فرآیندهای مختلف عملیات حرارتی (کوئنچ، آنیل، تمپر و غیره) تفاوت‌های قابل توجهی در محدوده دما، اتمسفر، روش خنک‌سازی و وضعیت قطعه کار دارند، بنابراین الزامات عملکردی برای سینی/فریم نیز تأکیدات متفاوتی دارند. در زیر الزامات ویژه فرآیندهای اصلی برای سینی/فریم آمده است:
یک. فرآیند کوئنچ: مقاومت در برابر تغییرات ناگهانی و ضربه
کوئنچ فرآیندی است که در آن قطعه کار تا دمای بالاتر از دمای بحرانی گرم شده و سپس به سرعت خنک می‌شود (مانند خنک‌سازی با آب، خنک‌سازی با روغن) تا استحکام بالایی به دست آید. الزامات اصلی برای سینی/فریم، مقاومت در برابر شوک حرارتی و پایداری ساختاری است.
ویژگی‌های دما: دمای گرمایش بالا است (معمولاً 800-1200 درجه سانتی‌گراد) و در مرحله خنک‌سازی دما به شدت کاهش می‌یابد (اختلاف دما می‌تواند به صدها درجه سانتی‌گراد برسد).
الزامات ویژه:
مقاومت قوی در برابر شوک حرارتی: لازم است تنش حرارتی ناشی از خنک‌سازی سریع را تحمل کند تا از ترک خوردن جلوگیری شود (مانند سینی‌های سرامیکی که شکننده هستند و برای کوئنچ مناسب نیستند؛ سینی‌های فلزی باید از فولاد مقاوم در برابر حرارت مانند 310S ساخته شوند که ضریب انبساط حرارتی پایداری دارد و مقاومت خوبی در برابر تغییرات ناگهانی دارد).
ساختار قوی: قطعه کار ممکن است به دلیل برخورد یا وزن مرده در حین خنک‌سازی به سینی ضربه بزند و سینی باید استحکام مکانیکی کافی داشته باشد (مانند ساختار شبکه‌ای که باید محکم جوش داده شود تا از تغییر شکل جلوگیری شود).
مقاومت در برابر خوردگی متوسط: اگر از خنک‌سازی با روغن استفاده شود، سینی باید در برابر لکه‌های روغن و فرسایش دمای بالا روغن مقاوم باشد (مواد فلزی بهتر از سرامیک هستند و سرامیک‌ها به راحتی تحت تأثیر لکه‌های روغن قرار می‌گیرند و طول عمر آن‌ها تحت تأثیر قرار می‌گیرد).
دو. فرآیند آنیل: مقاومت در برابر دمای بالا و مقاومت در برابر خزش
آنیل کردن این است که قطعه کار را به آرامی تا دمای معینی گرم کنید، برای مدتی گرم نگه دارید و سپس به آرامی آن را خنک کنید. هدف از این کار از بین بردن تنش داخلی و نرم کردن قطعه کار است. الزامات اصلی برای سینی/فریم، مقاومت در برابر دمای بالای طولانی مدت و پایداری ابعادی است.
ویژگی‌های دما: دمای گرمایش متوسط (600-1000 درجه سانتی‌گراد) است، اما زمان عایق‌بندی طولانی است (چند ساعت تا ده‌ها ساعت) و سرعت خنک‌سازی آهسته است.
الزامات ویژه:
مقاومت در برابر خزش در دمای بالا: تحت دمای بالای طولانی مدت، سینی باید در برابر تغییر شکل آهسته (خزش) مقاومت کند تا از خم شدن یا فروریختن به دلیل تحمل بار جلوگیری شود (فولاد مقاوم در برابر حرارت نیکل-کروم بالا مانند 310S مقاومت بهتری در برابر خزش نسبت به فولاد مقاوم در برابر حرارت معمولی دارد و برای عایق‌بندی طولانی مدت مناسب است).
