سخت کاری آهن با روغن

مزایا و معایب استفاده از روغن سخت‌کاری

مزایای استفاده از روغن سخت‌ کاری عبارت است از:

• کاهش خطر: در مقایسه با کوئنچ با آب، خاموش کردن روغن به طور کلی منجر به دفرمگی (تغییر نامطلوب در شکل) و ترک خوردگی کمتر فلز می‌شود. سرعت خنک شدن کندتر به کاهش تنش‌های داخلی کمک می‌کند و احتمال تاب برداشتن را کاهش می‌دهد.
• خنک‌سازی یکنواخت: روغن هدایت حرارتی کمتری نسبت به آب دارد که منجر به فرآیند خنک‌سازی تدریجی و یکنواخت‌تر می‌شود. این نکته می‌تواند منجر به سختی یکنواخت‌تری در سراسر مواد شود که برای بسیاری از کاربردها مطلوب است.
• محیط خاموش‌کننده کم‌تهاجمی: روغن در مقایسه با آب، ماده خاموش‌کننده کم‌تهاجمی‌تری به شمار می‌رود. این بدان معنی است که خطر ترک خوردن و دفرمگی کاهش می‌یابد.
• شوک حرارت کمتر: کوئنچ روغن در مقایسه با کوئنچ با آب احتمال کمتری در ایجاد شوک حرارتی دارد. شوک حرارتی می‌تواند ترک خوردن و سایر عیوب را به دنبال داشته باشد و سرعت کندتر در خنک شدن به کاهش این خطر کمک می‌کند.
• مناسب برای برخی از فولادهای آلیاژی: در فراوری برخی از فولادهای آلیاژی استفاده از روغن برای سخت‌کاری مناسب‌تر است. زیرا سرعت کندتر در خنک شدن امکان تغییر ساختار ریز را بدون ایجاد استرس بیش از حد فراهم می‌کند.

معایب استفاده از روغن سخت‌ کاری عبارت است از:

• سرعت کندتر در خنک‌سازی: سرعت کند روغن در خنک شدن در مقایسه با آب به این معنی است که فرآیند سخت شدن به طور کلی کندتر پیش می‌رود. برای برخی از کاربردها که سخت شدن سریع ضروری است، کوئنچ روغن ممکن است مناسب‌ترین روش نباشد.
• سختی کمتر: در کوئنچ روغن سختی کمتری در مقایسه با کوئنچ با آب به دست می‌آید. در صورت نیاز به سختی بسیار بالا، کوئنچ با آب یا پلیمر ممکن است مناسب‌تر باشد.
• خطر آتش‌سوزی: خاموش کردن روغن به دلیل ماهیت قابل اشتعال روغن، خطر آتش‌سوزی دارد. برای به حداقل رساندن خطر آتش‌سوزی در فرآیند خاموش‌کردن باید اقدامات احتیاطی انجام شود.
• کاربرد محدود: کوئنچ روغن برای همه انواع فولاد و سایر فلزات مناسب نیست. برخی از مواد برای دستیابی به سختی و خواص مطلوب، به محیط خاموش کننده تهاجمی‌تری نیاز دارند.
• اثرات زیست‌محیطی: استفاده از روغن به عنوان یک ماده خاموش‌کننده می‌تواند پیامدهای زیست‍‌‌‌محیطی داشته باشد. دور ریختن روغن سخت‌کاری استفاده شده نیاز به مدیریت مناسب برای جلوگیری از آلودگی محیط‌زیست دارد.

نحوه‌ی استفاده از روغن سخت‌کاری

 تجهیزات لازم برای سخت‌ کاری با روغن عبارت است از:

• تجهیزات ایمنی: از تجهیزات حفاظت فردی مناسب، از جمله دستکش‌های مقاوم در برابر حرارت، عینک ایمنی و لباس مناسب استفاده کنید.
• حمام روغن: یک حمام روغن مناسب تهیه کنید. روغن‌های معمولی کوئنچ شامل روغن‌‎های معدنی یا روغن‌های مخصوص کوئنچ هستند که برای کاربردهای خاص طراحی شده‌اند.
• منبع گرمایش: فلز را با استفاده از کوره یا سایر تجهیزات گرمایشی تا دمای آستنیته توصیه شده گرم کنید. آستنیتی کردن به معنای حرارت دادن آهن یا آلیاژهای پایه آهن تا رسیدن به دمای تغییر ساختار کریستالی از فریت به آستنیت می‌باشد.

