عملیات حرارتی آلومینویم یا هر نوع عملیات حرارتی به گرمایش و سرمایشی اشاره دارد که به منظور تغییر ویژگی های مکانیکی و ساختار متالورژیکی یک ورق آلومینیوم ۶۰۶۱ یا محصولی دیگر انجام می شود. هنگامیکه این اصطلاح در آلیاژهای آلومینیم به کار گرفته می شود استفاده از آن اغلب به عملیات خاصی محدود می شود که برای افزایش استحکام و سختی آلیاژهای ریختگی و کار شده که قابلیت رسوب سختی دارند استفاده می شود. این آلیاژها معمولا به عنوان آلیاژهای عملیات حرارتی پذیر شناخته می شوند. آلیاژهای غیرقابل عملیات حرارتی نیز به آن دسته از آلیاژهای آلومینیم می گویند که در آن ها به وسیله گرمایش و سرمایش استحکام قابل توجهی حاصل نمی شود. در ادامه توضیحات جزئی در مورد عملیات حرارتی های رایج در الیاژهای آلومینیم عنوان می شود.
اصول انجام عملیات حرارتی آلومینیوم
آلومینیوم که بعد از آهن به عنوان پرمصرف ترین فلز جهان شناخته می شود، آلیاژی سبک واستحکام کمتر نسبت به فولادها است. اما باید این نکته بسیار مهم را در نظر داشته باشید که در بسیاری از مواقع استحکام پایین آلومینیوم باعث می شود تا نتوانیم در شرایط مختلف از آن استفاده کنیم. از همین رو برای بهبود خواص مکانیکی آلومینیوم، آن را با عناصر دیگر آلیاژ می کنند. برای به دست آوردن بهترین خواص علاوه بر آلیاژسازی نیاز به شناخت اصول عملیات حرارتی است. چرا که بسته به نوع آلیاژ، روند و شرایط انجام عملیات حرارتی تغییر خواهد کرد و هرگونه عدم آگاهی و بی‌توجهی نسبت به اصول می تواند به ضرر ما تمام شود.
دلیل انجام عملیات حرارتی آلومینیوم
انجام روند آلیاژسازی آلومینیوم با اینکه باعث افزایش استحکام این فلز می گردد، اما به تنهایی نمی تواند پاسخگوی نیازهای ما باشد. به همین دلیل است که بسیاری از قطعات آلومینیومی آلیاژ سازی شده را تحت عملیات حرارتی رسوب سختی قرار می دهند که تاثیر بسیار مثبتی بر روی استحکام نهایی آلیاژ خواهد داشت.
همچنین در مواردی که کار سرد انجام می شود با افزایش میزان کارسختی در بسیاری از موارد برای ادامه کار سرد نیازمند انجام عملیات حرارتی آنیل است. پس در حالت کلی می توان گفت عملیات حرارتی جزو فرایندهای ضروری در تولید تجهیزات آلومینیومی است.
عملیات حرارتی آلومینیوم و انواع آن
به منظور حصول خواص دلخواه بر روی آلیاژهای کارپذیر و ریختگی پروفیل آلومینیوم عملیات های متفاوتی صورت میگیرد که در زیر به آن ها اشاره می شود.
آنیل Anneal
برای آلیاژهای مورد استفاده در محصولات آلومینیومی و پروفیل آلومینیوم عملیات حرارتی پذیر و همچنین غیر عملیات حرارتی پذیر به منظور حذف تنش داخلی، کار سرد صورت می گیرد.
نسبت نرم سازی آلیاژ وابسته به دما خواهد بود، متناسب با دما، زمان لازم برای آنیل می تواند از چندین ساعت در دمای کم به چندین ثانیه در دماهای زیاد تغییر کند.
آنیل کامل Annealing Full
بیشترین مقدار شکل پذیری و نرمی، بیشترین شرایط کار پذیر در آلیاژهای آلومینیوم عملیات حرارتی پذیر و یا غیر قابل عملیات حرارتی به وسیله ی عملیات حرارتی آنیل کامل بوجود می آید.در این حالت آلیاژ تحت عملیات تمپر (برگشت) به صورت نرمال کریستال سازی مجدد می شوند.
آنیل تنش زدایی Annealing Relief Stress
برای آلیاژهای کار شده ی قابل عملیات حرارتی، عملیات آنیل فقط به حذف تاثیرات مرتبط به منحنی کشش منجر می شود بنابراین به آنیل تنش زدایی تاکید می شود.
عملیات آنیل تعریف شده برای تنش زدایی آلومینیوم در پروفیل آلومینیوم درجه حرارت های حدود ۳۴۵ درجه سانتی گراد را به کار می گیرند. البته این امر ممکن است فقط به اصلاح و بهبود کریستال فلزی جزیی و یا کامل نتیجه دهد.
آنیل مربوط به ریخته گری ها Casting of Annealing
عملیات آنیل مربوط به ریخته گری ها عموما برای ۲ تا ۴ ساعت و در درجه حرارت ۵۱۳ تا ۵۴۳ درجه ی سانتی گراد انجام می شود.
علائم اختصاری عملیات حرارتی آلومینیوم
T4 عملیات محلول سازی
T6 عملیات محلول سازی و رسوب سختی
TT عملیات آنیل
T5 عملیات پیر سازی یا رسوب سختی
T7 عملیات محدود سازی و یا فراپیر سازی
F شرایط ریخته گری بدون استفاده از عملیات حرارتی