تعني تكنولوجيا تحسين أداء مواد الحشو الكهربائي زيادة الأداء الميكانيكي، ومقاومة التآكل، ومقاومة الأكسدة، وما إلى ذلك، باستخدام مجموعة من الوسائل التقنية للوفاء بمتطلبات الاستخدام الأعلى. ومع تطور صناعة توليد الطاقة الكهربائية، يتزايد الطلب على أداء مواد الحشو الكهربائي. ومن ثم، فإن تكنولوجيا تحسين أداء مواد الحشو الكهربائي ذات أهمية في زيادة الكفاءة التشغيلية والسلامة في معدات توليد الطاقة.
إن اختيار المواد المناسبة هو الخطوة الأولى في تكنولوجيا تحسين أداء المواد الحارقة. وعند اختيار المواد، ينبغي النظر في التركيب الكيميائي، والأداء المادي، وعمليات التجهيز.
التركيب الكيميائي: تؤثر التركيب الكيميائي للمواد تأثيراً مباشراً على الخصائص الميكانيكية للمواد ومقاومتها للتآكل. ومن ثم، فإن اختيار المواد يتطلب اختيار المكونات الكيميائية المناسبة وفقاً لمتطلبات الاستخدام. فعلى سبيل المثال، في ظروف الحرارة العالية لمعدات توليد الطاقة، يلزم اختيار المواد التي تتميز بمقاومة أكسدة ممتازة.
الأداء الفيزيائي: يشمل الأداء الفيزيائي للمواد، بما في ذلك الكثافة، وعوامل التمدد الحراري، وعوامل التوصيل الحرارية، وما إلى ذلك، التي لها تأثير كبير على تجهيز المواد واستخدامها. وعند اختيار المواد، ينبغي النظر فيما إذا كانت الخصائص الفيزيائية للمواد تفي بمتطلبات الاستخدام.
عمليات التجهيز: تؤثر عمليات تجهيز المواد أيضاً على أداء المواد. وعند اختيار المواد، ينبغي النظر في عوامل مثل توافر المواد وتكاليف تجهيزها. فعلى سبيل المثال، تتسم بعض السبائك العالية القوة بخصائص ميكانيكية ممتازة، إلا أن تكاليف تجهيزها مرتفعة، ومن ثم فهي تحتاج إلى مراعاة شاملة عند الاختيار.
وتعتبر عمليات المعالجة الحرارية إحدى الخطوات الرئيسية في تكنولوجيا تحسين أداء المواد المطاورة الكهربائية. ومن خلال العمليات الحرارية، يمكن تغيير الخواص التنظيمية والميكانيكية للمواد من أجل تحسين أداء المواد. وتشمل عمليات المعالجة الحرارية الشائعة الاستخدام تبريد النفايات وإعادة تدويرها والتقادم وما إلى ذلك.
إخماد: يحدث إخماد سريع عندما تسخين المادة إلى وضع الأوسنتيل للحصول على عملية حرارية في أنسجة مارتنيل. ويمكن للتبريد أن يزيد من صلابة المادة وقدرتها على التحمل، ولكنه يقلل أيضاً من صلابة المادة.
إعادة الاحتراق: عملية حرارية لتسخين مادة ما بعد تبريد إلى درجة حرارة معينة ثم تبريد ببطء لفترة من الزمن. ومن شأن إعادة التدوير أن تزيل الإجهاد الناجم عن تبريد، وأن تزيد من مرونة المادة وكثافتها.
التقادم: فترة التقادم هي عملية حرارية يتم فيها تسخين المادة إلى درجة حرارة معينة ثم تبقيها دادة لفترة من الوقت ثم تبردها فارغاً. ويمكن للتقادم أن يزيد من صلابة المواد وكثافتها، ولكنه يقلل أيضاً من صلابة المواد.
وعند اختيار عمليات المعالجة الحرارية، ينبغي أن تؤخذ في الاعتبار عوامل مثل التركيب الكيميائي للمواد والأداء المادي. فعلى سبيل المثال، في حالة بعض السبائك العالية القوة، يمكن تحسين أدائها الميكانيكي والصناعي من خلال عمليات حرارية للتبريد السريع.
