آهن

بررسی عوامل موثر بر ریزدانگی آلیاژهای آلومینیوم

امیرعابدی1،ابوطالب عسگری2 و محسن قناتی2

1- عضو هییت علمی گروه متالورژی دانشگاه شهید رجایی
2- دانشجوی کارشناسی گروه متالورژی دانشگاه شهید رجایی

چكيده :
در تحقيق حاضر تاثير انواع متغير هاي ريخته گري را بر روي ريز دانگي آلیاژهای آلومینیوم مطالعه و بررسي شده است. تحقيقات نشان داده است كه عوامل متعدد و روشهاي گوناگوني جهت ريز دانگي آلياژهاي آلومينيوم وجود دارد. بطور عمده به سه روش گرمايي (1-سرعت سرد كردن 2-فوق ذوب 3-فشار ) ، شيميايي (1- مواد جوانه زا 2-پودر فلزات ) و ديناميكي (1-لرزانش 2-حبابهاي گازي 3-پوششهاي فرار) تقسيم بندي مي شوند. در پروژه حاضر عوامل و روشهاي گوناگون به طور مطلوبي بررسي شده و يكي از روشها كه لرزانش مذاب است بطور عملي آزمايش گردیده است. به اين منظور 6 نمونه ریخته شده و مورد بررسيهاي ماكروسكوپي قرار گرفتند. این بررسی ها نشان داد كه در عمليات لرزانش ريزدانگي به صورت بسيار خوبي صورت گرفته است ولي در عين حال سبب افزايش خلل وفرج شده است.

مقدمه
عموما ساختارهای ریز دانه دارای خواص مطلوب تری از ساختارهای درشت دانه می باشند.به این منظور همواره ریخته گران به دنبال یافتن روشهای برای ریز کردن دانه ها می باشند.اضافه کردن جوانه زا به مذاب متداول ترین روش ریز کردن دانه ها می باشد. علاوه بر این روش، عوامل و روشهای دیگری نیز برای ریز کردن دانه ها وجود دارد که در شرایط خاص مورد استفاده قرار می گیرند. این پژوهش در پی آن است که عوامل و روشهاي گوناگون مطرح در مقالات منتشر شده را به طور خلاصه بررسی نماید. همچنین روش لرزانش مذاب در همگام انجماد را بصورت عملی مورد آزمایش قرار دهد.


1-بررسی مقالات علمي :
روشهای ریز کردن دانه بندی آلیاژهای آلومینیوم بطور عمده به سه روش گرمايي (1-سرعت سرد كردن 2-فوق ذوب 3-فشار ) ، شيميايي (1- مواد جوانه زا 2-پودر فلزات ) و ديناميكي (1-لرزانش 2-حبابهاي گازي 3-پوششهاي فرار) تقسيم بندي مي شوند، که در زیر به تفکیک مورد بررسی قرار می گیرند.

1- 1- روشهاي گرمايي:

1-1-1- تاثير سرعت سرد كردن بر اندازه دانه:
سرعت سرد شدن به عنوان يك پارامتر مهم در انجماد قطعات ريختگي همواره مورد توجه بوده است . سرعتهاي انجمادي مختلف باعث تغيير ريز ساختار ، اندازه دانه ، مورفولوژي سيليسيم يوتكتيكي ، فاصله بين بازوهاي دندريت و فازهاي بين فلزي و بطور كلي خواص مكانيكي آلیاژ های آلومينيم مي گردد .
براي بررسي اثر سرعت سرد كردن دو گونه آزمايش انجام شده است. تعدادی با استفاده از نمونه پله اي جهت بررسي اثر ضخامتهاي مختلف (سرعتهاي مختلف سرد شدن ) بر روي ريز دانگي و تعداد دیگری با استفاده از انواع مختلف قالب ( جنس قالب و ميزان انتقال حرارت در آن ) به بررسی اثر نوع قالب بر روي ريز دانگي پرداخته اند.
پس از بررسي نمونه ها مشاهده گرديده است با افزايش ضخامت از 5 تا 30 ميليمتر اندازه دانه ها زياد مي شود علت افزايش اندازه دانه در ضخامتهاي بالاتر افزايش زمان انجماد و كاهش سرعت سردشدن مي باشد كه منجر به ايجاد دانه هاي درشت تر در انتهاي انجماد مي گردد . با توجه به نتايج تجربی بدست آمده ( شکل (1)) مقدار افزايش اندازه دانه حدود 8 درصد مي باشد. [1]
 

 

شکل (1) نتايج حاصل از اتدازه دانه در ضخامت مختلف نمونه پله اي[1]

براي بررسی اثر نوع قالب نمونه هايي در قالب هاي ماسه اي و فلزي ریخته شده و نتايج حاصل را بر روي اندازه دانه در جدول (1) مشاهده مي كنيم:


جدول (1)تاثير سرعت سرد شدن با تغيير نوع قالب و دمای فوق گداز بر روي اندازه دانه های نمونه های آلومینیومی ریخته شده:
 

1-1-2- اثر فوق ذوب بر ريز دانگي آلياژهاي آلومينيوم:
دماي فوق گداز کم سبب کاهش اندازه دانه در قطعات آلومينيومي مي گردد. در صورتي كه فوق گداز زیاد باعث درشت دانگي می گردد. به خلاصه نتایج آزمایشات تجربی در جدول (1) توجه کنید.[2]


1-1-3- تاثير فشار در ريز كردن دانه ها :
با افزايش فشار نقطه ذوب اكثر آلياژها در يك دماي مطلق افزايش يافته بنابراين با افزايش فشار يك مادون انجماد حرارتي بوجود آمده و سرعت جوانه زني به شدت افزايش مي يابد و از طرف ديگر با افزايش فشار فاصله هوايي ميان قالب و مذاب از ميان رفته سرعت انتقال حرارت افزايش يافته و يك ريز دانگي نسبتا مطلوبي را مي توان حاصل مي شود. [3]

1- 2- روشهاي شيميايي
1-2-1- ريز دانگي با استفاده از ريز كننده ها Ti)،B، Zr، (Sc:
افزايش برخي عناصر آلياژي،بدون آنكه تاثير قابل ملاحظه اي از نظر آلياژي كردن داشته باشند،باعث ريز شدن دانه ها مي شوند .
ريز كننده ها ذرات معلق در مذاب هستند كه مانند هسته هاي غير يكنواخت در انجماد عمل مي كنندوبا افزايش مراكز جوانه زني موجب كوچك و يكنواخت شدن دانه ها مي شوند .نقطه ذوب بالا ،شباهت ساختمان كريستالي ونزديكي ابعاد سلولي آن به ساختمان جامد آلومينيوم، قابليت چسبندگي وآغشته پذيري بالااز مشخصه هاي عمومي اين ذرات است. [4]
نتايج حاصل از آزمايشات حاکی از اين است که استفاده ازTi در حد 1/0 تا 15/0 درصد، جهت ريزدانگی آلياژهایAl موثر است. آزمایشات بیشتر نشان داد که B اثر بیشتری در ریز کردن دانه نسبت به Ti دارد. این نتیجه زمانی معکوس میشود که Al خالص یا آلیازهای بالای 98%Al ریخته شود.
اضافه کردن Zr و Sc به صورت مجزا و يا ترکيبی در آلياژهای 356 نتايج مشابهی نسبت به Ti و B داشته است. Zr در محدوده %3/0- %1/0 بهترين رسوبات وذرات اينترمتاليک را برای جلوگيری از رشد دانه ها و بازيابی آنها در آلياژهای کارشده Al دارد. افزودن Zr در آلياژهای ريختگی Al مفيد بودن آنرا برروی ريزدانگی ثابت می کند اما تاثيركمتري نسبت به Ti دارد . Zr را می توان به صورت آميژان Al- Zr ويا Zr اسفنجی اضافه نمود .افزايش واندازه گيری باقيمانده بعد از عمليات ريزدانگی به عمل ذوب و عملياتی نظير گاززدايی و زدن فلاکس بستگی دارد . بطور کلی می توان گفت که تاثير همه ريز کننده ها با غلظت تغيير می کند . Sc در محدوده 75/0- 39/. درصد و Zr در محدوده 69/0 - 37/0 درصد ريز کننده می باشند.
گزارشات نشان میدهند که Sc بر روی ريزدانگی آلياژهای کار شده Al موثر است وسبب بهبودی خواص مکانيکی آنها می شود. در سال 1971 مشخص شد که افزايش 5 – 01 /0 درصد از Sc در آلياژهای کار شده Al سبب بهبود خواص فيزيكی و خواص کششی آن می شود . همچنين نشان داده شده که با انتخاب شرايط دما و زمان جهت عمليات پيرسازی Sc در Al ترکيب می شودو فاز AL3 Sc شكل گرفته و پايدار می شود که رسوباتی کاملا کروی شکلی تشکيل می دهند . طبق گزارشات Sc سبب افزايش پراکندگی و نيز افزايش استحکام ريزدانگی ونيز جلوگيری از تبلور مجدد می شود . مسلما کاربرد آن مخصوصا در کشش های عميق و قطعات کار شده سبب افزايش استحکام تا بالای 50% استحکام آلياژهای Al می شود. بنابر اين سبب بهبودی داکتيله و کاهش و حذف ترکهای گرم در اغلب آلياژهای Al خواهد شد. [5]

1-2-2- استفاده از پودر فلزات بعنوان جوانه زا:
در اين روش آلياژ 7075به عنوان آلياژ مبدا و با توجه به عناصر موجود در اين آلياژ از پودر آلومينيوم، پودر برنج30-70 و پودر آلومينيوم-برنز(10-90) استفاده به عمل آمده است. در زمان ذوب اقدامات لازم براي جلوگيري از آلودگي مذاب انجام گرفت و پس از ذوب با توجه به كنترل دما در محدودهء oC750 با استفاده از قرصهاي C2Cl6انجام گرفته و دردماي حدود 10oC+720 جوانه زنی بر حسب ضرورت انجام گرفته است، با كنترل صحیح زمان نگهداري نشان داده شده است که اندازه دانه ها در اين روش ريز كردن ، با تلقيح ساير مواد جوانه زا يكي مي باشد وبطور كل به دليل كم بودن زمان ميرايي و حل شدن سريع اين جوانه ها در مواردي كه زمان سرعت ريخته گري بالا است و زمان ميرايي نداريم از اين روش ميتوان استفاده نمود. [6]

1- 3- روشهاي ديناميكي
1-3-1- بررسي اثرات لرزانش مذاب در خلال انجماد بر روي ريز دانگي آلياژهاي آلومينيم :
بررسي هاي به عمل آمده بيانگر مزاياي فراوان لرزانش مذاب در حين انجماد است. در اثر اين عمليات ساختار دانه بندي قطعات ريختگي از حالت ستوني به محوري ظريف تبديل مي گردد. البته اثرات قابل توجه اين عمليات بر اصلاح و ظريف سازي ساختار دانه بندي در شرايطي حاصل مي گردد كه مذاب در حال انجماد به مدت زمان نسبتا زياد تحت عمليات لرزانش مكانيكي قرار گيرد .
اثرات قابل ملاحظه لرزانش مذاب بر ساختار ميكروسكوپي ناشي از ايجاد جريانات شديد داخلي در مذاب است. با شروع انجماد جوانه هاي منجمد شده عمدتا در نزديكي ديواره هاي قالب جمع مي گردند. از طرفي در شرايط طبيعي رشد دندريتي از ديواره ها شروع وبه سمت مناطق داخلي پيش مي رود . لرزانش مذاب از يك سو سبب توزيع جوانه هاي منجمد شده در همان شروع انجماد به سمت مناطق داخلي و مركزي مي گردد . از طرفي تشكيل مجدد جوانه ها در نزديكي ديواره ها به دليل انتقال حرارت شديد در اين مناطق براي ادامه انجماد ضروري است. در واقع لرزانش مذاب با جلو گيري از تجمع جوانه ها در نزديكي ديواره هاي قالب از رشد آنها جلوگيري كرده و سبب مي گردد كه انجماد با تعداد بسيار بيشتري از جوانه هاي توزيع شده در مناطق مختلف قطعه شروع و ادامه يابد كه اين خود سبب ظريف شدن ساختار ميكروسكوپي وماكروسكوپي مي گردد. از طرفي لرزانش مذاب با اعمال نيروهاي شديد داخلي در مذاب سبب خرد شدن بازوهاي دندريتي در حال رشد مي گردد اين عمل سبب توزيع بيشتر و بهتر و افزايش قابل توجه تعداد جوانه هاي جامد در مذاب در حال انجماد گرديده و عمليات لرزانش مذاب از اين طريق نيز سبب افزايش سرعت جوانه زني و نهايتا ظريف سازي ساختار مي گردد . همچنين ارتعاشات بوجود آمده سبب بوجود آمدن يك موج سينوسي در مذاب مي گردد كه اين امرخود باعث افزايش فشار در برخي از نقاط در داخل مذاب شده و افزايش فشار طبق معادله كلاسيوس كلاپايرون باعث افزايش نقطه ذوب در برخي از نقاط شده و در يك دماي مطلق سبب بوجود آمدن يك مادون انجماد حرارتي در مذاب در حال انجماد شده كه اين نيز به نوبه خود در تشكيل جوانه و ايجاد ساختاري با دانه هاي ريز مؤثر مي باشد. لرزانش مذاب همچنين با افزايش انرژي داخلي مذاب و حركت بهتر سيال سبب بهبود شرايط در مذاب رساني به منظور جبران تخلخل هاي انقباضي مي گردد و از اين طريق سبب كاهش تخلخل در قطعات ريختگي مي گردد. البته به منظور رسيدن به بهترين شرايط از نظر كاهش تخلخل مي بايست پارامترها در لرزانش مذاب در شرايط بهينه تنظيم گردند . بر اساس تحقيق به عمل آمده در بسياري از موارد افزايش شديد دامنه ارتعاشات در لرزانش مذاب آلياژهاي Al - Si مي تواند بجاي كاهش تخلخل سبب افزايش تخلخل گردد. [7]


1-3-2 - ريز كردن دانه ها از طريق هم زدن مذاب با استفاده از حبابهاي گاز در خلال انجماد :
آزمايشات نشان داده است كه فرآيند ايجاد حباب گاز (بوسیله دمش گاز) در هنگام انجماد مي تواند در توليد شمشهاي با ساختار هم محور در شرايط تجربي بطور وسيعي مؤثر باشد . با استفاده از تجربيات موجود بايد نتيجه گيري كرد كه هم زدن فلز مذاب در قالب موجب افزايش و تشويق تشكيل ساختار هم محور مي شود .
در حال حاضر مكانيزم تشكيل ديناميكي ساختارهاي هم محور با چهار نظريه مختلف بيان مي شود اين مكانيزمها عبارتند از :
1- مكانيزم حفره اي، كه در سيستم های تحت انرژي ارتعاشي بالا قرار گرفته باشد، عمل می کند.
2- مكانيزم تكثير بلوري، كه مي تواند در اثر تشديد انتقال حرارت از مذاب و در نتيجه توليد نوسانات درجه حرارت كه باعث ذوب شدن جزئي شاخه هاي انجماد مي شود فعالتر گردد.
3- مكانيزم بارشي، كه با تشكيل يك منطقه هم محور در سطح آزاد مذاب شروع شده واز آنجا ذرات بلوري در اثر هم زدن مكانيكي بصورت بارشي بطرف پايين سرازير مي شوند تا تشكيل يك منطقه هم محور مركزي را بدهند.
4- مكانيزم جدايش بلورها، كه در مراحل اوليه انجماد اتفاق مي افتد و در آن بلورهاي هم محور از ديواره قالب و يا از سطح سرد شده مذاب شروع شده و بصورت يك شكل ساده رشد كرده و قبل از تشكيل پوسته جامد پايدار از هم جدا مي شوند . اين بلورها رسوب كرده و به هم آمده و تشكيل منطقه هم محور مركزي را مي دهند.
بجز مكانيزم حفره اي كه تاثير ضعيفي بر روي تشكيل بلورهاي هم محور دارد ساير مكانيزمها مي توانند بوجود آمده و هر يك از طريق مكانيزم خاص خود در تشكيل بلورهاي هم محور نقش داشته باشند.
در كل توسط اين چهار مكانيزم ريز دانگي حاصل مي شود و افزايش دبي گاز بيشتر از يك ليتر در دقيقه فقط در افزايش منطقه ريز شده نقش داشته و در ريز كردن بيشتر دانه ها نقشي ندارد.[8]

1-3-3 - ريز كردن دانه ها با استفاده از پوششهاي فرار:
پوششهاي فرار بر روي دیواره داخلی قالب میتواند باعث ريز شدن ديناميكي دانه هاي شمش آلومينيومي شود. در اينجا عملكرد پوششهاي فرار را بر روي ريز دانگي و استحكام نهايي وبررسي هاي ميكروسكوپي از قبيل ريز مك (micro porosity) بررسي ميگردد.
اين روش بر اساس به كار گيري يك پوشش فرار مناسب بر روي سطوح قالب استوار است پوشش مذكور از مخلوط هگزا كلرور اتان (C2Cl6)و پودر آلومينا با نسبت مشخصي از آب تهيه مي گردد.
هنگامی که مذاب وارد قالب می گردد بلا فاصله جوششی از حبابهای گازی در حين انجماد مذاب به وجود می آيد که مربوط به هگزاکلرور اتان فرار و بخار مرطوب در پوشش است.
اين جريانات اغتشاشی باعث فعال شدن جوانه زنی شده ودر نتيجه ريز شدن ديناميکی دانه ها را در پی خواهد داشت . اين روش را می توان برای ريخته گری فلزات و آلياژهای غيرآهنی به خوبی مورد استفاده قرار داد . اگر چه موادی که بتوانند به عنوان ناقل مناسبی برای هگزاکلرور اتان در پوشش دادن قالب به کار روند متعددند ولی تجربه نشان داده است که بهترين مخلوط به عنوان ناقل هگزاکلرور اتان پودر آلومينا همراه با آب است. جهت فعال کردن مخلوط حداقل 10% هگزاکلرور اتان مورد نياز است. اگر چه برای اطمينان از ايجاد شدن کامل حبابهای گازی مقدار 50% هگزا کلرور اتان توصيه می شود تجربه نشان میدهد که هيچ تمايزی نمی توان بين گازهای متصاعد شده از پوشش فوق و گازهايی که از مواد ديگر بدست می آيد قايل شد . اثر پوشش مورد بحث دراين فرآيند در فوق گدازهای پايين زيادتر بوده و به تدريج با افزايش ديواره قالب فوق گداز ثابت می ماند هنگامی که فوق گداز افزايش می يابد با وجود آن که در ابتدای ديواره قالب مقدار ناچيزی از نواحی ستونی وجود دارد اما به تدريج اثر ريز کنندگی دانه ها از بين خواهد رفت . دامنه فوق گداز جهت موثر بودن اين روش از مقادير خيلی کم تا 80 درجه سانتیگراد مشاهده شده است. [9]

2- روش آزمايش عملي بررسي اثر لرزانش مذاب بر روي ريزدانگي :
جهت ريختن نمونه هاي آزمايشي از شمش Al-5%Si استفاده شده است.ذوب شمش در بوته گرافيتي و در كوره زميني صورت گرفت. پس از اينكه شمش در بوته ذوب گرديد با قرار دادن ترموكوپل در آن دماي ذوب كنترل شده و طي تمام آزمايشات دماي 750oC بوده است.
قالبهاي تهيه شده از جنس ماسه CO2 بوده كه جهت طولاني بودن زمان انجماد از آنها بهره گرفته شده است. طي اين آزمايش 6 نمونه ریخته گری شد كه سه تاي آنها در حالت Static (عادي) و سه تاي ديگر در خالت لرزش ريخته گري شدند. برای ایجاد لرزش قالب بر روی دستگاه ویبره قرار داده می شد. دستگاه ویبره مورد استفاده در این آزمایش دارای فرکانس Hz15 و ارتفاع موج 5 میلیمتر بود.
پس از عمليات ريخته گري نمونه ها را از وسط بريده وپس از پوليشكاري نمونه ها آنها رادر محلول اچ با تركيب شيميايي زير اچ كرده و نمونه ها را ماكرو اچ نموديم :
H2O            25ml     ,     HNO3 45ml
HCL              25ml           ,                HF 25 ml

نحوه تعیین درصد تخلخل به این صورت بوده است که ابتدا قسمتی از نمونه تعیین شده و سپس نسبت سطح تخلخل را به سطح کل قسمت مذکور محاسبه نمودیم و تعیین اندازه دانه ها به این شکل بوده است که نمونه هایی که ویبره نشده بودند راتوسط خط کش و نمونه هایی را که عمل ویبره روی آنها انجام شده بود در زیر میکروسکوپ وبا بزرگنمایی 50× اندازه آنها را بدست آوردیم.

3-نتایج آزمایش:

نمونه های متالوگرافی شده در شکل (2) و (3) مشاهده میگردد.
 

 

شکل (2) ساختار ماکروسکپی نمونه شماره 3 ( ریخته گری Static )

 

شکل (3) ساختار ماکروسکپی نمونه شماره 1 ( ریخته گریVibrated )

چنانچه مشاهده میکنید اسنفاده از لرزش اثر شدیدی در کاهش اندازه دانه داشته است. نتايج حاصل از اندازه گیری های ساختار نمونه های ریخته شده در جدول(2) خلاصه شده است.


جدول (2) اندازه دانه و درصد تخلخل در نمونه های مورد آزمایش
 

 

3-1-نتیجه گیری از آزمایش:
پژوهش حاضر نشان مي دهد كه لرزانش مذاب در حين انجماد اثرات قابل ملاحظه اي بر ساختار ماكروسكوپي آلياژهاي Al - Si دارد در اين آلياژها لرزانش مذاب سبب تشكيل دانه هاي محوري ريز به جاي دانه هاي درشت و ستوني در ساختار ماكروسكوپي مي گردد. (جدول 2) از طرف دیگر مشاهده می گردد که با ریز شدن دانه بندی، میزان تخلخل بشدت افزایش یافته و از چند درصد به بیش از 10 درصد افزایش یافته است. این امر باعث میگردد که بهبود خواص مکانیکی که از ریز بودن دانه بندی انتظار میرود بدلیل وجود تخلخل زیادتر حاصل نگردد.
این بدین معنا است که ریز کردن دانه ها به وسیله لرزانش باعث افزایش تخلخل نیز می گردد و در نتیجه در مجموع باعث میگردد خواص مکانیکی افزایش نیابد و در نهایت قطعات تولیدی دارای کیفیت کمی باشند. این موضوع (ایجاد تخلخل) محدودیتی است که گسترش استفاده از لرزانش را در تولید قطعات تا ده ها سال پس از دست یابی بشر به این دانش فنی در دهه 1930 میلادی به تاخیر انداخت. در دهه 1960 میلادی تکنولوژی استفاده از (Hot Isostatic Press) HIP به منظور مسدود کردن تخلخل ها پس از ریخته گری باعث گسترش استفاده از لرزانش در تولید قطعات ریخته گری گردید.[10]
HIP روشی است که در آن قطعات در دماهای بالا تحت فشار همه جانبه بالایی قرار میگیرد و طی آن تخلخل های درونی قطعه از بین می رود.
اندازه متوسط دانه ها بشدت به دامنه ارتعاشات بستگي دارد و با افزايش دامنه ارتعاشات اندازه دانه ها كاهش مي يابد. از طرف ديگر لرزانش مذاب سبب ريزتر و كروي تر شدن فاز سيليسيم مي گردد اين عمليات در صورت كم بودن دامنه ارتعاشات سبب كاهش مقدار تخلخل مي گردد ولي در نمونه ريخته شده به دليل زياد بودن دامنه ارتعاشات افزايش ميزان تخلخل مشهود مي باشد.


تشکر و قدردانی:
در پایان لازم می دانیم از همکاری صمیمانه تکنسین های کارگاه ریخته گری و آزمایشگاه متالورژی دانشگاه شهید رجایی بخصوص آقای مهندس کلانتر نیستانکی که در انجام این پروژه ما را یاری دادند، تشکر و قدردانی می نماییم.
در ضمن اصل پروژه فوق جهت استفاده علاقه مندان در دانشگاه شهید رجائی موجود می باشد.


منابع :
1-دکتر سعید شبستری،مهندس سعید کاظمی،مهندس حامد علی اکبرزاده،مهندس توحید نیک آمیز، ″بررسی تاثیر سرعت سرد شدن وجوانه زایی بر اندازه دانه و DAS آلیازآلومینیومAS5U3G ″،مجله جامعه ریخته گران ایرن-سال بیست ودوم شماره شصت وهفتم،صفحه26
2- فخر الدين اشرفي زاده، ″ آلومينيوم ريختگي با كيفيت بالا″، مجله جامعه ريخته گران –صفحه 34
3- دكتر حميد رضا هاشمي و دكتر پرويز دوامي و دكتر حسين عاشوري، ″ بررسي ساختاري آلياژي از گروه Al-Zn-Mg-Cu تحت فرايند ريخته گري كوبشي″ ، مجله جامعه ريخته گران ايران – سال بيستم شماره شصت ودوم،صفحه37
4- حميد مهدوي، ″ جوانه زني و مكانيسم ريز شدن دانه هاي الومينيوم و آلياژهاي آن″، مجله آلومينيوم پائيز 76،صفحه31
5– F.A.Fasoyinu, D.COUSINEAU, P.Newcombe, T.CASTLES and M.Sahoo,"Grain Refinment of Alloy 356with Scandium,Zirconium,and a combination of Titanium and Born",2001,American Foundry Socity
6- دكتر جلال حجازي و دكتر يوسف خرازي، ″ استفاده از پودر فلزات به عنوان جوانه زا در آلياژهاي 7075 آلومينيوم″ مجله جامعه ريخته گران ايران –سال پانزدهم شماره 1 ،صفحه1
7- دكتر سيد مهدي مير اسماعيلي، ″ بررسي اثرات لرزانش مذاب در خلال انجماد بر خواص آلياژهاي ريختگي″،ویزه نامه جامعه ريخته گران ايران –بهار هشتاد وچهارشماره 29،صفحه11
8- اردشير طهماسبي ، ″ريز كردن دانه ها از طريق هم زدن مذاب با استفاده از حبابهاي گاز در خلال انجماد″، مجله ریخته گری، سال ششم–بهار 64–شماره 4 - صفحه182
9- مهندس مهدي اعتزاري، ″ ريز كردن دانه ها با استفاده از پوششهاي فرار در ريخته گري آلومينيوم″،مجله جامعه ريخته گران ايران–صفحه80
10- “Superalloys, supercomposites and superceramics”, J.K.Tien and T. Casulfield, Academic Press, Inc., London, 1989.
 

 

جوشکاری فلزات غیرآهنی

جوشکاری فلزات رنگین با گاز استیلن یا کاربیت ( یا فلزات غیر آهنی)

فلزات غیر آهنی یا فلزات رنگی به فلزاتی گفته می شود که فاقد آهن و یا آلیاژهای آن باشند مانند مس – برنج – برنز- آلومینیوم- منگنز- روی و سرب
تمام فلزات رنگین را با کمی دقت و مهارت و آشنائی با اصول جوشکاری می توان جوش داد و برای جوشکاری این نوع فلزات بایستی خواص فلز را در نظر گرفت.

جوشکاری مس با گاز

بهترین طریقه برای جوشکاری مس جوشکاری با اکسیژن است( جوش اکسیژن = اتوگن= استیلن= کاربید اصطلاحات مختلف متداول می باشند) ضمناً می توان جوشکاری مس را با قوس الکتریک یا جوش برق نیز انجام داد.

ورقه های مس را مانند ورقه های آهنی برای جوشکاری آماده می کنند یعنی سطح بالائی را تمیز نموده و از کثافات و روغن پاک نموده و در صورت لزوم سوهان می زنند. ولی چون خاصیت هدایت حرارت مس زیادتر است باید مقدار آمپر را قدری بیشتر گرفت. بهتر است همیشه با قطب مستقیم جوشکاری را انجام داد ( با جریان مستقیم و الکترود مثبت) زاویه الکترود نسبت به کار مانند جوشکاری فولاد است. طول قوس حداقل باید 10 تا 15 میلی متر باشد, برای جوشکاری مس می توان از الکترودهای ذغالی استفاده کرد. الکترودهای جوشکاری مس بیشتراز آلیاژ مس و قلع و فسفر ساخته شده اند و گاهی نیز از الکترودهای که دارای فسفر- برنز- سیلکان یا آلومینیوم هستند استفاده می کنند چون انبساط مس در اثر گرم شدن زیاد است فاصله درز جوش را در هر 30 سانتیمتر در حدود 2 تا 3 سانتیمتر زیادتر در نظر می گیرند. خمیر روانساز مس معمولاً در حرارت 700 تا 1000 درجه ذوب می شود و به صورت تفاله (گل جوش) سبکی روی کار قرار می گیرد و از تنه کار به علت کف کردن در روی کار نباید استفاده شود. بدون روانساز هم می توان مس را جوش داد و معمولاً از براکس استفاده می گردد. مس را به وسیله شعله خنثی جوش دهیم تا تولید اکسید مس نکند چون ضریب هدایت حرارت مس زیاد است باید پستانک جوشکاری مشعل 1 تا 2 نمره بیشتر از فولاد انتخاب شود. بهتر است مس را قبل از جوشکاری گرم نمائیم و با سیم جوشکاری مخصوص جوش داد برای جوشکاری صفحه 5 میلیمتری سیم جوش 4 میلیمتری کافی است و از وسط ورق شروع به جوشکاری می نمائیم و وقتی فلز هنوز گرم است روی آن چکش کاری می شود تا استحکام درز جوش زیاد شود.

جوشکاری سرب

در این نوع جوشکاری بیشتر از گاز هیدروژن و اکسیژن استفاده می گردد. در جوشکاری سرب احتیاج به گرد مخصوص نیست ولی باید قطعات کار را قبل از جوشکاری کاملاً صیقلی نموده سیم جوش سرب باید کاملاً خالص باشد چون سرب مذاب بسیار سیال می باشد. لذا جوشکاری درزهای قطعات سربی که به وضع قائم قراردارند بسیار دشوار و مستلزم مهارت و تجربه زیاد است.

جوشکاری چدن با برنج یا لحیم سخت برنج

چدن را می توان با برنج جوش داد. قطعات چدنی را باید همان طوری که برای جوشکاری با سیم جوش چدنی آماده می شوند برای برنج جوش آماده ساخت. لبه های درز جوش را باید به وسیله سوهان یا ماشین تراشید و هیچگاه لبه های درز قطعات چدنی را با سنگ سمباده پخ نزنید. زیرا ذرات گرافیت روی ذرات آهن مالیده می شوند و لحیم سخت خوب به چدن نمی چسبد. قطعات چدنی را قبل از شروع به جوش دادن حدود 210 تا 300 درجه سانتی گراد گرم کنید و گرد جوشکاری مخصوص چدن به کار برید تا بهتر به هم جوش بخورد.

نقطه ذوب سیمهای برنجی باید در حدود 930 درجه سانتی گراد باشد. سیمهای برنجی که برای جوش دادن قطعات چدنی به کار می روند دارای مقدار زیادی مس است و کمی نیکل نیز دارند . نیکل اتصال لحیم را به چدن آسان می کند و نقطه ذوب زیاد آن موجب سوختن گرافیت درز جوش می شود . در جوشکاری چدن با برنج از شعله ملایم پستانک بزرگ با فشار کم استفاده کنید. اگر فشار شعله زیاد باشد گرد جوشکاری از درز خارج می شود و در نتیجه قطعات چدنی خوب به هم جوش نمی خورند. قطعات چدنی را باید پس از جوشکاری در محفظه یا جعبه ای پر شن یا گرد آسپست قرار داد تا بتدریج خنک شود و سبب شکنندگی و ترک و سخت شدن چدن نگردد.

جوشکاری منگنز

از منگنز به صورت خالص استفاده نمی شود در جهت عکس از آلیاژهای ماگنزیوم استفاده می شود که برای ریختگی فشاری از آن استفاده می گردد . به جای آلیاژهای Mg. Mn و Mg. Al و Mg AlZn امروزه از آلیاژهای مخصوصاً محکم Zr و Th استفاده می شود.

برای جوشکاری ماگنزیوم و آلیاژهای آن از همان شرایط جوشکاری آلومینیوم استفاده می گردد.

قابلیت هدایت حرارت زیاد و انبساط سبب پیچش زیاد کار می شود. ماگنزیوم در درجه حرارت محیط به سختی قابل کار کردن است و در 250 درجه می توان به خوبی کار گرد.

جوشکاری برنج با گاز

برنج مهمترین آلیاژ مس است و از مس و روی و گاهی قلع و مقداری سرب تشکیل می شود، این فلز در مقابل زنگ زدگی و پوسیدگی مقاوم است. چون روی در حرارت نزدیک ذوب برنج تبخیر می گردد بنابراین جوشکاری با این فلز مشکل می باشد. برنج از 60 درصد مس و 40% روی و گاهی مقداری سرب تشکیل شده است. درموقع جوشکاری روی به علت بخار شدن و اکسید روی محل جوش را تیره کرده و عمل جوشکاری را مشکلتر می نماید. ضمناً گازهای حاصله خطرناک بوده و باید از محل کار تخلیه گردند. درموقع جوشکاری روی حرکت دست بسیار مهم است و باید حتی الامکان سرعت دست را زیاد کرده وگرده جوش کمتری ایجاد نمود تا فرصت زیادی برای تبخیر روی نباشد. برنج را می توان با الکترودهای گرافیتی و معمولی جوشکاری نمود، درجوشکاری برنج از قطب معکوس استفاده می شود.

فاصله قوس الکتریکی باید حداقل 5 تا 6 میلیمتر باشد. برنج ساده تر از فولاد و چدن و مس جوش داده می شود و استحکام و قابلیت انبساط آن درمحل درز جوش بسیار خوب است. توجه شود چون انقباض و انبساط برنج زیاد است نمیتوان به وسیله چند نقطه جوش به هم وصل کرد بلکه بایستی به کمک بست هائی که در حین جوشکاری می توان آنها را به هم متصل نمود از پیچیدگی جلوگیری شود.

توجه شود که در جوشکاری از سیمهای مخصوص جوشکاری برنج که مقدار مس آن 42 تا 82 درصد است استفاده نمائید و برای جلوگیری از اکسیداسیون از گرد جوشکاری استفاده می شود و از استعمال تنه کار در جوشکاری برنج باید خودداری شود زیرا درز جوش را خورده سوراخ سوراخ و متخلخل می سازد و شعله را باید طوری تنظیم کرد که اکسیژن آن از استیلن بیشتر باشد زیرا روی در حرارت 419 درجه ذوب و در 910 درجه تبخیر می شود و رسوبی از روی و اکسید روی در کنار درز جوش به وجود می آید. مقدار اکسیژن شعله بستگی به نوع آلیاژ دارد و می توان قبلاً قطعه ای از آن را به طور آزمایشی جوش داد و اگر درز جوش سوراخ و خورده نشد خوب است. و اکسیژن زیاد هم باعث کثیف شدن جوش می شود . ورقهای نازکتر از 4 میلیمتر را از راست به چپ و ورقهای ضخیم تر از 4 میلیمتر را از چپ به راست جوش می دهند. به چکش کاری و خروج دود خطرناک و استفاده از ماسک مخصوص وباز نمودن پنجره وهواکش باید توجه نمود.

جوشکاری فولاد زنگ نزن با گاز

قابلیت هدایت حرارت فولاد زنگ نزن کمتر از فولاد معمولی می باشد و می توان سر مشعل را کوچکتر انتخاب کرد. شعله جوشکاری باید برای جوش فولاد زنگ نزن خنثی باشد زیرا اکسیژن یا استیلن اضافی با عناصر تشکیل دهنده فولاد زنگ نزن ترکیب شده و درز جوش خورده پس از مدتی زنگ می زند . روانساز جوشکاری فولاد زنگ نزن را به صورت خمیر در آورده روی درز جوش می مالیم . سیم جوش باید حتی المقدور از نوع خود فولاد زنگ نزن انتخاب شود و بهتر است تسمه باریکی از جنس همان فولادی که باید جوش داده شود را بریده و به جای سیم جوشکاری استفاده کرد.
در روش جوشکاری این فولاد مشعل را باید طوری نگهداشت که زاویه آن نسبت به کار بین 80 تا 90 درجه باشد . زاویه سیم جوش در حدود 20 تا 40 درجه است وسیم جوشکاری را جلوی مشعل نگذارید تا همزمان با لبه کار ذوب شود و نوک مخروطی باید با ناحیه مذاب تماس داشته باشد تا از اکسیده شدن فلز جلوگیری کند. و شعله را نباید یک دفعه از کار دور نمود زیرا درجه انبساط فولاد زنگ نزن بیشتر از فولاد معمولی است و بابست های مخصوص از پیچیدن و کج شدن آن در موقع جوشکاری باید جلوگیری کرد فاصله لبه کار را باید برای هر 30 سانتیمتر 3 الی 4 میلیمتر بیشتر در نظر گرفت. پس از تمام شدن کار جوشکاری به وسیله برس و شتشو مواد اضافی تفاله و روانساز و یا گرد جوشکاری اضافی را باید کاملاً تمیز کرد و بر طرف نمود.

جوشکاری فولادهای مولیبدونی

وقتی که به فولاد مولیبدون اضافه شود مقاومت آن را بالا می برد مخصوصاً در حرارتهای زیاد ، بنابراین موارد استعمال این نوع فولاد بیشتر در لوله هائی که تحت فشار و حرارت زیاد باشد بیشتر است. بعضی از فولادهای مولیبدونی دارای مقداری کرم نیز هستند این آلیاژ را که مولی کرم می نامند بیشتر در ساختن قطعات مقاوم هواپیما به کار برده می شوند. جوشکاری این فولاد مانند جوشکاری آهن می باشد با این تفاوت که برای مقاوم بودن جوش باید از الکترود نوع E_7010 و E_7012 و E_7020 استفاده شود و برای قطعات ضخیم که گرده های پهن مورد احتیاج است می توان از فولادهای قلیائی (E_7016 ، E_7015 (LOWHYDROGE استفاده نمود. در مورد جوشکاری ورقهای 5 میلیمتر و ضخیمتر لازم است بعد از جوشکاری 1200 الی1250 درجه فارنهایت گرم کرده و برای ضخامت 5/12 میلیمتر به مدت یک ساعت گرم نگهداشت و بعد از آن باید قطعه به آهستگی سرد نمود به طوری که در هر ساعت 200 الی 250 درجه فارنهایت از حرارت آن کاسته شود وقتی که قطعه به 150 درجه فارنهایت رسید بعد می توان قطعه را در هوای معمولی سرد کرد.

جوشکاری مونل واینکونل

فلز مونل آلیاژی است از 67 % نیکل 30% مس و مقدار کمی آهن و آلومینیوم ومنگنز.
فلز اینکونل آلیاژی است از 80% نیکل ، 15% گرم و 5% آهن.
این دو فلز به علت مقاومت زیادی که در مقابل زنگ زدگی دارند برای ساختن تانکر و ظروف حامل مایعات به کار می روند.
مونل و اینکونل را می توان با الکترودهای پوشش دار به آسانی آهن جوشکاری کرد.
بنابراین جوشکاری این فلزات در تمام حالتها امکان پذیر است ولی بهتر است که درحالت تخت عمل انجام گیرد. قطعاتی که ضخامت آنها کمتر از 5/1 میلیمتر است نباید با قوس الکتریکی جوشکاری نمود. برای جوشکاری مونل واینکوئل باید عملیات زیر را انجام داد.

1. قشر نازک اکسید تیره رنگ را از نقاطی که باید جوشکاری کرد به وسیله برس یا سمباده پاک نمائید.
2. به گرم کردن قبلی احتیاجی نیست.
3. از الکترودهای با پوشش ضخیم استفاده به عمل آید.
4. درمورد جوشکاری حالت تخت زاویه الکترود نسبت به خط قائم درجه و در مورد حالتهای دیگر الکترود عمود بر صفحه باید باشد.
5. – گرده های باریک ایجاد گردد.

جوشکاری طلا

جوشکاری طلا به طریقه DC باجریان مستقیم انجام میگرد. الکترود را به قطب منفی وصل می نمائیم و یا با جریان فرکانس زیاد جریان متناوب کار میکنیم . ضمناً می توان برای جوشکاری طلا از طریقه جوشکاری نقطه جوش استفاده کرده که با الکترود و لفرامی عمل می نماید و پس از جوشکاری به وسیله صیقل نمودن با الکل کار را براق می نمائیم . ضمناً به وسیله جوشکاری کند پرسی نیز می توان طلا راجوش داد. جوش دادن متداول با شعلهای ریز و دقیق شبیه جوشکاری نقطه جوش می باشد.


