مقالات تجارت آلیاژ مقالاتی از فلزات پرکاربرد
کوره‌های حرارتی برای گرم کردن و ذوب کردن با حرارت بالا و کنترل شده در موادی نظیر فولاد، فلزات، سرامیک، شیشه و غیره به کار می‌رود. گرمای کوره‌ها می‌تواند از منابع مختلف انرژی نظیر گاز، نفت، زغال سنگ، برق و ناخالصی‌های صنعتی ایجاد شود. در این مقاله درمورد انواع کوره‌های حرارتی بیشتر آشنا خواهیم شد.
مزایای استفاده از کوره حرارتی صنعتی
از مزایای انواع کوره‌های حرارتی صنعتی می‌توان به تولید حرارت بالا و کنترل درجه حرارت برای فرایندهای حساس، قابلیت ایجاد حجم بالای حرارت در یک زمان برای مواد بزرگ، توانایی استفاده از منابع انرژی نظیر گازطبیعی، زغال سنگ، نفت و برق و قابل استفاده بودن در صنایع مختلف اشاره کرد.
جنس کوره‌های حرارتی فولاد
برای ساخت این کوره‌ها از موادی که مقاومت حرارتی بالا داشته باشد؛ نظیر استنلس استیل، فولاد ضدزنگ مارتنزیتی و سوپر آلیاژها استفاده می‌شود.
- فولاد ضد زنگ استنلس استیل حاوی نیکل و کروم بوده و مقاوم به خوردگی و حرارت است و در دماهای بالا تا حدود ۱۲۰۰ درجه سانتیگراد به کار می‌رود.
- فولاد مارتنزیتی حاوی کروم بالا و مقاومت حرارتی مناسب بوده و آلیاژ‌های آن 9Cr_1Mo و Cr_1Mo9V می‌باشد که دمای آن بین ۵۰۰ تا ۶۰۰ درجه سانتیگراد است.
- فولاد سوپر آلیاژ حاوی نیکل، کروم، مولیبدن، تنگستن و کبالت بوده که در برابر حرارت، خوردگی و فشار مقاوم می‌باشد. آلیاژ‌های آن Hastelloy، Inconel و Haynes است که در دماهای بالای ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد کاربرد دارد.
انواع کوره‌های حرارتی
کوره‌های حرارتی انواع مختلفی دارند که با توجه به فرایند و مواد مورد استفاده متفاوت هستند. کوره‌ها را می‌توان از نظر نوع گاز، اتمسفر کوره، نوع عملیات حرارتی و دما تقسیم‌بندی کرد. کوره‌ها معمولاً دارای یک فضای بزرگ، عایق حرارتی برای حفظ گرما و سیستم‌های کنترل دما می‌باشند تا از کم و زیاد شدن حرارت جلوگیری کنند. یک کوره حرارتی باید بتواند عواملی نظیر دمای عملیات حرارتی، سرعت گرم کردن، زمان نگهداری قطعه در دما و نهایتا سرعت سرد شدن را کنترل کند. انواع کوره‌ها شامل کوره‌های القایی، کوره‌های قوس الکتریکی، کوره‌های برقی مقاومتی، کوره‌های گازی و کوره‌های زغال سنگ است. کوره‌های القایی از طریق گرمایش، کوره‌های قوس الکتریکی با قوس الکتریکی بین الکترودها، کوره‌های برقی مقاومتی از جریان برق عبوری از مواد مقاوم، کوره‌های گازی با استفاده از سوختن گاز و کوره‌های زغال سنگ با سوختن زغال سنگ حرارت ایجاد می‌کند.
کوره حمام نمک
این کوره‌ها برای سختکاری، کربن‌دهی و نیتروژن‌دهی مناسب‌اند. در مکانیسم آنها نمک ذوب شده در محفظه استیل به دمای مطلوب می‌رسد و قطعات درون آن و در محلولی مانند روغن کوئنچ می‌شوند. از مزایای این کوره‌ها، می‌توان به یکنواختی سختی، یکنواختی دما، عدم اکسید شدن و عدم ایجاد اعوجاج اشاره کرد. معایب این کوره‌ها شامل هزینه بر بودن، نیاز به نمک متفاوت برای هر فرایند، دشواری تمیز کردن نمک و آلودگی زیست محیطی و انسانی زمانی‌که از نمک‌های سمی استفاده می‌شود، است.
کوره‌های شعله‌ای با سوخت مایع یا گاز
این کوره‌ها محدودیتی درابعاد ندارند. کوره‌های شعله‌ای توسط گازوئیل به عنوان سوخت مایع و یا گاز طبیعی به عنوان سوخت گازی گرم می‌شوند. کوره‌های گازسوز مقرون به صرفه هستند و طراحی ساده و کنترل دمای خوبی دارند و تا دمای ۱۵۰۰ درجه قابل استفاده می‌باشند.
کوره برقی
کوره‌های برقی جایگزین کوره‌های گازسوز بوده و بسیار ساده هستند. به محفظه احتراق و مجاری گاز و دودکش نیاز نداشته و یکنواختی دما و کنترل دقیق را با اتوماسیون انجام می‌دهند. این کوره‌ها خود شامل کوره‌های مقاومت الکتریکی، کوره القایی، گرمایش لیزر و پلاسما است.
