيا محل العمليات التقليدية مثل تصلب الحث والمعالجة الحرارية الكيميائية في العديد من التطبيقات الصناعية،خاصة بالنسبة للأجزاء ذات المتطلبات العالية للدقة.
أصبح إطفاء حمام الملح قديمًا بسبب القيود البيئية. معالجة الحرارة الفراغية هي تكنولوجيا جديدة تجمع بين تكنولوجيا الفراغ مع المعالجة الحرارية.البيئة الفراغية تشير إلى الغلاف الجوي مع ضغوط أقل من غلاف واحد، بما في ذلك الفراغ المنخفض والمتوسط والعالي والعالي للغاية. يندرج معالجة الحرارة الفراغية أيضًا ضمن المعالجة الحرارية المسيطرة بالجو.أدى تطوير وتحسين تكنولوجيا معالجة الحرارة الفراغ إلى اعتمادها على نطاق واسع، تتميز بعدم وجود الأكسدة والإزالة من الكربون ، مما يؤدي إلى أسطح نظيفة ومشرقة بعد التطفيء ، ومقاومة عالية للاستعمال ، لا توجد تلوث ، ودرجة عالية من الأتمتة.تتضمن تقنيات المعالجة الحرارية الفراغية المستخدمة بشكل شائع في الإنتاج الصناعي التسخين الفراغي، إزالة الغازات تحت الفراغ، إطفاء الزيت تحت الفراغ، إطفاء المياه تحت الفراغ، إطفاء الغاز تحت الفراغ، التشديد تحت الفراغ، والكربوريزة تحت الفراغ،مما يجعلها واحدة من أساليب المعالجة الحرارية الأكثر انتشارا في ورش العمل.
يتم استخدام معالجة الحرارة عن طريق التشغيل على نطاق واسع في الصناعات مثل تصنيع السيارات وآلات البناء والبتروكيماويات بسبب كفاءتها وتوفير الطاقة والنظافة والمرونة.يمكن معالجة ما يقرب من 40٪ من قطع غيار السيارات باستخدام معالجة الحرارة الاستقراضية، بما في ذلك العمود المتحرك ، والدوائر ، والمفاصل العالمية ، ونصف العمود. يسمح التسخين بالدخول بمعالجة العديد من المنتجات على خطوط الإنتاج الآلية بالكامل أو شبه الآلية ،تحسين اتساق جودة المنتج، والحد من كثافة العمل، وتحسين بيئة العمل.حيث تم استبدال أنابيب التذبذب الإلكترونية القديمة بأنظمة ترانزستورية بالكاملالترانزستورات التي يتم التحكم بها بواسطة الحاسوب الصغير تسمح بتحكم مستقر ودقيق، مما يقلل بشكل كبير من التداخل من الهارمونيات الشبكة الكهربائية.
كانت طرق معالجة السطح التقليدية للأدوات تقتصر على تقنيات قديمة مثل معالجة البخار والأكسينيتريد، والتي عادة ما تحسن فقط عمر الأدوات بنسبة 30٪ إلى 50٪.الصين قد طورت بشكل مستقل و قدمت تقنيات مثل معالجة حمام الملح QPQ المركب و PVD طلاء أكسيد التيتانيوميمكن أن يستقر الأول ويمدد عمر الأداة من 2 إلى 3 أضعاف مع معدات بسيطة وتكاليف منخفضة ، مما يجعله مناسبًا بشكل خاص للأدوات القياسية.هذا الأخير يمكن أن يزيد من عمر الأداة من 3 إلى 5 أضعاف، مناسبة لأدوات التروس الدقيقة والقيمة المختلفة. تستخدم الغلاف الجوي القائم على النيتروجين لحماية المعالجة الحرارية والمعالجة الحرارية الكيميائية ،تمكين إزالة الكربون من الأكسجين والحد من عيوب الأكسدة الداخلية، وبالتالي تحسين جودة المعالجة الحرارية الكيميائية.