*همچنین ببینید:

جوشکاری فلزات غیر آهنی ( یا فلزات رنگین)

جوشکاری فلزات غیر آهنی ( یا فلزات رنگین)
فلزات غیر آهنی یا فلزات رنگی به فلزاتی گفته می شود که فاقد آهن و یا آلیاژهای آن باشند مانند مس – برنج – برنز- آلومینیوم- منگنز- روی و سرب تمام فلزات رنگین را با کمی دقت و مهارت و آشنائی با اصول جوشکاری می توان جوش داد و برای جوشکاری این نوع فلزات بایستی خواص فلز را در نظر گرفت.
جوشکاری مس
با گاز بهترین طریقه برای جوشکاری مس جوشکاری با اکسیژن است( جوش اکسیژن = اتوگن= استیلن= کاربید اصطلاحات مختلف متداول می باشند) ضمناً می توان جوشکاری مس را با قوس الکتریک یا جوش برق نیز انجام داد. ورقه های مس را مانند ورقه های آهنی برای جوشکاری آماده می کنند یعنی سطح بالائی را تمیز نموده و از کثافات و روغن پاک نموده و در صورت لزوم سوهان می زنند. ولی چون خاصیت هدایت حرارت مس زیادتر است باید مقدار آمپر را قدری بیشتر گرفت. بهتر است همیشه با قطب مستقیم جوشکاری را انجام داد ( با جریان مستقیم و الکترود مثبت) زاویه الکترود نسبت به کار مانند جوشکاری فولاد است. طول قوس حداقل باید 10 تا 15 میلی متر باشد, برای جوشکاری مس می توان از الکترودهای ذغالی استفاده کرد. الکترودهای جوشکاری مس بیشتراز آلیاژ مس و قلع و فسفر ساخته شده اند و گاهی نیز از الکترودهای که دارای فسفر- برنز- سیلکان یا آلومینیوم هستند استفاده می کنند چون انبساط مس در اثر گرم شدن زیاد است فاصله درز جوش را در هر 30 سانتیمتر در حدود 2 تا 3 سانتیمتر زیادتر در نظر می گیرند. خمیر روانساز مس معمولاً در حرارت 700 تا 1000 درجه ذوب می شود و به صورت تفاله (گل جوش) سبکی روی کار قرار می گیرد و از تنه کار به علت کف کردن در روی کار نباید استفاده شود. بدون روانساز هم می توان مس را جوش داد و معمولاً از براکس استفاده می گردد. مس را به وسیله شعله خنثی جوش دهیم تا تولید اکسید مس نکند چون ضریب هدایت حرارت مس زیاد است باید *****ک جوشکاری مشعل 1 تا 2 نمره بیشتر از فولاد انتخاب شود. بهتر است مس را قبل از جوشکاری گرم نمائیم و با سیم جوشکاری مخصوص جوش داد برای جوشکاری صفحه 5 میلیمتری سیم جوش 4 میلیمتری کافی است و از وسط ورق شروع به جوشکاری می نمائیم و وقتی فلز هنوز گرم است روی آن چکش کاری می شود تا استحکام درز جوش زیاد شود.
جوشکاری سرب
در این نوع جوشکاری بیشتر از گاز هیدروژن و اکسیژن استفاده می گردد. در جوشکاری سرب احتیاج به گرد مخصوص نیست ولی باید قطعات کار را قبل از جوشکاری کاملاً صیقلی نموده سیم جوش سرب باید کاملاً خالص باشد چون سرب مذاب بسیار سیال می باشد. لذا جوشکاری درزهای قطعات سربی که به وضع قائم قراردارند بسیار دشوار و مستلزم مهارت و تجربه زیاد است.
جوشکاری چدن با برنج یا لحیم سخت برنج
چدن را می توان با برنج جوش داد. قطعات چدنی را باید همان طوری که برای جوشکاری با سیم جوش چدنی آماده می شوند برای برنج جوش آماده ساخت. لبه های درز جوش را باید به وسیله سوهان یا ماشین تراشید و هیچگاه لبه های درز قطعات چدنی را با سنگ سمباده پخ نزنید. زیرا ذرات گرافیت روی ذرات آهن مالیده می شوند و لحیم سخت خوب به چدن نمی چسبد. قطعات چدنی را قبل از شروع به جوش دادن حدود 210 تا 300 درجه سانتی گراد گرم کنید و گرد جوشکاری مخصوص چدن به کار برید تا بهتر به هم جوش بخورد.
نقطه ذوب سیمهای برنجی باید در حدود 930 درجه سانتی گراد باشد. سیمهای برنجی که برای جوش دادن قطعات چدنی به کار می روند دارای مقدار زیادی مس است و کمی نیکل نیز دارند . نیکل اتصال لحیم را به چدن آسان می کند و نقطه ذوب زیاد آن موجب سوختن گرافیت درز جوش می شود . در جوشکاری چدن با برنج از شعله ملایم *****ک بزرگ با فشار کم استفاده کنید. اگر فشار شعله زیاد باشد گرد جوشکاری از درز خارج می شود و در نتیجه قطعات چدنی خوب به هم جوش نمی خورند. قطعات چدنی را باید پس از جوشکاری در محفظه یا جعبه ای پر شن یا گرد آسپست قرار داد تا بتدریج خنک شود و سبب شکنندگی و ترک و سخت شدن چدن نگردد.
جوشکاری منگنز
از منگنز به صورت خالص استفاده نمی شود در جهت عکس از آلیاژهای ماگنزیوم استفاده می شود که برای ریختگی فشاری از آن استفاده می گردد . به جای آلیاژهای Mg. Mn و Mg. Al و Mg AlZn امروزه از آلیاژهای مخصوصاً محکم Zr و Th استفاده می شود. برای جوشکاری ماگنزیوم و آلیاژهای آن از همان شرایط جوشکاری آلومینیوم استفاده می گردد. قابلیت هدایت حرارت زیاد و انبساط سبب پیچش زیاد کار می شود. ماگنزیوم در درجه حرارت محیط به سختی قابل کار کردن است و در 250 درجه می توان به خوبی کار گرد.
جوشکاری برنج با گاز
برنج مهمترین آلیاژ مس است و از مس و روی و گاهی قلع و مقداری سرب تشکیل می شود، این فلز در مقابل زنگ زدگی و پوسیدگی مقاوم است. چون روی در حرارت نزدیک ذوب برنج تبخیر می گردد بنابراین جوشکاری با این فلز مشکل می باشد. برنج از 60 درصد مس و 40% روی و گاهی مقداری سرب تشکیل شده است. درموقع جوشکاری روی به علت بخار شدن و اکسید روی محل جوش را تیره کرده و عمل جوشکاری را مشکلتر می نماید. ضمناً گازهای حاصله خطرناک بوده و باید از محل کار تخلیه گردند. درموقع جوشکاری روی حرکت دست بسیار مهم است و باید حتی الامکان سرعت دست را زیاد کرده وگرده جوش کمتری ایجاد نمود تا فرصت زیادی برای تبخیر روی نباشد. برنج را می توان با الکترودهای گرافیتی و معمولی جوشکاری نمود، درجوشکاری برنج از قطب معکوس استفاده می شود. فاصله قوس الکتریکی باید حداقل 5 تا 6 میلیمتر باشد. برنج ساده تر از فولاد و چدن و مس جوش داده می شود و استحکام و قابلیت انبساط آن درمحل درز جوش بسیار خوب است. توجه شود چون انقباض و انبساط برنج زیاد است نمیتوان به وسیله چند نقطه جوش به هم وصل کرد بلکه بایستی به کمک بست هائی که در حین جوشکاری می توان آنها را به هم متصل نمود از پیچیدگی جلوگیری شود.

منبع:
http://www.mohandesan1ta.ir/

بررسی خواص پوشش سوپر آلیاژ پایه نیکل بر روي چدن داکتیل

چکیده

ایجاد شده بر سطح ENiCrFe هدف از انجام این تحقیق بررسی تشکیل و ارزیابی رفتار تریبولوژیکی پوششی از آلیاژ 3 پوششهایی از این آلیاژ به ضخامت 2 میلیمتر به SMAW چدن داکتیل بود. بدین منظور با استفاده از روش جوشکاري صورت تک پاس و دو پاس روي سطح چدن داکتیل پوشش داده شد. روکشکاریی در چند نوبت و با قطبیت مثبت انجام SEM شد. به منظور ارزیابی ساختار میکروسکوپی نمونهها، از میکروسکوپ نوري و میکروسک وپ الکترونی روبشی استفاده شد و اثرات پارامترهاي مختلف بر روي ساختار لایه و زیرلایه بررسی شد. فازهاي تشکیل شده توسط آزمایش مورد بررسی قرار گرفت و سختی سنجی پوشش با استفاده از آزمون ویکرز انجام شد. نتایج بدست آمده از بررسی XRD میباشد. یافتههاي (Fe,C) و Cr7C3 ، FeNi فازي توسط پراش پرتو ایکس حاکی از آن است که پوشش حاوي فازهاي پژوهشی نشان میدهدکه سختی حاصل از پوشش تک پاس و دو پاس به ترتیب، به حدود 550 و 450 ویکرز میرسد.

واژه هاي کلیدي: جوشکاري قوس دستی، روکش کاري چدن داکتیل، میکرو سختی، آلیاژ پایه نیکل

مقدمه

امروزه در بسیاري از صنایع به منظور افزایش عمر قطعات در حین سرویس از روکشکاري استفاده می شود. هدف اصلی در روکشکاري بهبود خواص مکانیکی سطح نظیر سایش، سختی و مقاومت خوردگی از طریق ایجاد لایهاي از یک آلیاژ بر روي زیرلایهاي است که از نظر خواص مکانیکی داراي نواقصی میباشد[ 1]. تکنیکهاي زیادي براي پوششدهی سطح مانند اسپري پلاسما، اسپري گرمایی، لیزر، رسوب فیزیکی و شیمیایی بخار وجود دارد. یکی از روشهاي روکش کاري براي ایجاد پوششی ضخیم بر روي یک زیر لایه داراي نقص جوشکاري قوس دستی است. در این روش با استفاده از یک فرآیند جوشکاري لایه نسبتاَ ضخیمی که میتواند شامل یک فلز یا ترکیبات فلزي همراه با افزودنیهاي سخت کننده مانند کاربیدها باشد بر روي سطح ایجاد میشود. نقش فرآیند جوشکاري به عنوان عامل ذوب و امتزاج بوده و پوشش مورد نظر را با بخشی از فلز پایه ذوب کرده و به نحوي با آن یکپارچه می کند. انتخاب پارامترهاي مناسب جوشکاري جهت ایجاد پوشش مناسب با خواص مورد نظر تأثیر بسزایی دارد. ذوب مواد پوشش را رقیق میکند و خواص آن را تغییر می دهد . در فلزات توسط حرارت ناشی از برقراري قوس بین الکترود پوششدار و قطعه (SMAW) جوشکاري قوسی فلز پوشش دار ١ کار ذوب شده و به یکدیگر متصل میشوند. این روش را جوشکاري با قلم جوش 2 نیز مینامند. نگهدارنده الکترود توسط یک کابل به یک خروجی منبع برق وصل شده و قطعه کار نیز به خروجی دیگر توان منبع قدرت متصل میگردد . در این روش تجهیزات جوشکاري نسبتاَ ساده، قابل حمل و نقل و در مقایسه با دیگر فرآیندهاي جوشکاري قوسی، ارزان میباشد . .[ به همین دلیل روش جوشکاري قوس دستی اغلب در واحدهاي تعمیر و نگهداري بطور وسیعی استفاده میشود[ 2 پژوهشهاي انجام شده نشان میدهد ایجاد لایهاي از آلیاژي با پایه کبالت بر روي چدن از طریق روکش کاري با لیزر باعث بهبود خواص مکانیکی سطح از جمله سایش میگردد[ 3]. همچنین تحقیقات بوچانان 3 و همکارانش نشان می دهد بر روي سطح چدن خاکستري به روش جوشکاري قوس دستی امکانپذیر بوده و Fe-Cr-C ایجاد لایهاي از آلیاژي با پایه نتایج بدست آمده از میکرو سختی نشان میدهد سختی سطح افزایش یافته است[ 4]. چاترج 4 در پژوهش خود به منظور بهبود مقاومت سایشی چدن به بررسی آلیاژهاي مختلف به عنوان ماده پوشش پرداخته است . تحقیقات او نشان می دهد وجود مقادیر بالاي نیکل و کروم و مقدار کم کربن در آلیاژ باعث کاهش مقاومت سایشی پوشش می شود [ 5]. در این ایجاد شده بر سطح چدن داکتیل با ENiCrFe پژوهش به بررسی تشکیل و ارزیابی رفتار تریبولوژیکی پوششی از آلیاژ 3 استفاده از فرآیند جوشکاري قوسی دستی پرداخته شده است.

این پروژه به صورت کامل موجود میباشد

برای خرید پیام بگذارید یا به این آدرس ایمیل کنید

[e-mail]

بررسی خواص پوشش سوپر آلیاژ پایه نیکل بر روي چدن داکتیل

چکیده

ایجاد شده بر سطح ENiCrFe هدف از انجام این تحقیق بررسی تشکیل و ارزیابی رفتار تریبولوژیکی پوششی از آلیاژ 3 پوششهایی از این آلیاژ به ضخامت 2 میلیمتر به SMAW چدن داکتیل بود. بدین منظور با استفاده از روش جوشکاري صورت تک پاس و دو پاس روي سطح چدن داکتیل پوشش داده شد. روکشکاریی در چند نوبت و با قطبیت مثبت انجام SEM شد. به منظور ارزیابی ساختار میکروسکوپی نمونهها، از میکروسکوپ نوري و میکروسک وپ الکترونی روبشی استفاده شد و اثرات پارامترهاي مختلف بر روي ساختار لایه و زیرلایه بررسی شد. فازهاي تشکیل شده توسط آزمایش مورد بررسی قرار گرفت و سختی سنجی پوشش با استفاده از آزمون ویکرز انجام شد. نتایج بدست آمده از بررسی XRD میباشد. یافتههاي (Fe,C) و Cr7C3 ، FeNi فازي توسط پراش پرتو ایکس حاکی از آن است که پوشش حاوي فازهاي پژوهشی نشان میدهدکه سختی حاصل از پوشش تک پاس و دو پاس به ترتیب، به حدود 550 و 450 ویکرز میرسد.

واژه هاي کلیدي: جوشکاري قوس دستی، روکش کاري چدن داکتیل، میکرو سختی، آلیاژ پایه نیکل

مقدمه

امروزه در بسیاري از صنایع به منظور افزایش عمر قطعات در حین سرویس از روکشکاري استفاده می شود. هدف اصلی در روکشکاري بهبود خواص مکانیکی سطح نظیر سایش، سختی و مقاومت خوردگی از طریق ایجاد لایهاي از یک آلیاژ بر روي زیرلایهاي است که از نظر خواص مکانیکی داراي نواقصی میباشد[ 1]. تکنیکهاي زیادي براي پوششدهی سطح مانند اسپري پلاسما، اسپري گرمایی، لیزر، رسوب فیزیکی و شیمیایی بخار وجود دارد. یکی از روشهاي روکش کاري براي ایجاد پوششی ضخیم بر روي یک زیر لایه داراي نقص جوشکاري قوس دستی است. در این روش با استفاده از یک فرآیند جوشکاري لایه نسبتاَ ضخیمی که میتواند شامل یک فلز یا ترکیبات فلزي همراه با افزودنیهاي سخت کننده مانند کاربیدها باشد بر روي سطح ایجاد میشود. نقش فرآیند جوشکاري به عنوان عامل ذوب و امتزاج بوده و پوشش مورد نظر را با بخشی از فلز پایه ذوب کرده و به نحوي با آن یکپارچه می کند. انتخاب پارامترهاي مناسب جوشکاري جهت ایجاد پوشش مناسب با خواص مورد نظر تأثیر بسزایی دارد. ذوب مواد پوشش را رقیق میکند و خواص آن را تغییر می دهد . در فلزات توسط حرارت ناشی از برقراري قوس بین الکترود پوششدار و قطعه (SMAW) جوشکاري قوسی فلز پوشش دار ١ کار ذوب شده و به یکدیگر متصل میشوند. این روش را جوشکاري با قلم جوش 2 نیز مینامند. نگهدارنده الکترود توسط یک کابل به یک خروجی منبع برق وصل شده و قطعه کار نیز به خروجی دیگر توان منبع قدرت متصل میگردد . در این روش تجهیزات جوشکاري نسبتاَ ساده، قابل حمل و نقل و در مقایسه با دیگر فرآیندهاي جوشکاري قوسی، ارزان میباشد . .[ به همین دلیل روش جوشکاري قوس دستی اغلب در واحدهاي تعمیر و نگهداري بطور وسیعی استفاده میشود[ 2 پژوهشهاي انجام شده نشان میدهد ایجاد لایهاي از آلیاژي با پایه کبالت بر روي چدن از طریق روکش کاري با لیزر باعث بهبود خواص مکانیکی سطح از جمله سایش میگردد[ 3]. همچنین تحقیقات بوچانان 3 و همکارانش نشان می دهد بر روي سطح چدن خاکستري به روش جوشکاري قوس دستی امکانپذیر بوده و Fe-Cr-C ایجاد لایهاي از آلیاژي با پایه نتایج بدست آمده از میکرو سختی نشان میدهد سختی سطح افزایش یافته است[ 4]. چاترج 4 در پژوهش خود به منظور بهبود مقاومت سایشی چدن به بررسی آلیاژهاي مختلف به عنوان ماده پوشش پرداخته است . تحقیقات او نشان می دهد وجود مقادیر بالاي نیکل و کروم و مقدار کم کربن در آلیاژ باعث کاهش مقاومت سایشی پوشش می شود [ 5]. در این ایجاد شده بر سطح چدن داکتیل با ENiCrFe پژوهش به بررسی تشکیل و ارزیابی رفتار تریبولوژیکی پوششی از آلیاژ 3 استفاده از فرآیند جوشکاري قوسی دستی پرداخته شده است.

اطلاعات کلی پیرامون فلز نیکل

نیکل فلزی سخت ، چکش خوار، براق با ساختار بلورین مکعبی به رنگ سفید- نقره ای است . این عنصر در سال 1751 توسط Axel Cronstedt دانشمند سوئدی کشف گردید .
از نظر خواص مغناطیسی وفعالیت شیمیایی شبیه به آهن وکبالت است . کانیهای اصلی نیکل پنتلاندیت ، پیروتیت (سولفید های نیکل- آهن) و گارنییریت (سیلیکات نیکل- منیزیم ) هستند.

نیکل یکی از اجزا اصلی بیشتر شهابسنگها به شمار می آید. شهابسنگهای آهن و سیدریت شامل آلیاژهای آهن حدود 5 تا 20 درصد نیکل می باشد. نیکل تجاری به فرمهای پنتلاندیت و پیروتیت می باشد که این معادن در ایالت انتاریو یافت می شود که این ناحیه حدود 30 درصد از نیکل دنیا را تامین می کند. دیگر معادن این عنصر در کالندونیا، استرالیا، کوبا، اندونزی و در مناطق دیگر یافت می شود.
این عنصر رسانای جریان بر ق است و سطح آن براق و صیقلی می باشد. اینعنصر از گروه عناصر آهن و کبالت می باشد و آلیاژهای آن قیمتهای بالایی دارند.
این عنصر کاربردهای فراوانی در طبیعت دارد و برای ساخت فولاد ضدزنگ و دیگر آلیاژهای ضد زنگ و خوردگی مثل اینوار و مانل که الياژى از نيکل و کبالت که در برابر خوردگى مقاوم است و و اینکونل و Hastelloys کاربرد دارد. برای ساخت لوله های نیکلی و مسی و همینطور برای نمک زدایی گیاهان و تبدیل آب شور به آب مایع استفاده می شود. نیکل استفاده های فراوانی برای ساخت سکه ها و فولاد نیکلی برای زره ها و کلید ها کار برد دارد و همینطور از نیکل می توان آلیاژهای نیکروم و پرمالوی و آلیاژی از مس را تهیه کرد.
از نیکل برای ساخت شیشه های به رنگ سبز استفاده می شود. صفحات نیکلی می تواند نقش محافظت کننده برای دیگر فلزات را داشته باشد. نیکل همچنین کاتالیزوری برای هیدروژن دار کردن روغنهای گیاهی است. همچنین صنعت سرامیک و ساخت آلیاژی از آهن و نیکل که خاصیت مغناطیسی دارد و باتری های قوی ادیسون کاربرد دارد.
از ترکیبات مهم نیکل می توان سولفات و آکسید را نام برد. نیکل طبیعی مخلوطی از 5 ایزوتوپ پایدار است . همچنین 9 ایزوتوپ ناپایدار دیگر نیز شناخته شده است.
نیکل هم به صورت فلز و هم به صورت ترکیب محلول می تواند وجود داشته باشد. بخار سولفید نیکل سرطان زا می باشدکه در موقع استفاده از آن باید دقت لازم را به عمل آورد.

عنصر نيکل در طبيعت

اثرات نيکل بر سلامت انسان
مقدارنيکل در طبيعت بسيار کم است. انسان در زمينه هاي مختلف از نيکل استفاده ميکند. يکي از عمده ترين کاربردهاي نيکل، در صنعت فولاد است. از نيکل به عنوان يکي از اجزا سازنده فولاد و ساير محصولات فلزي استفاده ميشود. حتي از نيکل در جواهرات هم استفاده ميشود.
مواد غذايي به طور طبيعي داراي مقداري نيکل هستند. شکلات و چربي ها داراي مقدار بسيار زيادي نيکل هستند. در صورتيکه افراد از سبزيجات حاصل از مناطق آلوده به نيکل تغذيه کنند، مقدار زيادي نيکل وارد بدنشان ميشود. نيکل در بافت گياهان تجمع مي يابد و در نتيجه مقدار نيکل در سبزيجات افزايش پيدا ميکند. در ششهاي افراد سيگاري مقدار زيادي نيکل وجود دارد. همچنين نيکل در شوينده ها نيز مورد استفاده قرار ميگيرد.
راههاي ورود نيکل به بدن انسان از طريق هوا، آشاميدن آب، خوردن غذا و کشيدن سيگار است. ممکن است بر اثر تماس پوست با خاک يا آب آلوده به نيکل، مقداري نيکل وارد بدن انسان شود. مقدار اندک نيکل براي انسان ضروري است اما اگر مقدار آن افزايش يابد، براي سلامت انسان خطرناک است.
نتايج مصرف بالاي نيکل به شرح زير است:
شانس مبتلا شدن به سرطان ريه، سرطان بيني، سرطان حنجره و سرطان پروستات را افزايش ميدهد.
پس از اينکه فرد در معرض گاز نيکل قرار گرفت، دچار کسالت و سرگيجه ميشود.
آب آوردن ريه ها
مشکلات تنفسي
کاهش توانايي توليد مثل
آسم و برونشيت مزمن
حساسيتهايي از قبيل خارش پوست (به خصوص در هنگام استفاده از جواهرات)
نارسايي قلبي
بخارات نيکل به دستگاه تنفس و ريه ها آسيب ميرساند. نيکل و ترکيبات آن باعث آماس پوست ميشوند که تحت نام " خارش نيکل" ناميده ميشود و معمولاً در افراد با حساسيت پوستي بالا مشاهده ميشود. اولين علامت، خارش است که معمولاً هفت روز قبل از از بين رفتن پوست رخ ميدهد. اولين علائم تخريب پوستي التهاب پوست يا پوسته پوسته شدن پوست است. سپس در پوست زخمهايي نمودار ميشود.
از لحاظ تقسيم بندي برنامه سمشناسي ملي آمريکا (NTP)، نيکل و ترکيبات آن جزعوامل سرطانزا محسوب ميشوند و از نظر طبقه بندي آژانس بين المللي تحقيقات سرطان (IARC) ترکيبات نيکل در گروه يک قرار ميگيرند. گروه يک شامل عناصري ميباشد که شواهد کافي در مورد سرطانزايي آنها وجود دارد. در اين تقسيم بندي عنصر نيکل در گروه 2B قرار دارد. گروه 2B عناصري هستند که ممکن است در انسان سرطان ايجاد کنند.

تاثيرات زيست محيطي نيکل
کارخانه ها و سوزاندن زباله ها دو عامل اصلي در توليد نيکل و ورود آن به هوا ميباشند. مقدار نيکلي که در هوا وجود دارد به مراتب از نيکل موجود در زمين بيشتر است. مدت زمان از بين رفتن نيکل موجود در هوا زياد است. زمانيکه هرزآبها جريان پيدا ميکنند، مقداري نيکل را وارد آبهاي سطحي ميکنند.
بخش اعظم ترکيبات نيکل در طبيعت جذب ذرات خاک و رسوبات شده و در نهايت به صورت غير متحرک درمي آيند. در زمينهاي اسيدي نيکل بسيار متحرک ميشود و معمولاً در آبهايزيرزميني شسته ميشود.
شواهد چنداني درباره تاثير نيکل بر ساير موجودات زنده به غير از انسان وجود ندارد. در حال حاضر دانشمندان مي دانند که غلظت بالاي نيکل در خاکهاي ماسه اي به گياهان صدمه ميزند و همچنين غلظت بالاي نيکل در آبهاي سطحي سبب کاهش تعداد و رشد جلبکها ميشود. رشد موجودات ذره بيني نيز در حضور نيکل کاهش پيدا ميکند، اما معمولاً با گذشت زمان در برابر نيکل مقاوم ميشوند.
مقدار اندک نيکل بايد در غذاي جانوران وجود داشته باشد. اما زمانيکه مقدار نيکل از حد مجاز خود فراتر رود، ميتواند براي جانوران مضر و خطرناک باشد. جانوراني که در نزديکي پالايشگاه زندگي ميکنند، بر اثر دريافت مقدار زياد نيکل به انواع مختلف سرطان مبتلا ميشوند.
از آنجاييکه نيکل در بافتهاي گياهي و جانوري نميتواند تجمع پيدا کند، اثري در زنجيره غذايي ندارد.

مقایسه روشهای پوشش دهی

مقایسه روشهای پوشش دهی

پوشش هاي پاشش حرارتي

پلاستیک های پاششی با استفاده از اصلاح تجهیزاتی که در ابتدا برای پاشش فلزات طراحی شده بودند ، گسترش یافتند. از آنجا که الزامات مواد متفاوت است، اکنون تفنگ های مورد استفاده به صورت ویژه ای برای کار با پلاستیک طراحی شده اند. تجمع پلاستیک داغ در درون تفنگ باعث ايجاد دمای شعله می شود. از این کار باید با محاصره جهت پاشش پودر توسط هوای خنک کننده جلوگیری کرد.

احتراق یک سوخت نظیر استیلن ، هیدروژن یا پروپان در هوا یا اکسیژن باعث تولید شعله می شود. ذرات پلاستیک باید به دمای ذوب خود برسند اما باید اطمینان حاصل نمود که هیچگونه تغییری در خواص آن ها به دلیل بیش از حد گرم شدن پدید نمی آید. پودر به دو صورت به تفنگ تغذیه می شود: از یک مخزن که مستقیماً روی تفنگ نصب می شود یا حمل توسط هوا در یک شیلنگ از یک تغذیه کننده مجزای پودر . روش دوم برای حالت خودکار یا پاشش های طولانی مدت داراری مزایایی است.

مزایا

-یک فرایند متحرک و روان مناسب برای کار در محل یا کار کارگاهی.

-امکان دست یافتن به پوشش های با ضخامت بیش از یک میلیمتر.

-هزینه کمتر سرمایه تجهیزات.

-امکان تغییرات سریع در پودر مورد استفاده.

-امکان عملیات دستی یا خودکار.

معایب

-یکنواختی پوشش و کیفیت آن در عملیات دستی به مهارت اپراتور وابسته است .

- پرداخت کاری سطح نصبت به سایر فرایند ها ضعیف تر است.

-فرایند تک جهتی است و محدودیتهای دسترسی وجود دارد.

-انتخاب صحیح پارامترهای پاشش و کنترل آن ها برای تولید رسوب با کیفیت خوب و تکرار پذیر ضروری است.

پوشش های بستر سیال

یک روش قدیمی عبارت است از پیشگرم قطعه و سپس نورد یا غوطه وری آن در پودر پلاستیک که باعث می شود پودر در تماس با قطعه کار ذوب شود و پوششی را ایجاد نماید که در گرمایش بعدی یک لایه نازک صیقلی یکپارچه با اتصال پیوند خوب فراهم نماید. در دهه 1950 این روش با سازگاری با روش بستر سیال به طور وسیع مورد استفاده قرار گرفت که بهبود بهره وری و پوشش کامل سطح ، مخصوصاً سطوح نا منظم را در پی داشت.

مزایا

-بهبود یکنواختی پوشش و پوشاندن سطوح نا منظم و سطوح داخلی.

-پوشش دهی هم زمان سطوح داخلی و خارجی .

-امکان کنترل بهتر دمای قطعه کار به دلیل پوشش یکپارچه حجم وسیع.

-امکان دستیابی به پوشش های ضخیم در مدت زمان کوتاه.

-سهولت خودکار کردن فرایند.

معایب

اساساً یک فرایند کارگاهی است نه متحرک.

-هزینه سرمایه گذاری تجهیزات نسبت به پاشش حرارتی بیشتر است .

-پوشاندن مشکل تر است به دلیل آنکه به پیشگرم نیاز است.

-اندازه قطعه کار با توجه به اندازه و ابعاد بستر سیال و کوره پیشگرم کنترل و محدود می شود.

 

پوشش هاي پاشش الکترواستاتیک

در این فرایند پودری که از تفنگ خارج می شود به صورت الکترواستاتیکی باردار شده و با سرعت کم به وسیله هوا و یا کلگی چرخان پاشش به جلو رانده می شود و به قطعه کاری برخورد می کند که اتصال به زمین شده است.

این مرحله نیاز به مراقبت دارد چرا که فشار بسیار زیاد هوا باعث می شود پودر، زیرلایه را بشوید و تورفتگی ایجاد کند که پوشش دهی آن مشکل خواهد بود. ضخامت پوشش در این فرایند ، خود محدود کننده است، زیرا افزایش میزان عایق شدن الکتریکی سطح زیرلایه می شود. با پیشگرم کردن زیر لایه و اعمال چند پوشش می توان بر این اثر غلبه کرد.

مزایا

-امکان دور پوشانی خوب بدون تغییر موضع قطعه کار.

- سهولت خودکار سازی فرایند.

-امکان ایجاد لایه نازک.

-پوشش دهی خوب لوله ها.

- کنترل دمای کوره برای اطمینان از گداخت مناسب پوشش.

-عملیات پوشاندن نسبت به سایر فرایندها آسانتر است.

معایب

-هزینه سرمایه گذاری زیاد تجهیزات.

-تجهیزات قابل حمل نیستند و فرایند کارگاهی است.

ظرفیت تجهیزات ، اندازه قطعه کار را محدود و کنترل می کند.

 

سایر روش ها

قطعات کوچک

قطعاتی که بسیار کوچک تر از آن هستند که به صورت دستی جا به جا شوند، پس از گرم شدن در یک پودر لرزان یا متحرک انداخته می شوند. پس از آن برای ایجاد یک لایه نازک غیر متخلخل پس گرمایش می شوند. برخی سیستم ها امکان تولید پوشش بدون وجود نقطه ها یا نشانه های تماس را فراهم می آورند. با استفاده از کارگر غیر ماهر ، تا 50000 قطعه در ساعت می توان تولید نمود.

قسمت های داخلی مخزن

در قطعاتی نظیر کپسول های آتش نشانی و لوله های آب داغ ، سیستمی وجود دارد که بر اساس آن مقدار مشخصی پودر به قطعه پیشگرم شده پاشیده می شود و سپس برای توزیع پودر حتی در سطوح داخلی، قطعه به صورت مدلی شبیه یک مدار نا منظم حرکت می کند. این در حالی است که حرارتی که از بیرون به قطعه داده می شود ، باعث گداخت پوشش در جای خود می شود.

پوشش دهی توسط سیم مداوم

پوشش دهی توسط لوله مشابه فرایندهای پوشش دهی سیمی است ، اما در اینجا پودر در یک محفظه ابری به کار می رود و لوله قبل از فرایند بعدی ، در آب سرد می شود. با کنترل دقیق ضخامت پوشش ، تولید مداوم لوله در سرعت های بالا امکان پذیر است.

پاشش مرحله ای

قطعاتی که برای جابه جایی در یک بستر سیال ، بسیار برزگ یا سنگین هستند ابتدا در یک کوره گرم می شوند و سپس توسط تفنگ از نوع تنظیم جریان ، همراه با بار یا بدون بار الکترواستاتیک، پاشش صورت می گیرد. پودر گداخته می شود تا پوشش با ضخامت تا 120 میلیمتر ، اگر نیاز باشد، شکل بگیرد. در صورتیکه تکمیل عملیات گداخته ضرورت داشته باشد، می توان آن را دوباره انجام داد.

 

طراحی پوشش های پلاستیکی

آماده سازی سطح

پوشش های پلاستیکی بر روی زیرلایه های فلزی باید تحت شرایط کاملاً کنترل شده به کار روند.ضرورت دارد که قبل ار عملیات پوشش دهی ، زیر لایه کاملاً تمیز شده باشد.

این بدان معناست که هرگونه پوسته اکسیدی، زنگ، گریس، رنگ یا سایر آلودگی ها باید زدوده شود.

هرگونه نقصان در این زمینه منجر به تضعیف چسبندگی بین فلز و پوشش می شود .سطح تمیز شده معمولاً با استفاده از دانه های زاویه دار ساچمه زنی می شود. جایگزینی ساچمه زنی، تمیز سازی که با عملیات فسفاته یا کروماته ادامه می یابد، به ویژه در مورد پوشش های نازک که توسط رسوب دهی الکترواستاتیکی به دست می آید.

پوشش های فسفاته در دماهای بالا که برای رسوب دهی به روش سیال استفاده می شود، کارایی ندارد. به هنگام انتخاب چنین عملیاتی باید به توصیه های متخصصین توجه نمود.

گرچه ساچمه زنی بهترین راه آماده سازی سطح برای پوشش های ضخیم است ، اما استفاده از یک آستری قبل از پوشش ها عملاً مطلوب است. این حالت چسبندگی پوشش به زیر لایه را بهبود می دهد و معمولاً برای کاربردهای الکترواستاتیک نایلون توصیه می شود.

وجود حرارت در فرایند پاشش حرارتی ممکن است آستری را تخریب نماید و مانع استفاده از آن ها در این فرایند شود. این قطعات به آسانی توسط ساچمه زنی اعوجاج پیدا می کند و استفاده از تمیز سازی شیمیایی با آسترها می تواند از این امر جلوگیری نماید.

طراحی قطعه

سطوحی که قرار است پوشش دهی شود نه تنها برای فرایند پوشش دهی مورد نظر ، بلکه برای آماده سازی سطح نیز باید قابل دسترس باشد.

به دلیل گرمای مورد نیاز برای گداخت پوشش های پلاستیکی ، ایجاد منفذ در مقاطع تو خالی ضروری است. سیالات مورد استفاده برای تمیز سازی ،از طریق این منافذ وارد خواهند شد، بنابراین باید به گونه ای جاسازی شوند که سیالات بتوانند از حفره ها کاملاً تخلیه شوند. برای جلوگیری از خوردگی سطح حفاظت نشده در طی کار، آب بندی بعدی این منافذ ضروری است.

بهتر است در قطعاتی که نیاز به پوشش دهی دارند از گوشه های تیز اجتناب شود .توانایی فرایندهای مختلف پوشش دهی برای پوشش دادن یکنواخت گوشه ها مانند سایر سطوح متفاوت است، اما به هر حال در گوشه های تیز پوشش نازکتر است و حین جابه جایی آسیب پذیر تر، به ویژه اگر قطعه بزرگ یا سنگین باشد.

خلاصه

در عرصه وسیع و متنوع مسایل سایش در صنایع مختلف ، مواد پلاستیکی سهم مشخصی را در بازار در مورد انتخاب پوشش های به صرفه از لحاظ اقتصادی در اختیار مهندس طراح قرار داده اند. پوشش دهی را می توان در کارگاه یا محل انجام داد.

پوشش دهی در محل ممکن است در مورد تعمیر و ترمیم قطعه ای به کار رود که قبلاً پوشش پلاستیک شده است یا در جهت افزایش عمر قطعه فاقد پوشش استفاده شود. بسته به شرایط مختلف ، مدل های دستی یا خودکار فرایند می تواند انتخاب و پذیرفته شود.

برای دستیابی به عمر کاری مورد نظر قطعه، چسبندگی کامل و مناسب پوشش به زیر لایه ضروری است. در مواردی که از سیستم دستی استفاده می شود، به کارگیری اپراتور آموزش دیده مناسب اهمیت فراوان دارد.

مواردی که به مراقبتهای ویژه نیاز است عبارت است از طراحی و آماده سازی صحیح قطعه ، کنترل دمای پیش گرمایش و پس گرمایش و اجتناب از رطوبت قطعه حرارت دیده با شعله مستقیم.

 

بررسی تاثیر بین فلزي هاي تشکیل شده در دماهاي مختلف تف جوشی درفصل مشترك زمینه آلومینیوم تقویت شده باN

بررسی تاثیر بین فلزي هاي تشکیل شده در دماهاي مختلف تف جوشی درفصل مشترك زمینه آلومینیوم تقویت شده باNi3Al بر مقاومت به خوردگی این کامپوزیت ها

چکیده

کامپوزیت هاي آلومینیوم تقویت شده با ذرات آلومیناید نیکل بدلیل مقاومت به اکسیداسیون در دماهاي بالا و خوردگی خوب بسیار مورد توجهاند.

یکی از روش هاي ساخت این نوع کامپوزیت ها متالورژي پودر است.در دماهاي تف جوشی مختلف، بین فلزي هاي متفاوت نیکل آلومینیوم در اطراف ذرات تقویت کننده تشکیل می شود در نتیجه خواص فیزیکی و مکانیکی و مقاومت به خوردگی وابستگی خاصی به دماي تف جوشی دارد.

در این تحقیق مقاومت به خوردگی کامپوزیت آلومینیوم تقویت شده با ذرات آلومیناید نیکل در دماهاي متفاوت تف-جوشی شده مورد بررسی قرار گرفته است تا تاثیر دماي تف جوشی، بر بین فلزي هاي تشکیل شده و خواص فیزیکی و با غلظتهاي مختلف در دماي NaCl مکانیکی کامپوزیت مشخص شود. پتانسیل خوردگی کامپوزیت مذکور در محلول اتاق اندازهگیري شده و سطح مقطع نمونه هاي متالوگرافیکی آمادهسازي شده پس از غوطهوري در محلول نمک طعام و آب اکسیژنه بمدت 8 ساعت ارزیابی شده است. نتایج نشان داد که نمونههاي تفجوشی شده در دماي 625 درجه سانتی گراد بدلیل بالا بودن چگالی و ماهیت فازهاي تشکیل شده در مجاورت ذرات تقویت کننده مقاومت به خوردگی بیشتري دارند.

واژه ها ي کلیدي: کامپوزیت آلومینیوم، آلومیناید نیکل، مقاومت به خوردگی، دماي تفجوشی

مقدمه

از کامپوزیتهاي زمینه فلزي میتوان در تولید موادي با استحکام بالا در عین حال نرمی بالا استفاده کرد. اینگونه مواد خواص فیزیکی و مکانیکی جالبی که تلفیقی از خواص خواص فلزي و سرامیکی است از خود نشان میدهند [ 1]. ترکیب .[ شیمیایی، مقدار، اندازه و نحوه توزیع ذرات تقویتکننده تاثیر قابل ملاحظه اي بر خواص کامپوزیت نهایی میگذارد [ 2

مهمترین مشکل این گونه کامپوزیتها فقدان پیوندهاي مناسب در فصل مشترك زمینه و تقویتکننده است، معمولا تقویت کنندهها تطابق خوبی با زمینه فلزي ندارند که باعث پیوندهاي ضعیف در فصلمشترك و در نهایت کاهش خواص مکانیکی و افزایش حساسیت به خوردگی می شوند. براي از بین بردن این مشکل تکنیک هاي خاصی مانند پوشش دادن ذرات تقویت کننده، تطبیق ترکیب شیمیایی زمینه ابداع شده است، که باعث افزایش شدید قیمت این نوع کامپوزیتها .[ 6 ,5 ,4 , میشود بدون اینکه تاثیر قابل ملاحظه اي در بهبود خواص مکانیکی آنها داشته باشد [ 3 مواد بسیاري به عنوان تقویتکننده براي کامپوزیتهاي پایه آلومینیوم پیشنهاد شده است. ترکیبات بین فلزي در سیستم به دلیل سختی بالا، مدول الاستیک زیاد و نقطه ذوب بالا، مواد بسیار مناسب براي تقویت NiAl و Ni3Al نظیر Ni-Al به عنوان ذرات تقویتکننده این است که ضریب انبساط Ni3Al 9] . یکی از مهمترین مزیتهاي ,8 , آلیاژ آلومینیوماند[ 7 حرارتی این ترکیب در دماي محیط بسیار نزدیک به ضریب انبساط حرارتی آلیاژهاي آلومینیوم است. این تطابق خوب بین ضرایب انبساط حرارتی باعث کاهش تنشهاي پسماند در هنگام اعمال سیکلهاي حرارتی و در نتیجه عدم شکست پیوند در دماي بالا نیز کاربرد داشته و استحکام نهایی، مقاومت به خوردگی و Ni3Al . زمینه با ذرات تقویت کننده میشود اکسیداسیون خوبی دارد. چگالی آن در مقایسه با سوپر آلیاژ پایه نیکل پایین است. تهیه شده به روش آلیاژسازي مکانیکی بعنوان تقویت کننده در زمینه آلومینیومی براي Ni3Al در این تحقیق از ذرات ساخت کامپوزیت به روش متالورژي پودر استفاده شده و نقش پارامتر دماي تفجوشی در تشکیل پیوند بین ذرات تقویتکننده با زمینه و نوع محصولات تشکیل شده در حین ساخت، بررسی و مطالعه شده است.براي مشخص کردن تاثیر این پارامتر ساخت بر خواص فیزیکی و مکانیکی، مقاومت به خوردگی به عنوان شاخص مورد بررسی قرار گرفته است.

این پروژه به صورت کامل موجود میباشد

خوردگی

خوردگی ( Corrosion )

خوردگی اصطلاحی است که به فساد فلزات از طریق ترکیب فلز با اکسیژن وسایر مواد شیمیایی انجام می شود.

زنگ زدن ( Rusting )

زنگ زدن فقط در مورد اکسید شدن آهن وآلیاژهای آهنی در هوای خشک یا مرطوب به کار می رود که محصول خوردگی از جنس هیدرات فریک یا اکسید فریک است .

اکسید شدن ساده فلزات سبک

این فلزات شامل فلزات قلیایی و قلیایی خاکی هستند که وقتی اکسید شوند حجم قشر اکسید تشکیل شده متخلخل بوده و مانعی جهت نفوذ اکسیژن به داخل قشر اکسید نیست و اکسید خاصیت چسبندگی به فلز ندارد. به طور خاص سدیم وپتاسیم در حرارت های عادی و متعارفی میل ترکیبی شدیدی با اکسیژن دارند ولی در درجات حرارت خیلی کم اکسید شدن به تاخیر می افتد و اکسید تشکیل شده در این حالت خاصیت چسبندگی دارد.

آلومینیوم و آلیاژهای آن

آلومینیوم ، فلزی نرم و سبک ، اما قوی است، با ظاهری نقره‌ای - خاکستری٬ مات و لایه نازک اکسیداسیون که در اثر برخورد با هوا در سطح آن تشکیل می‌شود، از زنگ خوردگی بیشتر جلوگیری می‌کند. وزن آلومینیوم تقریبأ یک سوم فولاد یا مس است . چکش خوار ، انعطاف پذیر و به راحتی خم می‌شود. همچنین بسیار بادَوام و مقاوم در برابر زنگ خوردگی است. بعلاوه ، این عنصر غیر مغناطیسی ، بدون جرقه ، دومین فلز چکش خوار و ششمین فلز انعطاف‌پذیر است آلومینیوم از جمله جدیدترین مصالح ساختمانی است که در آغاز قرن 20 یک فلز نسبتا کمیاب بود و این روزها از متداولترین فلزات است که به صورت آلیاژی و غیر آلیاژی به کار می رود .

