روغن کوئنچ

کوئنچ فرآیند عملیات حرارتی است که شامل خنک کردن سریع فلزات گرم شده، می باشد. این فرآیند شامل فرو بردن فلز گرم شده، در حمام روغن است که گرما را از مواد جذب کرده و در نتیجه ساختاری سخت تولید میشود. انتخاب روغن به عنوان یک محیط خاموش کننده به عواملی مانند سختی مورد نظر، ترکیب مواد و الزامات کاربرد مورد نظر بستگی دارد. انتخاب روغن، روش کوئنچ و پارامترهای فرآیند نقش مهمی در دستیابی به نتایج بهینه دارند. درک اصول و تکنیکهای کوئنچ روغن نیز، تولیدکنندگان را قادر می سازد تا قطعات سخت شده با کیفیت بالا را برای طیف وسیعی از کاربردها تولید کنند.

مراحل کوئنچ روغن

خاموش کردن روغن در سه مرحله اصلی انجام میشود: مرحله اول، مرحله تشکیل بخار است. در این مرحله، یک پتوی بخار در اطراف قسمت غوطه ور شده در روغن تشکیل میشود. این به این علت است که قطعه داغتر از مایع کوئنچ است. مرحله دوم مرحله جوش است، جایی که خود مایع کوئنچ شروع به جوشیدن میکند. در طول این مرحله، قطعات غوطه ور شده به سرعت سرد میشوند، زیرا پتوی بخار، پراکنده شده و این امکان را فراهم می کند تا مایع کوئنچ در تماس مستقیم با قطعات قرار گیرد و به طور موثر گرما را از طریق جوشیدن از بین ببرد. مرحله همرفتی: مرحله نهایی کوئنچ روغن، مرحله همرفتی است. در این مرحله گرما از طریق همرفت و رسانش از قطعات خارج میشود.

روغن کوئنچ چگونه کار می کند؟

هنگامی که یک فلز تا دمای بالا گرم شده و سپس به سرعت سرد میشود، تحت یک تبدیل فاز قرار میگیرد. در طول فرآیند گرمایش، ساختار کریستالی فلز تغییر میکند و پس از سرد شدن، به ساختار کریستالی جدیدی تبدیل میشود. این تبدیل بر ریزساختار فلز و در نتیجه خواص مکانیکی آن تأثیر میگذارد. در کوئنچ روغن، فلز گرم شده در روغن غوطه ور میشود که به عنوان یک محیط خنک کننده عمل میکند. روغن گرما را از فلز جذب میکند و باعث میشود که به سرعت سرد شود. سرعت سرد شدن بسیار مهم است زیرا ریزساختار و سختی فلز را تعیین میکند. در طول خنک شدن سریع، ساختار کریستالی فلز دستخوش تغییر شکلی میشود که به آن تبدیل مارتنزیتی میگویند. این تبدیل منجر به تشکیل فاز سخت و شکننده ای به نام مارتنزیت میشود.

مارتنزیت دارای ساختار کریستالی بسیار مخدوش است که به افزایش سختی آن کمک میکند.

سختی به دست آمده از طریق روغن کوئنچ به عوامل مختلفی از جمله ترکیب فلز، دمای اولیه و سرعت سرد شدن بستگی دارد. به عنوان مثال، فولادهای پر کربن معمولاً باعث دستیابی به سطوح بالای سختی با روغن کوئنچ میشوند. سرعت سرد شدن سریع در حین کوئنچ روغن، به اتم های کربن اجازه می دهد تا در ساختار مارتنزیت به دام افتاده و سختی فولاد را افزایش دهند. از طرفی ریزساختار فلز نیز در حین کوئنچ روغن دچار تغییراتی میشود. در کنار تشکیل مارتنزیت، تغییرات ریزساختاری دیگری مانند انحلال فازهای خاص یا رسوب فازهای جدید ممکن است رخ دهد. این تغییرات میتواند بر استحکام، چقرمگی و سایر خواص مکانیکی فلز تأثیر بگذارد.

ویژگیهای روغن کوئنچ

1. پایداری حرارتی بالا: روغن کوئنچ باید در دماهای بالا پایدار باشد تا بتواند در طول فرایند کوره و سرد کردن قطعه فولادی از کیفیت خود محافظت کند.

2. نقطه اشتعال مناسب: این روغن ها باید دارای نقطه اشتعال بالایی باشند تا خطرات آتشسوزی را به حداقل برسانند.

3. ویسکوزیته مناسب: روغن کوئنچ باید دارای ویسکوزیته مناسب باشد تا به راحتی بتواند بر روی سطح فلز پخش شود و اثر بخشی بهتری در فرایند سرد کردن داشته باشد.(20-40 cst)

4. ضد زنگ: یکی از ویژگیهای مهم روغن کوئنچ، توانایی آن در جلوگیری از زنگزدگی قطعات پس از سرد کردن است.

دلایل استفاده از روغن کوئنچ

• افزایش سختی فلزات: استفاده از روغن کوئنچ در فرایند سرد کردن به افزایش سختی و استحکام فلزات کمک میکند.

• کاهش تنش ها: این روغنها به کاهش تنشهای حرارتی در قطعات کمک کرده و از ترک خوردگی آنها جلوگیری میکنند.

• کیفیت سطح: روغن کوئنچ میتواند به حفظ کیفیت سطح قطعات کمک کرده و از تعمیرات اضافی جلوگیری کند.

• ساختار کریستالی: ساختار کریستالی مورد نظر را ایجاد میکند.

کاربردهای روغن کوئنچ

• سخت کاری فولاد

• خنک کاری قطعات فلزی پس از عملیات حرارتی

• تنش زدایی قطعات

• یکنواخت کردن سختی قطعات