هدایت حرارتی یکنواخت: مواد سینی باید هدایت حرارتی خوبی داشته باشند تا از گرم شدن ناهموار قطعه کار به دلیل گرم شدن بیش از حد موضعی جلوگیری شود (سینی‌های فلزی هدایت حرارتی بهتری نسبت به سرامیک‌ها دارند و برای آنیل کردن مناسب‌تر هستند).
مقاومت در برابر اکسیداسیون: آنیل کردن بیشتر در اتمسفر هوا انجام می‌شود و سینی باید در برابر اکسیداسیون طولانی مدت در دمای بالا مقاومت کند (مانند تشکیل یک لایه اکسیدی روی سطح فولاد مقاوم در برابر حرارت برای محافظت از بستر).
سه. فرآیند تمپر: پایداری در دمای متوسط، تغییر شکل کم
تمپر کردن این است که قطعه کار را پس از کوئنچ به دمای پایین‌تری (معمولاً 150-650 درجه سانتی‌گراد) گرم کرده و پس از عایق‌بندی آن را خنک کنید تا شکنندگی از بین برود. الزامات برای سینی/فریم نسبتاً آزاد است، اما پایداری در دمای متوسط لازم است.
ویژگی‌های دما: دمای پایین و نوسانات کم، زمان عایق‌بندی متوسط.
الزامات ویژه:
پایداری ابعادی: نیازی به تحمل دمای بسیار بالا نیست، اما باید از تغییر شکل جزئی ناشی از استفاده مکرر جلوگیری شود (مانند سینی‌های چدنی زیر 600 درجه سانتی‌گراد که می‌توانند الزامات را برآورده کنند و هزینه‌های کمتری دارند).
آسان برای تمیز کردن: پس از تمپر کردن، سطح قطعه کار ممکن است پوسته اکسیدی داشته باشد و سینی باید به راحتی تمیز شود (مانند سینی‌های فلزی با سطوح صاف که بهتر از سرامیک‌های متخلخل هستند تا تجمع باقیمانده را کاهش دهند).
چهار. فرآیند کربوریزاسیون/نیتریدینگ: مقاومت در برابر خوردگی، عدم آلودگی ناخالصی
کربوریزاسیون (900-1100 درجه سانتی‌گراد) و نیتریدینگ (500-600 درجه سانتی‌گراد) فرآیندهایی برای نفوذ عناصر کربن یا نیتروژن به سطح قطعه کار برای افزایش سختی هستند. الزامات اصلی برای سینی/فریم، مقاومت در برابر خوردگی شیمیایی و عدم آلودگی ثانویه است.
ویژگی‌های اتمسفر: ممکن است گازهای خورنده (مانند CO، H₂S) ناشی از تجزیه نفوذکننده (مانند نفت سفید، آمونیاک) در کوره تولید شود و لازم است از واکنش بین مواد سینی و نفوذکننده برای آلوده کردن قطعه کار جلوگیری شود.
الزامات ویژه:
مقاومت قوی در برابر خوردگی: لازم است در برابر فرسایش نفوذکننده مقاومت کند (مانند آلیاژهای مقاوم در برابر حرارت Inconel و Hastelloy که در برابر خوردگی سولفید مقاوم هستند، که بهتر از فولاد مقاوم در برابر حرارت معمولی است؛ مواد سرامیکی پایداری شیمیایی خوبی دارند و می‌توانند مورد استفاده قرار گیرند).
انتشار ناخالصی کم: اجزای خود سینی نمی‌توانند به سطح قطعه کار نفوذ کنند (مانند چدن با محتوای کربن بالا که ممکن است باعث کربوریزاسیون بیش از حد قطعه کار شود و باید از آن اجتناب شود).
نفوذپذیری ساختاری: کربوریزاسیون/نیتریدینگ مستلزم این است که گاز به طور مساوی با قطعه کار تماس داشته باشد و سینی مواد باید ساختار شبکه‌ای یا متخلخل را اتخاذ کند (شبکه جوش داده شده فلزی بهتر از سینی سرامیکی بسته برای تسهیل گردش گاز است).