ویژگی های عمومی خوردگی :

آلومینیوم یک فلز پست ( فعال ) است که با محیط اطراف میل ترکیبی شدیدی دارد . یعنی سطح آلومینیوم در معرض هوا به سرعت از یک لایه نازک اکسید آلومینیوم حدود 0.01 میکرومتر پوشیده می شود که فلز را از حمله بعدی خوردگی محافظت می کند . معادله زیر به معادله لگاریتمی معکوس معروف است که در مورد خوردگی و اکسید شدن فلزاتی نظیر آلومینیوم به کار می رود :

= 1/y0 – k9( Ln[a(t-t0)+1])

y0 : ضخامت قشر اکسید در بدو آزمایش
t0 : زمان آزمایش در بدو شروع
k9 : ثابت
این معادله در مورد اکسید شدن آلومینیوم د ردرجه حرارت معمولی و اکسیژن خشک صادق است . هم چنین د راین فلز و در فلز زیرکونیوم رشد فیلم به روش اکسید شدن آنودیک از این معادله پیروی می کند . وقتی آلومینیوم د رمجاورت اکسیژن خالص و خشک قرار می گیرد بین اکسیژن وآلومینیوم یک نوع پیل الکتریکی موضعی تشکیل می شود که سبب رشد فیلم می شود .

خوردگی یکنواخت :

خوردگی یکنواخت فلز آلومینیوم در فضای باز معمولا قابل اغماض است . محلول های دارای PH خارج از دامنه اثر ناپذیری در نمودار پتانسیل PH سبب خوردگی مواد ساخته شده از آلومینیوم می شوند. ملاط تازه تهیه شده هم قلیایی است ولذا خورنده آلومینیوم است از این رو برای اجتناب از گسترش مناطق حک شده در سطح فلز باید مراقبت شود که از پخش شدن ملاط جلوگیری شود . سطوح آلومینیومی که در تماس با بتون تازه هستند حتما در آغاز زدوده می شوند ولی به زودی با تشکیل اندود آلومینات کلسیم برروی آن ها از خوردگی بعدی جلوگیری می شود.

تشکیل حفره :

در اتمسفرهای باز آلوده ٬ حفره های کوچکی تشکیل می شوند که با چشم قابل رویت نیستند . روی این حفره ها جرم های کوچک محصولات خوردگی معمولا اکسید آلومینیوم و هیدروکسید آلومینیوم هستند ٬ تشکیل می شوند . حفره های کم عمق معمولا اثر چندانی بر استحکام مکانیکی ساختمان ها ندارند ٬ با این وجود جلای درخشنده فلز به تدریج از بین می رود و به جای آن اندود خاکستری – زنگاری محصولات خوردگی ظاهر می شود. اگر اتمسفر حاوی دوده فراوان باشد دوده توسط محصولات خوردگی جذب و رنگ زنگاری تیره ایجاد می شود .
اگر آلومینیوم به طور دائم در معرض آب قرار گیرد حفره دار شدن آن خیلی جدی خواهد بود . به خصوص اگر آب راکد باشد حضور اکسیژن وکلرید و یا یون های دیگر هالید ها تعیین کننده وجود حمله و شدت حمله خواهد بود . اگر یون های HCO3 و Cu2+وجود داشته باشند خطر حفره دار بودن بیشتر خواهد بود البته مشروط بر این که پتانسیل تشکیل حفره بالا رود . بیرون حفره واکنش کاتدی انجام می گیرد که کنترل کننده سرعت تشکیل حفره است .

خوردگی دو فلزی :

چون آلومینیوم یک فلز پست است خطر خوردگی دو فلزی در تماس مستقیم آن با یک فلز نجیب تر مثل فولاد وجود دارد . ولی شرط وقوع حمله ٬ حضور یک الکترولیت در نقطه تماس است . لذا خوردگی دو فلزی در فضای بسته خشک به وجود نمی آید و خطر حمله خوردگی دو فلزی در اتمسفر باز وجود دارد . البته این نوع خوردگی روی سطحی که با دوده آلوده شده باشد هم پیش می آید .

خوردگی شکافی:

نوعی خوردگی شکافی در آلومینیوم در حضور آب پیش می آید نتیجه این خوردگی شکافی می تواند تشکیل اکسید آلومینیوم باشد که به صورت لکه های آب سبب بی رنگ شدن سطح می شود . زدودن لکه هاب آب دشوارو احتمالا غیر ممکن است .

خوردگی لایه ای :

خوردگی لایه ای که به خوردگی پوسته شدن هم معروف است بیشتر به موادی که غلتک می خورند یا روزن ران می شوند ازنوع AlCuMg و AlZnMg محدود می شود . مکان حمله د رلایه های موازی نازک در جهت حرکت به جلو بوده است و سبب می شود که رویه های فلزی که مورد حمله قرار گرفته اند از هم جدا شده و یا تاول هایی بر سطح فلز ایجاد شود . خوردگی لایه ای با قرار گرفتن فلز در آب راکد و یا اتمسفر در یایی هم به وجود می آید و مقاومت در برابر خوردگی لایه ای هم از روی عملیات پیر سازی تعیین می شود .
یكی دیگر از خواص مشخصه آلیاژهای آلومینیوم مقاومت در مقابل خوردگی است. آلومینیوم خالص وقتی كه در هوا قرار گیرد بلافاصله با یك لایه چسبنده اكسید آلومینیومی پوشیده می‌شود، این لایه پوششی، مانع خوردگی می‌گردد. اگر در اثر سائیدگی این لایه كنده شود بلافاصله دوباره تشكیل می‌گردد. ضخامت این لایه نازك طبیعی در حدود 025/0 میكرون (یك میكرون = یك هزارم میلی‌متر) است، با این وجود بقدری محكم است كه مانع موثری در مقابل اغلب مواد خورنده محسوب می‌گردد.
البته برخی از آلیاژهای خاص آلومینیوم نسبت به دیگران مقاومتر است. برای مثال گروه آلیاژهای Al-mg مخصوصاً در مقابل هوا و آب دریا مقاوم است. از طرف دیگر آلیاژهای آلومینیوم حاوی مس یا روی از نظر مقاومت خوردگی ضعیف‌تر و از نظر استحكام مكانیكی قویتر می‌باشد.
روش های زیر در جلوگیری از خوردگی به کار می رود :

حفاظت کاتد ی:

مصالح آلومینیوم غوطه ور در آب را می توان به روش حفاظت کاتدی در مقابل تشکیل حفره حفظ کرد. برای این کار پتانسیل الکترودی را تا مقدار زیر پتانسیل تشکیل حفره جسم در محیط مورد نظر پایین می آورند٬ با وجود این گاز هیدروژن می تواند در کاتد تشکیل شود که نتیجه آن بالا رفتن مقدار PH است . هرگاه PH بسیار بالا رود آلومینیوم احتمالا مورد حمله قرار می گیرد لذا از حفاظت اضافی آن باید اجتناب کرد .

آندی کردن:

لایه اکسید تشکیل شده در سطح آلومینیوم در معرض هوا از خصلت حفاظتی خوبی برخوردار است اما این لایه اکسید را می توان با برقکافت ضخیم تر کرد . این کار را آندی کردن می گویند و اکسیدی که به این ترتیب تشکیل می شود اندود اکسید آندی نامیده می شود . با آندی کردن فلز مقاومت در برابر خوردگی افزایش می یابد ضمن اینکه سطح با قرار گرفتن در فضای باز ظاهر جدیدی پیدا خواهد کرد . در موقع آندی کردن آلومینیوم شی فلزی اند پیل الکترولیتی را تشکیل می دهد . اندود اکسید آندی که طی برقکافت ایجاد می شود شامل یک لایه فشرده به صورت سد در نزدیک سطح فلز و لایه دیگری با منافذ ریز بر روی آن است .

رنگ کاری :

مصالح آلومینیومی را برای فضای باز مثل ساختمان ها نیاز به رنگ مقاوم به خوردگی ندارند . خوردگی اتمسفری ان قدر شدید نیست که بر مقاومت ساختمان اثر گذارد . در هر حال رنگ کردن آلومینیوم بیشتر به منظور زیبا سازی انجام می شود.اگر مقاومت طبیعی آلومینیوم برای بعضی از محیط‌ها كافی نباشد در آن صورت روش هایی وجود دارد كه بتوان مقاومت آن را افزایش داد. برخی از این روشها عبارتند از: پوشش دادن با آلومینیم ٬ آندایزه کردن یا آبکاری ٬ پوشش سخت دادن ومحافظت کاتدی .

پوشش آلومینیومی دادن Alcladding:

بطور كلی آلیاژهای آلومینیوم با استحكام زیاد از نظر خوردگی كم مقاومترین آنها محسوب می‌گردند. این مطلب بخصوص در مورد آلیاژهای حاوی درصدهای زیاد مس یا روی صادق است. از طرف دیگر مقاومت به خوردگی آلومینیوم خالص بسیار زیاد است. پوشش آلومینیومی دادن یكی از روش های افزایش مقاومت خوردگی به یك آلیاژ با استحكام زیاد است. در این فرآیند یك لایه آلومینیوم خالص به سطح آلیاژ مورد نظر متصل شده و در نتیجه در مجموعه خواص مورد نظر حاصل می‌شود. این روش مخصوصاً در محصولات ورقه‌ای مناسب است.

آندایزه كردن (آبكاری) Anodizing:

در این روش از مقاومت زیاد در مقابل خوردگی لایه پوششی كه بلافاصله بر روی سطح آلومینیوم تازه بریده شده تشكیل می‌گردد استفاده می‌شود. همانگونه كه قبلاً ذكر گردید این لایه عامل مقاومت به خوردگی طبیعی این فلز است. آندایزه كردن در واقع یك نوع ضخیم كردن لایه اكسیدی به ضخامت تا چندین هزار برابر ضخامت لایه اكسید طبیعی است. نتیجه عمل، لایه‌ای است سخت با ضخامت حدود 5/25 میكرون بر تمام سطح آلومینیوم كه علاوه بر مقاومت به خوردگی در مقابل سایش نیز استحكام كافی دارد. آندایزه كردن یك روش الكتریكی است كه انواع مختلف آن اساساً از نظر محلولی كه فلز در آن مورد عمل قرار می‌گیرد و ضخامت لایه اكسیدی حاصل، فرق می‌نماید. از این طریق پوشش دادن علاوه بر حفاظت سطحی گاهی به منظور تزئینی نیز استفاده می‌گردد اگر فلز آندایزه شده را با انواع رنگهای مختلف پوشش دهند رنگ حاصل تقریباً بصورت قسمتی از اكسید سطحی بدست می‌آید.

تاول زدن سطح قطعات آلومینیمی در هنگام عملیات حرارتی :

عواقب نفوذ هیدروژن بداخل مذاب از طریق واکنش سطحی مذاب با بخار آب در ریخته گری کاملا مشخص است. یک چنین واکنشی ممکن است در خلال عملیات حرارتی انحلال نیز با آلومینیوم جامد انجام گیرد که منجر به جذب اتم های هیدروژن شود. این اتم ها می توانند در حفره های داخلی با هم ترکیب شده و تشکیل مجموعه های گاز ملکولی دهند. در اثر حرارت دادن ماده فشار گازی موضعی ایجاد می شود و با توجه به اینکه در این دماهای بالا فلز دارای پلاستیسیته نسبتا زیادی است این امر منجر به تشکیل تاولهای غیر قابل جبران سطحی می گردد.
تاولهای ایجاد شده بر سطح قطعات آلیاژ آلومینیومی عملیات حرارتی شده در محیط مرطوب حفره های داخلی که این تاولها در آنجا ایجاد می شوند از تخلخل های اولیه شمش که از بین نرفته اند ترکیبات بین فلزی که در خلال تغییر شکل ترک خورده اند و احتمالا خوشه های مکانهای خالی اتمی در شبکه که ممکن است در اثر حل شدن رسوبات یا ترکیبات حاصل شده باشند ناشی می شوند. در این گونه موارد وجود تاولی که باعث خرابی ظاهر سطحی قطعه می گردد ممکن است تاثیر برروی خواص مکانیکی قطعات بگذارد. در هر حال بیش از حد گرم کردن قطعه منجر به تاول زدن می گردد زیرا هیدروژن به آسانی می تواند توسط مناطق ذوب شده جذب گردد که در این صورت مساله جدی تر می شود و باعث مردود شدن قطعه کار می گردد.از آنجائی که حذف کامل حفره های داخلی در محصولات کار شده مشکل است ٬ لازم است مقدار بخار آب موجود در محیط کوره را به حداقل رسانید.اگر این امر امکان پذیر نباشد در آن صورت ورود یک نمک فلورایدی بداخل کوره در خلال عملیات حرارتی قطعات حساس می تواند از طریق کاهش واکنش سطحی قطعه با بخار آب مفید واقع شود.

منابع :

1) مبانی تکنولوژی خوردگی / اینار ماتسون / ترجمه عسگر هورفر
2) خوردگی فلزات و جلوگیری از آن / مهندس محمد تقی علیزاده طوسی
3) http://www.joshkari.150m.com
4) http://iranwelding.blogfa.com

ارتقاء خواص مكانيكي و مقاومت ب هخوردگي تنشي آلومينيوم 7075

ارتقاء خواص مكانيكي و مقاومت ب هخوردگي تنشي آلومينيوم 7075

ب هوسيله نورد و عمليات پيرسازي دو مرحل هاي

 

چكيده

پيرسازي دو مرحل ه اي، عمليات حرارتي نويني است كه بر روي آل ياژهاي گروه 7000 آلومينيوم و به منظور افزايش مقاومت به خوردگي

اين آلياژها مي شود ، پيشنهاد SCC كه منجر به افت مقاومت به T تنشي و ح فظ استحكام بالاي آنها، به عنوان جايگزين عمليات حرارتي 6

شدهاست. اين عمليات شامل يك مرحله پيرسازي كوتاه در دماي 200 درجه سانتي گراد پس از كوئنچ، كوئنچ مج دد و سپس پيرس ازي

بهروش معمول در دماي 120 درجه سانتي گراد، به منظور دستيابي بهتوزيع ريز و پراكنده ذرات فاز ثانويه است . در اين تحقيق به بررسي و

بهسازي عمليات حرارتي نوين پيرسازي دو مرحل ه اي آلومينيوم 7075 پرداخته شد ه است. انجام يك مرحله نورد سرد پيش از بازگشت و نيز

شد . كرنش T آلياژ تا ن مونه 73 SCC و مقاومت به T يك مرحله پيش از پيرسازي مجدد، باعث افزايش همزمان استحكام تا اندازه نمونه 6

و كرنش نورد دوم باعث شكست رسوبات روي مرز دانه و افزايش سطح مناطق الكترونده گرديد η اوليه منجر به تشكيل بيشتر رسوبات فاز

شدند. SCC كه هر دو عامل، كاهش انحلال رسوبات را بههمراه داشته و در نتيجه باعث افزايش مقاومت به

واژ ههاي كليدي:

. آلومينيوم 7075 ،SCC ، پيرسازي دو مرحله اي، انحلال آندي

-1 مقدمه

آلياژهاي آلوم ينيوم سر ي 7000 بهعلت استحكام بالا و دانسيته

پايين، استفاده گسترد هاي در صنايع هوايي دارند [ 1]. علت

استحكام بالاي اين آلياژ، توزيع ريز و يكنواخت رسوبات فاز

،T ثانويه در شبكه است كه طي عمليات پيرسختي 6

حاصل م ي شود. مراحل رسوب گذاري از محلول جامد فوق

:[ اشباع تا رسوبات پايدار در اين آلياژ به صورت زير است [ 2

Solid solution → GP Zones → ή→ η(MgZn2)

متأسفانه اين گروه در ماكزيمم سختي ب ه دست آمده طي عمليات

تا حدود زيا دي مقاومت به خوردگي تنشي خود را ،T حرارتي 6

از دست م ي دهند. رسو بهاي به وجود آمده پس از عمليات

52 فصلنامه علمي پژوهشي مهندسي مواد مجلسي / سال سوم / شماره اول / بهار 1388

بوده كه عامل اصلي افزايش ή و GP عمدتاً از نوع T حرارتي 6

.[ استحكام م يباشند [ 3

SCC كه از مقاومت به T در نمون ه هاي فرتوت شده با مشخصه 7

كاملاً قابل قبولي برخو ردارند، رسوباتبي شتر از نوع غير همبسته

% است كه منجر به كاهش استحكام بين 10 تا 15 η و بزر گ تر از

م ي شود [ 4]. تلا ش هاي زيادي T اين نمونه ها نسبت به نمونه 6

اين آلياژها انجام شده است و آنچه SCC جهت درك مكانيزم

و ارتباط اين SCC مسلم است ماهيت بين دان ه اي ترك

و مناطق عاري از GBP خوردگي با رسوبات روي مرز دانه

است . هر چه اندازه رسوبات روي PFZ رسوب مجاور مرز دانه

بالاتر SCC مرز دانه بزرگتر و فاصله آنها بيشتر باشد مقاومت به

.[ است [ 5

بهمنظور دستيابي به اين ساختار و ادغام آن با استحكام بالا، چند

عمليات حرارتي پيشنهاد شد هاست كه از آن جمله عمليات

6]، در دهه ] بازگشت و پيرسازي مجدد 1 است كه توسط سين ا 2

T 70 ارائه شد و موفق به دستيابي بهآلياژي با استحكام نزديك به 6

شد . اين پروسه شامل T و مقاومت به خوردگي تنشي نزديك به 73

180 درجه سانتي گراد ب همدت - در دماي 240 T آنيل نمون ه هاي 6

5 تا 2400 ثانيه بازگشت، كوئنچ در آب و سپس پيرسازي مجدد

م يشد . پس از بازگشت، رسوبات روي مرز T مانند عمليات 6

را بالا م ي برند و SCC دانه درشت و با فاصله شده و مقاومت به

در پيرسازي مجدد، رسوبات ريز در شبكه تشكيل شده و

نزديك مي كنند. T استحكام را بهنمونه 6

در (SQA) عمليات ديگري با نام كوئنچ دو مرحله اي و پيرسازي

سال 2007 توسط او 3 و همكارانش [ 7]، پيشنهاد شد كه عبارت

200- است از كوئنچ آلياژ از دماي محلو ل سازي تا حدود 230

درجه سانتي گراد، توقف به مدت 5 تا 30 ثانيه در اين دما، كو ئنچ

مجدد و سپس پيرسازي به شيوه معمول . در اين روش با ت وقف در

دماي بالا ، رسوبات درشت و با فاصله زياد تشكيل شده و با

پيرسازي در دماي پايين ، رسوبات ريز درون دانه نيز تشكيل

ميشوند كه در كل منجر به حصول تركيب مناسبي از استحكام و

خواهند بود . اين روش به علت سرعت كل SCC مقاومت به

كوئنچ پايين براي آلياژهاي حساس به نر خ كوئنچ گروه 7000

مانند 7075 مناسب نيست . عمليات ديگر تحت عنوان پيرسازي

دو مرحل ه اي توسط وانگ 4 و همكاران [ 8]، بر روي آلومينيوم

7050 انجام شد كه عبارت بود از اعمال پي ش كرنش 5% پس از

كوئنچ، پيرسازي در دماي 200 درجه سانت يگراد با مدت

زما نهاي مختلف و سپس كوئنچ و پيرسازي در دماي 120 درجه

سانت يگراد ب همدت 24 ساعت.

SCC در اين روش طيفي از تركي ب هاي استحكام و مقاومت به

پديد مي آيد كه هر كدام از جهاتي خواص قابل قبولي دارند اما

ادغام نشده است . T و استحكام 6 T73 SCC در هيچكدام خواص

در اين تحقيق تلاش بر اين بوده تا با ادغام كار مكانيكي با

عمليات حرارتي در نمون ههاي تهيه شدهبه روش اخير، هر دو

و استحكام آلياژ 7075 را تا حد قابل SCC خاصيت مقاومت به

ملاحظ هاي بهبود ببخشيم.

-2 روش تحقيق

6 از آلياژ mm آزمايشات بر روي يك ورق با ضخامت

،1/6 wt % Cu ،0/5 wt % Ti آلومين يوم 7075 و با تركي ب

5/6 انجام شد . نمون ه ها ابتدا در wt % Zn ،2/5 wt % Mg

كور هاي با دماي 470 درجه سانتي گراد و ب ه مدت زمان 3 ساعت،

تحت عمليات محلو لسازي 5 قرار گرفتند و تا دماي محيط

ب هوسيله آب كوئنچ شدند . پروسههاي مختلف حرارتي و

مكانيكي اعمال شده روي آلياژ در جدول ( 1) نمايش داده

،T و 73 T شد هاست. علاوه بر دو عمليات حرارتي معمول 6

تركيب هاي جديدي از عمليات ترمومكانيكي و فرآيند پيرسازي

دو مرحله اي نيز بر روي نمونه ها آزمايش شد.

در صورت وجود بهمعني درصد كرنش r1 ،r1Ar2a در نامگذاري

بهمعني پيرسازي ب همدت 5 دقيقه در دماي 200 درجه A ، اوليه

a م يزان كرنش ن ورد پس از پيرس ازي اول و r سانتي گراد، 2

بهمعني پيرسازي طبيعي به مدت 2 روز و سپس پيرسازي در

دماي 120 درجه سانتي گراد به مدت 24 ساعت مي باشد.

ارتقاء خواص مكانيكي و مقاومت ب هخوردگي تنشي آلومينيوم 7075 ب هوسيله نورد و عمليات پيرسازي دو مرحله اي 53

جدول ( 1): پروسههاي مختلف انجام شده روي نمونهها.

عمليات حرارتي عنوان

T6 470°C/3h + 120° + كوئنچ در آب C/24 h

T73 470°C/3h + 120° + كوئنچ در آب C/24 h + 160°C/18 h

A30a 470°C/3h + 200° + كوئنچ در آب C/5 min + 120° + كرنش % 30 + كوئنچ C/24 h

A50a 470°C/3h + 200° + كوئنچ در آب C/5 min + 120° + كرنش % 50 + كوئنچ C/24 h

A70a 470°C/3h + 200° + كوئنچ در آب C/5 min + 120° + كرنش % 70 + كوئنچ C/24 h

5A30a 470°C/3h + 200° + پيشكرنش % 5 + كوئنچ در آب C/5 min + كرنش % 30 + كوئنچ + NA + 120°C/24 h

5A50a 470°C/3h + 200° + پيشكرنش % 5 + كوئنچ در آب C/5 min + كرنش % 50 + كوئنچ + NA + 120°C/24 h

5A70a 470°C/3h + 200° + پيشكرنش % 5 + كوئنچ در آب C/5 min + كرنش % 70 + كوئنچ + NA + 120°C/24 h

شكل ( 1): نتايج تست كشش براي نمونههاي مختلف.

و با ASTM B557M نمون ههاي تست كشش طبق استاندارد

(6 mm × 25 و سطح مقطع (ضخامت mm طول سنجه

ماشين كاري و آماده شده و تحت تست كشش يك بعدي با

2 قرار ×10-3Sec⎯¹ با نرخ ك رنش Instron دستگاه 8802

گرفتند. اندازه گيري مقاومت به خوردگي تنشي ب ه وسيله تست

%3/ در هوا و محلول 5 (SSRT) كشش با نرخ كرنش پايين

كلريد سديم انجام شد.

نمونه هايي مشابه تست كشش با كرنش معمول، ماشين كاري و

3 در دماي ات اق ×10-6Sec⎯¹ پوليش شد و با نرخ كرنشي معادل

تست شدند . از ميكروسكوپ الكتروني روبشي براي بررسي

سطح شكست و ميكروسكوپ الكتروني عبوري با مشخصات

براي بررسي ريزساختار (JEOL, TEM 2010 ،200K ،109A)

استفاده شد.

-3 نتايج و مباحث

شكل ( 1) خواص مكانيكي آلياژ را پس از طي فرآيندهاي

مختلفجدول ( 1) نشان مي دهد. هما نگونه كه مشاهده م ي شود،

54 فصلنامه علمي پژوهشي مهندسي مواد مجلسي / سال سوم / شماره اول / بهار 1388

.5A70a ( 5 و د A50a ( ج ،A50a ( ب ،T مرز دانه در نمونههاي الف) 6 TEM شكل ( 2): تصوير

نشان T كاهش استحكام محسوسي را نسبت بهنمونه 6 T نمونه 73

م يدهد كه مطابق با نتايج قبلي بررسي شد هاست.

در مورد نمونه هاي دو مرحله پيرشده مي توان دو روند متفاوت را

تشخيص داد.

نمونه هايي كه تحت 5% كرنش اوليه قرار گرفته بودند، در كل

استحكام پايين تري نسبت به نمون ههاي متناظر بدون كرنش اوليه

از خود نشان دادند و در مقابل با بالا رفتن كرنش نورد ثانويه،

استحكام تسليم و كششي همه نمونه ها افزايش يافته است . حضور

نابجايي هايي كه در طي نورد اول يه به وج ود مي آيد، منجر

η بهجوانه زني مستقيم، ناهمگن و محدود رسوبات فاز پايدار

بر روي نابجايي ها مي شود كه مقدار عنصر آلياژي حل شده در

را ή و GP زمينه، ب راي تشكيل رسوبات اصلي استحكام دهنده

كم مي كند [ 9] (شكل 2- ج و 2- د ). نابجايي هاي ايجاد شده در

مرحله دوم نورد نيز مي توانند نقش مشابهي در كاهش استحكام

آلياژ پس از پيرسازي ثانويه داشته باشند.

اما پيرسازي طبيعي نمونه ها منجر به رسوب گذاري همگن تر رو ي

به وجود آمده در دماي پايين شده و از ايجاد بيش از GP مناطق

.[ بر روي نابجايي ها جلوگيري م ي كند [ 7 η حد رسوبات فاز

علاوه بر اين، افزايش استحكام با افزايش كرنش به دليل كرنش

سختي بيشتر و نيز بالا رفتن دانسيته نابجايي ها و در نتيجه توزيع

درون زمينه است. جدول ( 2) نتايج تست η بهتر و ريزتر رسوبات

شامل استحكام تسليم، استحكام كششي و درصد ازدياد SSRT

طول يكنواخت را براي نمونه هاي مختلف نشان مي دهد . نسبت

در نظر گرفته شده كه هر SCC به عنوان معيار مقاومت ب ه Esol/Eair

چه اين مقدار به 1 نزديك تر باشد، به مفهوم اين است ك ه

نسبت به ديگر نمونه ها T بالاتر است . نمونه 6 SCC مقاومت به

را SCC و در نتيجه كمترين مقاومت به Esol/Eair كمترين نسبت

مطابق انتظار از مقاومت به T از خود نشان مي دهد و نمونه 73

بالايي برخوردار است . در حالت كلي نمونه هايي كه پيش SCC

از پيرسازي اول 5% نورد شده بودند، بر خلاف استحكام

بالاتري نسبت به نمونههاي SCC مكانيكي پايين ترشان مقاومت به

نورد نشده از خود نشان داده اند. يكي از مكانيزم هاي خوردگي

.[ تردي هيدروژني است [ 10 SCC مرز دانه در طي

د ج

ب الف

ارتقاء خواص مكانيكي و مقاومت ب هخوردگي تنشي آلومينيوم 7075 ب هوسيله نورد و عمليات پيرسازي دو مرحله اي 55

براي نمونههايمختلف. SSRT جدول ( 2): نتايج تست

UTS (Mpa) Elongation (%)

Treatment In air IN 3.5% NaCl In air IN 3.5% NaCl Esol/Eair

T6 583 576 11/2 7/5 66/9

T73 510 502 10/8 9/9 92

A30a 552 541 11/1 8/4 76

A50a 564 553 11 8/7 79

A70a 586 579 10/7 8/2 77

5A30a 546 538 11/2 8/9 79

5A50a 557 550 11 10/3 94

5A70a 572 563 10/8 9/2 85

هيدروژن اتمي محلول در زمينه، براي نفوذ نيازمند مسيرهايي با

سرعت نفوذ بالاست و به همين دليل ميزان حضور هيدروژن در

مسير پرسرعت مرز دان هها بيشتر است . آلبرشت 6 و

همكارانش [ 11 ]، نشان دادند نابجايي هاي متحرك توليد شده در

نوك ترك، مي توانند نقش مؤثري در بالا برد ن سرعت نفوذ

هيدروژن درون شبكه ايفا كرده و در نتيجه باعث بالا بردن نرخ

خوردگي شوند.

هيدروژن در برابر رسوبات مانند كاتد عمل كرده و سبب انحلال

رسوبات و پيشروي ترك خوردگي مي شود . با بزرگ شدن

لغزشهاي اطراف ،η به ή و GP رسوبات و تغيير ماهيت آنها از

.[ رسوب همگن تر شده و از حالت صفحه اي خارج مي شود [ 12

نابجايي هاي ايجاد شده در مرحله پيش كرنش، باعث بالا رفتن

شده و به تشكيل رسوبات ή و رسوبات GP سرعت انحلال مناطق

از مقدار η كمك مي كند . با تشكيل رسوبات η غيرهمبسته

نابجاييهاي متحرك كم شده و در نتيجه با كاهش نفوذ

كندتر مي شود . از طرفي بزرگ SCC هيدروژن، رشد ترك

كه نقش آند دارد و باعث كاهش انحلال آندي GBP شدن

ميشود، نقش مهمي در به دام انداختن و انباشته كردن هيدروژن

اتمي و تبديل آن به ملكولي و در نتيجه جلوگيري از اثر نامطلوب

.[ گالوانيكي هيدروژن دارد [ 13

( كرنش اعمال شده د ر نورد ثانويه، همان گونه كه در شكل ( 2

مشخص است ، منجر به شكست برخي از رسوبات و نيز كوچكتر

مي شود كه هر دو اثر با افزايش كرنش نورد PFZ شدن منطقه

،% با افزايش كرنش نورد تا 50 SCC افزايش مي يابند. مقاومت به

افزايش و پس از آن كاهش نشان ميدهد.

شكسته شدن رسوبات، بدون تأثير قابل ملاحظه در كاهش حجم

مؤثر رسوبات و جلوگيري از ايفاي نقش آنها به عنوان سد راه

هيدروژن، منجر به افزايش سطح آزاد آند و در نتيجه كند شدن

روند انحلال رسوبات مرز دانه مي شود. علاوه بر اين با افزايش

كوچكتر شده و ميزان رسوبات پراكنده PFZ كرنش نورد، منطقه

جوانه زد ه اند ، PFZ كه به صورت غيرهمگن در مناطق مختلف

كه قطب الكترون گير و كاتد PFZ بيشتر مي شود. كوچك شدن

مؤثر SCC محسوب مي شود، تا اندازه اي بر بالا رفتن مقاومت به

است، اما با بالا رفتن مقدار كرنش از 50 %، نتيجه عكس حاصل

از يك مقدار بهبعد، منجر PFZ مي شود و كوچكتر شدن مناطق

بهكاهش نرمي شكست مناطق اطراف رسوب و در نتيجه افزايش

م يشود. SCC تردي شكست و كاهش مقاومت به

سطح مقطع شكست را براي نمونه هاي SEM شكل ( 3)، تصاوير

مشابه، با سه مقدار كرنش نورد متفاوت نشان مي دهد. در

56 فصلنامه علمي پژوهشي مهندسي مواد مجلسي / سال سوم / شماره اول / بهار 1388

.5A70a 5 و A50a ،5A30a براي نمونههاي SSRT شكل ( 3): تصاوير مقطع شكست پس از تست

5 اثري از تردي خوردگي و يا A50a 5 و A30a نمون ههاي

شكست ترد ديده نم يشود و شكست مرز دانه با تغيير فرم

پلاستيكي مناطق اطراف رسوب در مرز دانه توأم است، در

5 تا حدودي سطح مقطع شكست A70a حال يكه براي نمونه

5 تا حدودي A50a تردتر بهنظر مي رسد. در مجموع نمونه

نشان داده در حاليكه T مقاومت بهخوردگي بالاتري از نمونه 73

دارد. T خواص مكانيكي كاملاً نزديك بهنمونه 6

-4 نتيجه گيري

-1 اعمال 5% كرنش پيش از پيرسازي در دماي بالا بهعلت

و در نتيجه η و افزايش رسوب ή و GP كاهش ميزان رسوبات

همگن شدن لغزش و كاهش نابجاييهاي متحرك، منجر

آلياژ شده و در عوض كاهش نسبي SCC ب هافزايش مقاومت به

استحكام را بههمراه دارد.

-2 بالا رفتن كرنش در مرحله دوم نورد باعث افزايش استحكام

شده ولي كرن شهاي بالاتر از 50 %، بهدليل كوچك كردن بيش

منجر بهافت مقاومت بهخوردگي م يشود. تا پيش از PFZ از حد

اين كرنش، افزايش كرنش بهعلت شكسته شدن رسوبات روي

مرز دانه و بالا رفتن سطح الكترون ده و ثابت ماندن حجم مؤثر

و بهبود مقاومت به GBP رسوبات، باعث كاهش انحلال آندي

م يشود. SCC

-3 در اين تحقيق با اعمال يك عمليات ترمومكانيكي جديد بر

مقاومت ب هخوردگي تنشي بالاتر از نمونه ،Al- روي آلياژ 7075

حاصل شد. T و استحكام بسيار نزديك بهنمونه 6 T73

ج

ب الف

ارتقاء خواص مكانيكي و مقاومت ب هخوردگي تنشي آلومينيوم 7075 ب هوسيله نورد و عمليات پيرسازي دو مرحله اي 57

5

- مراجع

[1] J. E. Hatch (Ed.), Aluminum Properties and Physical

Metallurgy, American Society for Metals, OH, 1989.

[2] M. M. Sharma, M. F. Amateau and T. J. Eden, "Hardening

Mechanisms of Spray Formed Al–Zn–Mg–Cu Alloys with

Scandium and other Elemental Additions", Journal of

Alloys and Compounds, Vol. 416, pp. 135-142, 2006.

[3] N. Q. Chinh, J. Lendvai, D. H. Ping and K. Hono, "The

Effect of Cu on Mechanical and Precipitation Properties of

Al–Zn–Mg Alloys", Journal of Alloys and Compounds,

Vol. 378, pp. 52-60, 2004.

[4] A. F. Oliveira Jr., M. C. de. Barros, K. R. Cardoso and

D. N. Travessa, "The Effect of RRA on the Strength and

SCC Resistance on AA7050 and AA7150 Aluminium

Alloys", Materials Science and Engineering A, Vol. 379,

pp. 321-326, 2004.

[5] M. Puiggali, A. Zielinski, J. M. Olive, E. Renauld,

D. Desjardins and M. Cid, "Effect of Microstructure on

Stress Corrosion Cracking of an Al-Zn-Mg-Cu Alloy",

Corrosion Science, Vol. 40, pp. 5-805-819, 1998.

[6] B. M. Cina and U. S. Patent, No. 3, 856, 584, 1974.

[7] B. L. Ou, J. G. Yang and M. Y. Wei, "Effect of

Homogenization and Aging Treatment on Mechanical

Properties and Stress-Corrosion Cracking of 7050 Al

Alloy", Metall. Mater. 38A, pp. 471-479, 2007.

[8] D. Wang, D. R. Ni and Z. Y. Ma, "Effect of Pre-strain and

Two-step Aging on Microstructure and Stress Corrosion

Cracking of 7050 Alloy", Materials Science and

Engineering A 494, pp. 360-366, 2008.

[9] G. Waterloo, V. Hansen, J. Gjønnes and S. R. Skjervold,

"Effect of Predeformation and Preaging at Room

Temperature in Al–Zn–Mg–(Cu,Zr) Alloys", Materials

Science and Engineering A, Vol. 303, pp. 226-233, 2001.

[10] D. Najjar, T. Magnin and T. J. Warner, "Influence of

Critical Surface Defects and Localized Competition

Between Anodic Dissolution and Hydrogen Effects During

Stress Corrosion Cracking of a 7050 Aluminium Alloy",

Materials Science and Engineering A, Vol. 238, pp.

293-302, 1997.

[11] J. Albrecht, B. J. McTiernan, I. M. Bernstein and A. W.

Thompson, "Hydrogen Embrittlement in a High-strength

Aluminum Alloy", Scripta Metallurgica, Vol. 11, pp.

893-897, 1977.

[12] D. Nguyen, A. W. Thompson and I. M. Bernstein,

"Microstructural Effects on Hydrogen Embrittlement in a

High Purity 7075 Aluminum Alloy", Acta Metallurgica,

Vol. 35, pp. 2417-2425, 1987.

[13] R. G. Song, W. Dietzel, B. J. Zhang, W. J. Liu, M. K.

Tseng, A. "Stress Corrosion Cracking and Hydrogen

Embrittlement of an Al–Zn–Mg–Cu Alloy", Acta

Materialia, Vol. 52, pp. 4727-4743, 2004.

-6 پينوشت

1- Retrogression and Reaging

2- Cina

3- Ou

4- Wang

5- Solution Treatment

6- Albercht

چرخ دنده ها

چرخدنده ها در انواع ماشین آلات کاربرد دارند . آن ها می توانند کوچک باشند در حدود 3 میلی متر یا بزرگ باشند در حدود 11 متر قطر داشته باشند . آن ها برای انتقال حرکت دورانی از یک محور به محور های دیگر بکار می روند که این کار توسط چرخ های دندانه دار شده ای انجام می گیرد که به طور مستقیم با هم درگیر می شوند . در مقابل چرخ زنجیر ها حرکت را از یک محور به محور های دیگر توسط زنجیر انتقال می دهند . چرخدنده ها برای انتقال قدرت بکار می روند مانند گیربکس ماشین و غالب دستگاه های صنعتی  و در بعضی موارد برای کنترل بکار می روند .

چرخدنده هایی که حرکت را از یک محور به محور های دیگر انتقال می دهند برای محور ها می توان سه حالت را در نظر گرفت .

الف ) محورهای موازی

ب ) محورهای متقاطع

ج ) محورهای متنافر

در هر کدام از این جانمایی محورها یک سری از انواع چرخدنده می توانمند کاربرد داشته باشند .

محور های موازی

در این نوع جانمایی محورها به صورت موازی قرار گرفته اند. چرخدنده هایی که در این نوع جانمایی بکار می روند شامل :

1) چرخدنده ی ساده که می تواند دندانه ی داخلی و یا خارجی باشد .

 2) چرخدنده ی مارپیچی که در دو نوع داخلی و خارجی و همچنین ساده و دوبل وجود دارد .

محور های متقاطع

این محور ها در این جانمایی همدیگر را در یک نقطه قطع می کنند .

چرخدنده هایی که در این نوع جانمایی بکار می روند شامل :

1) چرخدنده ی مخروطی دندانه مستقیم

2) چرخدنده ی مخروطی مارپیچی

3) چرخدنده ی مخروطی زاویه صفر ( زرول )

4) صفحه دنده

محورهای متنافر

این محورها نه موازی اند و نه متقاطع و چرخدنده هایی که در این نوع جانمایی بکار می روند شامل :

1) چرخ دنده مارپیچی متقاطع و زاویه دار

2) چرخ دنده ی حلزونی که می تواند ساده و دوبل باشد

3) چرخدنده های هیپوئیدی

 

تعويض قطعات و مواد فرسوده و معيوب

در هر حال نگهداري و تعميرات نمي تواند باعث افزايش طول عمر طراحي شده شود ، ولي نگهداري و تعميرات مي تواند عملكرد تجهيزات را براي كارخانه شما حفظ نمايد . جهت حفظ اين عملكرد عملياتي همانند بازسازي و تعميرات اساسي تجهيزات ضروري بنظر مي رسد و بطور معمول عمليات تعمير و نگهداري از رده هاي پايين تر شروع شده و به رده هاي پايين تر ختم مي گيرد. اينگونه از عمليات را بايستي به عنوان هزينه هاي سرمايه گذاري در نظر گرفته شود.

آيا هميشه تجهيزات موجود خود را تعمير اساسي مي كنيد ؟
آيا عملكرد ماشينهاي بازسازي شده همانند ماشينهاي نو هستند ؟
اين نكته را به خاطر داشته باشيد كه هزينه احتمالي بازسازي ماشينهاي مستهلك و فرسوده ، اگر زياد نباشد حداقل پنجاه درصد هزينه خريد يك ماشين نو است . در برخي از موارد نظير بازسازي ديگهاي بخار ويا بازسازي پره هاي توربين انجام بازسازي معقول بنظر ميرسد. آثار اثربخش نگهداري و تعميرات (نت) را بايستي تا پايين ترين سطح تجهيزات و تاسيسات كارخانجات مد نظر قرار داد.

نگهداري و تعميرات (نت) حد اقل در پنج برنامه مجزا كه هر برنامه نسبت به برنامه قبلي پيچيدگي بيشتري پيدا ميكند توسعه و گسترش داده مي شود .اين برنامه ها از تجهيزات , ابزارآلات و لوازم يدكي كه بايد براي راه اندازي استفاده ميشوند تا مواردي كه بايد براي جلوگيري از شكست پيش بيني شود ، طبقه بندي مي شوند . هر يك از اين برنامه ها از جايگاه خاصي در راهبرد كلي نگهداري و تعميرات برخوردار است . اين پنج برنامه عموما با عناوين زير نامگذاري شده اند عبارتند از :

نگهداري و تعميرات (نت) مبتني به شكست .
نگهداري و تعميرات (نت) پيشگيرانه برنامه ريزي شده .
نگهداري و تعميرات (نت) پيشگويانه .
نگهداري و تعميرات (نت) مبتني بر قابليت اطمينان .
نگهداري و تعميرات (نت) جامع .

 

دا

 

چرخدنده ها    

اساسا چرخدنده ها شکل تکامل یافته چرخ های اصطکاکی هستند که برای جلوگیری از لغزش و اطمینان از یکنواختی حرکت نسبی دندانه به آنها اضافه شده است.

 

کاربردها:

از جمله موارداستفاده از چرخدنده ها انتقال دورونیزقدرت از محوری به محور دیگروهمچنین تغییر حرکت دورانی به خطی و بالعکس از دیگر کاربردها میباشد.

 

انواع چرخدنده ها:

چرخدنده ها را به چند صورت میتوان طبقه بندی کرد.ممکن است بر حسب شکل ظاهری ، نوع کاربرد ویا روش ساخت آنها را طبقه بندی کرد. اما دراکثر مواقع چرخدنده ها بر حسب شکل ظاهری طبقه بندی میشوند:

چرخدنده های ساده-مارپیچ-شانه ای-مخروطی-مخروط مارپیچ-حلزون-چرخ حلزون-جناغی –اختلافی و ....

از مهمترین چرخدنده ها میباشند.

  دانلود  کامل فایل  pdf   از  rapidshare        

 

مواد چرخدنده ها

 

در سال های اخیر انتخاب صحیح مواد و رفتار آن ها متناسب شده است با شرایط کاری که در معرض تبدیل شدن به روش هایی پیچیده است .علاوه بر فاکتور های دیگر ، عملکرد مناسب چرخدنده مستقیما متاثر از ماده ی بکار رفته و رفتار خوب آن است . نهایتا مسئولیت طراحان مشخص کردن مواد با رفتار مقتضی است . از این رو ، طراحان می بایست در این موضوع کاوشی عمیق کرده و به دانش عمیق از مواد دردسترس نایل شوند ، اطلاعاتی چون : رفتار مواد ، انواع کاربرد ، دلایل احتمالی شکست مواد ، توانایی ماشین کاری ، استحکام ، کاراکترهای عملی و تمام موضوعات مورد نیاز دیگر . انتخاب مناسب مواد و اطلاعات دیگر پیش نیاز یک طراحی خوب و مو ثر است . در این قسمت خواص مواد مختلف که برای ساخت چرخدنده کاربرد دارند مورد بحث قرار می گیرد .

