Τι είναι η ανόπτηση ενός μετάλλου;

Θερμική κατεργασία ονομάζεται ο συνδυασμός θέρμανσης και ψύξης ώστε ένα μέταλλο ή ένα κράμα να αποκτήσει καθορισμένη κρυσταλλική δομή και ορισμένο μέγεθος κόκκων και, επομένως, τις επιθυμητές μηχανικές ιδιότητες. Η θερμική κατεργασία δεν επιδρά στη χημική σύσταση ενός υλικού αλλά μόνο στην κρυσταλλική του δομή.

Εξ ορισμού, η ανόπτηση αναφέρεται στη θέρμανση ενός υλικού σε υψηλή θερμοκρασία για παρατεταμένο χρονικό διάστημα, η οποία ακολουθείται από αργή ψύξη με σκοπό την αποκατάσταση των εσωτερικών τάσεων και τη διευκόλυνση της επακόλουθης επεξεργασίας. Όταν ένα μεταλλικό υλικό θερμαίνεται, οι φυσικές του ιδιότητες μεταβάλλονται για να αυξηθεί η πλαστικότητα και η ολκιμότητα του, να μειωθεί η σκληρότητά του και να δημιουργηθεί μια συγκεκριμένη, επιθυμητή, μικροδομή.

Στην περίπτωση ανόπτησης για ανακρυστάλλωσξ, το μέταλλο θερμαίνεται σε θερμοκρασία υψηλότερη της θεμροκρασίας ανακρυστάλλωσής του, με αποτέλεσμα τα άτομα να μετατοπίζονται στο κρυσταλλικό πλέγμα και να ανακρυσταλλώνονται καθώς το μέταλλο ψύχεται.

Η διαδικασία ανόπτησης των μετάλλων λαμβάνει χώρα σε μεταλλουργικό κλίβανο ή άλλη συσκευή θέρμανσης υψηλών θερμοκρασιών. Η θέρμανση γίνεται σε υψηλή θερμοκρασία (500–850°C) για παρατεταμένο χρονικό διάστημα και στη συνέχεια ακολουθεί αργή ψύξη. Η ανόπτηση εφαρμόζεται κυρίως σε υλικά αλουμινίου, στην παραγωγή γυαλιού και, συνηθέστερα, στην χαλυβουργία, και περιλαμβάνει τρία κύρια στάδια:

• Στάδιο αποκατάστασης - Η αρχική θέρμανση ενός υλικού σε θερμοκρασία σημαντικά χαμηλότερη του σημείου τήξης του οπότε και επιτυγχάνεται αποκατάσταση των εσωτερικών τάσεων του υλικού λόγω της αναδιοργάνωσης των κρυσταλλικών διαταραχών (ατελειών) του κρυσταλλικού του πλέγματος. Με τον τρόπο αυτό, προκύπτει μικρή μείωση της σκληρότητας και μικρή βελτίωση της ολκιμότητας του υλικού.
• Στάδιο ανακρυστάλλωσης - Κατά το στάδιο αυτό το υλικό θερμαίνεται σε ακόμη υψηλότερη θερμοκρασία (τυπικά πάνω από το σημείο ανακρυστάλλωσής του αλλά χαμηλότερα από το σημείο τήξεώς του) οπότε και σχηματίζονται νέοι κόκκοι με πολύ λίγες διαταραχές και χωρίς εσωτερικές τάσεις. 
• Στάδιο ανάπτυξης των κρυστάλλων - Σε αυτό το στάδιο, η θερμοκρασία διατηρείται κοντά στο σημείο ανακρυστάλλωσης για παρατεταμένο χρονικό διάστημα οπότε και οι κόκκοι/κρύσταλλοι που έχουν ήδη σχηματιστεί αναπτύσσονται πλήρως. Με τον έλεγχο της διαδικασίας ψύξης, η ανάπτυξη των κόκκων αποδίδει ένα πιο όλκιμο, λιγότερο σκληρό και περισσότερο ανθεκτικό υλικό.

Πλεονεκτήματα

• Βελτιώνει την ευελιξία χρήσης του μετάλλου
• Κοστολογικά συμφέρουσα μέθοδος για την απόκτηση επιθυμητών ιδιοτήτων του μετάλλου
• Καθιστά το μέταλλο πιο επεξεργάσιμο
• Βοηθά στη μορφοποίηση του μετάλλου
• Βελτιώνει τη μηχανική κατεργασία του μετάλλου
• Αποτρέπει το σχηματισμό ρωγμών
• Τα ανοπτημένα μέταλλα, λόγω της ευκολίας της κατεργασίας, είναι ευρέως διαθέσιμα στην αγορά

Μειονεκτήματα

• Η διεργασία της ανόπτησης μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα διαφορετικούς βαθμούς σφαιροποίησης (spheroidization), η οποία μπορεί να επηρεάσει αρνητικά την ομοιογένεια μετά από κατεργασίες έλασης ή κάμψης
• Η ανόπτηση είναι μία χρονοβόρα διαδικασία
• Η ηλεκτρική αγωγιμότητα του μετάλλου μειώνεται με τη διαδικασία της ανόπτησης

Μετά την ανόπτηση των μετάλλων για τη βελτίωση της ικανότητας μορφοποίησης και της μηχανικής κατεργασίας, καθώς και τη μείωση των εσωτερικών τάσεων, ακολουθούν διάφορες κατεργασίες όπου τα μέταλλα διαμορφώνονται σε πολύπλοκα εξαρτήματα και δομές, όπως:

• Τα μεταλλικά φύλλα υπόκεινται σε ανόπτηση για καλύτερη κατεργασία κατά την κάμψη, διάτρηση, διαμόρφωση ή κοπή
• Τα μέταλλα συχνά υποβάλλονται σε ανόπτηση μετά την εν ψυχρώ επεξεργασία για να αποκατασταθούν οι αρχικές τους ιδιότητες

Με πληροφορίες από meadmetals.com