نحوه استفاده از روغن سخت‌ کاری عبارت است از:

• روغن را از قبل گرم کنید: اطمینان حاصل کنید که روغن کوئنچ از قبل تا دمای توصیه شده گرم شده است. دمای روغن برای دستیابی به سختی مورد نظر بسیار مهم است. برای دمای مناسب به دستورالعمل‌های خاص مواد یا نمودارهای عملیات حرارتی مراجعه کنید.
• آستنیته کردن: قطعه فلزی را به طور یکنواخت تا دمای آستنیته حرارت دهید. این دما بسته به نوع فولاد یا فلز تحت فراروی متفاوت است. فلز را در این دما نگه دارید تا امکان دگرگونی کامل ریزساختار فراهم شود.
• بررسی دما: برای بررسی اینکه فلز به دمای آستنیته مطلوب رسیده است از یک دستگاه اندازه‌گیری دما مانند یک پیرومتر استفاده کنید. پیرومتر یا دماسنج تشعشعی نوعی دماسنج سنجش از دور است که برای اندازه‌گیری دمای اجسام دور استفاده می‌شود.
• خاموش کردن: به سرعت فلز داغ را از کوره به حمام روغن سخت‌ کاری از قبل گرم شده منتقل کنید. از غوطه ور شدن یکنواخت اطمینان حاصل کنید و از پاشیدن آن جلوگیری به عمل آورید. 
• همزدن: برای اطمینان از خنک شدن یکنواخت، فلز را درون حمام روغن هم بزنید یا حرکت دهید. این به دستیابی به سختی ثابت در سراسر مواد کمک می‌کند.
• نگه داشتن در روغن: فلز را در حمام روغن نگه دارید تا به اندازه کافی خنک شود. سرعت سرد شدن برای فرایند سخت شدن بسیار مهم است. برای زمان نگهداری توصیه شده به مشخصات مواد یا نمودارهای عملیات حرارتی مراجعه کنید.
• حذف و تمیز کردن: هنگامی که فلز به اندازه کافی سرد شد، آن را از روغن سخت‌کاری خارج کنید. روغن باقیمانده را با استفاده از روش‌های مناسب، مانند دمیدن هوا، پاک کنید.
• معتدل کردن: پس از خاموش کردن روغن، فلز اغلب برای اکثر کاربردها بسیار سخت و شکننده است. برای کاهش شکنندگی و بهبود دفرمگی، فرآیند تمپر کردن یا معتدل را انجام دهید. این فرایند شامل حرارت دادن مجدد فلز به دمای پایین‌تر و نگه داشتن آن برای مدت زمان مشخصی است.
• آخرین بررسی: یک بازرسی نهایی از فلز خاموش شده و تمپر شده انجام دهید تا مطمئن شوید که سختی مورد نظر و سایر خواص مکانیکی را برآورده می‌کند.

نکات و اقدامات احتیاطی که باید در نظر داشت:

•  پارامترهای عملیات حرارتی توصیه شده را برای ماده خاص در حال پردازش دنبال کنید.
• بر اساس مشخصات مواد از روغن کوئنچ مناسب استفاده کنید.
• از خطر آتش‌سوزی مرتبط با خاموش کردن روغن آگاه باشید و اقدامات احتیاطی مناسب را انجام دهید.
• برای نظارت بر دفرمگی، ابعاد فلز را قبل و بعد از عملیات حرارتی پیگیری کنید.

