up
Search      menu
صنعت و مکانیک :: مقاله عمليات حرارتي PDF
QR code - عمليات حرارتي

عمليات حرارتي

عمليات حرارتي و محيط زيست

عمليات حرارتي يکي از تکنولوژي­هاي مهم صنعتي است که در اغلب موارد بهدرستي شناخته نشده و اهميت آن جلوه­گر نمي­شود. بهدليل مصرف انرژي بالا در انجام عملياتحرارتي و موارد مربوط به کنترل آلاينده­هاي ناشي از محيط­هاي کوئنچ، مسائل زيستمحيطي يکي از عوامل اثرگذار در پيشرفت اين تکنولوژي در کشورهاي پيشرفته است. طرح­هاي بسياري براي بهبود شرايط و کاهش اثرات مخرب اين فرايند در محيطزيست، در سراسر دنيا درحال انجام است که از آن بين به موارد زير مي­توان اشاره کرد:
۱) کاهش ميزان آلاينده­هاي ناشي از سوخت­هاي فسيلي
۲) کاهش مصرف انرژي
۳) افزايش استفاده از تکنولوژي­هاي شبيه­سازي
۴) کاهش آلايندگي محيط­هاي خنک­کننده و عايق­هاي نسوز کوره­ها
۵) تغيير مواد و استفاده از فولادهاي ميکروآلياژي
هدف مقاله حاضر، آشنايي با فعاليت­ها و پروژه­هاي در دست اجرا، در جهان و ايران، براي بهبود هرچه بيشتر شرايط زيستمحيطي فرايندهاي عملياتحرارتي در توليد قطعات است.
عملياتحرارتي تقريباً در توليد تمامي قطعات در صنايع مختلف نظير خودروسازي، راهآهن، هوا فضا و ... کاربرد دارد. در اين عمليات، مواردي نظير وجود گازهاي متصاعدشده از سوختن سوختهاي فسيلي و همچنين مواد آلودهکننده ناشي از محيطهاي خنککننده، از عمده موارد آلاينده محيطزيست هستند. همچنين موارد ديگري نظير لزوم انجام عمليات دوبارهکاري و يا اصلاح و تعمير عايقهاي بهکاررفته در ساختار کورهها، مواردي هستند که باعث طولانيشدن مراحل توليد و آلودگي محيطزيست ميشوند. تحقيقات در زمينه عملياتحرارتي و محيطزيست که در کشورهاي پيشرفته درحال گسترش است، در دو شاخه اصلي زير قرار ميگيرند:
۱) بهبود فرايند و تجهيزات براي رسيدن به اهداف زير:
الف) کنترل گازهاي متصاعدشده و رسانيدن آنها به حد صفر
ب) کاهش زمان انجام فرايند تا حد ۵۰درصد
پ) افزايش طولعمر کورهها تا حد ۱۰برابر
۲) کاهش نياز به انرژي باتوجه به اهداف زير:
الف) کاهش مصرف انرژي تا حد ۸۰درصد
ب) بهبود شرايط عايقکاري (براي بهدست آوردن بازده ۲برابر)
● فعاليتهاي تحقيقاتي
۱) پروژههاي تعريفشده با تمرکز بر فرايند و تجهيزات براي بهبود شرايط زيستمحيطي
تعدادي از پروژههاي انتخاب شده براي بهبود شرايط و رسيدن به اهداف يادشده، عبارتند از:
● گرمکردن با شتاب۱
گرمکردن با شتاب به هر فرايندي گفته ميشود که طي آن، کورههاي متداول عملياتحرارتي با سرعت بيشتري گرم شود. در گذشته، گرمکردن با شتاب تنها بر روي لقمههاي اوليه در فورج داغ که ميبايستي تا دماي ۱۰۰۰ تا ۱۲۵۰ درجه سانتيگراد گرم شوند، انجام ميپذيرفت.
در حالحاضر، اين موارد بهعنوان هدف موردتوجه تحقيقات قرار گرفته است. همچنين، امکان افزايش شتاب گرمشدن تا حد ۳برابر شرايط فعلي در کورههاي معمولي وجود دارد. به اينترتيب، زمان انجام عمليات تا حد زيادي کاهش خواهد يافت.
● حسگرهاي فرايند
يکي از مواردي که کارهاي تحقيقاتي فراواني درمورد آن انجام ميپذيرد، گسترش حسگرهاي مختلف در فرايند عملياتحرارتي است. حوزه عمل اين حسگرها شامل:
- اندازهگيري ميزان کربن سطحي- زمان
- اندازهگيري اکسيژن محيط و مقاومت در برابر رسوب کربن (دوده)
- اندازهگيري ميزان انتقال حرارت در محيط خنککننده
- کنترل سيستم با اندازهگيري دقيق و همزمان خواص فيزيکي و ترکيب شيميايي
- کنترل دادهها و اطلاعات فرايند
- کنترل و اندازهگيري دقيق و غيرمخرب تنشهاي پسماند در قطعات
● شبيهسازي فرايند
باتوجه به اهميت زمان و جلوگيري از ايجاد ضايعات در هنگام تنظيم دما و اتمسفر براي قطعات مختلف، اهميت شبيهسازي فرايند روزبهروز بيشتر ميشود. در اينزمينه طرحهايي با اهداف زير تعريف و درحال انجام است:
- مدل شبيهساز ساختار قطعه باتوجه به ترکيب شيميايي، اتمسفر کوره، دما و زمان فرايند
- تخمين شرايط ترموشيميايي کوره
- مدل CCT براي فولادهاي مختلف
- بانک اطلاعاتي خواص مکانيکي– حرارتي مواد مختلف با توجه به دماي عملياتحرارتي
- مدل پيشبيني ميزان پيچش در قطعه و تنش پسماند
- نرمافزاري ساده براي انتخاب مواد و فرايند با توجه به نحوه عملياتحرارتي
- مدل انتخاب محيط خنککننده
- ديگر پروژههاي تعريف شدهاي که وابستگي زيادي به فرايند دارند، عبارتند از:
- بهبود فرايند نيترايدينگ با هدف کاهش زمان، بهبود کيفيت و خصوصيات موادنسوز کورهها، بهبود وگسترش مواد براي تحمل دماهاي بالاتر و در نتيجه کاهش زمان عمليات و افزايش اطلاعات در زمينه پيرسازي و بازگشت مواد.
۲) پروژههاي تعريفشده با تمرکز بر کاهش مصرف انرژي براي بهبود شرايط زيستمحيطي
مصرف انرژي، علاوهبر هزينه زياد در فرايند عملياتحرارتي يکي از دلايل اصلي آلايش محيطزيست است.
يکي از روشهاي کاهش اثرات و کاهش مصرف انرژي، انجام عمليات کوئنچ بلافاصله بعد از عملياتي نظير آهنگري، نورد و يا شکلدهي است. اين روش که بهعنوان ۲DFH شناخته ميشود، در صنايع خودروسازي بهشدت موردتوجه قرار گرفته است. در اين روش همانگونه که گفته شد، از دماي قطعات در پايان مرحله کار گرم استفاده ميشود و به اينترتيب، نياز به گرمشدن مجدد قطعات براي رسيدن به حالت آستنيته و انجام کوئنچ، حذف ميشود.
يکي از ديگر روشهاي کاهش مصرف انرژي، گسترش استفاده از فولادهاي ميکروآلياژي است. با استفاده از اين نوع فولادها، نياز به انجام عملياتحرارتي کوئنچ و تمپر، حذف ميشود. استفاده از اين فولادها بهدليل جذابيت کاهش هزينههاي توليد، کاهش زمان فرايند و بهبود شرايط زيستمحيطي، بهطوري فزاينده در اروپا و امريکا درحال گسترش است.
از ديگر پروژههاي دردست انجام در زمينه کاهش هزينههاي انرژي و حفاظت از محيطزيست ميتوان به موارد زير اشاره کرد:
- بهبود روشهاي انتقال حرارت در محيطهاي خنککننده و کورههاي پيشگرم
- گسترش سيستمهاي استفاده از گاز خنثي وکورههاي الکتريکي
- جايگزيني محيطهاي خنککننده روغن با مواد ديگر
- جايگزيني NO۳ ،NO۲ ،CN و نمکهاي باريم با مواد ديگر
● پروژههاي انجامشده در ساپکو
در شرکت ساپکو نيز پروژههاي همراستا با پروژههاي تحقيقاتي جهان، بهمنظور کاهش اثر تخريبي عملياتحرارتي بر محيطزيست تعريف و به انجام رسيده است که مهمترين آنها عبارتند از:
۱) توليد قطعات فورج در مجموعه تعليق خودروهاي توليدي ايرانخودرو، از فولاد ميکروآلياژي. به اينترتيب، مقدار زيادي از زمان توليد قطعات و نياز به صرف انرژي زياد براي انجام عملياتحرارتي کاسته شده است. علاوهبر اين، ميزان ضايعات قطعات نيز تا حد زيادي کاهش يافته است.
۲) راهاندازي خطوط کوئنچ مستقيم (DFH) و کاهش مصرف انرژي براي گرمکردن مجدد قطعات.