پنج. فرآیند تف جوشی در دمای بالا (مانند متالورژی پودر): مقاومت در برابر دمای فوق‌العاده بالا، آلودگی کم
تف جوشی در دمای بالا فرآیندی است برای گرم کردن بدنه پودر به زیر دمای ذوب برای متراکم کردن آن (دما اغلب به 1000-1700 درجه سانتی‌گراد می‌رسد). الزامات اصلی برای سینی، مقاومت در برابر دمای فوق‌العاده بالا و تمیزی است.
ویژگی‌های دما: دمای بسیار بالا (تا حدی بیش از 1500 درجه سانتی‌گراد) و ممکن است در خلاء یا گاز بی‌اثر انجام شود.
الزامات ویژه:
مقاومت در برابر دمای فوق‌العاده بالا: نیاز به تحمل دمای بالا بالای 1600 درجه سانتی‌گراد (مانند سرامیک‌های کاربید سیلیکون، سینی‌های گرافیتی، گرافیت نیاز به ترکیب با گاز بی‌اثر برای جلوگیری از اکسیداسیون دارد).
بدون چسبندگی: قطعه کار (مانند قطعات متالورژی پودر) به راحتی در دمای بالا به سینی می‌چسبد و سطح سینی باید صاف باشد یا با یک لایه جداسازی پوشانده شود (مواد سرامیکی بهتر از فلز هستند و به راحتی از نظر متالورژیکی پیوند نمی‌خورند).
فراریت کم: در یک محیط خلاء، مواد سینی باید عاری از مواد فرار باشند (مانند عناصر آلیاژی در سینی‌های فلزی که ممکن است فرار شوند و قطعه کار را آلوده کنند، سرامیک‌ها مناسب‌تر هستند).
ایمیل: cast@ebcastings.com
فرآیندهای مختلف عملیات حرارتی (کوئنچ، آنیل، تمپر و غیره) تفاوت‌های قابل توجهی در محدوده دما، اتمسفر، روش خنک‌سازی و وضعیت قطعه کار دارند، بنابراین الزامات عملکردی برای سینی/فریم نیز تأکیدات متفاوتی دارند. در زیر الزامات ویژه فرآیندهای اصلی برای سینی/فریم آمده است:
یک. فرآیند کوئنچ: مقاومت در برابر تغییرات ناگهانی و ضربه
کوئنچ فرآیندی است که در آن قطعه کار تا دمای بالاتر از دمای بحرانی گرم شده و سپس به سرعت خنک می‌شود (مانند خنک‌سازی با آب، خنک‌سازی با روغن) تا استحکام بالایی به دست آید. الزامات اصلی برای سینی/فریم، مقاومت در برابر شوک حرارتی و پایداری ساختاری است.
ویژگی‌های دما: دمای گرمایش بالا است (معمولاً 800-1200 درجه سانتی‌گراد) و در مرحله خنک‌سازی دما به شدت کاهش می‌یابد (اختلاف دما می‌تواند به صدها درجه سانتی‌گراد برسد).
الزامات ویژه:
مقاومت قوی در برابر شوک حرارتی: لازم است تنش حرارتی ناشی از خنک‌سازی سریع را تحمل کند تا از ترک خوردن جلوگیری شود (مانند سینی‌های سرامیکی که شکننده هستند و برای کوئنچ مناسب نیستند؛ سینی‌های فلزی باید از فولاد مقاوم در برابر حرارت مانند 310S ساخته شوند که ضریب انبساط حرارتی پایداری دارد و مقاومت خوبی در برابر تغییرات ناگهانی دارد).