قبل از توضیح مفصل در مورد تک تک مواد شاید بهتر باشد موارد پیشنهادی زیر را در انتخاب مواد مرور کنیم .

1) آهن ریختگی در جایی بکار می رود که تنش کم و خفیف باشد .

2) فولاد های ساختمانی و فولد ریختگی برای عملکرد سبک تا متوسط چرخدنده در نظر گرفته می شوند .

3) وقتی که صدمات تنش بالا و سخت باشد ، فولاد های سخت کاری شده و تمپر شده و یا سخت کاری سطحی شده باید مورد استفاده قرار گیرند .

4) برای خواص ویژه ی متفاوت ، چون مقاومت در مقابل خوردگی ، خوردگی ، سایش و... فولاد های آلیاژی مختلف که شامل فولاد های زنگ نزن است کاربرد دارند . بعضی از این فولاد ها بیشترین مقدار چکش خواری را با استحکام تنشی ( کششی ) دارند که این خاصیت در فولاد کربنی معمولئ پیدا نمی شود .

5) برنز ها بهتر از آلیاژ های آلومینیوم و قلع ، استحکام بالا همراه با خواص لغزشی خوب را نشان می دهندکه معمولا برای چرخدنده های حلزونی مورد استفاده قرار می گیرند .

6) مواد غیر فلزی که خواص کاری خوب و حرکت بی صدا از مشخصات آن ها است .

معمولا دندانه های پینیون نسبت به دنده های چرخدنده بیشتر در معرض تنش قرار می گیرد از این رو دو چرخدنده با مقدار سختی مشابه نباید با هم جفت شوند . عموما در این موارد سختی پینیون را بالا تر از چرخدنده در نظر می گیرند .

    پینیون دارای دندانه ی کمتری است و استعداد بیشتری برای فرسوده شدن دارد زیرا در یک مدت زمان مشخص بسیار بیشتر از چرخدنده کار می کند ، در نتیجه و بنابر این عاقلانه این است که پینیون را سخت تر از چرخدنده درست کنیم .  تفاوت در مقدار سختی در کاهش نرخ فرسایش مفید است . در مواردی که سخت کاری سطحی است عمق سخت شده ی قطعه بسیار مهم است و به طور تقریبی :

ضخامت ریشه ی دندانه 6/1 = عمق سخت شده ی قطعه

 دانلود  کامل فایل  pdf   از  rapidshare        

 

    

ماشين‌كاري با جت آب و ذرات ساينده

اگرچه سال‌هاست كه از استفاده از تكنولوژي جت مواد ساينده و جت آب مي‌گذرد و ليكن اخيراً اين دو فرآيند در زمينه بازار ماشین ابزار جايگاه مناسبي پيدا كرده است. اين موضوع مهم و قابل توجه است و تعدادي از نوآوران قديمي با استفاده از جايگزيني و تكميل فرآيندهاي معمولي ماشين‌كاري خود با استفاده از اين دو فرآيند (ماشين‌كاري با جت‌آب و جت مواد ساينده) سود فراواني برده‌اند

 

 

 

ساچمه زنی

ساچمه زنی (Shot Peening) فرایندی معروف و در عین حال مهم است که نیاز به معرفی و توسعه دارد.

تمیزکاری شیشه، سنگ و فلز یا مواد سخت دیگربه وسیله پرتاب ماسه توسط هوای فشرده انجام می شود. "بنجامین تیلگهام" در سال ۱۸۷۱ این فناوری را به ثبت رساند اما بعدها ساچمه‌زنی بیشتر توسعه یافت.

 این عملیات فرایند شکلدهی سرد است که در آن تنشهای باقیمانده درونی فشاری در منطقه ای نزدیک به سطح قطعه کار ایجاد می شوند. ساچمه زنی جایگزین فرایندهای پیچیده و هزینه بر شده و هزینه مصرف مواد را کاهش می دهد. این فرایند امکان طراحی قطعات سبکتر را فراهم آورده و بنابراین افزایش نسبت استحکام به وزن و همچنین نسبت هزینه به سود را در پی دارد.

 

تقدیر وتشکر

با عرض سلام خدمت مخاطبان عزیز. اینجاتب لازم میدانم که از عزیزانی که ما را در ساخت و ویرایش این سایت و همچنین مدیریت محترم بلگفا و اساتید محترم و بزرگوارم و نویسنده ی این سایت برادر عزیزم علی و دوست ارجمندم جناب آقای احسان هاشمی تقدیر و تشکر به عمل آورم با آرزوی موفقیت و آینده ای روشن برای این عزیزان.

مدیرت سایت saeedesc:سعید خیرآبادی

مواد اولیه وتجهیزات مدلسازی ریخته گری

-۱چوب
چوب بسته به اينکه اين ماده را در چه قسمتي بخواهيم مورد استفاده قرار دهيم فرق مي کند و بطور کلي
مي توان سه تعريف براي آن به کار برد.
- تعريف گياه شناسي:
چوب عبارت است از مجموعه اي از بافتهاي ثانويه لينين شده گياهان آوندي که در بين مغز و لايه زاينده (کامبيوم) ساقه و ريشه و شاخه ها قرار مي گيرد.
- تعريف تجاري:
چوب عبارت است از قسمت هاي داخلي ساقه، ريشه و شاخه درختان و درختچه ها که قابل تبديل براي استفاده در مصارف گوناگون مي باشد و مي توان با کار کردن بر روي آن به ارزش و مرغوبيت آن افزود.
-تعريف صنعتي:
چوب عبارت است از ماده اي جامد و متخلخل فيبري شکل، که داراي ساختمان سازمان يافته اي است و از هر طرف نايکسان و ناهمگن مي باشد.
۲-۲مشخصات چوب ها
چوبی که برای ساخت مدل به کار می رود باید از مشخصات بالایی برخوردار باشد . به طور مثال دارای وزن مخصوص کم ، قابلیت ماشین کاری خوب بوده وبا چسب به هم دیگر خوب بچسبد. لاک ورنگ را به راحتی بپذیرد ونسبتا ارزان باشد. در مقابل ساختمان چوب غیر یکنواخت بوده و رطوبت جذب وپس می دهد. لذا تغییر حجم می دهد وتاب بر می دارد ودر نتیجه مشخصات مکانیکی تغییر می کند. این عیب با انتخاب صحیح چوب وخشکاندن آن رفع می شود.
انواع چوب هایی که در مدلسازی به کار می روند، در ذیل به طور خلاصه بیان می شود.با انتخاب جنس، سختی ونرمی چوب، شرایط کار برآورده می شود.
توسکا:
چوب نرم است وبه راحتی تراشیده می شود. تاب کم بر می دارد وانقباض آن کم است. برای ساخت مدل های ماستر ( مدل برای مدل های فلزی) کوچک، متوسط، جعبه ماهیچه ومدل های با جداره کوچک وتیرک های مقاومتی به کار می رود.
کاج بیابانی:
خیلی خوب تراشکاری می شود. انقباض وتابش کم است. در ساخت مدل های متوسط وبزرگ وانواع پیکربندی ، چعبه ماهیچه ، شابلون وغیره به کار می رود.
جنگلی:
بدتراشیده می شود بسیار محکم است. زود پیچیدگی پیدا می کند. برای مدل های کوچک ومحکم برای سطح خارجی مدل ، قطعات آزاد مدل های متوسط وجعبه ماهیچه ها به کار می رد.
زبان گنجشک :
بسیار محکم است و در اثر درجه حرارت زود پیچیدگی پیدا می کند. برای سطح خارجی مدل های بزرگ وجهت ابزارو مواد کمکی نیز مصرف می شود.
گردو:
بسیار محکم وخوش تراش وزیباست و کم پیچیدگی پیدا می کند و برای ساخت جعبه ماهیچه ومدل های کوچک وپیچیده ومحکم به کاربرده می شود.
نمدار: (Lime)
خیلی خوب تراش برمی دارد ونرم است. مقاومتش کم است ، ورطوبت زیاد جذب می کند و هنگام خشکاندن زیاد انقباض می کند. برای مدل های متوسط وکوچک به کار می رود.
صنوبر:
تراشکاری این چوب مشکل است و زیاد تاب برمی دارد. سطح مدل ها بعد ا ز تراشکاری خشن است ،به خصوص در آخر سطح ، بیشتر برای مدل های بزرگ و جعبه ماهیچه های غیر حساس به کار می رود .
توس :
به راحتی تراشیده می شود ، زیاد تاب بر می دارد و انقباض می کند ونسبتا زیاد زطوبت جذب می کند ومی پوسد. بعد از پلیش سطح خیلی صیقل می دهد . این چوب بیشتر برای مدل های کوچک و گرد شکل ( تکیه گاه ماهیچه وناف ها ) وگاهی نیز برای سطوح قطعات متوسط وبزرگ به کار می رود.
افرا :
خیلی سخت است وبه زور تراشیده می شود . خیلی کم تاب بر می دارد و انقباض آن کم است . بعد از تراشکاری سطح مدل ها تمیز وصاف به دست می آید. این چوب ها در ساخت مدل های کوچک حساس و برای ریخته گری قطعات با تعداد کم و زیاد وضمنا در ساخت قسمت های اساسی مدل های بزرگ ومتوسط و ساخت مدل های ماستر به کار می رود.
بلوط :
خیلی سخت است وبه سختی تراشیده می شود ودر ساخت ابزارهای مدلساز وفرمگیر به کار می رود.
تخته سه لایه :
سه لایه های توس وتوسکا درجه یک هستند وراحت تراشیده می شوند وکم تاب بر می دارند ودارای سطح تمیز وصیقلی می باشند . در ساخت مدل های با جداره کوچک وصفحات ومدل رام وغیره به کار می رود.
چوب ها به صورت الوار ، میله ، تیر وغیره موجود است . الوارها به صورت تیر بریده می شوند که عرض آن ها بیش از دو برابر ضخامت خودشان است. میله ها دارای عرض کمتر از ضخامت دولایه است . وتیرهابه صورت الوارهای مربع با ضخامت بیش از ۱۰۰mm تهیه می شوند.
در جداول ۲-۱و۲-۲به ترتیب مشخصات مکانیکی چوب ها وانقباض آن ها در جهات مختلف ملاحظه می گردد.
جدول۲-۲.مشخصات مکانیکی انواع چوب های مدل
جدول۲-۲.درصد انقباض انواع چوب های مدل در جهات مختلف
۲-۳تجهیزات
۲-۳-۱دستگاه اره سه کاره
اين دستگاه خود شامل سه دستگاه، كف رند، اره مجموعه اي (اره گرد) و كم كن افقي مي باشد كه در اين جا به تفكيك هر كدام از دستگا هها شرح داده مي شود.
شکل۲-۱.دستگاه اره سه کاره
-برش چوب با حركت دايره اي و دوراني اره:
براي برش چوب هاي ماسيو(توپر)در راه الياف چوب و كناره بري گرده بينه هاي كم قطر و قطع عرضي چوب(كله بري) و انجام برش هاي موازي با اره چند تيغه و تبديل تخته ها به زهوارهاي باريك و همچنين قطع كردن چوب با زواياي مختلف و فارسي بري و دوربري كردن صفحات و تقسيم صفحات به ابعاد كوچكتر از بريدن با حركت دوراني تيغه اي اره(اره هاي مجموعه اي) استفاده مي كنند .
-ماشين هاي اره ي مجموعه اي(Circular SawMachines) :
ماشين هاي اره ي مجموعه اي در انواع مختلف موجود است و در ۹۹% كارخانه هاي صنايع چوب از قبيل كارخانه هاي چوب بري ، تخته لايي ، روكش،فيبر، تخته خرده چوب ، پاركت ،مبل ،در و پنجره سازي و غيره مورد استفاده واقع م يشود . در برخي از كارخانه ها چند نوع آن و در برخي مثلا" در كارخانه ي چوب بري انواع اره هاي مجموعه اي ميزي ،اره ي مجموعهاي پاندولي يا كشويي(راديال) و همچنين در كارخانه يتخته خرده چوب اره ي مجموعهاي قطع كن و دور كن مورد استفاده قرار مي گيرد . به طور كلي اسم اين ماشين ها مشتق از تيغه ي اره اي است كه روي آن بسته و عمل برش را انجام مي دهد . اين تيغه به صورت يك صفحه گرد دندانه دار مي باشد كه دندانه ها در پيرامون دايره صفحه قرار مي گيرد اين اره به نام اره مجموعه اي يا اره گرد معروف است و شايد اسم اين تيغه نيز بر وجه تشابه آن به سيني يا مجمعه ي فلزي كه در منازل وجود داشته (يك ورقه فلزي گرد شده كه در اطراف آن كنگره بوده )مي باشد .
- ماشين اره ي گرد (مجموعه اي) ميزي(Circular SawWith Sloped Band):
مخترع يا سازنده ي ماشين اره ي مجموعه اي به درستي مشخص نيست ولي تاريخچه ي آن نشان مي دهد اين ماشين در سال ۱۷۷۷ در انگلستان به طور ناقص ساخته شد . امروزه مي توان گفت يكي از كامل ترين ماشين هاي صنايع چوب محسوب مي شود و كارخانه هاي سازنده از يك طرف سعي در تغيير سيستم هاي موجود در جهت رقابت و جذب بازار فروش با ايجاد تغييرات لازم در دقيق تر شدن انجام كار و صرف نيروي كمتر و از طرفي ايجاد تغييرات چشمگير در ساخت تيغه هاي اره ي مجموعه اي با افزايش عمر تيغه ، دقت عمل و غيره ، مي نمايند . امروزه ماشين اره ي گرد در سطح وسيعي در صنعت مورد استفاده قرار مي گيرد . ماشين هاي بزرگ با قطر تيغه بيش از ۳ متر در كارخانه هاي چوب بري بزرگ براي برش عرضي قطع هاي گرده بيشه ها مورد استفاده قرار مي گيرد . اما به طور عمده ، اره هاي گرد در تبديل الوار به قطعات كوچك تر و مراحل پاياني و تبديل چوب، كاربرد ويژه اي پيدا كرده است، به طوريكه بدون اين ماشين ،صنعت چوب دچار مشكلات فراواني مي شود .
-ماشين اره اي مجموعه اي ميزي يا ماشين اره اي گرد ميزي
اين ماشين براي برش هاي طولي و عرضي در تخته ها، الوارهاي و بلو ك هاي بريده شده و همچنين براي كنشكاف زدن ، دو راهه زدن چوب و برش با زواياي مختلف استفاده مي شود و از نظر ايجاد برش با زواياي مختلف به دو صورت ساخته مي شود : در نوع اول صفحه، متحرك بوده و حول محوري تا ۴۵ درجه گردش مي نمايد و در نوع دوم ، تيغه اره نسبت به خط عمود از ۴۵- تا ۴۵+ درجه، تغيير زاويه مي دهد .بايد توجه كرد كه هر چه قطر تيغه ي اره بيشتر باشد تعداد دور آن كمتر خواهد بود اجزاي تشكيل دهنده اين ماشين عبارتند از:
۱- صفحه، كه معمولا" از چدن سطح صيقل ساخته مي شود . روي آن موازي با تيغه ي اره، شيار گرات در آورده شده و يك دستگاه گونياي متحرك با زبانه ي فلزي گرات در مواقع لزوم داخل آن براحتي حركت مي نمايد و براي برش عرضي چوب يا با استفاده از وسيله ي كمكي براي كناره بري از آن استفاده مي كنند . در وسط صفحه شكافي به عرض دو برابر ضخامت تيغه اي اره وجود دارد كه معمولا" در سطح صفحه جهت كاهش سطح تماس چوب به صورت شيارهاي كم عمق به موازات تيغه ايجاد مي شود .
۲- گونياي اصلي ماشين كه از يك قطعه ي فلزي ريختگي با سطح كاملا" صيقل يافته ساخته شده و موازي با تيغه ي اره با استفاده از زبانه و قطعات فلزي كنار صفحه كه روي آن يك خط كش فلزي مدرج قرار گرفته قابل حركت و نزديك و دور شدن از تيغه بوده ، نسبت به سطح صفحه همواره ۹۰ درجه و نسبت به لبه ي خط كش دار جلوي صفحه نيز ۹۰ درجه مي باشد .
۳- تيغه ي اره به صورت دوار با قطر خارجي تا ۶۰ سانتي متر براي اين نوع ماشين و قطر سوراخ وسط اره(DORN) تا ۳ سانتيمتر مي باشد . اين تيغه روي ميله ي شفت ماشين قرار داده مي شود و براي جلوگيري از لرزش تيغه در هنگام برش به علت قطر زياد تيغه و ضخامت كم آن ، تيغه را از دو طرف به وسيلهدو كفشك يا پولك بزرگي كه قطر آن معمولا" تا قطر تيغه ي اره مي باشد مي پوشانند. در بعضي از تيغه ها كه قطر سوراخ تيغه بزرگتر از قطر شفت ماشين باشد، از واشر ضخيم مخروطي شكل براي ثابت كردن تيغه روي شفت استفاده مي كنند . سر شفت معمولا" به صورت پيچ مي باشد تا پيچ خلاف جهت گردش تيغه ي اره محكم گردد و خطر باز شدن آن هنگام عمل از بين برود. فرم و جنس و ساير مشخصات تيغه هاي اره ي مجموعه اي بعدا" توضيح داده مي شود .
۴- الكتروموتور- ماشين هاي اره ي مجموعه اي معمولا" از الكتروموتور با قدرت ۵ اسب استفاده مي كنند كه با برق ۳ فاز كار نموده ، دوراني معادل ۲۰۰۰ تا ۷۰۰۰ دور در دقيقه دارند . اين الكتروموتور بيشتر دور خود را به صورت غير مستقيم به تيغه ي اره با چرخ تسمه ذوزنقه اي متصل مي كند و اين كار به ندرت بدون واسطه انجام مي شود .
۵- ميز متحرك ماشين اره- براي بريدن چوب از راه عرض در ماشين هاي اره ي گرد از كشوي مخصوصي كه قطعه كار را با اتكا به جلوي تيغ هدايت مي كنند ، استفاده مي شود . در كنار صفحه ي اصلي بعضي از ماشين هاي اره ي گرد صفحه ي ديگري كه از زير به يك بازوي فولادي محكم شده است، وجود دارد . براي قطع كردن چوب ها از اين صفحه متحرك كه مانند كشو به جلو و عقب روي ريل كشيده مي شود ، استفاده مي گردد. چوب هاي بزرگ و صفحات سنگين را روي اين ميز گذاره و ميز سنگيني صفحات را به راحتي تحمل و عمل برش را آسان مي نمايد .
۶- حفاظ تيغه و گوه ي پشت آن – چوب ها بلافاصله بعد از قطع به نسبت رطوبت موجود در آن ها هم كشيدگي پيدا مي كند و باعث به هم نزديك شدن دو سر بريده شده ي چوب مي گردد . اين عمل در ماشين هاي اره ي مجموعه اي باعث تنگ افتادن تيغه ي اره در شيار برش داده شده در پشت تيغه ي اره مي شود و اغلب خطرات ناشي از پس زدن چوب را به همراه دارد،به طوري كه تيغه چوب را به علت تنگ افتادن بلند كرده و به طرف برشكار پرت مي نمايد. براي جلوگيري از اين مسئله در پشت اره به فاصله۱ سانتيمتر تيغه ي فنري گوه شكل از جنس فلز سخت نصب مي نمايند كه ضخامت آن معمولا" به اندازه ي ضخامت تيغه ي اره قبل از چپ و راست شدن مي باشد و براي اين كه اين گوه بتواند براي هر قطر تيغه ي اره مورد مصرف در ماشين مناسب باشد ، در مقر خود به صورت كشويي قابل حركت كردن به طرف بالا و پايين و جلو عقب مي باشد . دراره هاي مجموعه اي تا قطر ۴۵ سانتيمتر براي جلوگيري از بالا زدن قطعه كار و همچنين پرتاب شدن خاك اره به چشم برشكار، بايد يك كلاهك محافظ به گوه وصل نمود كه جنس آن چوبي يا پلاستيكي مي باشد و به وسيله ي پيچي به سر گوه محكم و قابل حركت مي گردد. اين كلاهك در وسط قسمت تحتاني خود داراي كنشكاف يا شياري مي باشد كه عرض آن حدود دو برابر ضخامت تيغه و عمق آن تا ۵/۱ سانتيمتر است و در موقع قرار گرفتن روي تيغه ماشين اين شيار قسمتي از دندانه را تا ارتفاع دندانه مي پوشاند .در ماشين هاي اره ي مجموعه اي كه تيغه ي آن بيش از ۴۵ سانتيمتر قطر دارد ، استفاده از كلاهك محافظ مذكور به صورت مستقيم با نصب پايه اي به سقف كارگاه در بالاي ماشين اره انجام مي شود و يا با نصب يك پايه فلزي روي صفحه ي ماشين اره صورت مي گيرد .
۷- بالا و پايين بردن تيغه ي اره- تيغه ي اره ي مجموعه اي براي بالا و پايين رفت از ميله ي مارپيچ متصل به چرخ دنده مخروطي استفاده مي كند . حركت ميله ي مارپيچ با فرماني از كنار بدنه ي ماشين اره صورت مي گيرد و با گرداندن اين فرمان ، دنده ي مخروطي سر ميله با دنده ي ديگري روي ستون مقر اره ي مجموعه اي متصل شده و يا مارپيچ ميله با پيچ ديگري درگير شده و تيغه ي اره را به بالا و پايين براي برش ضخامت هاي مختلف هدايت مي كند . بايد توجه نمود كه همواره دندانه ي اره از سطح برش بالاتر قرار گيرد و اين تفاوت نبايد بيش از ۵ ميليمتر باشد . در زيرمشخصات يك ماشين اره ي مجموعه اي با ميز متحرك ذكر مي گردد .
قطر تيغه اره: ۵۰۰ ميليمتر ارتفاع برش عادي: تا ۱۲۰ ميليمتر
ارتفاع برش درحالت ۴۵ درجه: تا ۹۰ ميليمتر كج شدن تيغه ي اره: ۵ تا ۴۵ درجه
ابعاد ماشين :ارتفاع ۸۰۰ ميليمتر، طول صفحه ي اصلي ۱۱۶۰ ميليمتر، عرض صفحه ي اصلي ۱۱۳۵ ميليمتر، طول صفحه ي متحرك فرعي ۷۰۰ ميليمتر و عرض صفحه ي متحرك فرعي ۳۲۵ ميليمتر است . بعضي از كارخانه ها ي سازنده ماشين هاي اره ي مجموعهاي كلاهك يا حفاظ روي تيغه ي اره ي مجموعه اي را در دو نوع چوبي و فلزي مي سازند. فلزي آن كه از جنس ورق و به صورت قوطي مي باشد ،تا عرض ۱۵۵ ميليمتر، براي موقعي مناسب است كه با تيغه ي اره برش زاويه دار تا ۴۵ درجه انجام شود . اما در مواقع عادي از حفاظ با عرض كمتر (حدود ۲۶ ميليمتر) مي توان استفاده نمود . براي جلوگيري از آسيب ديدن دست و انگشتان در بريدن قطعات كوچك لازم است از وسايل كمكي از جنس چوب هاي سخت و محكم و بدون گره به شكل مناسب استفاده كرد بايد توجه داشت كه استفاده از ماشين اره ي مجموعه اي بدون به كار بردن كلاهك(حفاظ) و وه برش مذكور زماني مجاز است كه انجام كار با وجود اين دو وسيله ي محافظ غير ممكن باشد، مانند موقعي كه بخواهيم از وسط چوب شروع به بريدن كنيم و يا بخواهيم به چوب افزاري مانند گلويي و يا كنشكاف با تيغه ي اره بزنيم،تيغه ي اره در زير صفحه نيز بايد داخل قرار گيرد و معمولا" يك حفاظ فلزي در زير اره تا ۱۰ سانتيمتر از قطر اره را مي پوشاند تا مانع خطرات احتمالي گردد. سيستم ميز و گونياي مدرج متحرك امروزه كاربرد اين ماشين را بسيار آسان و سرعت انجام كار را دو چندان کرده و ماشين هاي مجهز به سيستم فوق،مراحل تنظيم و راه اندازي سريعي دارند و زمان اندكي براي اين منظور صرف مي شود .
ماشين هاي اره ي مجموعه اي چند تيغه:
در كارخانه چوب بري ،مبل،پاركت،جعبه سازي ، درو پنجره سازي و غيره نياز به كناره بري چوب ها و گاهي تبديل يك تخته به چند تخته كم عرض مي باشد . براي انجام اين كار از ماشين هاي اره ي مجموعه اي چند تيغه استفاده مي كنند .اين ماشين ها كه در آن ها گاهي تا ۲۰ عدد تيغه ي اره مجموعه اي هم زمان عمل برش را انجام م يدهند ، قادر است از يك طرف يك تخته يا الوار را گرفته و از طرف ديگر به تعدادي تخته كم عرض تبديل نمايد و بدين ترتيب در پيشبرد كار موثر باشد .در كارخانه هاي بزرگ چوب بري از اين ماشين بيشتر براي كناره بري تخته هاي قطور و يا تقسيم كردن تخته هاي عريض به تعدادي تخته ي كم عرض استفاده مي كنند .
۲-۳-۲ماشين مته ي افقي:
اين ماشين كه براي سوراخ كاري كندن كام (كنده كاري درچوب) از ان استفاده مي كنند ، دو نوع ساخته مي شود . در نوع اول سه نظام فقط حركت دوراني داشته و از جهت ديگر ثابت است ولي چوب با كمك ميز كشويي جلوي ماشين به راست و چپ، بالا و پايين و جلو و عقب حركت مي نمايد و در ابعاد مختلف مي توان با آن چوب را با عمق زياد كام كني نمود . در نوع دوم سه نظام علاوه بر حركت دوراني مي تواند به جلو و عقب نيز حركت نموده و در عمق كام و سوراخ فرو رود . در اين حال چوب با وسايل و ابزارهاي نصب شده روي صفحه فلزي ماشين محكم شده ، قادر به حركت كردن به راست و چپ و بالا و پايين مي باشد .
-نحوه انجام كار با ماشين مته ي افقي
براي ايجاد سوراخ كاري و يا كندن چوب قطعه كار را بعد از خط كشي روي صفحه فلزي ماشين قرار داده و با اهرم محكم كننده بعد از تنظيم آن به وسيله ي پيچ هاي نان داده شده در شكل بالاي صفحه ي ميز رابا فشردن دسته ي آن محكم مي نمايند . لبه ي برجسته ي روي صفحه ي ميز، حكم گونيا را داشته و بايد قطعه كار كاملا" به آن تكيه داده شود . سپس به كمك فرمان حركت عمودي صفحه ، مته ي ماشين را روبروي محل خط كشي براي سوراخ قرار مي دهيم و بعد از قرار دادن مته ي مورد نظر در سه نظام ماشين و محكم كردن آن با آچار آلن مخصوص و يا آچار دنده دار(در سه نطام هاي پيچي) طبق شكل زير ماشين را روشن نموده، آماده كنده كاري يا سوراخ كردن قطعه ي كار مي شويم روش ايستادن جلوي ماشين براي سوراخ كاري طوري است كه چنانچه ماشين مته مطابق شكل نوع دوم باشد ، دست راست اهرم جلو و عقب برنده ي سه نظام و دست چپ اهرم به راست و چپ حركت دهنده ي ميز را مي گيرد و ابتدا دست راست مته را آهيته در چوب فرو م يبرد . اگر هدف سوراخ كاري باشد ، مته مي تواند با چند حركت داخل و خارج شدن براي خروج پوشال و خنك شدن به عمق مورد نظر برسد و اگر مسئله ايجاد كام و يا كنده كاري در چوب باشد، بعد از هر ۲ تا ۴ يليمتر سوراخ و ايجاد چند سوراخ در نقاط نزديك هم روي محل خط كشي شده با استفاده از اهرم دست چپ ميز را به راست و چپ حركت داده، سوراخ را به هم راه مي دهيم . بعد از بالا بردن صفحه ميز با كمك فرمان مربوط مجددا" اين عمل را تكرار مي كنيم تا سطح مورد نظر كنده كاري با طول و عرض خط كشي شده ايجاد شود . سپس مجددا" مته را در عمق بيشتر ۲ تا۴ ميليمتر فرو مي بريم . اين عمل آنقدر تكرار مي شود تا به عمق مورد نياز نيز برسيم. بديهي است ايجاد كند كاري به اين ترتيب باعث مي شود، ته عمق سوراخ كنده شده مستقيم و كناره هاي سوراخ داراي انحنايي با شعاع مته مورد استفاده باشد كه بعدا" بايد با مغار صاف گردد. معمولا" در ماشين هاي مته افقي عمق سوراخ به وسيله ي يك يا دو ميله ي قابل تنظيم كه بر حسب سانتي متر درجه بندي شده ، قابل كنترل مي باشد . در بعضي از ماشين هاي مته ، مخصوصا" از نوع اول كه سه نظام آن ثابت و تنها حركت دوراني دارد و در مشين هاي چند كاره نيز ديده مي شود ، حركت ميز با دو اهرم راست و چپ دهنده و جلو و عقب دهنده كه روي ميز فلزي نصب گرديده ، انجام مي شود . براي سوراخ كاري بعد از محكم كردن قطعه كار روي صفحه ي ميز ،اهرم راست و چپ دهنده را با دست راست گرفته و با دست چپ نيز اهرم جلو عقب برنده ميز براي عمق سوراخ را مي گيريم و عمل سوراخ كاري و كنده كاري را انجام مي دهيم .در ماشين هاي مته ي افقي عمل سوراخ كاري و كام كني روي چوب ابتدا سوراخ در كنار يكديگر به عمق ۲ تا ۴ ميليمتر ايجاد و سپس سوراخ ها به هم وصل مي شود ومحل كام با حركت به راست و چپ مته صاف مي گردد(بايد دقت نمود كه برجستگي هاي ناشي از عمل زياد نباشد و گر نه مته خواهد شكست). مرحله ي چهارم براي موقعي است كه بخواهيم دو طرف انتهايي محل كنده شده صاف باشد. براي اين كار از مغار استفاده مي گردد. در مواقعي كه هدف سوراخ كاري نباشد و بخواهيم فقط در چوب به مقدار زياد و با سرعت عمل بيشتر كام كني كنيم و درعين حل گوشه هاي محل كنده شده نيز صاف باشد و نياز به مغار كاري بعدي نداشته باشد،بيشتر از ماشين هاي فرز زنجيري و ماشين مخصوص كنده كاري استفاده مي كنيم .
-ماشين كنده كاري افقي(كام كني)(Mortiser)
با اين ماشين محل كنده كاري در گوشه ها،از هر دو طرف كاملا" صاف كنده شده و نياز به مغار كاري نمي باشد و تيغه هاي آن قابل تعويض بوده و مي توان با آن كم هاي با ابعاد ۲۸*۲ تا ۹۰*۲ ميليمتر را به عمق ۱۰۰ ميليمتر به راحتي ايجاد كرد .
-حركاتي كه در موقع سوراخ كاري و كنده كاري در ماشين مته صورت مي گيرد:
افزاري كه براي سوراخ كاري و كنده كاري قطعات كار در ماشين مته مورد استفاده قرار م يگيرد ، اغلب مته مارپيچ و مته گره زني با نيش يا بدون نيش مركزي است كه لبه هاي برنده دارد و براي آن كه لبه ها بتوانند از چوب پوشال بردارند دو حركت بايد به طور هم زمان انجام گيرد . اين دو حركت عبارتند از:
۱- گردش مته به دور خود
حركت دوراني مته عارت از حركت برش يا به اصطلاح حركت اصلي آن است . واحد مقيابس حركت اصلي همان سرعت برش بر حسب متر در هر دقيقه است . سرعت برشي در خارجي ترين نقطه ي لبه ي برندهي مته، حداكثر و هر چه از انجا به مركز مته نزديك تر مي شود ، كمتر مي گردد.
۲- مته در امتداد خط مستقيم داخل قطعه كار فرو مي رود
اين حركت به عنوان بار شناخته مي شود و توليد ضخامت پوشال به وسيله ي آن است . براي انجام اين منظور؛يعني ، توليد بار ممكن است در حين حركت خط مستقيم مته قطعه كار نيز حركت داشته باشد خصوصا" در ماشين هاي مته افقي اغلب قطعه كار به راست و چپ ، بالا و پايين نيز قابل حركت مي باشد . حركت بار بر حسب ميليمتر در هر دور u/mm اندازه گيري مي شود . در مته هايي كه دو لبه برنده يا دو نيش برنده دارند، ضخامت پوشال به اندازه ي نصف مقدار بار است و در و در اثر هم زمان شدن حركت بار و حركت اصلي(برش) راهي كه هر يك از لبه هاي برنده طي مي كند ،به فرم مارپيچ بوده است ،پوشال يك سره تشكيل مي شود .
-ماشين مته ي پايه دار عمودي يا ستوني
ماشين مته اي كه ميله ي اصلي(ميله مته) آن ها عمودي ياتاقان بندي شده و به صورت پايه دار عمودي بلند، ماشين مته ي روميزي و ماشين هاي يك تيغه و چند تيغه وجود دارند و در آن ها عمل سوراخ كاري با پايين و بالا رفتن مته كه در سه نظام محكم شده ، صورت مي گيرد . پايه ي ستون فرم اين ماشين حامل مته(يا شفت) دستگاه حركت اصلي،اهرم باردهي و همچنين ميز مته مي باشد. ميله مته ي افزار سوراخ كاري(انواع مته) را در سه نظام خود كه معمولا" به صورت حديده شده و يا كونيك مي باشد، محكم مي گيرد تا سوراخ كردن ميسر شود .ميله مته، حركت اصلي را كه همان حركت دوراني باشد،از يك الكتروموتور و با يك ترانسميسيون مي گيرد . براي آن كه بر حسب قطر و فرم مته هايي كه به آن بسته مي شود بتوان با دورهاي مختلف كار كرد،ميله مته را به دستگاه چرخ تسمه ي پله اي يا چرخ تسمه با حركت متغير و يا چرخ دنده مجهز كرده اند . در ماشين هاي مدرن امروزي بيشتر از چرخ تسمه هاي استفاده شده كه حركت يا دور سه نظام ماشين بدون نياز به چرخ تسمه ي پله اي و بدون خاموش كردن ماشين قابل تغيير و تنظيم است .
۲-۳-۳ماشين هاي رنده و گندگي(PlaningMachines)
-ماشين كف رند (Surface Planer)
اين ماشين براي صاف كردن سطوح چوب و براي يك رو و يك نر رنديدن اوليه ي چوب به كار مي رود در كارگاه هايي كه از چوب هاي الوار ي استفاده مي كنند ، جاي سازماني اين ماشين كنار ماشين اره ي مجموعه اي پاندولي يا كشويي و نزديك به ماشين اره ي نواري مي باشد ولي در كاردر كارگاهي كه اعمال اوليه روي چوب را در قسمت جداگانه اي انجام مي دهند ، اين ماشين به عنوان مرحله ي دوم ماشين كاري در كنار اره ي نواري كوچك و يا كنار ماشين گندگي قرار داده مي شود . در اغلب ماشين هاي رنده لبه ي صفحه ي ماشين داراي دو راهه مي باشد كه با كمك آن به وسيله ي تيغه رنده ي ماشين مي توان در چوب دو راهه نيز ايجاد نمود . ماشين هاي رنده معمولا" در دو اندازه ي عادي و كوچك به وسيله ي كارخانه هاي سازنده توليد مي شود . به طور كلي رنديدن؛يعني،برداشتن يك قشر نازك بلند از سطح چوب كه معمولا" در جهت الياف چوب برداشته مي شود . رنديدن به وسيله ي ماشين به اين طريق است كه ميله ي ماشين رنده در اثر گردش دوراني به اندازه ي قطاع دايره اي كه تيغه ايجاد مي نمايد و به ضخامتي كه لبه ي تيغه از توپي يا ميله رنده بيرون آمده كه بستگي به اختلاف سطح دو صفحه ي جلو و عقب رنده نيز دارد،از سطح چوب پوشال بر مي دارد . در نتيجه گودي هايي موجي شكل در امتداد عرضي چوب ايجاد مي نمايد كه اين گودي ها را اصطلاحا" گام يا داغ رنده مي نامند . گودي هاي داغ رنده كه در امتداد طول چوب پهلوي يكديگر قرار مي گيرند ،هر چه كمتر باشد سطح رنديده شده صاف تر است . اين امر بستگي به تعداد دور،تعداد تيغه هاي برنده ي توپي و سرعت پيشبرد كار دارد .
-ساختمان ماشين رنده
ماشين رنده از ميز، بدنه، گونيا، ميله يا توپي و الكتروموتور تشكيل شده است .
-ميز ماشين رنده
اين ميز از دو صفحه ي چدني تشكيل شده كه سطح آن صيقل داده شده، به نام صفحه ي جلو يا صفحه ي كارده و صفحه ي عقب يا صفحه ي كارگير كه به سر اين صفحه ها در محل قرار بالاي ميله رنده قطعه فولادي محكم شده تا در صورت برخورد چوب هاي سنگين در هنگام رنده كردن، لبه ي آن دچار شكستگي نگردد. لبه ي صفحات ميز رنده بايد هر چه بيشتر روي ميله يا توپي رنده را بپوشاند و به علت استوانه اي بودن توپي،چنانچه لبه ضخيم باشد،مقدور نخواهد بود . لذا لبه ي صفحات رابه فرم مقعر از زير صفحه متناسب با شعاع دايره توپي رنده در آورده و به ناچار به علت نازك شدن لبه آن را از يك تكه فولاد جداگانه مي سازند . بعضي كارخانه هاي سازنده براي كم كردن صداي ماشين رنده در موقع كار اين دو قطعه ي فولادي لبه ي صفحات ميز را به صورت شانه اي توليد و نصب مي نمايند . صفحه ي جلو ،كه كار ابتدا روي آن قرار داده مي شود ،قدري بلندتر از صفحه ي عقب مي باشد . اين دو صفحه ي به وسيله فرماني روي دو سطح مورب حركت كرده ، قابل جلو و عقب رفتن در روي توپي م يباشند و به علت حركت روي اين سطح شيب دار وقتي كه صفحه ي به عقب برده مي شود ،به پايين نيز هدايت مي گردد. و بر عكس در موقع جلو بردن با اهرم يا فرمان مربوط، به بالا نيز حركت مي نمايد. اين عمل باعث كم و زياد شدن ارتفاع صفحه ميز از روي ميله يا توپي رنده شده و در حقيقت باعث كم تيغه و پر تيغه شدن رنده به اصطلاح كم بار و پر بار شدن رنده مي گردد . معمولا" صفحه ي عقب يا كارگير را بعد از تنظيم كردن تيغه هاي توپي رنده در محل خود ثابت مي نمايند به نحوي كه سطح صفحه ي كاملا" با بالاترين خط تماس تيغه در يك رديف قرار گيرد و فاصله ي لبه ي آن از محيط ميله يا غلطك ۴ تا ۵ ميليمتر باشد . صفحه ي جلو با توجه به نوع چوبي كه رنديده مي شود و مقدار پوشالي كه مي خواهيم از آن برداريم و همچنين صافي سطح آن بالا و پايين برده مي شود . معمولا" مقدار بالا و پايين رفتن آن روي خط كش مدرج و شاخص آن كه خط كش به صفحه ي ميز متحرك و شاخص فلزي روي بدنه يا سطح مورب كه ثابت مي باشد محكم مي گردد و با درجه بندي ميليمتري يا اينچي كه فاصله ي سطح صفحه ي جلو را از بالاترين خط لبه تيغه توپي رنده نشان مي دهد ،مشخص مي نمايند .تنظيم صفحات ماشين رنده خيلي مهم است . لذا بايد دقت نمود در موقع كار صفحه ي عقب يا كارگير،در حين مماس بودن با خط روي تيغه ،به اندازه ي ضخامت پوشال كه خط كش مدرج ماشين نشان مي دهد ، از صفحه ي جلو يا صفحه ي كارده بالاتر قرار گيرد . در غير اين صورت ، چنانچه صفحه ي عقب بالاتر از صفحه ي جلو با اندازه ي ضخامت پوشال واقع شود، چوب در موقع رنديدن به لبه صفحهي عقب گير مي كند و چنانچه كمتر از ضخامت پوشال از صفحه ي جلو تنظيم شده باشد،انتهاي چوب در حال رنديدن با اندازه ۳ تا ۴ سانتيمتر كه بستگي به فاصله لبه تيغه از صفحه ي جلو دارد،بيشتر رنديده مي شود . در اصطلاح گويند انتهاي كار مي افتد و نهايتا" سطح صاف مورد نظر به دست نخواهد آمد
-توپي رنده
توپي ماشين رنده كه وظيفه ي اصلي ماشين را عهده دارد است ، از اهميت زيادي برخوردار مي باشد . لذا بايد در اجزاي آن از نظر مكانيزم ساخت،جنس و تنظيم دقت زياد نمود . توپي ماشين در زمان قديم به صورت چهار گوش نيز ساخته مي شد و تيغه ي آن به صورت عريض تر از تيغه هاي فعلي تهيه مي گرديد . اين توپي به وسيله ي پيچ يا مهره ثابت مي شد و اغلب دو تيغه بود . ايجاد سطح ناصاف تر از رنده هاي امروزي، توليد صداي زياد و خطر بيشتري براي انسان داشت ، از اين رو ميله يا توپي هاي استوانه اي را با استفاده از كفشك ، جايگزين آن ها نمودند، كه اين امكانرا مي داد تا از تيغه هاي نازك تر و كم عرضي كه از فولاد گرانبها تهيه م يگرديد در ان ها استفاده شود . افزايش تعداد تيغه ها به علت لزوم استفاده از كفشك ها براي ثابت نگهداشتن تيغه، باز هم محدود بود و تنظيم تيغه به علت پيچ هاي روي كفشك و همچنين مسئله ي ايمني تيغه كه در موقع كار به علت نيروي گريز از مركز به خارج پرتاب نگردد، باعث گرديد نوع ديگر توپي به صورت استفاده از گوه هاي فلزي كشويي مطرح شود و آن هم به علت نياز به استفاده از قطعات بزرگ گوه ي كشويي تعداد تيغه ها محدود مي گرديد و سطح چوب با صافي مورد نياز توليد نمي شد. با تحقيقات بيشتر به توليد توپي به صورت استوانه با استفاده از گوه هاي ظريف فولادي كه به كمك پيچ هاي متعدد در غلطك تيغه را محكم نگه مي دارد ، موفق شدند و از نظر زواياي مطلوب بهترين زاويه قرار تيغه در توپي ۴۰ درجه و بهترين زاويه پخ تيغه ۳۰ تا ۴۰ درجه در اين نوع ميله ها به دست آمد. در مدرن ترين توپي هاي ساخته شده مي توان مكانيزم استفاده از تيغه هاي با فولاد گران قيمت خيلي ظريف را ملاحظه نمود كه به صورت يكبار مصرف مي باشد و بعد از كند شدن تيغه ، بايد آن را به كلي كنار گذاشت و تيغه ي جديد ديگري را در توپي مربوط قرار داد . امروزه عمده ماشين هاي رنده ۳ تيغه اي هستند .
-توپي استوانه اي
توپي هاي استوانه اي كه امروزه در ساختمان اكثر رنده ها از آن استفاده مي شود ، به صورت ۲ تا ۶ تيغه مي باشند و تشكيل شده از:
a: فنر زير تيغه
b: تيغه رنده
c: گوه يا پروفيل فولادي محكم كننده
d: پيچ محكم كننده تيغه
توضيح اين كه پروفيل هاي فولادي در توپي طوري قرار داده مي شوند كه بعد از ثابت كردن به وسيله ي پيچ و محكم شدن تيغه ها ، لبه برنده پروفيل كاملا" در خط محيط دايره توپي قرار مي گيرد و تيغه ها در مواقع قرار گرفتن بايد طوري تنظيم شوند كه لبه ي برنده ي تيغه۷/۰ تا۱ ميليمتر بالاتر از محيط استوانه ميله و لبه ي گوه واقع شود. براي اين كه پوشال حاصله در موقع رنديدن به موقع ، شكسته شده و به صورت لوله شده از چوب قطع و مانع ايجاد كندگي در چوب شود ، صفحه ي كارگير را به اندازه ي ۴ تا ۵ ميليمتر عقب تر از خط دايره اي لبه ي تيغه تنظيم مي شود . در توپي هاي استوانه اي امروزي براي صرفه جويي در وقت موقع تعويض تيغه چون استفاده از پيچ هاي سفت كننده ي گوه ها كه تعداد آن ها براي يك توپي چهار تيغه به ۳۶ عدد مي رسد ،وقت زيادي لازم دارد،لذا مكانيزم استفاده از توپي هاي با گوه ي ثابت كه تعداد پيچ هاي محكم كننده ي تيغه در آن به حداقل رسيده و فقط داراي يك يا دو پيچ شل و سفت كننده ي تيغه مي باشد ،با كم كردن تعداد پيچ ها صداي ماشين را نيز خيلي كم كرده اند . در بعضي توپي ها كه از گوه ي فولادي متحرك استفاده مي شود ، براي از بين بردن پيچ هاي متعدد و صرفه جويي در وقت تنظيم تيغه سيستم استفاده از مكانيزم هواي فشرده (نيوماتيك) و يا مايعات(هيدروليك) را جايگزين كرده اند. كه بعد از قرار دادن تيغه در توپي با برقرار كردن فشار هوا يا روغن توپي گوه مربوط كاملا" در جاي خود ثابت و به تيغه ها فشار لازم را وارد مي نمايد كه مقدار فشار آن به وسيله مانومتر نصب شده ،قابل كنترل مي باشد . در اين نوع توپي ها امتداد تيغه را قدري بالاتر از اندازه ي استاندارد ؛يعني،حدود ۲ ميليمتر روي توپي با دست قرار داده،سپس با فشار ۵ اتمسفر آن ها را ثابت مي نمايند. بعد از تنظيم كامل با استفاده از دستگاه هاي مربوط فشار پشت تيغه را ابتدا تا ۱۰۰ اتمسفر بالا مي برند تا تيغه كاملا" در جاي خود محكم و ثابت قرار گيرد،و سپس فشار هوا يا روغن پشت تيغه ها را تا ۵۰ اتمسفر تقليل داده و پيچ هاي مربوطه روي توپي هاي آن را ثابت مي كنند تا مانع خروج تيغه در موقع روشن كردن ماشين و برقراري نيروي گريز از مركز از روي توپي گردند. بعضي از كارخانه ها ، توپي يا غلطك هاي با شيار (جاي تيغه ) كج و يا مارپيچ را به بازار داده اند . حسن اين نوع توپي ها به دليل اين است كه به صورت تدريجي با چوب برخورد كرده ،صداي كمتري توليد و پيوستگي تيغه باعث از بين رفتن گام (داغ) تيغه مي شود . همچنين كم شدن خطر پس زدن قطعه كار در موقع برگشت و به عقب كشيدن قطعه مي باشد . به علت مارپيچ بودن شيار توپي استفاده از تيغه هاي رنده معمولي به ضخامت ۵/۲ تا ۴ ميليمتر امكان ندارد . در اين نوع توپي ها از تيغه هاي با ضخامت ۱ ميليمتر قابل تيز شدن و يا يك بار مصرف استفاده مي كنند . بيشتر توپي هاي ذكر شده به صورت دو تيغه تهيه مي شوند ولي ۴ و۶ تيغه ي آن نيز وجود دارد . براي ايجاد سطوح صاف تر معمولا" دور اين توپي ها ۶۰۰۰ تا u/min ۹۰۰۰ مي باشد.تيغه هاي ماشين رنده از فولادهاي آلياژي سخت HSS و يا كرم- نيكل دار مي باشد و در انواع عريض چاك دار و ضخامت متوسط بدون چاك و نوع نازك يكبار مصرف ساخته مي شود . طول اين تيغه ها به اندازه ي طول ميله يا توپي ماشين رنده وبرابر عرض صفحه ي ماشين مي باشد . عرض قابل رنديدن كليه ماشين هاي رنده از روي طول تيغه آن برآورد مي گردد و عرض تيغه هاي مختلف متناسب با طول تيغه است؛مثلا" چنانچه عرض ماشين رنده ۲۵۰ تا ۲۱۵ ميليمتر باشد،عرض تيغه برابر ۳۰ ميليمترو ضخامت آن ۲ميليمتر وو چنانچه عرض صفحه ي ماشين ۴۰۰ تا ۸۰۰ ميليمتر باشد ، عرض تيغه ۳۵ ميليمتر و براي ماشين هاي رنده با طول ۱۱۲۵ تا ۱۶۰۰ ميليمتر عرض تيغه ۴۰ ميليمتر و ضخامت آن ۴ ميليمتر خواهد بود . لبه ي تيغه رنده ها معمولا" تا ۴۵ درجه پخ خورده و تيز شده است . كارخانه ي سازنده ي آلمانيGUHDO اين تيغه ها را در سه اندازه ي كوچك، براي رنده هاي دستي و ماشيني خيلي ظريف، متوسط، براي رنده هاي معمولي، قوي، براي رنده كاري هاي خشن و زياد ، با ابعاد زير توليد نموده است :
الف: ضخامت ۳ ميليمتر- عرض ۲۵ ميليمتر- طول ۶۰ تا ۵۱۰ ميليمتر
ب: ضخامت ۳ ميليمتر- عرض ۲۰ ميليمتر- طول ۶۰ تا ۸۶۰ ميليمتر
ج: ضخامت ۳ ميليمتر- عرض ۳۵ ميليمتر- طول ۶۰ تا ۱۰۱۰ ميليمتر
برخی كارخانه ها براي بالا بردن كيفيت تيغه هاي فولادي و عرضه ي آن با قيمت مناسب مبادرت به ساخت تيغه هاي با لبه جداگانه از فولاد ويديا(فولاد كربن دار)نموده كه چنانچه لبه ي تيغه در موقع رنده كاري در اثر برخورد با مواد سخت مانند آهن و سنگ ريزه ، شكسته و يا در اصطلاح پريده نشود، عمر تيزي تيغه به ۳۰ تا ۵۱ برابر تيغه هاي معمولي مي رسد . از نظر صرفه جويي در وقت باز و بسته كردن و تنظيم تيغه كه خيلي مهم است ، بازدهي اقتصادي كار را چند برابر خواهد كرد . اگر چه ممكن است قيمت آن تا ۵ برابر قيمت تيغه ي معمولي باشد .در بعضي ماشين هاي رنده ، كنار صفحه به صورت دو راهه فرو رفتگي وجود دارد كه از آن براي ايجاد دو راهه در چوب استفاده مي كنند و تيغه هاي اين نوع رنده ها علاوه بر پخ داشتن يك لبه ي طولي آن در سر نيز عرض آن پخ خورده است تا بتواند در موقع رنديدن سطح چوب در صورت نياز كنار آن را نيز دو راهه بزند . بعضي از كارخانه هاي سازنده ماشين هاي صنايع چوب مانند كارخانه سوئديICA با ابتكار خاص خودش تيغه هاي پروفيلي جديد با توپي هاي مخصوص توليد نموده است . قطر توپي هاي فوق بدون تيغه رنده ۱۶۰ ميليمتر و با تيغه رنده ۱۶۲ ميليمتر و عرض قابل رنديدن آن ۲۶۰ ميليمتر و تعداد دور آن ۶۰۰۰ دور در دقيقه با سرعت پيشبرد كاري به طور اتوماتيك حدود m/min۵/۳ مي باشد و در رنده مي تواند تا m/min۲۵ چوب را رنده نمايد . در كاربرد تيغه هاي گران قيمت ويديا و يا الماسه بايد دقت كرد چون اين گونه تيغه ها حساسيت زيادي را در برابر ضربه (به علت كربن دار بودن) دارند. اين تيغه ها بايد حتي المكان در ماشين با ياتاقان سالم به كار برده شوند تا در مقابل تغييرات مقاومت چوب؛مانند، گره ها و غيره نيز خطر شكستگي تيغه كمتر شود . لازم به تذكر مي باشد كه گوه ها و تيغه ها و به طور كلي قطعاتي كه در شيار توپي هاي رنده به كار بده مي شوند بايد داراي وزن مشاوي باشند تا نيروي گريز از مركز باعث متلاشي شدن و يا از جا كنده شدن و پرتاب آن ها نگردد . بايد سعي شود در توپي هايي كه تيغه و گوه به وسيله ي پيچ هاي ساده محكم مي شوند ،تعداد دور ماشين از ۴۰۰۰ دور در دقيقه تجاوز ننمايد .
-تنظيم نمودن تيغه هاي رنده(Knife SettingDevices)
توپي هاي رنده داراي ۲ تا ۶ شكاف براي قرار دادن تيغه هاي رنده مي باشد كه هر كدام از شيارها سيستم خاص محكم كردن تيغه را به وسيله ي پيچ ساده،پيچ و گوه فولادي و يا سيستم نيوماتيك و هيدروليك دارند . در بيشتر ماشين هاي رنده موجود در ايران از گوه هاي فولادي استفاده مي شود ، لذا ابتدا پيچ هاي پشت گوه را كه معمولا" هر گوه داراي ۹ عدد پيچ است، بايد شل نمود تا تيغه بتواند به راحتي داخل شيار يا كنشكاف مربوط شود . كف شيار توپي ها به يكي از سه سيستم استفاده از فنر تيغه اي يا فنر لوله اي و يا پيچ و مهره براي بالا و پايين دادن تيغه ها مخصوصا" بالا دادن خود كار آن در زمان شل بودن گوه مجهز مي باشد و تيغه از پشت گوه فولادي داخل كنشكاف توپي و روي اين فنر و مارپيچ قرار مي گيرد و به طور آزاد چند ميليمتر بالاي خط دايره محيطي ميله واقع مي شود . سپس با دست آزاد آن را تا حدود ۵/۱ تا ۲ ميليمتر در شيار داخل مي كنيم و پيچ وسط گوه را قدري محكم مي نماييم تا تيغه در محل خود قرار گيرد . هدف از تنظيم تيغه قرار گرفتن تيغه در توپي به فاصله ي ۱ ميليمتر بالاتر از لبه ي گوه و يا خط دايره ي محيطي توپي مي باشد كه براي اين كار يا از دست آزاد به ترتيب فوق در شروع استفاده مي نمايند و يا با استفاده از دستگاه فلزي تنظيم تيغه انجام مي دهند كه روي تيغه قرار داده و آن را به داخل شيار فشار داد. چون دستگاه تنظيم داراي پايه هاي قابل تنظيم متناسب با محيط توپي رنده و در وسط پايه قطعه فلز نرمي قرار داده شده كه به فاصله ي يك ميليمتر بالاتر از قسمت مقعر پايه ي آن تنظيم گرديده ،لذا دو طرف پايه روي محيط استوانه اي توپي و قطعه فلز نرم آن روي تيغه قرار مي گيرد و آن را تا ۱ ميليمتر بالاتر از محيط توپي در كنشكاف مربوط مي فشارد و پس از اين عمل پيچ هاي پشت گوه ي فولادي محكم مي شود و تيغه ي تنظيم شده در محل خود محكم مي گردد . البته دستگاه هاي تنظيم با صفحه ي مدرج ساعتي نيز وجود دارد كه زير پايه دستگاه روي صفحه رنده قرار گرفته و زبانه ي متحرك فنر دار زير دستگاه روي لبه ي تيغه واقع مي شود و ميزان يكنواختي و مقدار بالا و پايين بودن تيغه از محيط استوانه را مشخص مي نمايد . دستگاه هاي كوچك تنظيم نيز به شكل شابلون هاي با قوس مقعر متناسب با قطر توپي رنده از طرف كارخانه هاي سازنده ي هر دستگاه توليد مي شود و همچنان براي راحتي عمل در ماشين هاي رنده ي فاقد دستگاه تنظيم استاندارد،تكنسين مربوط مي تواند شابلون فلزي از جنس آلومينيوم يا برنج با محاسبه فرم اوليه بسازد . چنانچه هيچ گونه وسيله يا دستگاه تنظيم در اختيار نباشد ، مي توان با استفاده از يك قطعه چوب كوچك مثلا" چوب راش به ابعاد ۳۰*۶۰*۴۰۰ ميليمتر و يا حدود آن كه يك سطح آن كاملا" گونيايي رنده شده باشد، استفاده نمود . به اين ترتيب كه صفحه ي كار گير رنده را تا روي توپي پايين برده ، مماس نمود كه حد آن با قرار دادن همان چوب رنديده شده روي صفحه ي عقب و توپي كه در يك خط تماس قرار گيرند ،قابل تنظيم مي باشد ،تيغه را در كنشكاف قرار داده،با چشم تا حدود يك ميليمتر بالاتر از خط دايره ي محيط توپي آن را داخل كنشكاف توپي مي نماييم و پيچ وسط گوه را قدري سفت مي كنيم . سپس دو پيچ طرفين را نيز در صورتي كه برآمدگي تيغه در حدود استاندارد قابل قبول با كنترل چشمي مي باشد ،قدري سفت كرده ، آن گاه چوب رنده شده را از قسمت صاف آن روي يك طرف توپي و صفحه ي عقب گذاشته، بدون آن كه لبه ي تيغه با آن تماس داشته باشد و محل قرار چوب را درلبه ي صفحه ي عقب بامداد علامت مي گذاريم . سپس چوب را در همان محل آزاد گذارده و توپي را آهسته و در جهت عقربه هاي ساعت حركت مي دهيم . تا لبه ي تيغه با چوب برخورد كرده و آن را به اندازه يx به جلو حركت دهد اين عمل را در طرف ديگر توپي و وسط آن نيز به همين ترتيب انجام مي دهيم چنانچه حركت چوب به جلو با تماس با لبه ي برنده از نقطه علامت گذاري قبلي با لبه ي صفحه ي عقب به اندازه ي X بود ، تيغه در تمام نقاط توپي يكنواخت تنظيم شده است و اگر چنانچه طرف ديگر n –x بود، بايد مقداري تيغه بالا بيايد كه با شل كردن پيچ گوه آن اين عمل انجام مي شود و چنانچه n+x بود با انتهاي همان چوب ضربه آهسته به لبه ي تيغه در همان طرف بالا آمده مي زنيم و تيغه را پايين قرار مي دهيم و مجددا" عمل كنترل تنظيم را تكرار مي كنيم . به اين ترتيب يك تيغه توپي تنظيم مي شود و مجددا" با همان چوب و با همان اندازه هاي به دست آمده تيغه هاي ديگر توپي را نيز تنظيم مي نماييم. در موقع محكم كردن پيچ ها بايد خصوصا" در تيغه هاي نازك دقت نمود تا اولا" پيچ ها در يك مرحله سفت نشوند بلكه در سه تا چهار مرحله عمل سفت كردن صورت گيرد،ثانيا" ابتدا پيچ وسط محكم شود ، سپس يك پيچ از طرف راست و يك پيچ از طرف چپ و پيچ متوسط محكم گردد تا به انتهاي طرفين برسد . اين عمل براي يكنواخت قرار گرفتن تيغه در كنشكاف و جلوگيري از ترك خوردن و شكستن تيغه ها در موقع رنديدن مي باشد .
-گونياي ماشين رنده ( Surfacing Fence ياMiter Guide)
گونياي ماشين رنده از يك صفحه ي كم عرض با طول نزديك به طول صفحه ي كارده از جنس چدن ساخته شده كه روي صفحه ي ماشين رنده در موقع عمل قرار دارد و قسمت بيشتر طول آن بايد روي صفحه ي كارده واقع شود . اين گونيا داراي مكانيزم خاصي براي قرار روي صفحه مي باشد كه هم قابل حركت در عرض صفحه ي ماشين روي ميله رنده بوده ، هم قابل كج و راست شدن به اندازه ي ۴۵ درجه براي رنديدن چوب ها با زاويه است . ولي بيشتر اوقات روي زاويه ۹۰ درجه تنظيم مي گردد . در ماشين هاي رنده جديد با صفحه ي مدرجي كه به گونيا نصب نموده ايد كنترل زاويه گونيا راحت تر شده ، ولي در ماشين هاي قديمي اين عمل بايد به وسيله ي گونياي ۹۰ درجه براي حالت معمولي و يا گونياي باز شو كه زاويه ي آن قبلا" تنظيم گرديده براي رنديدن با زواياي مختلف كنترل و گونيا محكم شود كه براي ثابت شدن گونيا پيچ ها يا اهرم هاي مختلف روي گونيا وجود دارد .نكته قابل توجه اين كه چون گونيا به طور مرتب بنا بر عرض چوب مورد نياز براي رنديدن در عرض ماشين روي طول توپي و لبه ي تيغه موقع حركت برخورد ننمايد . براي اين منظور كارخانه هاي سازنده قسمت وسط يا قسمت جلوي گونيا را كه روي ميله و صفحه ي كارگير قرار مي گيرد ۲ تا ۵ ميليمتر كوتاه تر از عرض قسمت عقب گونيا تهيه مي نمايند . كه اين مسئله در رنده بايد قبل از شروع كار كنترل شود
-مسائل ايمني ماشين رنده
ماشين رنده به خاطر مكانيزم ساخت و روشي عملي كه بايد با آن انجام شود چنانچه احتياط هاي لازم در آن به عمل نيايد ،ممكن است ايجاد خطرات زيادي براي عمل كننده نمايد . لذا تكنسين مربوط بايد نكات حفاظتي آن را بداند و به ترتيب زير عمل نمايد .
۱-حتما" در موقع رنديدن از گونياي ماشين استفاده نمايد و با تكيه دادن چوب به آن محل رنديدن را انجام دهد .
۲- حتي المقدور با ماشيني كار نمايد كه حفاظ فنري و يا تاشو روي تيغه ماشين داشته باشد و در موقع عمل متناسب عرض چوب خود روي حفاظ را بپوشاند تا چنانچه به دلايل مختلف چوب در موقع رنديدن از زير دست او رها شد و دستش به طرف تيغه سر خورد، خطر كمتري برايش ايجاد شود و يا لباس كار او در موقع رنديدن به تيغه هاي توپي برخورد ننمايد .
۳-چنانچه از حفاظ چوبي تاشو استفاده مي شود سعي گردد از حفاظ چوبي بلند كمكي نيز كه به كنار چوب فشار وارد مي آورد نيز براي رنديدن ضخامت چوب استفاده شود .
۴-حتي الامكان متناسب با عرض چوب مورد عمل ،گونياي ماشين را طوري تنظيم نمايد كه كمتر روي صفحه ي ماشين در موقع رنديدن مجبور به خم شدن باشد .
۵- براي رنديدن قطعات كوتاه از پيش دهنده يا شابلون چوبي استفاده نمايد و در موقع عمل چنانچه حدود ۱۵ درجه قطعه چوب كوتاه را كه زير شابلون قرار گرفته كج روي توپي حركت دهد،كار سهل تر و دقيق تر انجام خواهد شد .
۶- براي رنديدن چوب هاي باريك كم ضخامت از چوب كمكي شابلون استفاده نمايد كه روي گونيا طوري جا سازي شده كه راحت قابل نصب و برداشتن مي باشد و بايد بدون لغزش در موقع رنديدن روي صفحه ي و كنار گونيا باقي بماند تا دست روي آن به عنوان گونيا تكيه داده شده باشد .
۷-در موقع رنديدن وسط چوب هايي كه مي خواهيم فرورفتگي داشته باشد، دو قطعه چوب گونيا در حد فاصل طول شيار به وسيله پيچ دستي با گيره محكم مي كنيم .
۸- براي رنديدن چوب هاي بلند كم عرض جهت جلوگيري از به هم خوردن تعادل در موقع رنديدن حتي الامكان علاوه بر استفاده از چوب بلند فلزي كه به عقب صفحه ي كارگير محكم گرديده از يك قطعه چوب كمكي كه به پايين صفحه ي يا چوب بلند مورد عمل پ