کليه عملياتي را که در فاصله جوانه زدن بذر تا برداشت محصول انجام مي گيرد عمليات داشت مي گويند. اين مرحله عبارت است از: آبياري, تنک کردن, واکاري, خاک دا ...

پس از پايان کليه عمليات مربوط به تهيه زمين, کاشت و داشت گياه زراعتي, زمان برداشت فرا مي رسد. برداشت عملي است حساس که اگر به طور صحيح انجام نشود زحمات ...

● تاريخچه حدود ۵۰ سال قبل (۱۹۲۹) ژرژ کلود فرانسوي ، استفاده از انرژي حرارتي درياها را به مرحله عمل در آورد. در ايالات متحده در سال ۱۹۷۹ با استفاده از ...

تاريخچه حدود 50 سال قبل (1929) ژرژ کلود فرانسوي ، استفاده از انرژي حرارتي درياها را به مرحله عمل در آورد. در ايالات متحده در سال 1979 با استفاده از اخ ...

سمپاش هاي پشت تراکتوري بومدار يکي از بهترين انواع سمپاش هاي مورد استفاده در جهان مي باشد که در انواع سوار شونده (Tractor mounted sprayer) ، کششي (Trai ...

يکي از مسائلي که با توجه به کاهش فشار و نوع نادر مخازن نفت کشور (کربناته شکافدار و ساختارهاي نفت سنگين) بايد مورد توجه قرار گيرد، انتخاب روش صحيح ازدي ...

در بسياري از برنامه هاي تدوين شده توسط سازنده جهت کنترل کيفيت محصولات،از آزمون چشمي به عنوان اولين تست و يا در بعضي موارد به عنوان تنها متد ارزيابي با ...

● در جوشکاري پنج نوع اتصال اساسي وجود دارد. ▪ مراحل اجرايي جوشکاري قوس _ الکترود دستي ۱) برطرف کردن کليه مواد زائد، ناخالصي ها، آلودگي ها از قبيل چربي ...

دانلود نسخه PDF - عمليات حرارتي