ساختار قوی: قطعه کار ممکن است به دلیل برخورد یا وزن مرده در حین خنک‌سازی به سینی ضربه بزند و سینی باید استحکام مکانیکی کافی داشته باشد (مانند ساختار شبکه‌ای که باید محکم جوش داده شود تا از تغییر شکل جلوگیری شود).
مقاومت در برابر خوردگی متوسط: اگر از خنک‌سازی با روغن استفاده شود، سینی باید در برابر لکه‌های روغن و فرسایش دمای بالا روغن مقاوم باشد (مواد فلزی بهتر از سرامیک هستند و سرامیک‌ها به راحتی تحت تأثیر لکه‌های روغن قرار می‌گیرند و طول عمر آن‌ها تحت تأثیر قرار می‌گیرد).
دو. فرآیند آنیل: مقاومت در برابر دمای بالا و مقاومت در برابر خزش
آنیل کردن این است که قطعه کار را به آرامی تا دمای معینی گرم کنید، برای مدتی گرم نگه دارید و سپس به آرامی آن را خنک کنید. هدف از این کار از بین بردن تنش داخلی و نرم کردن قطعه کار است. الزامات اصلی برای سینی/فریم، مقاومت در برابر دمای بالای طولانی مدت و پایداری ابعادی است.
ویژگی‌های دما: دمای گرمایش متوسط (600-1000 درجه سانتی‌گراد) است، اما زمان عایق‌بندی طولانی است (چند ساعت تا ده‌ها ساعت) و سرعت خنک‌سازی آهسته است.
الزامات ویژه:
مقاومت در برابر خزش در دمای بالا: تحت دمای بالای طولانی مدت، سینی باید در برابر تغییر شکل آهسته (خزش) مقاومت کند تا از خم شدن یا فروریختن به دلیل تحمل بار جلوگیری شود (فولاد مقاوم در برابر حرارت نیکل-کروم بالا مانند 310S مقاومت بهتری در برابر خزش نسبت به فولاد مقاوم در برابر حرارت معمولی دارد و برای عایق‌بندی طولانی مدت مناسب است).
هدایت حرارتی یکنواخت: مواد سینی باید هدایت حرارتی خوبی داشته باشند تا از گرم شدن ناهموار قطعه کار به دلیل گرم شدن بیش از حد موضعی جلوگیری شود (سینی‌های فلزی هدایت حرارتی بهتری نسبت به سرامیک‌ها دارند و برای آنیل کردن مناسب‌تر هستند).
مقاومت در برابر اکسیداسیون: آنیل کردن بیشتر در اتمسفر هوا انجام می‌شود و سینی باید در برابر اکسیداسیون طولانی مدت در دمای بالا مقاومت کند (مانند تشکیل یک لایه اکسیدی روی سطح فولاد مقاوم در برابر حرارت برای محافظت از بستر).
سه. فرآیند تمپر: پایداری در دمای متوسط، تغییر شکل کم
تمپر کردن این است که قطعه کار را پس از کوئنچ به دمای پایین‌تری (معمولاً 150-650 درجه سانتی‌گراد) گرم کرده و پس از عایق‌بندی آن را خنک کنید تا شکنندگی از بین برود. الزامات برای سینی/فریم نسبتاً آزاد است، اما پایداری در دمای متوسط لازم است.
ویژگی‌های دما: دمای پایین و نوسانات کم، زمان عایق‌بندی متوسط.
الزامات ویژه:
پایداری ابعادی: نیازی به تحمل دمای بسیار بالا نیست، اما باید از تغییر شکل جزئی ناشی از استفاده مکرر جلوگیری شود (مانند سینی‌های چدنی زیر 600 درجه سانتی‌گراد که می‌توانند الزامات را برآورده کنند و هزینه‌های کمتری دارند).
آسان برای تمیز کردن: پس از تمپر کردن، سطح قطعه کار ممکن است پوسته اکسیدی داشته باشد و سینی باید به راحتی تمیز شود (مانند سینی‌های فلزی با سطوح صاف که بهتر از سرامیک‌های متخلخل هستند تا تجمع باقیمانده را کاهش دهند).