مواد سراميكي انعطاف‌پذير

۱۸مارس ۲۰۰۲- محققان دانشگاه كُرنل با استفاده از نانوشيمي، يك گروه جديد از مواد تركيبيي را توليد كرده و به نام سراميكهاي انعطاف‌پذير نامگذاري كرده‌اند. مواد جديد، كاربردهاي گسترده‌اي، از قطعات ميكروالكترونيكي گرفته تا جداسازي مولكولهاي بزرگ، مانند پروتئينها خواهند داشت.
آنچه در اين زمينه، حتي براي خود محققان، بيشتر جلب توجه مي‌كند آن است كه ساختمان مولكولي مادة جديد در زير ميكروسكوپ الكتروني (TEM) كه به صورت ساختمان مكعبي است، با پيشگوييهاي رياضي قرن گذشته مطابقت مي‌كند. اولريش ويسنر، استاد علوم و مهندسي مواد دانشگاه كُرنل، مي‌گويد: "ما اكنون در تحقيقات پليمري به ساختمانهايي برخورد مي‌كنيم كه رياضيدانها مدتها قبل وجود آنها را از نظر تئوري اثبات كرده‌اند."
ساختمان مادة جديد، خيلي پيچيده‌تر از آن ماده‌ا‌ي است كه"Plumber’s nightmare" ناميده شده‌است.
ويسنر در گردهمايي سالانة جامعة فيزيك آمريكا در مركز گردهمايي اينديانا، در مورد سراميكهاي انعطاف‌پذير جديد، ‌گفت: "رفتار فازي كوپليمر، موجب جهت دهي تركيبهاي نانوساختاري آلي/معدني مي‌شود." به عقيدة وي، اين ماده يك زمينة تحقيقاتي مهيج و ضروري است كه نتايج علمي و تكنولوژيكي بسيار هنگفتي از آن بدست مي‌آيد.
گروه تحقيقاتي ويسنر از طريق شكلهاي كاملاً هندسي كه در طبيعت يافت مي‌شوند، به طرف نانوشيمي هدايت شد. يك مثال كاملاً مشهود براي ساختار ظريف دو اتميها، جلبك تك‌سلولي است كه ديواره‌هاي پوستة آن از حفره‌هاي سيليكاتي كاملاً جانشين‌شده ساخته شده‌است. ويسنر مي‌گويد: "كليد طبيعي اين جانشيني، كنترل كامل شكل آنها از طريق خود ساماني تركيبات آلي، در جهت رشد مواد غيرآلي (معدني) است." محققان دانشگاه كُرنل تصديق كرده‌اند كه ساده‌ترين راه تقليد از طبيعت، استفاده از پليمرهاي آلي
-‌مخصوصاً موادي موسوم به كوپليمرهاي دي‌بلاك– است؛ زيرا اين مواد مي‌توانند به‌طور شيميايي به صورت نانوساختارهاي با اَشكال هندسي مختلف ساماندهي شوند. اگر پليمر بتواند به طريقي با مواد غيرآلي (معدني) -‌يك سراميك، خصوصاً يك ماده از نوع سيليكاتي- ذوب شود، مادة تركيبي حاصل، تركيبي از خواص زير را خواهد داشت:
ü انعطاف‌پذيري و كنترل ساختار (از پليمر)
ü عملكرد بالا (از سراميك).
ويسنر مي‌گويد: "خواص مواد حاصل، فقط جمع سادة خواص پليمرها و سراميك نبوده، حتي ممكن است اين مواد خواص كاملاً جديدي نيز داشته ‌باشند." محققان دانشگاه كُرنل تاكنون فقط تكه‌هاي كوچكي از سراميك انعطاف‌پذير، با وزن چند گرم ساخته‌اند كه البته براي آزمايش خواص مواد، كافي است. مادة حاصل، شفاف و قابل خم‌كردن است، در عين حال مقاومت قابل توجهي داشته و بر خلاف سراميك خالص خُرد نمي‌شود.
دربعضي موارد، اين ماده، يك هادي يوني بوده و قابليت كاربرد به صورت الكتروليت‌ باتريهاي با كارآيي بالا را دارد. همچنين مادة جديد ممكن است در پيلهاي سوختي بكار برود.
در بعضـي مـوارد هندسـة ۶ وجهـي مـاده-كه از طريـق جفت‌شـدن حاصـل مي‌شـود -بسيار بـه ساختـار دو اتميها شبيـه است. در عـوض ويسـنرمي‌گويد: "با دستيابي به اين ساختار مولكولي تقريباً مي‌توان گفت كه به طبيعت كامل‌شده‌ا‌ي دست يافته‌ايم."
ساختار متخلخل سراميكهاي انعطاف‌پذير وقتي شكل مي‌گيرد كه ماده در دماهاي بالا عمليات حرارتي شود. به عقيدة ويسز، اين در حقيقت اولين ماده با چنين هندسه و توزيع كم اندازة حفره‌هاست. چون ماده فقط حفره‌هاي ۲۰-۱۰ نانومتري دارد. محققين دانشگاه كُرنل، در تلاشند تا دريابند كه "آيا اين مواد مي‌توانند براي جداسازي پروتئينهاي زنده استفاده شوند؟"
ويسنرعقيده دارد كه به‌خاطر قابليت خود ساماندهي اين مواد، مي‌توان آنها را به صورت ناپيوسته و در مقياس زياد توليد كرد. او مي‌گويد: "ما مي‌توانيم ساختار را كاملاً كنترل كنيم. ما مي‌توانيم با كنترل خيلي خوبي اين ماده را به مقياس نانو برسانيم. ما حالا مي‌دانيم كه چگونه مجموعه‌ا‌ي از ساختارهاي با شكل و اندازه حفره‌هاي يكسان، بسازيم."
محققان دانشگاه كُرنل اين عمل را با كنترل "فازها" و يا با معماري مولكولي ماده بوسيلة كنترل‌كردن مخلوطي از پليمر و سراميك انجام مي‌دهند. ماده از چند مرحلة انتقالي عبور مي‌كند؛ از مكعبي به ۶ وجهي و سپس به ‌نازك و مسطح و بعد به ۶ وجهي وارونه و مكعبي وارونه. ماده پس از مرحلة مسطح و قبل از مرحلة ۶ وجهي وارونه، به صورت ساختمان مكعبي دوگانه موسوم به Plumber’s nightmare مي‌باشد كه قبلاً در سيستمهاي پليمري يافت نشده‌بود. اين ساختمان اولين ساختار با چنين قابليت انطباق بالايي است كه بوسيلة تركيب خاصي از پليمرها و سراميكها توليد مي‌شود. ويسنرمي‌گويد: "اين شانس وجود دارد كه ما به مجموعه‌ا‌ي از ساختارهاي دوگانة ديگر كه در پليمرها وجود دارد و ديگران چيزي در مورد آنها نمي‌دانند، دست پيدا كنيم. ما راه را براي يافتن هرچه بيشتر چنين ساختارهايي باز كرده‌ايم."
اين تحقيقات بوسيلة بنياد ملي علوم، انجمن ماكس-پلانك و مركز تحقيقات مواد دانشگاه كُرنل، پشتيباني شده‌است.
منبع:http://www.news.cornell.edu/releases...rials.deb.html

قالب تزریق و اکستروزن

پلاستیكها كلاً به دو نوع ترموست و ترموپلاستیك تقسیم می شوند .
ترموپلاستیك ها به پلاستیكهایی اطلاق می شوند كه در اثر حرارت نرم شده و مادامی كه حرارت وجود داشته باشد بهمان صورت باقی می مانند و بعد از سخت شدن دوباره خاصیت فرم گیری مجدد را دارند .
ترموست ها به پلاستیكهایی اطلاق می شوند كه در اثر حرارت تغیرات شیمیایی داده و سخت می گردند .
قالب های ترانس فریا انتقالی :
در حین عمل قالب گیری فشاری مواد مورد قالب گیری ، توسط حرارت و فشار وارده از طرف پلانچر یا سنبه تغیر فرم می یابد .
این فشار زیاد گاهی باعث كج شدن یا شكستن پین های ظریف موجود در قالب و یا از فرم خارج كردن قسمت های ضعیف قطعه از لحاظ قطع و ضخامت می شود . این عیب با حراح قالب های ترانس از بین میرود .
قالب تزریق :
این قالب گیری مشابه حالت ترانسفر می باشد .بخوانی كه تغییر حجم مواد سرد به گرم در قالب انجام می شود . بلكه در محفظه حرارتی ماشین انجام می گردد و حجم مواد تزریقی نسبت به حجم محفظه با قالب تفاوت زیادی ندارد .
قالب های بادی :
بطری ها و بقیه قطعات تو خالی از قطعات ترموپلاست و از طریق قالب های بادی ساخته می شوند . برای این منظور یك لوله كه ممكن است اكسترود شده باشد گرم شده و این لوله پلاستیكی گرم شده بین دو پارچه قالب بادی محكم نگه داشته می شود فشار هوا سریعاً وارد لوله شده و باعث انبساط آن می شود كه در نتیجه فرم پروفیل داخل دو پارچه قالب را به خود می گیرد .
قالب های اكستروژن :
بعضی مواقع لازم است كه قطعه دارای فرم مقطع معین و مشخص و طول نا محدود باشند ، مواد در حرارت اتاق در یك قیف قرار داده شده و توسط یك پیچ بداخل محفظه حرارت دهی رانده می شوند . در انتهای این محفظه قالب ( ماتریس ) قرار دارد كه مواد نرم فشرده شده با فشار از این مقطع گذشته و شكل لازم را بخود می گیرند .
قطعه تولید شده توسط یك تسمه متحرك به خارج حمل می شود . ضخامت و اندازه نهایی قطعه بستگی به سرعت حركت این تسمه و سرعت خنك كاری دارد .
انتخاب جنس :
برای این كه قالب كار آمد باشد جنس ساخت قالب تزریق باید شرایط مختلفی داشته باشد .
برای افزایش سختی قطعات قالب گیری از تقویت كننده ، مثل الیاف شیشه یا پركننده های معدنی استفاده می شود . ای مواد و بعضی رنگ دانه ها سایش ایجاد می كنند .
انواع فولاد های قالب گیری :
۱- فولاد ابزاری
۲- فولاد های سخت كاری سطحی : این مواد فولادهای كم كربن هستند كه با سخت كاری سطحی سطح سخت و مقاوم در برابر سایش در آنها ایجاد می شود .
۳- فولادهای پیش سخت كاری سطحی
۴- فولاد سخت كاری مغزی
۵- فولاد مقوم در برابر خوردگی : برای محافظت در مقابل پلاستیك یا مواد افزودنی
ساختمان قالب : قالب های تولید مواد ترموست عموماً به صورت الكتریكی گرم می شوند ، گرمای برای واكنش شبكه ای شدن از قالب جذب می شود .
ویكسوزینه به قدری كم می شود كه در فواصل باریك نفوذ كرده بنابراین در حالی كه هوا گیری حفره قالب كافی است سطوح اتصال یابد كاملاً محكم باشند . به علت این شرایط متضاد جلوگیری كامل از ایجاد مازاد ممكن نیست . قالب ها باید به قدری سخت باشند كه امكان نقص و در نتیجه تغییر شكل كه ایجاد مازاد می كند وجود نداشته باشد . پیشنهاد می شود كه برای تعیین و كنترل فشار تزریق كه خواص مكانیكی قالب بر اساس آن محاسبه می شود از حس كننده های فشار استفاده شود . فشار تزریق متوسط برای رزبنهای پلی استر غیر اشباع ۱۰۰ تا ۳۰۰ بار است .
فشار واقعی لازم به شكل و اندازه قطعه قالب گیری بستگی دارد .
سطوح شكل دهنده قطعه :
شكل ظاهری قطعه قالب گیری و عمر مفید قالب اغلب با سطوح شكل دهنده قطعه تعیین می شود . اغلب سطوح بافت دار روی قطعه مورد در خواست است .
در این حالت برای آزاد شدن قطعه باید شیب كافی را در نظر گرفت .
برای افزایش مقاومت سایش سطوح شكل دهنده قطعه ، آبكاری گرم سخت مفید است .
پران / هوا گیری :
برای آزاد شدن قطعه با توجه به شكل قطعه قالب گیری و نوع تركیب قالب گیری شیب های مختلفی ، اغلب ۳-۱ باید ایجاد می شود . انقباظ قطعات ترموست هنگام بیرون اندازی به علت دمای نسبتاً بالا خیلی كم است .
بنابراین بر اثر ایجاد خلأ داخل حوزه قالب می ایستد . برای جلوگیری از مشكلات تولید باید طراحی به صورتی باشد كه بتوان قطعه را از نیمه قالب بیرون انداخت . قطعات ترموست هنگام بیرون اندازی كاملاً عمل آوری نشده بنارباین نسبتاً ترد هستند .
بنابراین تعداد میل های پران یا سطح پران باید به اندازه كافی بزرگ باشد تا از خرابی قطعه در هنگام بیرون اندازی جلوگیری شود . میل های پران علاوه بر بیرون اندازی باید هوا گیری قالب در حین پر شدن حوزه قالب را انجام دهند . بنابر این پران ها باید نسبت شیار یا مقاطع عمیق دیگری كه در آنها هوا به دام می افتد قرار بگیرند .
برای قطعات پیچیده با شیار های فنی داخلی از تكنیك ماهیچه ذوب شوند استفاده می شود .
طراحی راهگاه / گلویی تزریق :
در طراحی راهگاه برای تولید مواد ترموست باید موارد زیادی را در نظر گرفت . عموماً تركیبات ترموست بازیافت نمی شوند . بنابراین باید اندازه سیستم راهگاه نسبت به قطعات قالب گیری كوچك باشد گلویی باید به صورتی قرار گیرد كه بدون تخریب قطعه از آن جدا شود . اساساً همه انواع گلویی تزریق كه برای مواد ترمو پلاستیك به كار می روند در اینجا قابل استفاده هستند ، در قالب های چند حوزه ای طول كانال های راهگاه باید مساوی باشد تا افت فشار برابری ایجاد كند . این موضوع شرط لازم برای پر شدن مشابه و یك نواخت كیفیت قطعات قالب گیری است.
منبع:راسخون

روش فلورسانس اتمي

تئوري
اتم هاي آزاد بر خلاف ملكول ها ، داراي ترازهاي چرخشي و ارتعاشي نيستند و در آنها فقط جهشهاي الكتروني صورت خواهد گرفت . بدين ترتيب هنگامي كه انرژي توسط اتم ها جذب يا نشر مي شود خطوط طيفي مجزا مشاهده خواهد شد كه اساس روشهاي طيف سنجي اتمي را تشكيل مي دهد . روشهاي طيف سنجي اتمي تحت عنوان نشر اتمي ، جذب اتمي و فلورسانس اتمي مورد بررسي قرار مي گيرند . گاهي روشهاي اتمي را بر حسب اتمي شدن ، يعني فرايندي كه در آن فرايندي كه در آن اجزاي محلول به يونو اتم هاي گازي يا يك پلاسما تبديل مي شوند ، تقسيم بندي مي كنند.
طيف سنجي فلورسانس اتمي بر اساس برانگيختگي اتم هاي گازي توسط نور و اندازه گيري تابش فلورسان ايجاد شده ، انجام مي شود . فلورسانس اتمي اساسا" عكس فرايند جذب اتمي است . هر اتم داراي يك طيف فلورسان خاص خود مي باشد . طول موج فلورسان ممكن است بزرگتر ، كوچكتر يا معادل طول موج برانگيختگي باشد . فلورسان اتمي به سه دسته تقسيم مي شود :
۱. فلورساني تشديدي
اين نوع فلورسان اتمي زماني رخ مي دهد كه اتم ها در همان طول موجي كه جذب كرده اند مجددا" نشر نمايند . جهش هايي كه از حالت پايه انجام مي شود جزء اين دسته است . ( متداول ترين نوع فلورسانس اتمي مي باشد .)
۲. فلورسانسي خط مستقيم
در اين حالت اتم توسط يك منبع تابش برانگيخته مي شود و مستقيما" به يك تراز نيمه پايدار مي رود .
فلورساني خط پله اي
در اين حالت ترازهاي انرژي بالايي خطوط برانگيختگي و فلورسان متفاوتند اما ترازهاي پاييني يكسان هستند .
شدت فلورساني اتمي به شدت منبع تابش ، غلظت اتم هاي نمونه در حالت پايه ، كارايي جذب و ميزان خودجذبي در سل اتم ساز بستگي دارد .
در طيف سنجي فلورسان اتمي از منابع تابش با شدت بالا مانند لامپ هاي كاتد توخالي ، لامپ هاي تخليه بدون الكترود ، پلاسما ، ليزر و لامپ هاي قوس زنون استفاده مي شود .

کانه آرایی

مقدمه
کانه آرایی مجموعه عملیاتی است که بر رویمادهمعدنی ، پس از استخراج انجام می‌شود تا آن ماده را قابل مصرف کند. هر مادهمعدنی که بطور اقتصادی قابل بهره برداری باشدکانه (ore) نامیدهمی‌شود. هر کانه متشکل از تعدادی کانی است که حداقل یکی از آنها کانی با ارزش موجوددر ماده معدنی است و در حقیقت ماده معدنی برای دستیابی به آن کانی استخراج می‌شود،سایر کانیهای متشکله ماده معدنی راگانگمی‌نامند.
تاریخچه کانه آرایی
نخستین دوره زندگی بشر ، عصر حجر نام گرفته است. بشراولیه برای ساخت آلات و ابزار مورد نیاز خود به موازات گیاهان از رنگ استفادهمی‌کرد که آثار زیادی از آن در حفاریهایباستانشناسی بدست آمده است. برای ساخت این ادوات سنگی ، شناخت خواص آنها برای بشراولیه ضروری بوده است. بنابراین یکی از اولین علومی که بشر سعی در فراگیری آن کرد،سنگشناسی وکانیشناسی بود. در کنار این دانش انسان نیازمند فنونی برای جدا کردن سنگ یاکانی مورد نظر از سایرکانیها بود. بنابراین می‌توان گفت که انسان از عصر حجر در پی دستیابی به روشهایحتی‌المقدور ساده برای کانه آرایی بوده است. شواهد زیادی از کانه آرایی و ذوب موادمعدنی از دوران پیش از تاریخ موجود است.
هدف از کانه آرایی
هدف از عملیات کانه آرایی در بیشتر موارد جدا کردن کانییا کانیهای با ارزش از گانگ است. کانه استخراج شده ، از شروع عملیات کانه آرایی ،بار اولیهنامیده می‌شود. پس از مجموعه عملیات کانه آرایی ، محصولی به ناممحصول آراسته تولید می‌شود که مشخصات فی آن توسط مصرف کننده مشخص شده است. اینمشخصات شامل عیار ، دانه بندی ، نوع و مقدار سایر کانیهای همراه ، میزان رطوبت وغیره است.
باقیمانده بار اولیه ،باطلهنام دارد که باید برای انبارکردن آن محلی مناسبی را در حوالی کارخانه کانه آرایی پیش بینی کرد. با کاهش تدریجیذخایر معدنی پرعیار ، اکتشاف و بهره برداری از کانسارهای بزرگ با کانیهای مخلوطضروت پیدا می‌کند. به موازات آن ، کانه آرایی نیز دارای اهمیت بیشتری می‌شود کهبرای جوابگویی به نیازهای صنعتی ، باید به گسترش زمینه‌های تحقیقاتی پیشرفته‌تریدست یافت.
مرحله اول کانه آرایی
بسته به نوع کانه و مشخصات مورد نظر در محصول آراسته، عملیات کانه آرایی ممکن است شامل مراحلی ساده یا بسیار پییچیده باشد. نخستینمرحله این عملیات ، آزاد کردن کانیهای با ارزش موجود در کانه از کانیهای گانگ است. برای نیل به این هدف باید کانه را طی یک یا چند مرحله توسط انواع سنگ شکنها ،آسیاها خرد کرد. بررسی عملیات خرد کردن معمولا همراه با عملیات طبقه بندی از نظرابعاد است که به منظور بدست آوردن محصولی با دانه بندی مشخص و برای خارج کردندانه‌هایی که به میزان لازم خرد شده‌اند، انجام می‌شود. بدین تربیت از خرد شدن بیشاز حد دانه‌ها جلوگیری می‌شود.
مرحله دوم کانه آرایی
مرحله دوم شامل عملیات پر عیار کردن یا جدا کردنکانیهای با ارزش از کانیهای گانگ است. این عملیات بر مبنای مشخصات کانیها پایهگذاری شده‌اند و با استفاده از اختلاف خواص فیزیکی ، شیمیایی یا شیمی فیزیکی کانیهابا یکدیگر می‌توان آنها را جدا کرد. این عملیات که بطور جامع تر ، روشهای آرایشنامیده می‌شوند شامل روشهای سنگجوری ، ثقلی ، الکتریکی ، مغناطیسی ، فلوتاسیون ،هیدرومتالوژی و غیره می‌شوند.
مراحل سوم کانه آرایی
با توجه به اینکه بیشتر روشهای آرایش به طریقه ترانجام می‌شوند، بنابراین مرحله سوم عملیات کانه آرایی را می‌توان شامل عملیات جداکردن فازهای جامد و مایع از یکدیگر یا به عبارت دیگر آبکش کردن و خشک کردن محصولاتآراسته دانست که توسطتیکنر (thickener) * و خشک کن انجاممی‌شود.
مرحله نهایی کانه آرایی
مرحله نهایی نیز شامل عملیات تخلیه کانیهای گانگ(باطله) ودر بیشتر حالات ، بازیابی آب موجود در بخشی از مواد است. این کار در سهباطله (Tailings dam) انجام می‌شود.
طراحی کارخانه کانه آرایی
برای طراحی یک کارخانه کانه آرایی ، لازم استابتدا کانه مورد نظر در آزمایشگاه مورد بررسی قرار گیرد. درجه اطمینان به نتایجحاصل از این مطالعات ، بستگی بهدقت نمونهبرداریدارد. در عملیات مقدماتی اکتشافی ، با توجه به محدودیت در نمونهقابل دسترسی ، تهیه نمونه نماینده امکان پذیر نیست، لیکن این مطالعات به منظوربررسی قابلیتی آرایش سنگ معدنی ضروری است و در حقیقت عملیات اکتشافات تفضیلی درصورت مثبت بودن نتایج حاصل از این مرحله انجام می‌شود.
با ادامه عملیاتاکتشافی ، نمونه‌های تهیه شده از ترانشه‌ها ، تونلها یا چاههای اکتشافی و مغزه‌هایحفاری قابل اعتمادتر می‌شوند و بر مبنای نتایج حاصل از مطالعات آزمایشگاهی بر روینمونه‌ها می‌توان شمای عملیات مقدماتی کارخانه را تهیه کرد. پس از خاتمه مطالعاتآزمایشگاهی در بیشتر حالات ، لازم است آزمایشهایی بر روی نمونه‌هایی با حجم بیشتر وبطور پیوسته در کارخانه نیمه صنعتی انجام شود و بر مبنای نتایج حاصل از این بخششمای عملیات نهایی کارخانه تهیه می‌شود. با توجه به اینکه نتایج حاصل از عملیاتکانه آرایی در مراحل آزمایشگاهی و نیمه صنعتی بستگی به نمونه برداشت شده دارد. لذادقت در انتخاب روش مناسب نمونه برداری و اجرای صحیح آن اهمیت زیادی در طرای کارخانهدارد.