نکات نگهداری روغن سخت‌کاری

• بررسی ویسکوزیته: ویسکوزیته روغن کوئنچ را به طور مرتب چک کنید. ویسکوزیته بر سرعت خنک‌کنندگی تاثیر می‌گذارد و حفظ ویسکوزیته مناسب برای نتایج عملیات حرارتی ثابت بسیار مهم است.
• سیستم فیلتراسیون: یک سیستم فیلتراسیون مناسب برای حذف آلاینده‌هایی مانند رسوب، اکسیدها و ذرات معلق از روغن سخت‌کاری اجرا کنید. این کار به حفظ پاکیزگی و عملکرد روغن کمک می‌کند.
• فیلتراسیون منظم: برای حذف ناخالصی‌ها، فرآیندهای فیلتراسیون و تصفیه روغن را به طور منظم دنبال کنید. این امر می‌تواند شامل استفاده از فیلترها، سانتریفیوژها یا سایر تجهیزات تصفیه باشد.
• جلوگیری از ورود آب: اطمینان حاصل کنید که آب یا رطوبت روغن سخت‌کاری را آلوده نمی‌کند. آلودگی آب منجر به تسریع تخریب روغن، کاهش راندمان خنک‌کننده و خطرات احتمالی آتش‌سوزی می‌شود. به طور مرتب آلودگی آب را با آزمایش روغن از نظر محتوای آب بررسی کنید. کیت‌ها یا ابزارهای تشخیص آب می‌توانند به نظارت بر سطح آب در روغن کمک کنند.
• کنترل اکسیداسیون: استفاده از بازدارنده‎‌های اکسیداسیون یا افزودنی‌های ضد اکسیداسیون را طبق توصیه سازنده روغن در نظر بگیرید. این افزودنی‌ها می توانند با به حداقل رساندن تخریب اکسیداتیو به افزایش طول عمر روغن کمک کنند. در برخی موارد، استفاده از یک پوشش نیتروژن روی روغن سخت‌کاری می‌تواند با محدود کردن قرار گرفتن روغن در معرض اکسیژن اتمسفر، به کاهش اکسیداسیون کمک کند.
• تجزیه و تحلیل منظم: آنالیز منظم روغن را برای ارزیابی وضعیت آن انجام دهید. این آنالیز می‌تواند شامل آزمایش اسیدیته، نقطه اشتعال و سایر خواص مرتبط باشد. تجزیه و تحلیل روغن بینشی در مورد سلامت روغن ارائه می‌دهد و می‌تواند به تصمیمات منطقی و مقرون به صرفه در تعمیر و نگهداری بیانجامد. 
• در صورت لزوم تعویض کنید: اگر روغن علائم تخریب قابل توجهی مانند کاهش عملکرد یا خواص نامطلوب را نشان داد، آن را با روغن تازه جایگزین کنید.
• ذخیره‌سازی مناسب: روغن کوئنچ را در ظروف تمیز و در بسته نگهداری کنید تا از آلودگی در حین نگهداری جلوگیری شود. آن را از قرار گرفتن در معرض نور خورشید و دمای شدید محافظت کنید.
• پیشگیری از آتش‌سوزی: با توجه به ماهیت قابل اشتعال روغن‌های سخت‌کاری، اقدامات لازم در پیشگیری از آتش‌سوزی را انجام دهید. این اقدامات شامل استفاده از تجهیزات مقاوم در برابر آتش، اطمینان از تهویه مناسب و در دسترس بودن تجهیزات آتش‌نشانی است.
• آموزش: اطمینان حاصل کنید کارکنانی که در تماس با روغن سخت‌کاری هستند در مورد روش‌های ایمنی آموزش دیده‌اند و خطرات احتمالی مربوط به استفاده از آن را درک می‌کنند.

با رعایت این نکات نگهداری، می‌توانید از ماندگاری و اثربخشی روغن خاموش‌کننده در فرایندهای عملیات حرارتی اطمینان حاصل کنید. همیشه به توصیه‌های خاص ارائه شده توسط سازنده روغن خاموش‌کننده برای شیوه‌های نگهداری بهینه مراجعه کنید.

نتیجه‌گیری

از آنجایی که سخت‌ کاری یکی از حیاتی‌ترین بخش‌های فرآیند فلزکاری است، استفاده از روغن سخت‌کاری مناسب برای عملیات حرارتی بسیار اهمیت دارد. هیچ روغن خاموش‌کننده‌ای کامل نیست. همه آن‌ها مزایا و معایب خود را دارند اما طیف گسترده‌ای از گزینه‌ها وجود دارد که با تحقیقات کافی می‌توانند برای هر هدفی مورد استفاده قرار گیرند.

منابع

com. (n.d.-b). What is oil quenching? Basics of oil quenching and quenching oil types – ValvolineTM Global Europe – EN. https://www.valvolineglobal.com/en-eur/what-is-oil-quenching/