وتعتبر المعالجة السطحية أيضاً إحدى الوسائل الهامة لتحسين تكنولوجيا تحسين أداء المواد المطاورة الكهربائية. ومن خلال المعالجة السطحية، يمكن تغيير الهيكل السطحي والخواص الكيميائية للمادة من أجل تحسين مقاومتها للتآكل ومقاومتها للأكسدة. وتشمل طرق المعالجة السطحية الشائعة الرش، الطلاءات الزنك والكربون الراشح وما إلى ذلك.
الرش: الرش هو طريقة رش الطلاء على سطح المادة بخصائص مقاومة للتآكل ومقاومة للأكسدة. ويمكن للرش أن يزيد من مقاومة المواد للتآكل ومقاومة الأكسدة، كما يحسن من مقاومتها للطحن.
الزنك: إن الطلاء الزنك هو الطريقة التي يتم بها تغطية طبقة الزنك على سطح المادة. ويمكن للطلاء الزنك أن يحسن القدرة على مقاومة التآكل والقدرة على الطحن، كما يحسن القدرة على توصيل المواد.
الكربون غير المتسرب: هو طريقة معالجة تسرب الكربون إلى سطح المادة. ويمكن للكربون الكرب أن يزيد من صلابة المواد السطحية وقدرتها على التحمل، كما يحسن من مقاومتها للأكسدة.
وعند اختيار طريقة المعالجة السطحية، ينبغي النظر في توليفة من احتياجات الاستخدام وطبيعة المواد. فعلى سبيل المثال، بالنسبة لبعض الحشو الكهربائي التي تحتاج إلى العمل في بيئات مرتفعة الحرارة، يمكن تحسين مقاومتها للأكسدة والصحن من خلال معالجة سطحية مثل الرش أو الكربونات.
وتمثل المعالجة اللاحقة الخطوة الأخيرة في تكنولوجيا تحسين أداء المواد المطاورة الكهربائية. ويمكن تحسين أداء المواد واستقرارها من خلال المتابعة. وتشمل أساليب المتابعة الشائعة إزالة الإجهاد، والقضاء على الإجهاد المتبقية.
إزالة الإجهاد: إزالة الإجهاد هي عملية حرارية تسخين المادة إلى درجة حرارة معينة ثم تبريد ببطء. فإزالة الإجهاد يمكن أن يزيل الإجهاد المتبقي في المواد ويزيد من استقرارها وعمر استخدامها.
إزالة الإجهاد المتبقي: إزالة الإجهاد المتبقي هو إزالة الإجهاد المتبقي في المواد باستخدام طرق ميكانيكية أو حرارية. ومن شأن القضاء على الإجهاد المتبقي أن يزيد من استقرار المواد وعمرها النافع، فضلاً عن تحسين أدائها الميكانيكي ومقاوم للتآكل.
وعند اختيار طريقة المتابعة، ينبغي النظر فيها بطريقة متكاملة على أساس متطلبات الاستخدام وطبيعة المواد. فعلى سبيل المثال، بالنسبة لبعض الحشو الكهربائي التي تحتاج إلى العمل في ظروف حرارة مرتفعة، يمكن اتباع نهج متابعة مثل إزالة الإجهاد لزيادة الاستقرار والعمر النافع.
وتعد تكنولوجيا تحسين أداء مواد الحشو الكهربائي إحدى الوسائل الهامة لزيادة الكفاءة التشغيلية لمعدات توليد الطاقة الكهربائية. ويمكن تحسين الأداء الميكانيكي للمواد القابلة للتعرية والمقاومة للتآكل ومقاومة الأكسدة وما إلى ذلك بصورة فعالة من خلال اختيار المواد المناسبة، وتطوير عمليات معقولة للحرارة والمعالجة السطحية، وإجراء المتابعة اللازمة. وفي المستقبل، ومع تطور صناعة توليد الطاقة الكهربائية، ستزداد أيضا الحاجة إلى أداء مواد الحشو الكهربائي. وبالتالي، فإن تكنولوجيا تحسين أداء مواد الحشو الكهربائي ستواصل أداء دور هام في تحقيق فوائد اقتصادية واجتماعية أكبر للمؤسسات.