سربارة صنايع آهن و فولاد، زباله يا ماده‌اي ارزشمند؟

تاريخچه
حدود ۳۵۰ سال پيش از ميلاد مسيح(ع) ارسطو ف يزيكدان يوناني ، از سربارة آهن‌سازي براي التيام جراحت‌ها استفاده نمود. در روم باستان نيز از دانه‌هاي سرباره براي راه‌سازي استفاده مي‌كردند. از آن دوران به بعد كاربردهاي ديگري نظير ساخت موزاييك‌ها و گلوله‌هاي توپ هم براي سرباره ابداع گرديد. با وجود اين، با شروع قرن بيستم و توسعه فرايندهاي نوين آهن و فولادسازي بود كه استفاده تجاري از سرباره در ابعاد زياد ، مرسوم شد. امروزه با كمك فرايندهاي پيشرفته، از سرباره در بيشتر صنايع سازه ‌اي چون راه‌سازي، سيمان، بلوك‌هاي ساختماني سبك، سلختمان‌سازي، بتون‌هاي ساختماني، بتون‌هاي آسفالتي، ماسه‌هاي خطوط راه‌آهن، پشم سنگ و صنايع شيشه استفاده مي‌شود.
تركيب سرباره
در صنايع آهن و فولادسازي، دو نوع سرباره وجود دارد: ۱) سرباره كورة بلند (سربارة آهن خام) و ۲) سرباره فولادسازي. برطبق تعريف جامعه آزمون و مواد آمريكا (American Society of Testing & Materials) ، سربارة كورة بلند، تركيبي است غيرفلزي كه داراي سيليكات‌ها و آلومينوسيليكات‌هاي كلسيم و ساير عناصر بازي است و در كورة بلند به همراه آهن به صورت مذاب توليد مي‌شود. همچنين طبق تعريف اين جا م عه، سربارة فولاد سازي، تركيبي غيرفلزي است كه داراي سيليكات‌هاي كلسيم، فر يت‌هاي كلسيم و اكسيدهاي آهن ، آلومينيوم، منگنز، كلسيم و منيزيم است و به طور همزمان با فولاد توليد مي‌شود.
با توجه به اين تعريف‌ها مشخص مي‌شود كه اين دو دسته سرباره، از لحاظ تركيب شيميايي اختلاف زيادي باهم دارند؛ سربارة كوره بلند بر خلاف سربارة فولادسازي كه تركيبات متنوعي دارد ، تركيبي نسب تا ً يكنواخت دارد. اين يكنواختي تركيب سربارة كوره بلند، سبب ساده‌تر شدن كاربرد آن شده است. در مقابل، وجود تركيباتي نظير اكسيد آهن در سربارة فولادسازي، استفاده گسترده از اين محصول را به‌ويژه در صنايع سيمان محدود كرده است.
ويژگي‌هاي فيزيكي هر يك از اين دو دسته ثابت نيست و خصوصياتي نظير وزن، انداز ة دانه، ويژگي‌هاي ساختاري و غيره، بر حسب نوع فرآيند توليد سرباره ، تغيير مي‌كند.
حجم توليد سرباره
داده‌هاي آماري در ارتباط با مقدار واقعي توليد سربارة آهن و فولاد در جهان، در دسترس نيست؛ اما ميزان توليد اين ماده را مي‌توان حدود ۲۵ تا ۳۰ درصد توليد آهن خام (Pig Iron) و ۱۰ تا ۱۵ درصد توليد فولاد خام تخمين زد. با استفاده از اين تخمين مي‌توان آماري براي توليد سرباره در جهان، ايالات متحده و ايران ارايه نمود، جداول ۱ و ۲ اين ارقام را نشان مي‌دهد:
ميزان مصرف سرباره
از نظر صاحبان صنايع آهن و فولاد در جهان، سرباره و ساير محصولات جانبي نه تنها زباله نيستند، بلكه به اين محصولات به عنوان موادي باارزش نگاه مي‌شود. در اين صنايع سعي بر اين است كه علاوه بر بازيابي فلزات از اين محصولات جانبي، براي اين محصولات به ويژه سرباره، كاربردهايي يافته تا از اين مواد، به‌صورت مؤثر استفاده شود. اين موضوع سبب شده است كه سربارة توليدشده در صنايع آهن و فولاد، خود بازار قابل توجهي داشته باشد.
در سال ۲۰۰۲، در كشور آمريكا حدود ۱۹ميليون تن سرباره به ارزش ۳۰۰ميليون دلار مصرف شده است كه حدود ۶۰ درصد آن، سربارة كوره بلند به ارزش ۲۷۰ميليون دلار بوده است. (دليل مصرف بيشتر و نيز ارزش بيشتر سرباره كوره بلند در مقايسه با سرباره فولادسازي، همان نكاتي است كه پيش‌تر ذكر شد).
جدول زير آمار بازار سرباره را در ايالات‌متحده بين سال‌هاي ۱۹۹۸ تا ۲۰۰۲ ارايه مي‌كند. (آمار بر حسب هزار تن). همانطور كه از آمارهاي جدول پيدا است، ايالات متحده در اين سال‌ها، مقدار قابل‌توجهي واردات سرباره نيز داشته است.
در حال حاضر، فعاليت صنايع آهن و فولاد در بخش محصولات جانبي، بر افزايش بازيافت مواد از اين محصولات و يافتن بازارها و موارد مصرف براي آنها متمركز شده است. نمودار زير نتايج فعاليت شركت ژاپني سوميتومو (Sumitomo) را براي كاهش محصولات جانبي باقيمانده و مصرف‌نشده از سال ۱۹۹۰ تا سال ۲۰۰۲ نشان مي‌دهد:
كاربردهاي مرسوم سرباره
اگر سربارة توليدشده در كوره بلند را به حال خود گذاريم تا سرد شود و يا آن را با استفاده از آب، سريع سرد كنيم، از آن مي‌توان در بتون‌سازي، ساخت جاده‌ها، خاك‌ريزها، آبراهه‌ها، توليد پشم سنگ، ساخت شيشه، ساخت بلوك‌هاي ساختماني سبك و مواد اوليه سيمان سرباره‌اي، استفاده كرد.
اگر سرعت سردكردن سرباره مذاب بيشتر شود، سرباره به حالت شيشه‌اي درمي‌آيد. از اين محصول مي‌توان در ساخت سيمان، پركننده‌هاي سبك و مواد اوليه شيشه‌سازي استفاده كرد.
سرباره توليدشده در فولادسازي نيز كاربردهاي متنوعي دارد. از اين سرباره در ساخت روكش مقاوم و پايا براي جاده‌ها، توليد آسفالت‌هاي مقاوم در برابر لغزش و زيرسازي و شانه‌سازي جاده‌ها، استفاده مي‌شود. علاوه بر اين ، سربارة فولادسازي در ساخت سيمان پرتلند نيز استفاده مي‌شود. استفاده از اين ماده در سيمان پرتلند، سبب افزايش ظرفيت ، كاهش آلودگي محيط‌زيست و صرفه‌جويي در مصرف انرژي مي‌گردد.
كاربردهاي كشاورزي و كمك به بهبود زيست‌محيطي سواحل نيز از كاربردهاي ديگر سرباره‌هاي آهن و فولاد است. سربارة فولادسازي به سبب داشتن تركيباتي مفيد براي كشاورزي از جمله اكسيد موليبدن، مي‌تواند سبب بهبود خاك‌هاي زراعي و به تبع آن افزايش توليد محصولات كشاورزي شود. به عنوان مثال، از ديرباز از اين سرباره در كشت ذرت و سويا استفاده مي‌شده است. علاوه بر اين ، استفاده از سربارة فولادسازي در كشت نيشكر و برنج نيز نتايج مطلوبي درپي داشته است . هم اكنون براي گسترش استفاده از سربارة فولادسازي در كشاورزي، تحقيقات مختلفي در حال انجام است.
اخيراً، در ژاپن براي بازسازي و ترميم وضعيت سواحل و تقويت رشد گياهان، ماهي‌ها و ساير موجودات دريايي، از سرباره‌هاي آهن و فولادسازي استفاده شده است. براي اين منظور، با استفاده از ذرات و بلوك‌هايي از جنس سرباره، بسترهايي دركف دريا ساخته مي‌شود كه به محلي براي رويش گياهان و زندگي جانوران دريايي تبديل مي‌گردند.
مآخذ
Tatsuhito Takahashi and Kazuya Yabuta, New Applications for Iron and Steel making Slag, NKK Technical ReviewNo.۸۷ (۲۰۰۲), ۳۸-۴۴
Iron and Steel Slag , U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries, January ۲۰۰۴
Blast Furnace Slag, National Slag Association ( U.S. )
Steel Slag, National Slag Association ( U.S. )

ریخته گری تحت فشار

یخته گری تحت فشار نوعی ریخته گری می باشد که مواد مذاب تحت فشار بداخل قالب تزریق می شود . این سیستم بر خلاف سیستم ریژه که مذاب تحت نیروی وزن خود بداخل قالب می رود امکانات تولید قطعات محکم وبدون مک می باشد. دایکاست کوتاهترین راه تولید یک محصول از فلز می باشد .
مزایای ریخته گری تحت فشار:
۱-تولید انبوه و با صرفه
۲-تولید قطعه مرغوب باسطح مقطع نازک
۳-تولید قطعات پیچیده
۴-قطعات تولید شده در این سیستم از پرداخت خوبی بر خوردار است.
۵-قطعه تولید شده استحکام خوبی دارد.
۶-در زمان کوتاه تولید زیادی را امکان می دهد.
معایب ریخته گری تحت فشار :
۱-هزینه بالا
۲-وزن قطعات در این سیستم محدویت دارد حداکثر ۳ ۸ K g
۳-از فلزاتی که نقطه ذوب آنها در حدود آلیاژ مس می باشد می توان استفاده نمود.
ماشینهای دایکاست:
این ماشینها دو نوع کلی دارند:
۱-ماشینهای با محفظه تزریق سرد: cold chamber در این نوع سیلندر تزریق خارج از مذاب بوده و فلزاتی مانند A L و C u و m g تزریق می شود و مواد مذاب توسط دست به داخل سیلندر تزریق منتقل می شود .
۲-ماشینهای با محفظه تزریق گرم : Hot chamber در این نوع سیلند تزریق داخل مذاب و کوره بوده و فلزاتی مانند سرب خشک و روی تزریق می شود و مذاب اتوماتیک تزریق می شود.
محدودیتهای سیستم سرد کار افقی:
۱-لزوم داشتن کوره های اصلی و فرعی برای تهیه مذاب و رساندن مذاب به داخل سیلندر تزریق
۲- طولانی بودن مراحل کاری
۳-امکان بوجود آمدن نقص در قطعه بدلیل افت حرارت مذاب آکومولاتور یک سیلندر دو طرفه بازشوکه داخل آن یک پیستون شناور وجود دارد که یک سمت آن فشار گازاز نوع گاز بی اثر مانند گاز ازت که در سیستم با D Oمشخص می باشد ، تحت فشار است و در سمت دیگر فشار روغن که در سیستم با P N مشخص می باشد.
وظیفه آکو مولاتور:
چون پیستون شناور آکومولاتور بوسیله فشار روغن شارژ شده است و پشت آن هم فشار متراکم گاز وجود دارد در زمان تزریق وقتی فشار روغن در یک سمت کم می شود . فشار گاز با سرعت زیادی پیستون را به سمت روغن هدایت نموده و باعث سرعت زیادی در ضربه دوم تزریق شده و مذاب را در مدت زمان کوتاه بداخل حفره قالب می راند .
نقش آکومولاتور:
اگر این اجزاء عمل نکند و در واقع نقشی در تزریق مذاب نداشته باشد قطعات دارای مک و بد تزریقی بوده و استحکام لازم راندارد.
بسته نگه داشتن قالب : (قفل قالب D I E L O C K )
فشارهایی که در ریخته گری تحت فشار در فلز مذاب به وجود می آیند مستلزم داشتن تجهیزات ویژه جهت بسته نگهداشتن قالب می باشد تااز فشاری که برای باز کردن قالب در طی تزریق بوجود می آیدوباعث پاشیدن فلزاز سطح جدا کننده قالب می شود اجتناب شده و تلرانسهای اندازه قطعه ریختگی تضمین گردد. قالبهای دایکاست بصورت دو تکه ساخته می شوند یک نیمه قالب به کفشک ثابت ( طرف تزریق) و نیمه دیگر به کفشک متحرک ( طرف بیرون انداز) بسته می شود . قسمت متحرک قالب بوسیله ماشین روی خط مستقیم به جلو و عقب می رود و به این ترتیب قالب دایکاست باز و بسته می شود. بسته نگهداشتن هردونیمه قالب طی تزریق ،بسته به طراحی ماشین ریخته گری تحت فشار با روشهای مختلف صورت می گیرد. یک روش اتصال با نیرو است که از طریق اعمال یک نیروی هیدرولیکی بر کفشک متحرک به وجود می آید.روش دیگر،اتصال با فرم به کمک قفل و بند های مکانیکی صورت می گیرد این قفل و بند ها فقط با یک نیروی کوچک پیش تنش کار می کنند . در هر دو مورد یک بسته نگهدارنده ایجاد می گردد که با نیروی به وجود آمده باز کننده در قالب دایکاست مقابله می کند. نیروی باز کننده نتیجه فشار تزریق است که هنگام پر کردن قالب ایجاد می گردد.
سیستم قفل قالب به روش اتصال با نیرو معمولا شامل قسمتهای زیر است :
۱-دومیز ثابت جلو و عقب و یک میز متحرک میانی
۲-چهار عدد بازوی راهنما و هشت عدد مهرة فیکس
۳-سیلندر محرک میز متحرک
قدرت قفل شوندگی قالب بستگی به موارد زیر دارد:
۱-قدرت پمپ
۲-قدرت سیلندر محرک میز
۳-قدرت چهار عدد میله راهنما
۴-زاویه شیب گوه ها

ريخته گري نواري

در برخي از كاربردها مانند زيرلايه ها و پكيج هاي الكتريكي و دي الكتريك ها براي خازنها به ورقهاي نازك سراميكي احتياج داريم. ريخته گري نواري براي ساخت چنين ورقهاي نازكي در حجم زياد و هزينه كم توسعه يافته است. اين روش مشابه ريخته گري دوغابي است، بجز اينكه دوغاب بجاي اينكه درون يك قالب ريخته شود، روي يك سطح صاف گسترده ميشود.
ريخته گري نواري متشكل از يك دوغاب بر پايه پودرهاي سراميكي، حلالها، پراكنده سازها چسب و پلاستيك سازها هستند. يك دوغاب گاز زدايي شده و بخوبي پراكنده گرديده به داخل يك حمل كننده متحرك، تغذيه شده و توسط تيغه نازكي مسطح ميشود. بعد از اينكه يك ورقه نازك كاملا يكنواخت تشكيل شد، حلال تبخبر شده و نوار خشكي را با استحكام كافي ايجاد مي نمايد كه ميتواند بريده شود و تحت عمليات پخت قرار بگيرد. ورقه هاي نازك خام را مي توان لايه لايه بر روي هم قرار داد و كامپوزيتهاي چند لايه ايجاد نمود.
همچنين ريخته گري نواري امكان ايجاد مواد داراي شيب عملكردي[۱]را براي كاربردهاي ويژه ميسر مي نمايد. اين مواد را ميتوان توسط قرار دادن لايه لايه نوارها با تركيبات شيميايي متفاوت ايجاد نمود. مواد كامپوزيتي با خواص بهبود يافته را ميتوان با جهت دادن ويسكرها يا ذرات صفحه اي توسط ريخته گري نواري توليد نمود. اين اثر در ريخته گري نواري پودرهاي Bi۴Ti۳O۱۲ با مورفولوژي صفحه اي و ويسكرها يا ذرات صفحه اي SiC در زمينه Al۲O۳ نشان داده شده است. اجزا تشكيل دهنده مخلفي را مي توان در فرمولاسيون دوغاب ريخته گري نواري بكار برد . دو سيستم بصورت نمونه در جدول ۱-۱ آمده است
اجزاء تشكيل دهنده دوغاب
نقش
وزن در مخلوط(g)
مثال (۱)
Al۲O۳
سراميك
۱۰۰.۰
روغن ماهي منهادن
پراكتده ساز
۱.۸
گزيلن (Xylene)
حلال
۲۱.۰
الكل اتيليك بدون آب
حلال
۱۳.۷
فتالاتهاي (Phthalate) مخلوط شده
پلاستيك ساز
۳.۶
پلي آلكيلين گليكول
پلاستيك ساز
۴.۳
پلي وينيل بوتيرال (PV
بايندر (چسب)
۴.۰
مثال (۲)
Al۲O۳
سراميك
۱۰۰.۰
استر فسفاتي( Bycostat C۲۱۳)
پلاستيك ساز
۸.۰
تري كلرو اتيلن اتانول
حلال
۳۸.۸
دي بوتيل فتالات
پلاستيك ساز
۰-۲۱.۰
پلي وينيل بوتيرال (PV
بايندر (چسب)
۲.۰-۷.۰
پودر هاي سراميكي بايد عاري از آگلومره هاي سخت باشند كه مي توانند تزاحماتي را در فشردگي ذرات بصورت متراكم و دستيابي به دانسيته كامل در طي عمل زينتر ايجاد نمايد.بخاطر فشارهاي بالاي شكل دادن كه در ريخته گري نواري وجود ندارند ، متلاشي شدن كامل آگلو مره ها براي تهيه نوارهاي خيلي نازك ضروري مي باشد.
حلالهاي مورد استفاده قرار مي گيرند تا بايندر، پلاستيك ساز، و پراكنده ساز را حل مي نمايد. آنها نبايد با سراميك واكنش دهند. حلالهاي آبي و غير آبي را مي توان براي ريخته گري نواري Al۲O۳ و ZrO۲ بكار برد. حلال هاي آبي براي ريخته گري نواري سراميكهاي غير اكسيدي نظير SiC، AlN، Si۳N۴ مناسب نمي باشد، زيرا آنها با آب واكنش داده و توليد هيدروژن مت نمايد.اين امر pH سيستم را تغيير داده و سبب تشكيل حفره ميشود.
پراكنده سازها در غلظت ۰.۵-۲Wt% (درصد وزني) افزوده مي شود. براي قضاوت در مورد كارايي يك پراكنده ساز و پيدا كردن غلظت بهينه آن، رفتار ته نشين شدن و ويسكوزيته دوغاب را مي توان به صورت تابعي از غلظت پراكنده ساز پيدا نمود.
براي حصول بهترين تاثير پراكنده ساز، حلال، پراكنده ساز و پودرهاي سراميكي قبل از افزودن چسب و پلاستيك ساز آسياب مي گردد.
«بايندر(چسب) » قابليت انعطاف و استحكام نوار خام را افزايش داده و حمل و نقل و جابجايي، نگهداري، و تحت عمليات قرار دادن نوار مثل عمليات برش و پانچ كردن را مقدور مي سازد.بايندر بايد سازگار با پراكنده ساز باشد و بايد روانسازي بين ذرات را فراهم نمايد و نبايد در طي تبخبر حلال واكنش دهد.وزن مولكولي بالاي بايندر براي ايجاد چقرمگي و استحكام و دماي گذر شيشه اي پايين، مطلوب باشد.نمونه اي از اين بايندرهايي كه در سيستمهاي غير آبي بكار مي روند عبارتند از PVA,PVB، پلي اتيلن و PMMA. پلاستيك سازهاي رايج عبارتند از ديو كتيل فتالات، دي بئتيل فتالات، بوتيل بنزيل فتالات، و پلي اتيلن گليكول است. در سيستمهاي آبي پليمرهاي آكريليك، متيل سلولز، وPVA اغلب به عنوان بايندر به كار مي روند. گليسيرين، اتيل گليكول، و دي بوتيل فتالات به عنوان پلاستيك سازها در اين سيستمها استفاده ميشوند.
سوزاندن بايندر مي تواند در ريخته گري نواري و ديگر عمليات شكل دادن خام مشكل ساز باشد. يكي از شيوه ها براي حذف بايندر پليمري ، پليمريزاسيون حلال و پراكنده ساز بعد از ريخن مي باشد. مزيت حذف بايندر پايين تر آوردن ويسكوزيته دوغاب است كه ميزان بيشتر بار كردن( افزودن) پودر به دوغاب را مجاز مي نمايد. روش جايگزين ديگر استفاده از ژلهاي كلوئيدي بدون استفاده از بايندرهاي آلي است. جدول ۲ مثالهايي از فرمولاسينهاي دوغاب مورد استفاده براي هر دو شيوه در بالا را نشان ميدهد.
سه نوع از «انتقال دهنده ها»[۲] كه معمولا براي ريخته گري نواري استفاده مي گردند عبارتند از: صفحه شيشه اي صلب، نوار نقاله فولادي پيوسته، و لايه نازك پلاستيكي قابل انعطاف .صفحه شيشه اي معمولي با ضخامت ۶mm يا بالاتر براي بيشتر عمليات ريخته گري نواري رضايتبخش مي باشند. با اين وجود، جابجايي و حمل و نقل صفحات شيشه اي بالقوه خطرناك ميباشد.
ماده
نقش
ميزان(wt%)
Al۲O۳
سراميك
۶۶.۵
MgO
ممانعت كننده از رشد دانه
۰.۱
آب
حلال
۱۶.۳
اسيد آكريل سولفونيك كندانسه
پراكنده ساز
۲.۵
امولسيون پليمري آكريليكي
بايندر(چسب)
۷.۰
پلي اتيلن گليكول
پلاستيك ساز
۴.۲
بوتيل بنزيل فتالات
پلاستيك ساز
۳.۱
اكتيل فنوگزيتانول غير يوني
عامل تر كننده
۰.۲
امنولسيون پايه مومي
كف زدا
۰.۱

ابزارهاي برشی

كاربرد گسترده مواد سراميكي، ابزارهاي برشي مي باشند. ابزارهاي برشي سراميكي داراي سختي گرم بالا هستند و با مواد قطعه كار،‌واكنش مينمايند. مزاياي آنها عبارتند از عمرهاي ابزاري طولاني، ماشينكاري در سرعتهاي خيلي بالا، و نرخهاي باربرداري فلزي بسيار بالا. بعضي از كاربردها از سراميكهاي اتصال يافته با بايندر مناسب، استفاده مي نمايد ولي بسياري از ابزارهاي برشي از سراميكهاي بالك، تشكيل يافته اند. مثالهايي از سراميكهاي اتصال يافته با بايندر ،‌عبارتند از چرخهاي برش و سنگ زني الماس و SiC و نوكهاي برشي ساخته شده از كاربيدهاي سمانته. كاربيدهاي سمانته، كاربيدهاي سختي نظير WC، TiC,TaC, NbC هستند كه توسط يك بايندر (معمولا Co) به يكديگر اتصال داده ميشوند. پوشش دادن توسطTiN, TiC, Al۲O۳ يا پوشش هاي چندگانه ممكن است جهت بهبود عملكرد برشي،‌بكار رود. كاربيدهاي سمانته داراي محدوده كاربرد بسيار وسيع هستند. آنها مي توانند براي ماشينكاري اكثريت فولادها،‌چدن، آلياژهاي پايه Ni، مواد نرمي نظير Al يا مواد سختي نظير چدن تبريدي (سفيد) و Ti، استفاده گردند. قطعات ابزار برشي ساخته شده از Al۲O۳ و Al۲O۳-TiC براي ساليان متمادي تحت استفاده صنعتي بوده اند. عملكرد آنها شامل ماشينكاري چدن، فولادهاي سخت شده، و ماشينكاري ويژه مواد مقاوم به حرارت است. در بعضي موارد، سنگ زني مي تواند بعد از عمليات ماشينكاري حذف گردد. در سالهاي اخير، بسياري از ابزارهاي برشي سراميكي ديگر، توسعه يافته اند. در ميان اينها مي توان از ZTA, Al۲O۳ تقويت شده با ويسكر SiC, Si۳N۴, سيالونها و PSZ نام برد.
راندمان ماشينكاري Ce-TPZ به عنوان يك ابزار برشي، مورد ارزيابي قرار گرفته است. بهبود در بقاي لبه اي ابزار و افزايش در راندمان برشكاري در طي ماشيكاري سرعت بالاي چدن با گرافيت كروي، مشاهده گرديده است كه اين امر به دگرگوني فازي و چقرم شدن دگرگوني فازي سيكلي فاز ZrO۲ نسبت داده شده است. ابزارهاي برشي از سراميكهاي بالك، بازار مهمي را در ماشينكاري سوپر آلياژهاي پايه Ni در صنعت توربين گازي، پيدا نموده اند.
نيتريد سيليسيم، انتخاب شاره يك براي ماشينكاري چدن خاكستري است. آن داراي مقاومت به شوك حرارتي بالاتر و تافنس بهتري نسبت به سراميكهاي اكسيدي تقويت نشده مي باشند. ابزارهاي برشي از الماس پلي كريستالي و نيتريد برن مكعبي (c-BN) توسط روكش كاري (cladding)يك لايه نازك سراميكي بر روي زير لايه WC-CO تهيه مي شود كه سخت ترين ابزارهاي موجود مي باشند، ولي آنها بسيار گران هستند. ابزارهاي برشي c-BN عمدتا براي عمليات پرداختكاري بر روي قطعات سخت كه مواد داراي سختي راكول C ( HRc) بيش از ۴۸ هستند، مورد نظر مي باشند. مواد نرم، سايش اضافي ايجاد مي نمايند. بافتهاي ( تكسچرهاي) سطحي عالي مي توانند با لبه هاي c-BN حاصل شود. ابزارهاي برشي با روكش الماس (الماس پلي كريستال؛ PCD) يا با پوشش الماس ،‌ فابليت توليد بهتري را ارائه مي نمايند. خصوصا در ماشينكاري سازه هاي لانه زنبوري Nomex، كامپوزيتهاي SiC/Al و C-C و كامپوزيتهاي داراي الياف Kevlar. يك كاربرد مهم عبارتست از تراشكاري و فرزكاري آلياژهاي Si-Al ساينده. به خاطر طبيعت خيلي ترد PCD،‌شرايط بسيار پايدار ، ابزارها و ماشينهاي صلب، و سرعتهاي بالا براي ماشينكاري با آنها ، الزامي است. PCDها براي فلزات آهني، نامتاسب هستند. آنها بايد براي فلزات غير آهني و مواد غيرفلزي، مورد ملاحظه قرار گيرند.
منبع:
سراميكهاي مهندسي،‌دكتر مورات بنگيتسو،‌ ترجمه دكتر ابراهيمي

ميكروسكوب SEM

با پيشرفت تكنولوژي و فن اوري هاي روز آشنايي با اين روز آمد ها نيازي براي جامعه فرهيخته و صنعت گر ما مي باشد
از اين لحاظ به نظر مي رسد ميكروسكوپ هاي الكتروني يكي از پركاربردترين ابزار در اين رشته مي توانند باشند اما متاسفانه به دليل
هزينه هاي بالاي آن در مكان هاي آموزشي استفاده نمي شود لذا ما در اينجا سعي كرديم با حداقل كاري كه متوانيم انجام دهيم
به اين نوع ميكروسكوپ ها به پردازيم
در اين مقاله سعي شده كه به مطالب زير پرداخته شود
تاريخچه
خصوصيات
نحوه كار ميكروسكوپ الكتروني اسكانينگ
تفنگ الكتروني
سيستم هاي ايجاد خلاء در ميكروسكوپ الكترونيVacuum Systemsسيستم متمركز كننده (condenser)
دستگاه آستيگماتور Astingmator System ماهيت الكترون در ميكروسكوپ هايي كه با نور غير مرئي كار مي كنند (S.E.M).
تشكيل تصوير از الكترون هاي اوليه و ثانويه
اساس كار SEM
تصاوير سه بعدي در ميكروسكوپ الكتروني نگاره
مراحل آماده سازي نمونه جهت مشاهده با ميكروسكوپ الكتروني نگاره SEM
محدوديت هاي SEM
فهرست منابع
ليست مراكزي كه در كشور داراي ميكروسكوپ الكتروني روبشي مي باشند
انواع مدل هاي ميكروسكوپ الكتروني روبشي
تاريخچه
پس از جنگ جهاني دوم ، استفاده از ميكروسكوپ الكتروني و كاربرد آن براي بررسي برش هاي بسيار نازك ياخته ها انكان پيشرفت هاي شگرفي را به زيست شناسي ياخته اي داده و در موارد متعددي مفاهيمي را دگرگون ساخته است كه گمان مي رفته پي ريزي استواري داشته باشند. توان تفكيك ميكروسكوپ وابسته به طول موج نور به كار رفته است . استفاده از اشعه داراي طول موج كوتاه تر بتوان حدود ۳۰۰۰ برابر را ميسر ساخت و اميد نمي رفت كه با استفاده از اشعه داراي طول موج كوتاه تر بتوان از اين حد گذشت . تا دهه ي ۱۹۴۰ دانش ما راجع به ساختمان و سازمان بندي سلول ها عمدتا توسط مطالعه با ميكروسكوپ نوري حاصل شده بود و اجزاي سلولي نظير ديواره سلولي ، هسته ، كروموزوم ، كلروپلاست ، ميتروكندري ،سانتريول ، مژك و تاژك تا آن زمان توصيف و تشريح شده بودند .
ميكروسكوپ الكتروني تنها وسيله اي است كه امكان مطالعه فراساختار ساختمان زيستي را فراهم مي آورد و قدرت تفكيك آن بسيار بالاتر از ميكروسكوپ نوري است .
براي ايجاد تصوير در اين ميكروسكوپ ها از پرتوهاي الكتروني كه طول موج بسيار كوتاهي حدود ۰.۰۵ آنگستروم دارند استفاده مي شود. اين ميكروسكوپ ها ساختماني به مراتب پيچيده تر از ميكروسكوپ نوري دارند اما هر دو در اصول كلي به يكديگر شبيهند .
در هر دو نوع ميكروسكوپ نوري و الكتروني منبع نور، رشته تنگستن ملتهب شده به وسيله جريان برق مي باشد . در ميكروسكوپ نوري ، نور ساطع شده از چنين رشته اي به وسيله كندانسور بر روي نمونه اي كه مي خواهمي مشاهده كنيم متمركز مي گردد. در ميكروسكوپ الكتروني ، كندانسور بر روي نمونه اي كه مي خواهيم مشاهده كنيم متمركز مي گردد . در ميكروسكوپ الكتروني كندانسور الكترون ها متصاعد شده از اتم هاي تنگستن تهييج شده را به صورت يك ستون يا دسته الكتروني در آورده كه توسط الكترود ها به طرف نمونه شتاب داده مي شوند . در ميكروسكوپ نوري اين كندانسور از يك يا چند لنز شبشه اي به وجود آمده در صورتي كه كندانسور ميكروسكوپ الكتروني ازچندين الكترومكنت بزرگ حلقوي ايجاد شده است . در هر دو ميكروسكوپ پرتو ها از درون نمونه عبور نموده و سپس توسط لنز شيئي با ابژ كتيف مجددا جمع آوري مي گردند . آخرين لنز ميكروسكوپ ميكروسكوپ نوري آلولار يا عدسي چشمي اس كه از طريق آن به وسيله تصوير به وسيله چشم شخص مشاهده كننده قابل رويت مي باشد . تصوير ميكروسكوپ الكتروني بر روي صفحه اي از جنس سولفيد روي بازتابي شده و بر روي آن قابل رويت مي باشد تصوير ميكروسكوپ الكتروني بر روي صفحه اي از جنس سولفيد روي بازتابي شده و بر روي آن قابل رويت است مولكول هاي اين صفحه به وسيله الكترون هايي كه به ان برخورد مي نمايند تهييج شده و در خلال بازگشت آن ها به حالت اوليه ، نور مرئي از خود ساطع مي نمايند با كنار زدن صفحه سولفيد روي تصوير را مي توان بر روي يك فيلم عكاسي نيز تثبيت نمود .
در ميكروسكوپ الكتروني تنظيم به وسيله تغيير دادن ولتاژي كه به سيم پيچ هيا لنز هاي الكترومگنت مي رسد حاصل مي گردد اين تغيير ولتاژ ميدان مغناطيسي كه الكرون ها بايد از آن عبور كنند را تغيير مي دهد براي جلوگيري از تصادم الكترون ها با مولكول هاي هوا و پراكنده شدن آن ها كل سيستم ميكروسكوپ الكتروني در ستوني كه هواي آن تخليه مي گردد تعبيه شده است و در محيط خلا عمل مي نمايند . براي جلوگيري از تفرق يا جذب بيش از حد الكترون ها توسط نمونه بايستي مقاطع فوق العاده نازكي تهيه نماييم .
وقايع مهم در تاريخ تكامل ميكروسكوپ الكتروني و كاربرد آن در زيست شناسي سلولي نقش داشته اند مشخص مي سازد.
۱۸۹۷ J.J.Thomson وجود اجزايي با بار منفي را كه بعدا الكترون نام گرفتند را اعلام مي كند
۱۹۲۴ De Broglie اين مطلب كه االكترون هاي متحرك داراي خواص موجي هستند را ارائه داد.
۱۹۲۶ Busch ثابت كرد كه همگرا كردن يك پرتو الكتروني با عدس هاي استوانه اي مغناطيسي امكان پذير است و اولين لنز هاي الكترومغناطيسي را پايه گذاري كرد .
۱۹۳۱ Ruska و همكارانش اولين ميكروسكوپ الكتروني گذاره را ساختند .
۱۹۳۵ Knoll عملي بودن ميكروپ الكتروني نگاره را نشان داد و سه سال بعد يك نمونه اوليه توسط Von Ardenne ساخته شد .
۱۹۳۹ Siemens اولين ميكروسكوپ الكتروني گذاره تجارتي را توليد كرد.
۱۹۴۴ Williams and Wyckoff تكنيك سايه افكني با فلز را ارائه كردند .
Porter , Claude and fullam از ميكروسكوپ الكتروني براي مطالعه سلول ها در كشت بافتي بعد از تثبيت رنگ آميزي آن ها با OSO۲ استفاده كردند .

آشنايي با نانوالماس

الماس از کربن خالص تشکيل شده و سيستم تبلور آن مکعبي ساده (Cubic) است. وزن مخصوص الماس g/cm ۵ ضريب شکست آن ۴۲/۲ و سختي آن در مقياس موس ، مساوي ۱۰ است [۱۴و۱۵]. الماس داراي مصارف صنعتي و زينتي است. گرچه الماس بيشتر به عنوان بخش زينت شناخته مي شود، ولي بيش از ۸۰ درصد آن به مصارف صنعتي مي‌رسد. مصارف عمده الماس در صنعت جهت برش مواد بسيار سخت نظير فولادهاي آلياژي و کاربيد تنگستن ، ساييدن ، اره کردن سنگ و بتون و حفاريها و بخش عمده اي هم بعنوان افزودني به روغن هاي روان كننده و روان كاوها بکار مي‌رود.
۱- مقدمه
الماس از کربن خالص تشکيل شده و سيستم تبلور آن مکعبي ساده (Cubic) است. وزن مخصوص الماس ۵ g/cm ضريب شکست آن ۲/۴۲ و سختي آن در مقياس موس ، مساوي ۱۰ است .
الماس داراي مصارف صنعتي و زينتي است. گرچه الماس بيشتر به عنوان بخش زينت شناخته مي شود، ولي بيش از ۸۰ درصد آن به مصارف صنعتي مي‌رسد. مصارف عمده الماس در صنعت جهت برش مواد بسيار سخت نظير فولادهاي آلياژي و کاربيد تنگستن ، ساييدن ، اره کردن سنگ و بتون و حفاريها و بخش عمده اي هم بعنوان افزودني به روغن هاي روان كننده و روان كاوها بکار مي‌رود.
۲- تقسيم بندي الماسها بر اساس مصارف صنعتي
• الماسها بر اساس مصارف صنعتي آنها به چهار گونه تقسيم مي‌شوند.
• الماس صنعتي که به علت شکل و رنگ آن ، مصرف زينتي ندارد.
• الماس بورت که قطعه‌هاي کوچک و شکل نامناسب دارد.
• الماس کاربونادو که مخلوطي از الماس ، گرافيت و کربن بي‌شکل (آمورف) است.
• الماس بالاس
۱۲/۵ درصد الماس توليدي جهان به مصرف ساخت مته‌هاي حفاري و چاله زني مي‌رسد.۲/۵ درصد ديگر هم از الماس توليدي در ساختن ماشينهاي برش و پوليش و ۷۵ درصد ديگر به صورت پودر و يا مواد ساينده به مصرف مي‌رسد. مصارف صنعتي الماس به اختصار شامل ، مته‌هاي الماسي ، مواد ساينده‌ها ، اره‌هاي الماسي ، لوازم دندانپزشکي و جراحي و دستگاههاي برشي و پوليش مي‌گردد.
پر مصرف‌ترين و معروف‌ترين روغن هاي روانكار، روغن‌هاي موتور هستند كه علاوه بر كاهش اصطكاك بين قطعات و جلوگيري از سائيدگي قطعات موتور، وظايف ديگري چون خنك کردن موتور، گرفتن ضربه، انتقال ذرات ريز فلزات و گرد و خاك از داخل موتور به * روغن و جلوگيري از رسوب دوده در رينگ‌ها، ، سوپاپ‌ها و غيره و تميز نگاه داشتن قطعات موتور را نيز به عهده دارند. به منظور حصول به روانكار با خصوصيات مطلوب و مناسب براي هر كاربرد مشخص، امروزه انواع افزودني‌ها با عملكردهاي مختلف، به روغن پايه افزوده مي‌شوند.اين افزودني‌ها مي‌توانند هر يك از وظايف بهبود روانكاري، خواص ضد خوردگي و ضد اكسيداسيون، گرانروي، پاك كنندگي و غيره را در تركيب، به عهده داشته باشند.
با توجه به ورود نانوتكنولوژي در سال‌هاي اخير، گروهي از انواع نانوافزودني‌هاي روغن نيز پا به عرصه ظهور گذاشته و در اين ميان نانوالماس نيز به عنوان يكي از جديدترين و موثرترين اين مواد مطرح بوده است. ويژگي‌هاي منحصر به فرد ذرات نانوالماس، موجب شده انواع و گريدهاي مختلف اين ماده، كاربردهاي متنوعي را در بخش‌هاي مختلف صنعت به خود اختصاص دهند.
امروزه کليه روانکارها با پايه معدني و يا با پايه سنتزي، براي داشتن کارآيي مناسب و مطلوب، نيازمند مواد شيميايي ديگر يا در واقع افزودني‌هايي هستند که بتواند خواص مورد‌نظر را در آنها ايجاد نمايد. اين مواد شيميايي سنتزي، ضمن اين که خواص جديدي به روانکار مي‌دهند مي‌توانند برخي ويژگي‌هاي موجود در روانکار را تقويت و از بروز برخي پديده‌هاي نامطلوب در سيستم روانکاري جلوگيري کنند.
نانو تكنولوژي يا آرايش اتم‌ها در مقياس نانومتري، همان كنار هم قرار گرفتن صدها اتم در ابعاد چند نانومتر است كه خصوصيات جديد و ممتازي را نتيجه مي‌دهد. اين تكنولوژي در زمينه‌هاي مختلف علم وارد شده و در صنايع مختلف نيز، محصولاتي بر اين پايه ايجاد شده است. در اين ميان، افزودني‌هاي روغن موتور و سوخت نيز تحت تاثير نانوتكنولوژي قرار گرفته و محصولات مربوطه وارد بازار شده است. نانوافزودني‌هاي روغن به طور اساسي بر صرفه‌جويي سوخت و بازدهي موتور تاثير دارند. به طور كلي، خواصي كه براي اين افزودني‌ها ذكر شده است عبارتند از: كاهش ضريب اصطكاك، كاهش ساييدگي، ترميم سطوح درگير و بهبود خواص سطحي، افزايش بازده موتور در اثر افزايش عمر موتور، كاهش هزينه تعمير و نگهداري، كاهش صداي موتور و گازهاي آلاينده، جلوگيري از اكسيداسيون روغن، تميز كردن سيستم سوخت‌رساني و غيره.
برخي از نانوافزودني‌هاي روغن موتور موجود در بازار به شرح زير مي باشند:
• افزودني حاوي نانوالماس
• افزودني حاوي نانو فلوئور
• افزودني حاوي نانو ذرات طلا
پودر نانومتري الماس نوع جديدي از پودرهاي سنتزي نانومتري بسيار سخت(SuperHard) محسوب مي‌شود. از بررسي‌هاي ميكروسكوپي انجام شده بر روي پودر نانومتري الماس مشخص شده است كه ذرات پودر نانومتري الماس به صورت يك مجموعه (Cluster) بوده و شكل ذرات نانو الماس كروي است. در واقع، يك ذره الماس از يك هسته فشرده بلورين از جنس الماس و يك لايه‌ سست خارجي حاوي انواع پيوندهاي كربن - كربن و Heterobonds تشكيل شده است.
۳۰ درصد نانو اتم‌هاي الماس روي سطح آن قرار گرفته‌اند و همين مسئله خواص ويژه‌اي به آن داده است. حداكثر اندازه تك دانه‌هاي نانو‌الماس ۱۰ نانومتر و متوسط اندازه ذرات بين ۴ تا ۶ نانومتر است. همچنين بررسي‌هاي انجام شده با استفاده از اشعه‌ X (XRD) بر روي پودر نانومتري الماس نشان مي‌دهد كه ذرات موجود در اين پودر از جنس الماس با ساختار مكعبي مي‌باشند. مطالعات مربوط به شناسايي كيفيت سطح پودر نشان مي‌دهند كه سطح ذرات با گروه‌هاي عامل پوشيده شده است كه نوع و مقدار اين گروه‌ها در محصولات مختلف متفاوتند. اين گروه‌ها اغلب از نوع گروه‌هاي اكسيژن‌داري هستند كه بر روي سطوح ذرات، بار منفي ايجاد مي‌كنند.
پودر نانومتري الماس در هوا تا دماي ۵۰۰ºC و در خلاء يا محيط الكلي تا دماي ۱۰۰۰ºC الي ۱۱۰۰ºC مقاوم است. دماي۱۱۰۰ºC دماي شروع تبديل‌شدن الماس به گرافيت است.ين پودر نانومتري الماس از نظر شيميايي در برابر محيط‌هاي اسيدي، قليايي، مواد اكسيدكننده و حلال‌هاي آلي در شرايط محيطي و دماي بالا مقاوم است. نتايج بررسي وضعيت ناخالصي‌هاي احتمالي موجود در پودر نانومتري الماس نشان مي‌دهد كه ميزان ناخالصي موجود در هر پودر نانومتري الماس به نوع آن پودر بستگي دارد و بر اساس شرايط فني توليد بين ۱ الي ۳ درصد وزني متغير است. ناخالصي‌هاي غيركربني كه معمولاً شامل آهن، مس، كلسيم، سيليكون، كروم، تيتانيم و همچنين مقادير جزئي از ساير فلزاتي است كه به نحوي در فرآيند توليد و تخليص نانوالماس حضور دارند، معمولاً بر اساس خاكستر باقي‌مانده پس از سوزاندن تعيين مي‌شوند. مواد كربني غير از الماس، ناخالصي محسوب نشده و تركيبات مفيدي براي كاربردهاي نانوالماس محسوب مي‌شوند.
۳-نحوه عملكرد نانو افزودني الماس در كاربرد بهبود روانكاري
نحوه‌ مصرف و عملكرد نانوالماس( شکل ۲ )در اين كاربرد به اين صورت است كه پودر نانو الماس، به روغن موتور افزوده مي‌شود و سوسپانسيون پايداري ايجاد مي‌كند. نانوالماس موجود در روغن بر روي سطوح در تماس با روغن، لايه‌اي تشكيل مي‌دهد و دانه‌هاي فوق‌العاده ريز آن در خلل و فرج سطح جاي مي‌گيرند و سطح كاملاً صافي را تشكيل مي‌دهند.
ويژگي‌هاي نانوالماس
اندازه دانه ۴-۱۰ نانومتر براي كريستال‌هاي اوليه ۳۰-۲۰ نانومتر براي توده ذرات
سطح مخصوص ۳۰۰ - ۴۰۰ m۲/g
درصد الماس % ۱۰۰- ۸۰
درصد كربن آمورف حداكثر ۲۰ درصد
دانسيته بالك ۰/۱-۰/۳ g/cm۳
دانسيته پيكنومتري ۲/۵-۲/۶ g/cm۳
۴- منابع :
۱- Mansoori, G.A., ۲۰۰۵, “Principles of Nanotechnology”, World Scientific Pub Co, New York, NY
۲-MansooriG.A.; “Diamondoids: Their Role in Petroleum and Natural Gas ProductionFouling and the Emerging Fields of Biotechnology and Nanotechnology”,
۳- Dahl J.E., Carlson R.M., Shenggao L., ۲۰۰۳, “Isolation and Structure ofHigher Diamondoids, Nanometer-sized Diamond Molecules”, ScienceJournal, Vol.۲۹۹, ۲۳-۲۵.
۶-Rawls R., ۲۰۰۲, “Diamond-like hydrocarbons”, Material science, Vol.۸۰, ۱۳.
۷-PriyantoS., Mansoori G.A., Aryadi S., ۲۰۰۱, “Measurement of PropertyRelationship of Nano-Structure Micelles and Coacervates of Asphaltenein a Pure Solvent", Chemical Engineering Science, Vol.۵۶, ۳۳–۳۹.
۱۲- سايت ستادتوسعه فناوري نانو: www.nano.ir
۱۳-Franco lodato. ۲۰۰۰. Bionics : Lessons from Nature to Improve our future.
۱۴-V. Yu Dolmatov, Detonation Synthesis Ultradispersed Diamonds: Propertiesand Applications, Russian Chemical Reviews ۷۰ ,۷,p ۶۰۷-۶۲۶-۲۰۰۱
۱۵-G.Cholakov, Stability of Ultradisperse Diamond Powders in Oil Suspension, J. University of Chemical Technology and Metallurgy, ۴۰,۷,p۲۹۹-۳۰۶,۲۰۰۵
۱۶- مجموعه مقالات شناخت و کاربرد روغن‌هاي روانساز صنعتي، شرکت نفت بهران، چاپ دوم، ۱۳۷۳
۱۷- گزارش "كاربرد نانو افزودني‌هاي روغن و سوخت موتور و نقش آن در صرفه‌جويي انرژي"، مركز مطالعات تكنولوژي دانشگاه صنعتي شريف، سال ۱۳۸۴