چهار. فرآیند کربوریزاسیون/نیتریدینگ: مقاومت در برابر خوردگی، عدم آلودگی ناخالصی
کربوریزاسیون (900-1100 درجه سانتی‌گراد) و نیتریدینگ (500-600 درجه سانتی‌گراد) فرآیندهایی برای نفوذ عناصر کربن یا نیتروژن به سطح قطعه کار برای افزایش سختی هستند. الزامات اصلی برای سینی/فریم، مقاومت در برابر خوردگی شیمیایی و عدم آلودگی ثانویه است.
ویژگی‌های اتمسفر: ممکن است گازهای خورنده (مانند CO، H₂S) ناشی از تجزیه نفوذکننده (مانند نفت سفید، آمونیاک) در کوره تولید شود و لازم است از واکنش بین مواد سینی و نفوذکننده برای آلوده کردن قطعه کار جلوگیری شود.
الزامات ویژه:
مقاومت قوی در برابر خوردگی: لازم است در برابر فرسایش نفوذکننده مقاومت کند (مانند آلیاژهای مقاوم در برابر حرارت Inconel و Hastelloy که در برابر خوردگی سولفید مقاوم هستند، که بهتر از فولاد مقاوم در برابر حرارت معمولی است؛ مواد سرامیکی پایداری شیمیایی خوبی دارند و می‌توانند مورد استفاده قرار گیرند).
انتشار ناخالصی کم: اجزای خود سینی نمی‌توانند به سطح قطعه کار نفوذ کنند (مانند چدن با محتوای کربن بالا که ممکن است باعث کربوریزاسیون بیش از حد قطعه کار شود و باید از آن اجتناب شود).
نفوذپذیری ساختاری: کربوریزاسیون/نیتریدینگ مستلزم این است که گاز به طور مساوی با قطعه کار تماس داشته باشد و سینی مواد باید ساختار شبکه‌ای یا متخلخل را اتخاذ کند (شبکه جوش داده شده فلزی بهتر از سینی سرامیکی بسته برای تسهیل گردش گاز است).
پنج. فرآیند تف جوشی در دمای بالا (مانند متالورژی پودر): مقاومت در برابر دمای فوق‌العاده بالا، آلودگی کم
تف جوشی در دمای بالا فرآیندی است برای گرم کردن بدنه پودر به زیر دمای ذوب برای متراکم کردن آن (دما اغلب به 1000-1700 درجه سانتی‌گراد می‌رسد). الزامات اصلی برای سینی، مقاومت در برابر دمای فوق‌العاده بالا و تمیزی است.
ویژگی‌های دما: دمای بسیار بالا (تا حدی بیش از 1500 درجه سانتی‌گراد) و ممکن است در خلاء یا گاز بی‌اثر انجام شود.
الزامات ویژه:
مقاومت در برابر دمای فوق‌العاده بالا: نیاز به تحمل دمای بالا بالای 1600 درجه سانتی‌گراد (مانند سرامیک‌های کاربید سیلیکون، سینی‌های گرافیتی، گرافیت نیاز به ترکیب با گاز بی‌اثر برای جلوگیری از اکسیداسیون دارد).
بدون چسبندگی: قطعه کار (مانند قطعات متالورژی پودر) به راحتی در دمای بالا به سینی می‌چسبد و سطح سینی باید صاف باشد یا با یک لایه جداسازی پوشانده شود (مواد سرامیکی بهتر از فلز هستند و به راحتی از نظر متالورژیکی پیوند نمی‌خورند).
فراریت کم: در یک محیط خلاء، مواد سینی باید عاری از مواد فرار باشند (مانند عناصر آلیاژی در سینی‌های فلزی که ممکن است فرار شوند و قطعه کار را آلوده کنند، سرامیک‌ها مناسب‌تر هستند).
ایمیل: cast@ebcastings.com