کوره مقاومت الکتریکی
این کوره‌ها مهم‌ترین کوره‌ها برای عملیات حرارتی فلزات و آلیاژ‌هایشان بوده و دما با دقت بالایی کنترل می‌شود. کوره برقی مقاومتی گرمای خود را از طریق جریان برق عبوری از مواد مقاوم ایجاد می‌کند.
کوره‌های گرمایش القایی
از جمله کوره‌های برقی بوده و جز رایج‌ترین، کامل‌ترین و ارزان‌ترین عملیات سخت‌کاری‌ها می‌باشد. در این کوره‌ها سختی و ضخامت پوسته آستینی شده بستگی به فرکانس دارد. به طوری که هرچه فرکانس بیشتر شود عمق نفوذ و ضخامت پوسته کمتر می‌شود.
کوره اتمسفر کنترل شده
کوره اتمسفر کنترل شده از نظر اقتصادی و کاربردی جز مهم‌ترین کوره‌ها بوده و قابلیت انجام همه فرایندهای حرارتی را دارد. در این کوره‌ها از گازهای محافظ استفاده می‌شود زیرا در صورتی که اتمسفر محافظ نباشد سطح قطعه اکسید و پوسته پوسته می‌گردد.
کوره خلاء
این کوره برای فولادهای مقاوم به حرارت و پر آلیاژ مناسب است و نسبت به دیگر عملیات حرارتی آلودگی کمتری دارد. در کوره‌های خلاء کربن سطح افزایش و کاهش نمی‌یابد و اکسیداسیون صورت نمی‌گیرد. این محیط هیچ گونه خطر انفجار و مسمومیت ایجاد نمی‌کند. عملیات حرارتی در کوره‌های خلاء توسط اشعه انجام می‌شود و انتقال حرارت محیطی اتفاق نمی‌افتد.
کوره‌های پیوسته
کوره‌های حرارتی به دو نوع پیوسته و غیر پیوسته تقسیم می‌شود. در عملیات پیوسته از یک طرف شارژ مواد و عملیات حرارتی انجام گرفته و از طرف دیگر تخلیه صورت می‌گیرد و حالتی پویا دارد که دائماً در حال انجام است؛ اما در کوره‌های غیرپیوسته بعد از شارژ مواد، در بسته شده و سیکل انجام می‌شود و مجدداً در باز شده و عملیات تکرار می‌گردد. کوره‌های پیوسته مناسب تولید پیچ و مهره است.
کوره نیتراسیون گازی
در این کوره‌ها سطح فلز بدون ایجاد تغییر مکانیکی سخت می‌شود. کوره نیتراسیون گازی می‌تواند به کمک المنت حرارتی دمای کوره را تا ۷۰۰ درجه سانتیگراد افزایش دهد. بدنه این کوره‌ها از فولاد نسوز بوده و از محفظه عملیات، محفظه گرم کننده، سیستم تهویه و کنترل دما و محیط سرد کننده تشکیل شده است. با استفاده از این کوره می‌توان گراف تهیه کرد.
کوره‌های نیتراسیون پلاسمایی
در این کوره‌ها اتم‌ها به اجزای باردار تشکیل دهنده تجزیه شده و بر یکدیگر تاثیر می‌گذارند. در کوره‌های نیتراسیون پلاسمایی اختلاف ولتاژ بین دیواره کوره و قطعه ایجاد می‌شود که قطعه نقش کاتد و دیواره کوره نقش آند را ایفا می‌کند. ابتدا شرایط خلاء با کمک پمپ ایجاد و سپس به کمک گاز به فشار ۱ تا ۱۰ تور می‌رسد و با به کار بردن ولتاژ ۲۰۰ تا ۱۰۰۰ ولت، گاز موجود در محفظه یونیزه شده و اختلاف پتانسیل موجب حرکت یون‌ها به سمت قطعه و یونیزه کردن سطح آن می‌گردد.
کوره سختکاری
برای آبکاری موضعی و سختکاری در مواردی نظیر آبکاری میل لنگ، میل پلوس خودرو و آبکاری طلا مورد استفاده قرار می‌گیرد. این کوره‌ها به دو نوع کوره با حداکثر دمای ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد و کوره با حداکثر دمای ۱۳۰۰ درجه سانتیگراد تقسیم می‌شود. برخی از کوره‌های سختکاری چند منظوره بوده و برای عملیات دیگر نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.
کوره تمپر
منبع انرژی این کوره‌ها الکتریسیته است و به وسیله المنت گرم می‌شود. وظیفه اصلی این کوره‌ها تمپر بوده اما از آنها برای عملیات تنش زدایی هم استفاده می‌گردد. فرایند عملیات در این کوره‌ها به کندی انجام شده و معمولاً به ازای هر کوره سختکاری دو کوره تمپر فعالیت می‌کند.
کوره آزمایشگاهی
کوره های آزمایشگاهی نوعی از کوره القایی بوده و ساختار آن مناسب سیکل‌های آزمایشی و قطعات کوچک است. این کوره‌ها با استفاده از المنت برق تا ۱۳۷۰ درجه گرم می‌شود.