سوپر آلياژها

سوپر آلياژها داراي خواص متنوعي بوده و به منظور برآورده کردن نيازمنديهاي گسترده و متنوع مصرف کنندگان، بوجود آمده اند يك سوپر آلياژ ، آلياژي است كه براي كار در دماي بالا توسعه يافته، معمولاً زمينة آن روي عناصر گروه VII ست در جائي كه تنشهاي مكانيكي شديد حادث مي‌شوند و صافي و يكنواختي سطحي مورد نياز است. اين آلياژها معمولاً از فرمولهاي مختلفي كه از عناصر زير در آنها بهره برده‌اند تشكيل شده است. آهن، نيكل، كبالت و كروم همينطور مقدار بسيار كمي تنگستن موليبدن، تانتاليم، نيوبيوم، تيتانيم و مقاومت در برابر خوردگي كرم و سائيدگي مي‌باشد. انواع بسياري از آلياژها در دستة وسيعي از سوپر آلياژها قرار مي‌گيرند. اينها عبارتند از: آلياژهاي پاية اهن، تشكيل شده از كروم و نيكل، و تركيبي از مخلوط Fe – Ni – Cr – Co ، آلياژهاي با زمينة كبالت كه به وسيلة كاربيد تقويت شده‌اند .
كاربردها
كاربردهاي سوپر آلياژها در دماي بالا بسيار زياد است و شامل اجزاء فضاپيماها، تجهيزات كارخانه‌هاي شيميايي و تجهيزات پتروشيمي مي باشد.
سوپر آلياژهاي كارشده به وسيلة انواع متداول ماشينهاي موجود در صنايع فلزي ساخته مي‌شوند. سوپر آلياژهاي پايه آهن، پاية كبالت و پاية نيكل به صورت استاندارد به شكل شمش،تختال، اكستروژن، ورق، نوار، لوله و قطعات فورج شده به وسيلة ماشيهاي ساده توليد مي‌شوند. سوپر آلياژها همچنين به شكل ميله، شمش ، تيوپ، لوله‌ها، قالبها، واير، قطعات آهنگري شده و موارد ويژه كار شده به وسيلة مبّدل‌هاي ثانويه در دسترس هستند.
شكل دادن سوپر پلاستيكهاوپرسكاري ضد استاتيكي گرم در تركيباتي از اين قبيل. ريختگي سوپر آلياژها در عملياتهاي فضايي براي فويلهاي هوايي توربين و قسمتهاي بزرگ ساختمان آن كاربرد زيادي دارند .
سوپر آلياژهاي ريختگي
دو نوع طبقه بندي سوپر آلياژ ريختگي به شكل مشخص وجود دارند . اول غلظتهاي آهن ـ كروم ـ نيكل كه به عنوان مقاوم در برابر حرارت شناخته مي شوند . دوم پايه هاي نيكلي و پايه هاي كبالتي مي باشند . در طبقه بندي مقاوم در برابر حرارت بعضي از غلظتها به درستي فولادهاي ضد زنگ مي باشند . اين آلياژها به شكل وسيعي در اين فصل توصيف نمي شوند . آلياژهاي مقاوم در برابر حرارت كه مقادير عمده اي از كروم و نيكل بيشتر از آنچه كه معمولا در فولادهاي زنگ نزن ديده مي شوند دارند در طبقه سوپر آلياژها قرار مي گيرند و در اينجا مورد بحث قرار مي گيرند.
فولادهای حاوی سیلیکون و بور
سیلیکون هم مثل منگنز در همه فولادها به عنوان یک اکسیژن زدای ارزان حضور دارد .وقتی یک فولاد شامل بیش از ۰.۶% باشد آنرا سیلیکونی می گوییم .
تاثیر سیلیسیم بر فولاد
۱- مثل نیکل میل به تشکیل کاربید ندارد .
۲- در فریت به راحتی حل می شود .
۳- استحکام و سختی را بالا می برد .
کاربردها
۱- فولادی با ۱ تا ۲% سیلیکون فولاد navy گفته می شود که برای مصالح که نیاز به نقطه تسلیم بالایی دارند مورد استفاده قرار می گیرد .
۲- فولادهای سیلیکونی هادفیلد با کمتر از ۰.۰۱% کربن و حدود ۳% سیلیکون خواص مغناطیسی عالی دارند و برای هسته های ماشین های الکتریکی استفاده می شوند .
۳- ترکیب مساوی از Mn و Si فولادی با استحکام بالا و انعطاف پذیر و سخنی خوب تولید می کند.این فولاد کاربرد زیادی در سیم پیجها ، فنرها و پانچها دارد .
فولادهای بور دار
مقدار بسیار کمی از بور سختی فولاد را افزایش می دهد . اگر مقدار بور ۰.۱۵ تا ۰.۴۵% باشد سختی پذیری از بقیه حالت ها بیشتر است . به طور کلی فولادهی بور دار خواص گرم کاری و سرد کاری خوبی دارند و سختی پذیری بالائی دارند.
فولاهای حاوی تنگستن و وانادیم
تنگستن
در سختی پذیری اثر زیادی دارد و نیز قابلیت تشکیل کاربید را دارد .به عبارت دیگر اثر تنگستن در فولاد مثل اثر مولیبدن می باشد . به عنوان مثال اثر ۲ تا ۳% تنگستن مثل اثر ۱% مولیبدن می باشد . اما به دلیل گران بودن تنگستن در فولادهای مهندسی کاربرد کمی دارد و بیشتر در فولادهای ابزار کاربرد دارد .
وانادیم
یک عنصر گران است خواص :
۱- اگسیژن زدای عالی است .
۲- تشکیل دهنده کاربید می باشد.
۳- در حالت حل شده در فولاد، در سختی پذیری و افزایش خواص مکانیکی اثر بسزائی دارد.
کاربرد
۱- فولادهای C-V برای لوکوموتیوهای سنگین و ماشین های فورج بزرگ استفاده می شود.
۲- فولادهای Cr-V کم کربن برای ساخت پینها و میل لنگ ها استفاده می شوند.
۳- فولادهای Cr-V کربن متوسط سختی بالائی دارد و برای اکسلها و فنر ها استفاده می شوند .
۴- فولادهای Cr-V کربن بالا دارای سختی و مقاومت سایش بالا هستند و برای ابزارها و بلبرینگها استفاده می شوند .
فولادهای مولیبدن دار
مولیبدن یک عنصر آلیاژی گران است که میل به تشکیل کاربید زیادی دارد و در عوض میل ترکیبی کمی با گاما و آلفا دارد.
اثر مولیبدن بر خواص فولاد
۱- اثر زیادی بر سختی پذیری می گذارد .
۲- متل کروم سختی در دمای بالا و استحکام فولاد را بالا می برد .
۳- مقاومت حرارت فولاد را بالا می برد .
۴- با افزودن مولیبدن فاز مارتنزیت پایدار می شود و مقاومت به نرم شدن در اثر حرارت در آن بالا می رود.
۵- این عنصر معمولاً به صورت ترکیبی از نیکل یا کروم یا هردوی آنها استفاده می شود .
۶- اگر روی قطعه مربوطه کربورایزینگ انجام گیرد مقاومت سایشی سطح و سختی مغز افزایش می یابد.
کاربردها
۱- فولادهای مولیبدن دار با کربن کم برای شفتها و چرخ دنده ها استفادهمی شوند.
۲- اگر درصد کربن افزایش یابد برای سیم پیچ ها و فنرها استفاده می شود .
۳- فولادهای Cr-Mo ارزان هستند و قابلیت جوشکاری و انعطاف پذیری خوبی دارند. به همین جهت در مخازن تحت فشار ، قطعات هواپیما ، اکسل های اتومبیل و... کاربرد دارند.
۴- فولادهای نیکل مولیبدن دارای استحکام و انعطاف پذیری بالائی هستند و قابلیت ماشینکاری خوبی دارند. همچنین دارای سختی خوب ،استحکام خستگی بالا و مقاومت سایش می باشند. به همین جهت شفتها و بلبرینگها کاربرد دارند.
۵- فولادهای Ni-Cr-Mo سختی پذیری خوب دارند .به همین جهت در صنایع هواپیما سازی برای قطعات مختلف آن کاربرد دارند.
فولادهای منگنزدار
منگنز یکی از عناصر آلیاژی است که در اکثر فولادها به عنوان اکسیژن زدا استفاده می شود .هم به طور مستقیم و هم به طور غیر مستقیم اثر مفیدی در فولاد دارد .هنگامی که درصد منگنز در فولاد ۰.۸% به بالا باشد فولاد منگنزی داریم .
اثر منگنز بر خواص فولاد
۱- با گوگرد ، آهن و کربن تشکیل پیوند می دهد .
۲- تمایل به (Hot-shortness) راکاهش مش دهد .
hot-shrtness
هنگامی که در فولاد منگنز وجود داشته باشد گوگرد با آهن واکنش می دهد و FeS تشکیل می دهد .در این شرایط یک فیلم پیوسته در حین انجماد به دور کریستالها ایجاد می شود .هنگامی که فولاد برای شکل دهی یا نورد حرارت داده می شود این فیلم ذوب می گردد و موجب می شود تا در خلال شکل دهی در مرز دانه ها ترک ایجاد شود .اما MnS چون نقطه ذوب بالائی دارد از این اتفاق جلوگیری می کند.
۳- قابلیت تشکیل کاربید کمی دارد و این در سختی پذیری موثر است.
۴- فولادهای منگنزی با دانه های ریز سختی و استحکام خوبی دارند.
۵- در این فولادها تبدیل آستنیت باقیمانده به مارتنزیت راحت است. به همین دلیل سختی بالائی دارند.
کاربردها
۱- فولاد با ۱.۵% منگنز به فولاد تغییر شکل ناپذیر معروف است و در ابزار و حدیده ها استفاده می شود .
۲- حضور ۱۰ تا۱۵% منگنز در فولاد با ۱ تا ۱.۵% کربن فولاد منگنز دار آستنیتی درست می کند که به فولاد هادفیلد معروف است .با کنترل عملیات حرارتی این فولاد استحکام بالا ، انعطاف پزیری بالا و مقاومت سایش عالی پیدا می کند .در ماشین های سنگ شکن و خردکن و سنگ زن و ریل های راه آهن کاربرد دارند.اگر همین فولاد از دمای ۱۷۵۰درجه فارنهایت به آهستگی سرد شود کاربیدها ی ترد در اطراف دانه های آستنیت تشکیل می شود و باعث می گردد که استحکام و انعطاف پذیری کاهش پیدا کند .
۳- سختی بالای فولادها .
فولادهای حاوی نیکل-کروم
کروم در فولاد موجب تشکیل کاربید ساده (Cr۷C۳ & Cr۴C ) یا کاربید مرکب ((FeCr)۳C)) می گردد .این کاربیدها دارای سختی بالایی هستند و مقاومت سایش خوبی دارند. کروم دزر درصد بالاتر از ۱۳% در آهن آلفا حل می شود و در فریت نیز حلالیت دارد . در فولادهای کم کربن وجود کروم باعث افزایش استحکام و سختی فاز فریت می شود .در درصد بالاتر از ۵% خواص خوردگی و حرارتی فولاد بهبود می یابید. فولادهای کربنی متوسط با کروم برای فنر و محور و... مورد استفاده قرار می گبرند. فولادهای با ۱%کربن و ۲ تا ۴%کروم خواص مغناطیسی عالی دارند و برای مغناطیسهای دائمی بکار می روند.
فولادهای حاوی نیکل و کروم
در این فولادها نسبت نیکل به کروم حدود ۲.۵ می باشد .
خواص این فولادها عبارتند از :
نیکل موجب افزایش سختی و انعطاف پذیری می گردد و در مقابل کروم سختی پذیری و مقاومت سایشی را افزایش می دهد .
کاربرد
۱- آلیاژهائی با ۱.۵%نیکل و ۰.۶%کروم برای چرخ دنده های حلزونی ،گژن پین و ابزار ماشین به کار می رود .
۲- آلیاژهائی با ۴.۵%نیکل و ۱.۵% کروم برای چرخدنده های هواپیما ،شفتها و بادامکها به کار می روند.
۳- فولادهای نیکل کروم محتوی ۰.۴ تا ۰.۵% کربن در ساخت شاتونهای خودرو و شفتهای مته ای بکار می روند
فولادهای نیکل دار و تاثیر نیکل بر فولاد
نیکل یکی از عناصر آلیاژی است که از قدیم مورد استفاده قرار گرفته است،در فاز آلفا به راحتی حل می شود و در فریت بسیار حل شدنی است . فولادهای نیکلی به سه صورت می تواند وجود داشته باشد :پرلیتی ، آستنیتی ، مارتنزیتی .
پرلیتی
از ۰.۵%تا ۶% نیکل داشته و به علت سختی ،استقامت و خوردگی بالا درکارهای ساختمانی مورد استفاده زیادی دارند .
مارتنزیتی
بعلت شکنندگی و سختی ،کمتر مصرف دارند این فولادها دارای ۱۰تا۲۲%نیکل می باشند . به طور کلی وجود نیکل در فولاد موجب رنج دمائی گسترده ای برای عملیات حرارتی می گردد . فولادهای کم کربن می توانند تا حدود ۱۰%نیکل و شبکه پرلیتی داشته باشند. فولادهای پرکربن می توانند ۹%نیکل و شبکه پرلیتی داشته باشند .
تاثیر نیکل بر خواص فولاد
۱- سرعت رشد دانه ای را در درجه حرارتهای بالا به تعویق می اندازد .
۲- کاهش سرعت تبدیل از آستنیت به پرلیت .
۳- افزایش مقاومت به خستگی.
۴- افزایش مقاومت به خوردگی .
۵- افزایش سختی و خواص ضربه ای
کاربردها
۱- فولادهای نیکلی با ۱.۵تا ۳% نیکل در کارهای ساختمانی کاربرد زیادی دارند.
۲- فولادهای نیکلی با ۵% نیکل برای ساختن چرخدنده ها استفاده می شود.
۳- فولادهای با ۲۵ تا ۳۰%نیکل برای مقاومت به خوردگی مناسب اند .
۴- فولادهای با ۲۰ تا ۳۰% نیکل و با سرد کردن معمولی غیر مغناطیسی هستند ولی به وسیله سردکردن تا درجه حرارت هوای مایع آنها را مغناطیسی کرد .
۵- فولادهای با ۳۰ تا۴۰% نیکل ، ضریب انبساط کمتری دارند و به فولادهای اینوار معروف اند .
۶- فولادهای با ۵۰% نیکل، خواص مغناطیسی زیادی دارند.
سوپر آلياژهاي پايه نيكل
آلياژهاي پايه نيكلي درصد در حدود ۵۰% نيكل دارند و مقادير قابل ملاحظه اي كروم ،كبالت و فلزات نسوز دارا مي باشند اما آهن يا ندارند يا بسيار اندك دارند . آنها ممكن است همچنين آلومينيم و تيتانيم داشته باشند . ابتداعا آلياژهاي پايه نيكلي با مقدار كروم بالا براي مقاومت در برابر اكسيداسيون توسعه يافت و آنهايي كه داراي موليبدون زياد مي باشند براي مقاومت در برابر محيط هاي خورنده شيميايي توسعه يافته اند وقتي كه آلومينيم و تيتانيم به سوپر آلياژها افزوده مي شوند استحكام دماي بالا به شدت افزايش مي يابد .
در سوپر آلياژهاي پايه نيكل چيزي در حدود ۵% تا ۲۲ % وزن كروم وجود دارد در حاليكه از مشخصات سوپر آلياژهاي پايه كبالت وجود ۲۰ % تا ۳۰ % وزني كروم مي باشد . مقداري بين ۱۵ % تا ۲۵ % كروم در سوپر آلياژهاي آهن ـ نيكل مشاهده مي شود . ممكن است تا ۶ % وزن AL نيز در سوپر آلياژهاي پايه نيكل وجود داشته باشد .
بحث در مورد عملكرد عناصر آلياژي روي ريز ساختارها بدون ذكر كردن عناصر ناخواسته كامل نمي گردد . عناصري همچون Si ، P ، S ، Pb ، Bi ، Te ، Se و Ag اغلب در حجم چند در ميليون استفاده مي شوند كه با كاهش ميزان خصوصيت ها همراه است ، ولي آنها با چشم غير مسلح و يا حتي با ميكروسكوپ الكتروني قابل رويت نيستند
سوپر آلياژهاي پايه نيكل به هر دو صورت جامد محلولي و رسوبي استحكام مي‌يابند. Hastloy x ، كه مثالي از سوپر آلياژ پايه نيكل جامد محلولي با استحكام كمتر مي‌باشد شامل Fe۸.۵%, ۲۲%Cr, ۹%Mo, ۱.۵%Co, ۰.۶%W مي‌باشد كه بطور گسترده اي در مشعل و كاربردهاي مربوط به احتراق در موتورهاي توربين گازي دارد . اين محصول مقاومت به خوردگي و فرسايش در حرارت بالا را از خود نشان مي دهد همراه با قابليت فيبر شدن و جوشكاري بسيار عالي. براي كاربردهاي كه در آنها به استحكام در دماهاي بالا نياز دارد هم معمولاً از سوپر آلياژ پايه نيكل استحكام مي‌يابند، پيچيده ترين و البته قابل توجه‌ترين انواع سوپر آلياژها هستند. متالورژي فيزيكي اين آلياژها بسيار دقيق و پيچيده است به دليل ارتباطي كه بين خواص و ريز ساختار آن درك شده است. اين آلياژها ارائه مي‌دهد يك شبكه جامد محلولي fcc آستنيني يا فلز پايه با تركيب ته نشيني Ti-Al-Ni بعنوان فاز تقويتي اصلي. عبارت آستنيت، اصطلاحي است كه به محلول جامد فلزات يا بين فلزي‌ها و فلز پايه يك ساختار كريستالي fcc اطلاق مي‌گردد. هر كريستال فلزي بصورت يك مكعب با يك رقم در هر گوشه و همينطور در مركز هر كدام از شش وجه مكعب نيكل و كبالت از اين دسته فلزات هستند چهار سوپر آلياژ مهم نيكل تشكيل شده‌اند از Fe وجود دارد ( INCO ۷۱۸، INCO ۷۰۵، Rene¢ ۶۲ ،)Udimet ۶۳۰ كه اصولا مرتبطند با استحكام بخشي ته نشيني فاز g² به جاي ، يا پيوستگي با g¢ استحكام بخش. اين آلياژها شامل Nb ۲% - ۶% و مقدار قابل توجهي آهن در اين چهار آلياژ INCO ۷۱۸ بيشترين كاربرد واقعي را دارد.
استحكام بخشي پراكندگي ديگر مكانيزمي است كه اهميت مخصوصي دارد. براي كاربرد در دماي خيلي خيلي بالا. اين مكانيزم بكار گرفته مي‌شود در حضور فاز پراكنده شده در ساختار اين مكان يا در افزايش اين فازهاي ته نشين شده. اين اجزاء تشكيل دهنده ، همچون اكسيد Y(ايتريم) يا دي اكسيد Th (توريم) ، متفاوتند از فازهاي كاربيدي يا g¢ يا g² كه در آن، آنها خود را در تركيب نگه مي‌دارند. در طول مرحله جامد تا رسيدن به نقطه ذوب در مورد فاز پراكنده شده هيچ دماي محلول جامدي وجود ندارد كه آنرا متفاوت از ديگر فازها سازد. بديهي است كه حضور فاز استحكام بخش در دماهاي بالا استحكام را بهبود مي‌بخشد
عمليات حرارتي براي آلياژهاي رسوب سختي شده عموما تشكيل شده است از عمل انحلال در دماي ۹۷۰°c تا ۱۱۷۵°c بوسيله يك يا چن عمليات سوبي در دماي ۶۰۰°c تا ۸۱۵°c دنبال ميشود .
در بيشتر اين آلياژها براي جلو انداختن رسوب سختي بوسيله شكل‌گيري تركيب بين فلزيكه g¢ يا Ni۳(Ti , Al) ، Ti , Al مورد استفاده قرار مي‌گيرد. در برخي از آلياژها ، Nb به كار مي‌رود همراه با مقادير كمي از Ti , Al بنابراين تركيب بين فلزي g² يا Ni۳Nb. آليژهاي سخت شده توسط Nb براي Inconel ۷۱۸ در مقابل دماي رسوب سختي با تأخير عمل مي‌كند. يك چنين آلياژهاي قابليت جوشكاري مهمتري دارند، زيرا گرما در جوشكاري آن را وادار به سخت شدن نمي‌كند و تركب بعد از جوش را مي‌دهد.
سوپرآلياژهاي پايه آهن و آلياژهاي سخت شده به وسيله فاز دوم ضعيفترين سوپر آلياژها در دماهاي بالا هستند. زيرا اين مشخصات استحكام، سوپرآلياژهاي پايه آهن به كار رفته است در كمتر كاربردي در دماي بالا رفته اين صدق نمي‌كند براي آلياژ پايه نيكل، آلياژ INCO ۷۱۸ شامل آهن، كه تداوم دارد در كاربردهاي وسيع فايده اصلي سوپرآلياژهاي پايه آهن ناشناخته است. آلياژهاي با محلوليت جامد ، البته كاربرد دارند. در جائي كه نيازمندي در استحكام، خيلي مهم نباشد، اما اكسيداسيون و مقاومت به خوردگي گرم همچنين قابليت فيبره شدن نياز دارند. استفاده سوپر آلياژهاي پايه كبالت كم شده است تا حد زيادي چون با فلزي واكنش مي‌دهند. آلياژهاي كبالت همچون MAR-M ۵۰۹ كاربرد وسيعي دارند براي ريخته‌گري تيغه توربين موتور فضاپيما و آلياژ كبالت Haynes ۱۸۸ يك ماده كامپوزيتي رايج است.
به طور كلي سه تكنيك عمده براي كنترل خواص سوپر آلياژهابه كار مي روند. كار ترمو مكانيكي در آلياژهاي آهن ـ نيكل و نيكلي كار شده براي توليد ساختار زير دانه وكنترل دانسيتة نابجايي ها انجام مي گيرد . بهبود در خواص كششي و مقاومت خستگي در فركانس پائين نتيجه گرديده است . فرآيند ديگري شامل استفاده از تكنولوژي پودر براي توليد قطعاتي كه با يكنواختي بيشتر و ابعاد ذرات كاربيد ريزتر كاربرد دارد كه باعث بهبود در مقاومت به خستگي مي گردد .
مقاومت به خوردگي و اكسيداسيون
سوپر آلياژ ها بايد بتوانند در مقابل مشكلات ناشي از هوا ، خوردگي ، خوردگي گرم و اكسيداسيون مقاومت نمايد. براي بالا بردن نقطة پايداري در برابر خوردگي محيطي مهمترين عنصر آلياژي ، كروم مي باشد كه به طور قابل توجه اي در سوپر آلياژ ها استفاده مي‌شود.
سوپرآلياژها به دليل وجود كروم معمولاً قابليت مقاومت در برابر خوردگي خوبي از خود نشان می دهند . مقاومت داشتن در محيط های خورنده در دماهاي بالا ،خاصيت مهمي براي سوپر آلياژها به شمار مي رود.
پايداري آلياژ
بديهي است که پايداري آلياژ و توانايي يک ماده براي مقاومت در برابر اثرات مخرب وابسته به فوق گداز، از اهميت ويژه اي براي سوپر آلياژهايي که براي استفاده در دماهاي بالا به کار مي روند ، برخوردار است . به طور آشکار ، سوپر آلياژهاي پايه نيکل مستحکم شده توسط يک فاز ثانويه رسوبی، بسيار پيچيده و در حقيقت بين همه سوپر آلياژها قابل توجه تر می باشند. اين آلياژ ها در مواردي سخت که مربوط به تنش و دما مي باشند ، مورد استفاده قرار مي گيرند . ثابت شده است که اين آلياژها از استحکام خوبي در بالاترين گستره هاي دمايی نقطه ذوب فلز پايه، «در ميان کليه سيستم هاي رشد يافته»، برخوردار هستند.
همانطور که در بالا مطرح شد، يکي از خصوصيات کاربردی در دماهای بالا ناپايداري متالوژيکي مي باشد . تنش، زمان، دما و محيط ممکن است موجب تغيير در ساختار متالوژيکي در طول عمليات شوند و به موجب آن با کاهش استحکام يا داکتيليتي سبب شکست گردند.
قابل ذکر است که در برخی موارد ممکن است استحکام بالا برود. اين تغييرات ساختاري يا ناپايداري هاي متالوژيکي را مي توان به بهترين شکل هنگامي كه آنها روي خواص تنش پارگي تاثير مي گذارند ، بررسي کرد. يک تغيير شديد نزولی در شيب منحني تنش پارگي اين مسئله را خاطر نشان مي کند که شکست ها در زمانهاي کوتاه تري و در تنش های کمتر از مقدار پيش بيني شده روي مي دهد. ناپايداري ها همراه با پير سازي «رسوب فاز» بيش پير سازي « به هم آميختگي و بزرگ شدن » ، تجزيه فاز «معمولا کاربيد ها و بوريد ها و نيترات ها »، رسوب فازي بين فلزي ، اکسيداسيون داخلي و تنش خوردگي مي باشند.
رسوب سختي كربيد /مرز دانه سختي
كربيدها يك نفوذ عميق بر روي خواص اعمال مي كنند بوسيله رسوبشان بر روي مرز دانه ها . در بيشتر سوپر آلياژهاي به شكلهاي M۲۳ C۶ در مرز دانه ها بعد از ريخته گري يا سيكل حرارتي عمليات محلولي مانندپير سختي . يك مجموعه از دانه هاي مجزاي كربيدهاي M۲۳ C۶ ريخته مي شوند در بهينه سازي عمر شكست خزش ممانعت بوسيله لغزش مرزدانه هاي مجاور براي رخ دادن آرامش تنش بيرون ازشكست نا بهنگام صورت می پذيرد. در مقابل ،اگر كربيدهاي رسوب كنند به عنوان يك غشاء نازك (‌فيلم ) مرزدانه اي پيوسته ، خواص مي تواند شديداً كاهش يابند فيلم هاي M۲۳C۶ معرفي شده بودند در كاهش مقاومت به ضربة M ۲۵۲ و از فيلمهاي MC انتقاد مي شد بدليل كاهش عمر شكست و داکتيليتي در Waspaloy فورج شده به زبان ديگر ، وقتي كه هيچ رسوب كاربيدي درمرز دانه ها وجود نداشته باشد شكست نابهنگام اتفاق مي افتد چرا كه جابجايي مرز دانه را به طور اساسي نمي توان محلول كرد كه متعاقباً باعث شكستگي كه در نقطة سه گانة مرز دانه خواهد شد .
خواص ماشين كاري Machinig Properties
سوپر آلياژها معمولاً با قابليت ماشين كاري ضعيف طبقه بندي مي شوند اين مسئله غير منتظره اي نيست، چرا كه همان مشخصاتي كه مقاومت در دماي بالا در سوپر آلياژها را باعث مي گردند باعث قابليت ماشينكاري ضعيف در سوپر آلياژ ها مي شوند.
برداشتن اكسيدهاي احياء شده و پوسته ها
REMOVAL OF REDUCED OXIDE AND SCALE
اسيد شويي ، تميز كاري با ذرات ساينده ، ساچمه پاشي و پوسته كني در حمام نمك به شكل متداولي براي برداشتن اكسيدهاي احيا شده يا پوسته ها از روي سوپر آلياژها استفاده مي شوند(بر اساس فاكتورهاي اقتصادي به ترتيب با كاهش ترجيح ارائه شده اند) پوسته هاي قليايي ممكن است به راحتي با اين روش ها برداشته شوند . وقتي كه پوسته هاي اكسيدي بسيار سنگيني وجود دارند لازم است اين پوسته ها توسط عمليات سنگ زني برداشته شوند تركيبي از۲ يا چند متد نيز ممكن است به كار رود .
باشد .
برس كاري Wire Brushing
برس كاري اغلب براي حذف پوسته ها ي بسيار نازك و سبك يا تغيير رنگ سطحي استفاده مي شود . برس ها لازم است براي استفاده در مورد سوپر آلياژها لازم است از نوع فولاد زنگ نزن باشند .
پوسته برداري در حمام نمك Salt Bath Descaling
پوسته برداري در حمام نمك يك روش بسيار مؤثر در برداشتن پوسته ها از روي سوپر آلياژها مي باشد اين فرآيند معمولاً گرانتر از اسيد شويي است ، بخصوص اگر توليد به شكل منفصل و ناپيوسته باشد كه هزينه نگهداري حوضچه ها به شكل بيكار را نيز در بر دارد . حمام نمك الكتروليتي به كار رفته براي پوسته برداري سوپر آلياژها هيدروكلريك سديم ندارد اما حاوي سود مذاب است. قطعات و تانك به شكل متناوب از نظر قطبهاي الكتريكي با جريان مستقيم تغيير مي كنند .
عمر ابزار TOOL TIFE
در ماشين كاري سوپر آلياژها دليل معمول شكست ابزار سايش بيش از حد ـ تشكيل شيار عميق در لبه هاي براده و عدم پرداخت كافي ـ و صيقلي بودن سطح مي باشد . ديگر فاكتورهاي مشاركت كننده در شكست ابزار شامل عمق بيش از حد در بار برداري ـ خراب شدن لبه تيز ابزار . تغبير فرم پلاستيكي يا ذوب شدن ابزار مي باشد سرعت بار برداري مهمترين فاكتور در تعيين طول عمر ابزار مي باشد در مقابل در مورد ديگر مواد تحت باربرداري مقدار باربرداري و مقدار عمق برش نيز در ماشين كاري سوپر آلياژها براي عمر ابزار بسيار مفيد مي باشد

ریخته گری دوغابی

نزدیک ۱۵۰ سال است که تکنیک شکل دهی قطعات سرامیکی از طریق ریختن دوغاب در یک قالب متخلخل انجام میشود.
در ابتدا هنوز نقش روان کنندگی املاح سدیم مشخص نشده بود و لذا دوغابهایی که مورد استفاده قرار می گرفتند نزدیک ۴۰ تا ۶۰ درصد آب داشتند. در اوایل قرن نوزدهم استفاده از کربنات سدیم به منظور ساخت دوغابی با حداقل آب مورد توجه قرارگرفت.با کاهش میزان آب در دوغاب ریخته گری:معایبی از قبیل انقباض زیاد قطعات:ترکهای ناشی از فرایند خشک شدن و زمان زیاد برای تولید قطعه از بین خواهد رفت.
ریخته گری دوغابی اساسا" به دو روش انجام میشود:
۱. ریخته گری باز
۲. ریخته گری بسته
در روش ریخته گری باز که ضمنا" رایج ترین روش ریخته گری نیز هست : سوسپانسیون غلیظ به خوبی روان شده و داخل یک قالب گچی ریخته شده و شکل مورد نظر را به خود میگیرد.به دلیل جذب آب قالب گچی یک لایه تقریبا" متراکم از دوغاب مورد نظرتشکیل شده و مابقی دوغاب اضافی از قالب خارج میگردد و قطعه خام به دلیل انقباض جزیی که در آن به وجود می آید از قالب خارج میشود.
در روش ریخته گری بسته:دوغاب آنقدر در داخل قالب گچی میماند تا تمام قسمت های داخلی آن اصطلاحا" ((میبندد)) و قطعه ای توپر به وجود می آید.
عمده ترین امتیاز روش ریخته گری دوغابی نسبت به سایر روش های دیگر امکان شکل دهی قطعات بزرگ و پیچیده است در حالیکه شکل دهی چنین قطعاتی با روش های دیگر تولید تقریبا" غیر ممکن است.
اما معایب روش ریخته گری مجموعا" بیشتر از مزایای آن است.از جمله معایب آن میتوان به زمان زیاد برای تولید:کیفیت کم در قطعه تولید شده: تلرانس ابعادی زیاد در قطعه تولید شده و ... را نام برد.
در گام اول از توضیحات بالا میتوان فهمید که عوامل مختلفی در شکل گیری لایه ریخته گری شده نقش دارند.عواملی چون : دانسیته دوغاب، میزان آب موجود در دوغاب، میزان تخلخل در قالب گچی، زمان، فشار سیستم، آنالیز بدنه، دانه بندی دوغاب و ... ؛ حتی عوامل جزیی دیگری نظیر دمای سیستم، میزان رطوبت در قالب گچی، توزیع تخلخل در قالب گچی و... نیز در ضخامت لایه ریخته گری شده موثر هستند.
برای فهم اساسی شکل گیری یک دوغاب سرامیکی ابتدا باید به تعامل بین ذرات رسی و آب اشاره کرد.به عبارت دیگر ابتا باید سیستم رس-آب مورد بررسی قرار گیرد.
ذرات رسی به هنگام معلق شدن در آب ممکن است دو رفتار کاملا" متمایز از خود نشان دهند. با توجه به بار الکترو استاتیکی سطحشان: رس ها یا جذب یکدیگر شده و یا یکدیگر را دفع میکنند.
به بیان واضح تر ذرات رس در محیط اسیدی یکدیگر را به صورت لبه به سطح جذب کرده که اصطلاحا" حالت ((فلکولاسیون)) در دوغاب به وجود می آید. یا اینکه در محیط قلیایی به صورت سطح به سطح یکدیگر را دفع میکنند و اصطلاحا"حالت ((دفلکولاسیون)) به وجود می آورند.
در حالت فلکوله جاذبه لبه به سطح در ذرات باعث بالا رفتن ویسکوزیته دوغاب میشود و در حالت دفلکوله دافعه سطح به سطح ذرات باعث کاهش ویسکوزیته و روانی دوغاب رسی می شود.
تئوری لایه مضاعف و پتانسیل زتا
طبق این تئوری سطح رس از دو لایه بار دار تشکیل شده است.لایه داخلی دارای بار منفی بوده لایه خارجی بار مثبت دارد. بارهای منفی لایه داخلی همان بارهای خنثی نشده سطح رس هستند. بارهای مثبت لایه خارجی ناشی از کاتیون هایی است که سطح رس جذب می کند. در حالت معلق شدن ذرات رسی در آب: ملکول های قطبی آب نیز توسط لایه داخلی جذب می شوند.
باید توجه داشت که ملکول های قطبی آب به صورت منظم جذب سطح رس می شوند یعنی سر مثبت آنها در طرف لایه داخلی بوده و سر منفی آنها به سمت خارج است.
در فاصله x از سطح رس، میزان بار منفی سطح، توسط بارهای مثبت خنثی می شود.میزان بار الکتریکی در مرز x با عنوان جنبش الکتریکی یا همان ((پتانسیل زتا)) معرفی می شود.
میزان پتانسیل زتا عملا" مشخص کننده روانی یا انعقاد دوغاب است.روانی یا انعقاد دوغاب نیز تاثیر مستقیم بر ضخامت لایه ریخته گری شده دارد.
در همینجا اهمیت میزان آب موجود در دوغاب و دانسیته دوغاب در ضخامت لایه ریخته گری شده مشخص میشود.
قالب گچی
قالب گچی به عنوان یکی از عوامل مهم درضخامت لایه ریخته گری شده میباشد. میزان تخلخل قالب گچی، توزیع این تخلخل، قطر تخلخل های موجود و حتی میزان رطوبت قالب گچی تاثیر مهمی در ضخامت لایه ریخته گری شده دارند.
در شکل زیر رابطه بین سرعت ریخته گری(نسبت ضخامت لایه ریخته گری شده به زمان) و نسبت میزان آب به گچ(میزان تخلخل قالب گچی) دیده می شود.میتوان دید که در نسبت های حدود ۸۰% درصد، بهترین سرعت ریخته گری حاصل میشود.علت افت شدید سرعت ریخته گری درتخلخل های بالاتر مربوط به پیوستن تخلخل ها به هم و بزرگ شدن قطر آنها می شود.با بزرگ شدن قطر تخلخل ها پدیده اسمز و جذب آب قالب گچی کاهش می یابد.
میزان رطوبت قالب گچی به عنوان لایه مقاومت کننده ای در مقابل جذب آب مطرح است.همچنین باید به میزان مقاومت خود ضخامت x نیز در مقابل جذب آب توجه شود.
مکانیزم های ریخته گری دوغابی
در ریخته گری دوغابی نیروی فشاری پیش برنده فرآیند مجموع میزان فشار کاپیلاری هایی که بخاطر فشار مکش قالب و یا هر گونه فشار اضافی که به سیستم وارد میشود و یا خلاء که به قالب اعمال می شود می باشد. اندازه فشار کاپیلاریها از طریق اندازه گیری میزان اندازه تخلخلهای داخل قالب، میزان نیروی کششی سطح مایع پخش شده و زاویه تماس با تخلخلهای جداره می باشد. گزارش شده است که قالبهای گچ پاریس فشار مکشش در حدود ۰.۱-۰.۲ MPa می باشد. در عین حال، مقاومتی بخاطر حرکت مایع جذب شده در طول ساختمان تخلخل در حین تشکیل جداره ریخته گری ایجاد می شود. شکل زیر بطور شماتیک نشان دهنده این موقعیتها است.
برای آنالیزه کردن سینتیک ریخته گری دوغابی محققین زیادی مطالعه کرده اند. آقای Mcdowall و همکارانش از اثر قالب گچی و مقدار کنترل آن بروی فشار مکشش صرفنظر کردند و محاسبه کردند که فشاری که بر شکل گیری لایه ریخته گری شده وارد می شود برابر با فشار مکش می باشد. از طرف دیگر دیگر دانشمندان فشار اعمال شده قالب تر را وارد فرمول کردند.
Lm میزان عمق ترشده قالب، Lc هم متناسب با میزان مایعی است که توسط قالب جذب شده است و هم میزان سینتیک پرابولیک ایجاد شده می باشد. بنابراین محاسبه اینکه مقدار تخلخل قالب نزدیک لایه ریخته گری شده بطور اشباع از مایع پر شده است برابر خواهدبود با:
بطوریکه PT-Pl افت فشار در حین انجام فرآیند و Pl-P۰ افت فشار در قسمت تر شده قالب گچی است ، و Xm مقاومت مخصوص تخلخلهای قالب ε۰ می باشد. مقدار فشار مکش قالب برابر با PT-P۰ است. بنابراین خواهیم داشت.
از طرف دیگری در بعضی از منابع آمده است که :
فشار در مرز قالب گچی تقریبا برابر با فشار مکش تخلخل، P، است و تقریبا برابر است با مقدار فشار از رابطه ، است و تقریبا برابر است با مقدار فشار از رابطه Laplac که :
P=Sَcosم
که در آن S طیح ویژه گچ، َ کشش سطحی آب و م زاویه تماس است. ( cosم=۱ چراکه گچ کاملا با آب تر می شود) بنابراین فشار مکشش آب در کاپیلار گچ بین ۰.۰۳ تا ۰.۱MPa متغییر می باشد.
ریخته گری دوغابی بیشتر در تولید لایه های نازک در حدود ۱۵mm مورد استفاده می شود چرا که سرعت ریخته گری بطور تحمیل شونده‌ای تابع مقاومت هیدرولیک می باشد.
تاثیر پرامترهای فرایند ریخته گری دوغابی بروی سرعت ریخته گری از طریق یک مدل فیلتراسیون سینتیکی که بر پایه شکل شماتیک زیر می باشد مشخص شد.
مدل پیش بینی می کند که سرعت افزایش ضخامت با گذشت زمان برابر خواهد بود بود با:
که در آن :
mc î ضخامت لایه ریخته گری، t زمان ، P فشار نهایی موثر در فیلتراسیون و sî چگونگی فصل مشترک سوسپانسیون-هوا در زمان فیلتراسیون îm چگونگی فصل مشترک کیک-هوا در قالب گچی و ç ویسکوزیته سوسپانسیون، c کسر حجمی ذرات جامد سوسپانسیون و n فاکتور توازن جرمی است.
تحقیقاتی نیز از طریق شبکه هوش مصنوعی بروی عوامل موثر یر زمان ریخته گری شده است که بطور خلاصه در نمودار زیر خلاصه می شود.

قالب تزریق و اکستروزن

پلاستیكها كلاً به دو نوع ترموست و ترموپلاستیك تقسیم می شوند .
ترموپلاستیك ها به پلاستیكهایی اطلاق می شوند كه در اثر حرارت نرم شده و مادامی كه حرارت وجود داشته باشد بهمان صورت باقی می مانند و بعد از سخت شدن دوباره خاصیت فرم گیری مجدد را دارند .
ترموست ها به پلاستیكهایی اطلاق می شوند كه در اثر حرارت تغیرات شیمیایی داده و سخت می گردند .
قالب های ترانس فریا انتقالی :
در حین عمل قالب گیری فشاری مواد مورد قالب گیری ، توسط حرارت و فشار وارده از طرف پلانچر یا سنبه تغیر فرم می یابد .
این فشار زیاد گاهی باعث كج شدن یا شكستن پین های ظریف موجود در قالب و یا از فرم خارج كردن قسمت های ضعیف قطعه از لحاظ قطع و ضخامت می شود . این عیب با حراح قالب های ترانس از بین میرود .
قالب تزریق :
این قالب گیری مشابه حالت ترانسفر می باشد .بخوانی كه تغییر حجم مواد سرد به گرم در قالب انجام می شود . بلكه در محفظه حرارتی ماشین انجام می گردد و حجم مواد تزریقی نسبت به حجم محفظه با قالب تفاوت زیادی ندارد .
قالب های بادی :
بطری ها و بقیه قطعات تو خالی از قطعات ترموپلاست و از طریق قالب های بادی ساخته می شوند . برای این منظور یك لوله كه ممكن است اكسترود شده باشد گرم شده و این لوله پلاستیكی گرم شده بین دو پارچه قالب بادی محكم نگه داشته می شود فشار هوا سریعاً وارد لوله شده و باعث انبساط آن می شود كه در نتیجه فرم پروفیل داخل دو پارچه قالب را به خود می گیرد .
قالب های اكستروژن :
بعضی مواقع لازم است كه قطعه دارای فرم مقطع معین و مشخص و طول نا محدود باشند ، مواد در حرارت اتاق در یك قیف قرار داده شده و توسط یك پیچ بداخل محفظه حرارت دهی رانده می شوند . در انتهای این محفظه قالب ( ماتریس ) قرار دارد كه مواد نرم فشرده شده با فشار از این مقطع گذشته و شكل لازم را بخود می گیرند .
قطعه تولید شده توسط یك تسمه متحرك به خارج حمل می شود . ضخامت و اندازه نهایی قطعه بستگی به سرعت حركت این تسمه و سرعت خنك كاری دارد .
انتخاب جنس :
برای این كه قالب كار آمد باشد جنس ساخت قالب تزریق باید شرایط مختلفی داشته باشد .
برای افزایش سختی قطعات قالب گیری از تقویت كننده ، مثل الیاف شیشه یا پركننده های معدنی استفاده می شود . ای مواد و بعضی رنگ دانه ها سایش ایجاد می كنند .
انواع فولاد های قالب گیری :
۱- فولاد ابزاری
۲- فولاد های سخت كاری سطحی : این مواد فولادهای كم كربن هستند كه با سخت كاری سطحی سطح سخت و مقاوم در برابر سایش در آنها ایجاد می شود .
۳- فولادهای پیش سخت كاری سطحی
۴- فولاد سخت كاری مغزی
۵- فولاد مقوم در برابر خوردگی : برای محافظت در مقابل پلاستیك یا مواد افزودنی
ساختمان قالب : قالب های تولید مواد ترموست عموماً به صورت الكتریكی گرم می شوند ، گرمای برای واكنش شبكه ای شدن از قالب جذب می شود .
ویكسوزینه به قدری كم می شود كه در فواصل باریك نفوذ كرده بنابراین در حالی كه هوا گیری حفره قالب كافی است سطوح اتصال یابد كاملاً محكم باشند . به علت این شرایط متضاد جلوگیری كامل از ایجاد مازاد ممكن نیست . قالب ها باید به قدری سخت باشند كه امكان نقص و در نتیجه تغییر شكل كه ایجاد مازاد می كند وجود نداشته باشد . پیشنهاد می شود كه برای تعیین و كنترل فشار تزریق كه خواص مكانیكی قالب بر اساس آن محاسبه می شود از حس كننده های فشار استفاده شود . فشار تزریق متوسط برای رزبنهای پلی استر غیر اشباع ۱۰۰ تا ۳۰۰ بار است .
فشار واقعی لازم به شكل و اندازه قطعه قالب گیری بستگی دارد .
سطوح شكل دهنده قطعه :
شكل ظاهری قطعه قالب گیری و عمر مفید قالب اغلب با سطوح شكل دهنده قطعه تعیین می شود . اغلب سطوح بافت دار روی قطعه مورد در خواست است .
در این حالت برای آزاد شدن قطعه باید شیب كافی را در نظر گرفت .
برای افزایش مقاومت سایش سطوح شكل دهنده قطعه ، آبكاری گرم سخت مفید است .
پران / هوا گیری :
برای آزاد شدن قطعه با توجه به شكل قطعه قالب گیری و نوع تركیب قالب گیری شیب های مختلفی ، اغلب ۳-۱ باید ایجاد می شود . انقباظ قطعات ترموست هنگام بیرون اندازی به علت دمای نسبتاً بالا خیلی كم است .
بنابراین بر اثر ایجاد خلأ داخل حوزه قالب می ایستد . برای جلوگیری از مشكلات تولید باید طراحی به صورتی باشد كه بتوان قطعه را از نیمه قالب بیرون انداخت . قطعات ترموست هنگام بیرون اندازی كاملاً عمل آوری نشده بنارباین نسبتاً ترد هستند .
بنابراین تعداد میل های پران یا سطح پران باید به اندازه كافی بزرگ باشد تا از خرابی قطعه در هنگام بیرون اندازی جلوگیری شود . میل های پران علاوه بر بیرون اندازی باید هوا گیری قالب در حین پر شدن حوزه قالب را انجام دهند . بنابر این پران ها باید نسبت شیار یا مقاطع عمیق دیگری كه در آنها هوا به دام می افتد قرار بگیرند .
برای قطعات پیچیده با شیار های فنی داخلی از تكنیك ماهیچه ذوب شوند استفاده می شود .
طراحی راهگاه / گلویی تزریق :
در طراحی راهگاه برای تولید مواد ترموست باید موارد زیادی را در نظر گرفت . عموماً تركیبات ترموست بازیافت نمی شوند . بنابراین باید اندازه سیستم راهگاه نسبت به قطعات قالب گیری كوچك باشد گلویی باید به صورتی قرار گیرد كه بدون تخریب قطعه از آن جدا شود . اساساً همه انواع گلویی تزریق كه برای مواد ترمو پلاستیك به كار می روند در اینجا قابل استفاده هستند ، در قالب های چند حوزه ای طول كانال های راهگاه باید مساوی باشد تا افت فشار برابری ایجاد كند . این موضوع شرط لازم برای پر شدن مشابه و یك نواخت كیفیت قطعات قالب گیری است.
منبع:راسخون

سولفید آهن(پیرایت) و صنعت فولاد

اما ، با شروع قرن بیستم پیرایت را برای تولید دی اکسید سولفور حرارت می دهند و سپس آن را شستشو داده و از صافی می گذرانند تا فلزات با ارزش بازیافت شده و یک کانه ی ارغوانی رنگ برجای می ماند که در فرآیند چدن ریزی مورد استفاده قرار می گیرد.
تنوع فرآیندها برای بدست آوردن دی اکسید سولفور به طور خاص برای سوزاندن پیرایت توسعه یافته بود. اکسید آهن بعد از سوزاندن پیرایت طبق واکنش زیر بدست می آید:
Fe S۲ + ۱/۲ O۲ ۴SO۲ + Fe۲O۳
محصول واکنش سرباره پیرایت شده نام دارد که به دلیل وجود عناصر ناخالص در آن نمی تواند به صورت مستقیم برای چدن ریزی صنعتی به کار رود.
W Longmaid در سال ۱۸۴۴ میلادی روشی را برای تصفیه ی سرباره و در همان زمان برای بازیافت فلزات غیر آهنی موجود به ثبت رسانید. این فرآیند اولین بار در سال ۱۸۵۹ توسط William Hendrson اسکاتلندی به کار گرفته شد. در این فرآیند سرباره پیرایت شده به همراه کلرید سدیم سوزانده و سپس برای بازیافت کلرید های فلزات غیر آهنی با آب شستشو داده شد.این تکنولوژی در کشور آلمان به عنوان فرآیند DK و در مدت یک قرن از سال ۱۸۷۶ تا ۱۹۸۹ در کارخانه ی Duisburger Kupferhutte در شهر دویسبورگ مورد استفاده قرار می گرفت. در این کارخانه ، پیرایت از سرتاسر دنیا توسط شرکت صادر شده و به کارخانه های اسید سازی در کشور آلمان فروخته می شد با این توافق که اکسید آهن(سرباره) که محصول سوختن پیرایت می باشد برای عملیات بیشتر برای بازیافت فلزات غیر آهنی ، فلزات گرانبها و آهن فلزی به دویسبورگ بازگردانیده شود.
کانه ی ارغوانی ته نشین شده بعد از صاف کردن کلرید های محلول دارای کانی آهن مرغوب است که شامل ۶۱ تا ۶۳% آهن بوده. این کانه اگلومره شده و سپس به کوره ی بلند بازگردانیده می شده. از آن جایی که سرب و نقره از کلرید های نامحلول در طول فرآیند سوختن می باشند، در کانه ی ارغوانی باقی می مانند. وقتی کانه ی ارغوانی آگلومره شده به کوره ی بلند شارژ می شود ، آلیاژ نقره – سرب تشکیل می گردد. این آلیاژ در آهن نامحلول بوده و با چگالی بیشتر در کف کوره قرار می گیرد. در زیر کوره دریچه هایی تعبیه شده بود و یک بار در هفته آلیاژ نقره- سرب در سطحی پایین تر از آهن مذاب تخلیه می شد.
باتوجه به موفقیت کارخانه ی Duisburger Kupferhutte تولیدکنندگان اسید سولفوریک در اروپا ، ژاپن و ایالات متحده امریکا علاقمند به بازاریابی اکسید آهن تولید شده در صنعت فولاد به شدند. با وجود این که گندله سازی اکسید آهن در سال ۱۹۱۲ در کشور سوئد ابداع گردید اما ۳۰ سال بعد از آن برای صنعت سنگ آهن به کارگرفته شد. هنگامی که کوره های قوس الکتریکی شروع به کار کردند و نیاز مبرم برای مصرف گندله شده احساس شد این فرآیند جایگاه خود را بدست آورد . این امر باعث ایجاد عامل محرکی برای تولید کنندگان فرآورده های اسیدی شد تا سرباره پیرایت سرباره شده ی خود را بهبود بخشند و با کیفیت بهتری به صنایع فولاد سازی ارائه کنند. در نتیجه در ۱۹۶۰ میلادی فرآیندهای بسیاری برای رفع مشکلات رشد یافتند که از آن قبیل می توان به موارد زیر اشاره نمود:
فرآیند Seiko-Kowa : این فرآیند یک فرآیند ژاپنی می باشد در شرکت Kitakyushu ابداع گردیده که در آن سرباره با کلرید کلسیم مخلوط شده ، به صورت گندله در آمده و سپس برای تبخیر کلریدهای غیر آهنی در کوره ی دوار تا ۱۱۰۰ درجه ی سانتیگراد حرارت داده می شود. سپس برای خروج گازها و بازیافت فلز آنها را در آب یا سایر محلول ها شستشو می دهند. این فرآیند در کشور پرتقال و دیگر کشورها نیز به کار می رفته است.
فرآیند Bethlehem Steel : در کارخانه ای واقع در Sparrows Point در ایالت مریلند ، کبالت بدست آمده از سرباره توسط فرآیندی بر اساس کنترل درجه حرارت دقیق در طول سوزاندن پیرایت بازیافت می شد. اگر درجه حرارت در ۵۵۰ درجه ی سانتیگراد نگه داشته شود ، کبالت موجود در پیرایت می تواند به سولفات تبدیل شود و بنابراین می تواند به طور مستقیم از سرباره توسط آب شسته شود (جدا شود). پیرایت سرباره شده ی داغ با استفاده از آب سرد می شود و لجنی شامل ۶-۸% جامدات بدست می آید. هنگامی که این جامدات از صافی گذرانده می شوند میزان حلالیت کبالت به ۲۰ -۲۵ گرم بر لیتر می رسد که برای بازیافت فلز ، تحت فرآیندهای بیشتری قرار می گیرد. نسبت آهن به کبالت در سرباره ، ۵۰ به ۱ می باشد که در محلول این نسبت برابر ( ۱ به ۱ ) می شود. این کارخانه تنها منابع داخلی کبالت در ایالات متحده را تأمین می کرد.
فرآیند Outokumpu : درکشور فنلاند در کارخانه ی Outokumpu در سال ۱۹۷۹ در شهر Pori یک فرآیند مشابه انجام شد که سرباره سولفاته شده ی پیرایت در آن شامل ۸-۹% کبالت و دیگر فلزات غیر آهنی بود. سپس توسط آب شستشو داده شد تا یک محلول اسیدی با PH برابر با ۱.۵ و محتوی ۲۰ گرم بر لیتر کبالت ، ۶ تا ۸ گرم بر لیتر نیکل ، ۷ تا ۸ گرم بر لیتر مس ، ۱۰ تا ۱۲ گرم بر لیتر روی و مقدار بسیار کمی آهن که برای بازیافت فلز فرآیندی روی آن انجام می شود، حاصل گردد.
انحطاط صنعت پیرایت
به هر حال ،تولید پرایت به تدریج مقارن با پایان قرن نوزدهم میلادی و بعد از اکتشاف روش های اقتصادی برای بازیافت سولفور ازتپه های سولفوری در خلیج مکزیک رو به انحطاط کشیده شد . همچنین یک افزایش بزرگی در فعالیت های پالیش نفت خام بعد از جنگ جهانی دوم به وجود آمد که موجبات ایجاد مقدار زیادی از گازهای پالایشگاهی سولفوردار و نیاز به بازیافت این سولفور برای اجتناب از آلودگی محیط توسط گاز ۲SO را پدید آورد. همچنین دسترسی به حجم وسیعی از گازهای طبیعی محتوی سولفید هیدروژن در Lacq در جنوب فرانسه در دهه ۱۹۵۰ و در Alberta کشور کانادا در دهه ۱۹۷۰ ، عواملی بودند برای کاهش تقاضای پیرایت.
سولفید آهن(پیرایت) که به نام " طلای ابلهان " نیز مشهور است از زمان باستان شناخته شده بوده که توسط تاریخ نویسان یونانی به آن اشاره شده است. پرایت یکی از رایج ترین کانی های معدنی سولفیدی است و در بسیاری از موارد به همراه کانی های سولفیدی دیگر یافت می شود. این کانی مدتی دارای اهمیت استراتژیک بسیاری بوده به دلیل این که زمانی مهمترین ماده ی خام برای تهیه ی عنصر حیاتی سولفور برای تولید باروت ( پودر تفنگ) و ساخت دی اکسید سولفور برای تهیه ی اسید سولفوریک بوده است. به هر حال هنگامی که دیگر منابع ارزان قیمت عنصر سولفور در دسترس قرار گرفتند ، پرایت نه تنها اهمیت خود را از دست داد بلکه به عنوان عاملی مزاحم برای صنایع متالورژیکی به حساب می آمد که این امر به دلیل مشکلات ناشی از دفع آن می باشد.
منبع:steel Times International
مترجم: کمال الدین غفوری

آلومینیم

* خصوصیات آلومینیم:
آلومینیم دارای قابلیت هدایت حرارتی بالایی می باشد که بعد از نقره و مس بهترین هادی حرارتی شناخته می شود و دارای دانسیته ای در حدود ۲/۷ سانتی متر مکعب است . که به همین دلیل جزء آلیاژ های سبک محسوب می شود .
این آلیاژ که به علت ایجاد لایه اکسیدی پایدار متخلخل دارای مقاومت به خوردگی زیاد است .
دارای نقطه ذوب پایین در حدود ۶۷۰ درجه سانتیگراد است و قابلیت انجام عملیات حرارتی دارد اما عملیات حرارتی آن اچ هاردینگ یا پیر سازی می باشد و دارای قابلیت انجام کار مکانیکی و تغییر فرم سرد و گرم می باشد . و این آلیاژ را می توان در قالب های دائمی و یا فورج نیز استفاده کرد .
* کاربرد آلومینیم :
این آلیاژ به علت ویژگی های خاصی که دارد در بیشتر صنایع از جمله اتومبیل سازی - غذاسازی - ساختمان سازی - بلوکه های سیلندر خودرو - اسکلت سازی - صنایع پتروشیمی و صنایع هوایی به کار می رود .
* آلیاژ های آلومینیم :
به طور کلی آلیاژ های آلومینیم به دو دسته کلی تقسیم می شود :
۱- آلیاژ های نوردی
۲- آلیاژ های ریخته گی
نکته :
آلومینیم به علت داشتن ساختار FCC و تراکم زیاد در ساختار شبکه بلوریش فرم کاری خوبی در درجه حرارت محیط دارد .
۱- آلیاژ های نوردی :
در آلیاژ های نوردی ابتدا آلیاژ به شکل شمش ریخته می شود سپس با توجه به شرایط تولید هر یک از فرآیند های کار سرد شامل : نورد ، فورج ، سوراخ کاری ، برش و .... روی قطعه انجام می شود .
۲- روش های تولید شمش های نوردی :
* معمولا دو روش برای تهیه شمش نوردی استفاده می شود :
۱- روش مداوم (countinus)
۲- روش نیمه مداوم و یا تکباری ( non countinus)
* روش مداوم :
این روش که از سرعت تولید بالایی برخوردار است به این صورت که محفظه ای از فولاد گرم که در زیر پاتیل مذاب قرار دارد مذاب را به صورت دائم دریافت می نماید ، مذاب پس از رها شدن از پاتیل وارد محفظه شده و در مرحله اول آب گرد هایی که در قسمت بالای محفظه قرار دارند مذاب را به مرحله خمیری می رساند در مرحله بعد مذاب به مرحله آب فشان رسیده و به طور کامل منجمد می شود و در پایان تیغه ای که در انتهای محفظه قرار دارد فلز را برش زده و بر روی صفحه نقاله می اندازد .
۲- روش تکباری :
این روش که در کارخانه ها و به وسیله قالب های ماسه ای انجام می شود به این صورت است که ابتدا کوره را به مقدار معینی شارژ کرده سپس شارژ آماده شده را در قالب های مورد نظر می ریزند .
تهیه آلیاژ های ریخته گی ( فرآیند شکل ریزی)
* هدف تولید :
تولید شکل نهایی قطعه به صورت مذاب ریزی مستقیم
* انواع مواد شارژ جهت ریخته گری آلیاژ های آلومینیم
۱- شمش اولیه : این شمش معمولا در کارخانه های ریخته گری تولید می شود و از درصد خلوص بالایی در خدود ۹۹/۹ % برخوردار است که معمولا به صورت پوکه های مستطیل شکل با وزن ۱۵ الی ۲۰ کیلو گرم تهیه می شوند . که جهت آلیاژ سازی آن ها از شمش های منیزیم ، روی ، سیلیسیم استفاده می شود که معمولا از شمش های منیزیم و سیلیسیم در مواقعی استفاده می شود که بخواهیم درصد کمی منیزیم و سیلیسیم به مذاب اضافه کنیم در غیر این صورت از آلیاژ ساز ها یا هاردنر ها (hardner) استفاده می کنیم.
۲- شمش های ثانویه این شمش ها معمولا از ذوب مجدد قراضه های و برگشتی ها تولیدمی شود و با توجه به اینکه عملیات تصفیه و تمیز کاری روی این شمش ها انجام می شود از لحاظ قیمت گرانتر از شمش های اولیه می باشد اما دارای درصد خلوص و کیفیت بالاتری نسبت به شمش های اولیه می باشد .
۳- قراضه ها :
که قیمت مناسبی داشته ولی قبل از استفاده باید عملیات تمیز کاری بر روی آن ها انجام شود .
۴- برگشتی ها :
این شمش ها انواع قطعات معیوب سیستم راهگاهی را شامل می شود که به جهت شارژ مجدد در ریخته گری استفاده می شود .
۵- آلیاژ ساز ها و یا هاردنر ها ( آمیژن ها ):
این گروه از آلیاژ ساز ها هنگامی استفاده میشود که قرار باشد عناصری را با نقطه ذوب بالاتر یا نقطه ذوب پایین تر به مذاب اضافه کنیم به عنوان مثال اضافه کردن مس با نقطه ذوب ۱۰۸۰ درجه سانتیگراد به مذاب آلومینیم که این عمل باید به صورت آمیژن انجام شود . یا اضافه کردن روی با نقطه ذوب ۴۲۰ درجه سانتیگراد به مذاب آلومینیم که باید به صورت آمیژن انجام شود .
آمیژن آلومینیم سیلیسیم ( سیلومین):
نکته : آمیژن به معنی عنصری است که با آلومینیم آلیاژ سازی شده است . مانند آمیژن مس
نکته : فلزاتی که دارای نقطه ذوب پایین هستند به علت فشار بخار زیاد در ریخته گری آلومینیم اگر به صورت خالص به مذاب اضافه شوند باعث پاشش مذاب می شوند .
* انواع روش های تولید هاردنر ها :
روش اول : در این روش ابتدا مذاب آلومینیم را تهیه نموده سپس فلز مورد نظر را به صورت قطعات ریز و کوچک در داخل فویل های آلومینیمی قرار می دهیم و آرام و آرام به مذاب آلومینیم اضافه می کنیم
روش دوم : آلومینیم و فلز مورد نظر را به صورت جداگانه ذوب کرده و سپس فلز با نقطه ذوب بالا را به صورت باریکه مذاب به مذاب آلومینیم اضافه کرده و هم می زنیم

جوشکاری پلاسما

به تناسب کاربرد دستی واتوماتیک، پلاسماپیشنهادات سودمند زیادی در،تولید درمقیاس کوچک ودقت جوش، حجم زیاد فلز و درمجموع تجهیزات دارد. از سال ۱۹۶۴ که مقدمه ای برای صنعت جوشکاری بود، جوشکاری پلاسما براساس مزایای اصلی، کنترل ودقت باتولید جوشهایی با کیفیت بالا با استفاده از الکترودهای بادوام در کارهایی با حجم زیاد توسعه یافت.
اکنون از پلاسما برای جوشکاری هر چیزی استفاده می شود : ازوسایل جراحی وآشپزخانه ازطریق صنایع غذایی گرفته تا تعمیر پره های موتور جت. درواقع پلاسما گازی است که در دمای خیلی زیاد، گرم و یونیزه شده بطوریکه هادی جریان الکتریکی می شود . فرایند جوشکاری قوسی پلاسما شبیه GTAW (جوشکاری باالکترود تنگستنی به همراه گازمحافظ ) است که ازپلاسما برای انتقال جریان الکتریکی لازم برای ایجاد قوس به قطعه کار استفاده می شود . قطعه کار براثر گرمای شدید قوس ،گداخته و ذوب می شود. انواع فلزاتی که می توانند توسط پلاسما جوش داده شوند عبارتند از : فولاد ضدزنگ فلزات دیرگداز ودیگرفولاها: تیتانیم، تانتالیم ،مس، برنج ،طلا، نقره، الیاژی از آهن ونیکل وکبالت (kovar )و Inconel, وzircalloy
قوس جوشکاری )TIG / GTAW چپ ( و پلاسما ( راست )
در مشعل جوشکاری پلاسما الکترود تنگستنی دریک نازل مسی که در نوک آن دریچه ی کوچکی وجود دارد قرار می گیرد . شعله قوس ابتدا میان مشعل الکترود و نوک نازل بوجود می آید وسپس قوس ایجاد شده به قطعه کار منتقل می شود. گاز پلاسما و قوس دریک مسیر با یک منفذ محدود شده باهم برخورد می کنند و مشعل یک گرمای فشرده ومتمرکز با دمای بالا به قسمت کوچکی اعمال می کند . با این فرایند تجهیزات جوش پلاسما کارایی بالایی دارد که قادر است جوشهایی باکیفیت خیلی خوبی تولید کند . در جوشکاری موادی که درزمانی که گرم می شوند تمایل به خروج گاز دارند، الکترودهایی که محافظت می شوند کمتر در معرض آلودگی و فساد قرار می گیرند . این امر باعث طولانی تر شدن عمر الکترود و افزایش زمان نگهداری الکترود می گردد. (معمولاً ۱/۸ ساعت ) گاز پلاسما معمولا از گاز آرگون است و مشعل نیز از گاز دومی ( آرگون، آرگون/ هیدروژن ویا هلیم ) برای کمک در محافظت حوضچه جوش استفاده می کند تا اکسیداسیون را کاهش دهد . سوراخ نازل با در نظر گرفتن اندازه مهره جوش انتخاب می شود تا قطر و ضخامت قوس بر اساس آن کنترل شود . تجهیزات اضافی لازم برای جوشکاری پلاسما شامل : ۱- منبع قدرت ۲ – consol پلاسما ( درونی یا بیرونی) ۳- دستگاه گردش آب ( درونی یا بیرونی) -۴ مجموعه مشعل فرعی جوش پلاسما ( نوک ها، سرامیک ها، گیره ودستگاه اندازه گیری نصب الکترود ) شروع و انتقال قوس پلاسما آرام و پیوسته ویکنواخت است که این امر در جوش صفحات نازک وسیم های باریک و اجزای کوچک مناسب است . شکل وطول قوس وتوزیع حرارت پلاسما، فاصله بحرانی گریز جوش را نسبت به حالت GTAW کمتر می کند . تقریباً در تمام کاربردها به کنترل اتوماتیک ولتاژ ( AVC ) نیازی نیست . پایداری بالای قوس در طی جوشکاری از وزش و انحراف قوس می کاهد واپراتور را قادر می سازد از وسایل شروع کننده قوس در نزدیکی ومجاورت محل اتصال جوش برای نفوذ بهتر حرارت استفاده نماید . چگالی انرژی قوس در پلاسما در حدود ۳ برابر انرژی قوس GTAW است که از شکستگی و تغییر شکل جوش واز H .A .Z) ) می کاهد که این امر باعث ریزدانه شدن جوش وافزایش سرعت جوشکاری می شود. (این جوش در کمتراز ۰.۰۰۵ ثانیه کامل می شود) جریان اولیه کمتر از ۱ آمپر می تواند دقت جوشکاری اجزای کوچک وکنترل بهتر جوش را در جوشکاری لبه ای شیب دار را در بر داشته باشد . در هنگام شروع قوس منبع قدرت پلاسما، کمترین صدا را تولید می کند و پلاسما می تواند از تجهیزات کنترل عددی (NC ) بدون دخالت الکتریکی استفاده کند .این امر همچنین در درز گیری با جوش اجزای الکترونیکی بر خلاف فرایند GTAW که با دخالت الکتریکی ممکن است آسیب هایی به اجزای حساس الکترونیکی درونی وارد کند، استفاده می شود . منبع پلاسما دامنه وسیعی از فرکانس برای کاربردهای پالسی در اختیار ما قرار می دهد که گاهی اوقات این فرکانسها به بالاتر از ۱۰ Khz می رسد. جوشکاری پلاسما کاربردهای فراوان و گوناگونی دارد. بطور کلی برش و تعمیر قالب ها در صنعت با استفاده از پلاسما در حال رشد است . منبع قدرت میکروقوس این توانایی را دارد که قوسی با جریان پایین ایجاد کند و راهی موثر برای تعمیر و شکافهای کم و جزیی و گودی های ناشی از استفاده نادرست و فرسودگی و تعمیر اصولی و عملیات حرارتی داشته باشد. برای جوش لبه های بیرونی فرایند پلاسما به استفاده از طول قوسی بلندتر و پایدار که به مهارت زیادی در کنترل حوضچه ندارد نیاز توصیه می کند. در مواجه با گوشه های درونی شکاف ها، الکترود تنگستنی GTAW/TIG می تواند انجام فرایند جوش را بهتر کند. در جوشکاری تسمه ها توسط پلاسما انتقال قوس به قطعه کار با کار کردن بر روی لبه های اتصال بطور پیوسته صورت می گیرد . در کاربرد های اتوماتیک در جوشهای طویل و بلند نیازی به کنترل فاصله نیست و این فرآیند نیازکمتری به تعمیر اجزای مشعل دارد . تیوب و لوله از نورد تیوب و بوسیله رولهای فرم دهنده مواد و جوشکاری لبه ای در محل جوش تولید می شوند . کارایی و بازده نورد تیوب به سرعت جوشکاری و مجموع زمان های صرف شده در جوشکاری بستگی دارد. جوشکاری پلاسما ویژگی های مهم و سودمندی دارد برای مثال : افزایش سرعت جوشکاری تیوب ، جوشهایی با کیفیت مناسب بخاطر پایداری و ثبات قوس و افزایش عمر نوک الکترود را می توان نام برد.
لیست تجهیزات مورد نیاز :
۱- منبع قدرت ۲- plasma consol (گاهی بصورت درونی یا بیرونی) -۳ دستگاه گردش آب (بصورت درونی یا بیرونی ) -۴مشعل جوشکاری پلاسما -۵مجموعه لوازم فرعی مشعل ( نوک ها، سرامیک ها، گیره، دستگاه اندازه نصب الکترود)
ویژگی ها ، مزایا ، کاربردها : ویژگی ها:
-۱ حفاظت الکترود که زمان استفاده از آن را طولانی تر می کند. -۲ قابلیت جوشکاری با آمپراژ پایین ( پایین تر از (۰.۰۵ A -۳ پایداری و یکنواختی قوس وشروع آرام آن جوشهای مستحکمی تولید می کند. -۴ پایداری قوس در هنگام شروع و آمپراژ پایین جوشکاری -۵ حداقل صدای منتشره ، صدای زیاد فقط در هنگام شعله اولیه قوس ونه در تمام جوشها -۶ امکان بالا بردن سرعت جوشکاری و اینکه چگالی انرژی قوس به ۳ برابر چگالی انرژی فرایند GTAW می رسد. -۷ زمان جوشکاری به کمتر از ۰.۰۰۵ ثانیه می رسد . -۸ چگالی انرژی از H .A .Z می کاهد و کیفیت جوش را افزایش می دهد. -۹ طول قوس ، شکل و حتی توزیع حرارت آن از ویژگی های مهم آن است. -۱۰ قطر وضخامت قوس از طریق سوراخ نازل انتخاب می شود .
مزایا : دلایل زیادی برای استفاده از جوشکاری پلاسما وجود دارد . اما می توان تمام آن را در سه قسمت اصلی خلاصه کرد : -۱ دقت : معمولاً دقت جوش پلاسما نسبت به جوشهای معمولی TIG بیشتر است . ( بخاطر داشته باشید که افزایش منبع قدرت می تواند قوسی متفاوت با قوس TIG بوجود آورد). پلاسما مزایای زیر را نسبت به جوشهای TIG متداول ارائه میدهد : ← پایداری وتمرکز قوس ← دامنه وسیع تغییر طول قوس ( TIG ± ۵% ، plasma ± ۱۵% ) -۲ جوشکاری قطعات کوچک : ← قابلیت استفاده از آمپراژ پایین ( در بسیاری از منابع قدرت شدت جریان تا ۰.۱ A پایین آورده می شود . ← پایداری قوس در شدت جریان های پایین ← انتقال آرام وآهسته ( شروع قوس ) بدون ایجاد صدای زیاد ← امکان کاهش زمان جوشکاری (برای خال جوشها ، تیوب ها ،guid wire وغیره .) -۳ تولید بالای جوشکاری : ←در این فرایند از الکترود های با دوام می توان مدت زمان بیشتری نسبت به TIG وقبل از اینکه فاسد شوند از آنها استفاده کرد . درکل فرایند جوشکاری تمام مزایای منحصر بفرد پلاسما قابل مشاهده است .
کاربرد ها : -۱ جوشکاری قطعات کوچک : در فرایند پلاسما ، قوس می تواند آهسته و آرام و در عین حال ثابت وپیوسته در نوک سیم ها یا دیگر اجزای کوچک شروع شود و دوره زمانی دوباره کاری جوش را بسیار کوتاه کند . این خصوصیت در زمان جوشکاری اجزایی مانند : سوزنها ، سیم ها ، فیلامان های لامپها ، ترموکوپلها ، میله و ستون ها وحتی ابزارهای جراحی سودمند است . -۲ اتصال محکم قطعات : ابزارهای طبی و الکترونیکی اغلب بطور محکمی از طریق جوشکاری متصل می شوند . فرایند پلاسما این توانایی را دارد که : ←Heat in put را کاهش می دهد . ← قطعات حساس وظریف ونزدیک بهم را جوش دهد . ←قوس را بدون ایجاد صدای الکتریکی ایجاد کند ( صدای زیاد میتواند باعث آسیب های درونی الکتریکی شود) پلاسما در سنسورهای فشاری و الکتریکی ، اجزای الکترونیکی ، موتورها، باتریها، تیوب های کوچک در اتصالات / لبه دار کردن ، سوپاپها ،تجهیزات لبنیاتی ، میکروسوئیچ ها و غیره کاربرد دارد . -۳ ابزار برش و تعمیر قالب ها : در حالی که صنعت تعمیر در تلاش است که به شرکتهایی که می خواهند از اجزایی که دارای شکافها ی باریک و فرورفتگی های ناشی ازاستفاده نادرست و فرسودگی ، دوباره استفاده کند کمک نماید ، منبع قدرت میکروقوس جدید این توانایی را دارد که قوسی آرام با جریان پایین ایجاد کند وراهی موثر برای تعمیرات اصولی وعملیات حرارتی داشته باشد . از فرایند میکروTIG و هم از میکرو پلاسما بعنوان ابزارهای برشی و تعمیر قالب ها استفاده می شود . برای لبه های بیرونی، قوس در فرایند پلاسما پایداری بیشتری دارد و مستلزم داشتن مهارت زیادی در کنترل حوضچه مذاب نیست . در هنگام مواجه شدن با گوشه های درونی و شکافها ، الکترود تنگستنی فرایند GTAW / TIG می تواند دسترسی به آنها را راحت تر کند . -۴جوشکاری تسمه های فلزی : فرایند پلاسما این امکان را فراهم می کند که انتقال قوس بین قطعه کار و با کار کردن در لبه های اتصال جوش ثابت و پایدار باشد. در کاربرد های اتوماتیک ، کنترل طول قوس در جوشهای بلند ضروری نیست و نیاز کمتری به تعمیر و نگهداری اجزای مشعل دارد. این فرایند مخصوصاً در کارهایی با حجم بالا و در جایی که مواد گازهایی به هوا منتشر می کنند ودارای سطوح آلوده هستند مناسب است . -۵جوشکاری نورد تیوب : تیوبها و لوله ها از نورد تیوب وبا گرفتن تسمه های پیوسته و نزدیک کردن لبه های آن تا در محل جوش به هم برخورد کنند تولید می شوند . در این نقطه فرایند جوشکاری ذوبی و گداختن لبه های تیوب انجام می شود . بازده و کارایی نورد تیوب به سرعت و مجموع زمانهای صرف شده در جوشکاری بستگی دارد . در زمان ساخت نوردها همیشه میزان خاصی از آهن قراضه تولید می شود . بنابراین از مهمترین موضوعات برای کاربران نورد تیوب اینها هستند : ←حداکثر سرعت قابل حصول در جوشکاری نورد تیوب ←کیفیت واستحکام مناسب جوش بخاطر پایداری قوس ←حداکثر زمان عمر نوک الکترود جوشکاری تعدادی از نوردهای تیوب در جوشکاری پلاسما به منظور بدست آوردن توأماً افزایش سرعت جوشکاری و بهتر کردن نفوذ جوش و افزایش عمر الکترود بکار گرفته می شوند .
مقایسه انرژی وارده در جوش پلاسما و GTAW :
اطلاعات زیر از آزمایشات انجام شده با GTAW / TIG و جوشکاری پلاسما بر روی یک قطعه مشخص و ثابت به منظور مقایسه انرژی وارد در هر دو فرایند بدست آمده است . نتایج آزمایش باید بعنوان یک راهنمای کلی برای مقایسه استفاده شوند وفقط مهندسان جوشکاری می توانند پارامترهای زیر را تغییر دهند ونتایج مختلفی بدست آورند. پارامترهای آزمایش : جوشکاری دستی ، بدون وسایل قیدوبست ، آلیاژ Ni / Cr به ضخامت ۰.۱۰۲" همه اعداد با استفاده از ابزارهای اندازه گیری تعیین شده اند.
GTAW: ۱۲۵ Amp , ۱۲ V , ۱۰.۲۴ I.P.M ( ۲۶ cm/min) Plasma : ۷۵ Amp , ۱۸ V , ۱۳.۳۸ I.P.M ( ۳۴ cm/min) V * A * ۶۰ Heat in Put = ------------------------------ Speed in cm/min ۱۲ * ۱۲۵ * ۶۰ GTAW : ---------------------------- = ۳.۴۶ Kj ۲۶ ۱۸ * ۷۵ * ۶۰ Plasma : ---------------------------- = ۲.۳۸ Kj ۳۴ علاوه بر اینها بالا بودن سرعت جوشکاری Heat in Put را کاهش می دهد و باعث : -۱ افزایش استحکام -۲ کاهش شکنندگی جوش -۳ کاهش تنش به اجزای جوش -۴ کاهش خطر صدمه دیدن قسمتهای نزدیک اتصال توسط گرما
جوشکاری پلاسما چیست ؟ جوشکاری قوسی پلاسما ) PAW ) نوع پیشرفته ای از فرایند جوشکاری با الکترود تنگستنی با گاز محافظ TIG) ) است . جوشکاری TIG یک قوسی با سوختن آزاد که ناپایدار است و منجر به انحراف در جریانهای پایین می گردد. با افزایش جریان ، قدرت و قطر قوس نیز افزایش می یابد. این امر منجر به کاهش تمرکز قدرت در قطعه کار می گردد که باعث بزرگتر شدن درز و افزایش H.A.Z می شود . برخلاف مشعل های جوش TIG در فرایند PAW از نازل های باریک ودو گاز مجزا استفاده می شود که این امر باعث می شود شکل قوس بصورت یک ستون باریک در می آید و تمرکزبالای قوس را را ناشی می شود. ستون پلاسما اکنون در طول الکترود پایدار شده است و نسبت به قوس TIG متراکم تر است . دمای باریکه قوس پلاسما بین ۱۰۰۰۰-۲۴۰۰۰ K است درحالیکه دمای قوس TIG بین ۸۰۰۰-۱۸۰۰۰ K است.
توانایی عملی ماشینهای جوش پلاسما با تراکم قوسی ۴۰۰ PW و ۲۰۰ PW :
وضعیت قوس در جوشکاری پلاسما -۱جوشکاری دستی پلاسما معمولاً با جوشکاری که بدون نوع ذوبی جوش key hole باشد سازگار شده است -۲ تقاضاهایی مثل ساخت جوشهایی از نوع key hole و یا پاسهای پر کننده نیازمند جوشکاری پلاسمای مکانیزه می باشد . -۳ پودرهای surfacing (PTA ) برای پوشاندن سطح کار و مقاومت در برابر خورندگی استفاده می شود . در کارهای وسیع و متنوع از کبالت ، نیکل،کاربید تنگستن، آلیاژهای سخت و آلیاژهای آهن بصورت پودر استفاده می شود .
آماده سازی محل اتصال برای فرایندهای مختلف جوشکاری:
سرعت جوشکاری cm/min) نمونه ای ازفولاد کربنی (۵ mm ) سنگ زنی +سرباره زدایی ۲+پاس با سرعت (۱۵-۲۰ cm/min ) +آماده سازی MMAW: ۲ پاس با سرعت ۱۰cm/min + آماده سازی : TIG دستی ۱ پاس با سرعت ۴۰ cm/min : پلاسما (سوراخ کلیدی) پلاسما cm/min ضخامت۵۰ ۳ ۳۵-۴۰ ۴ ۲۵-۳۰ ۶ ۱۵-۲۰ ۸,
مقدار تقریبی Heat in put در فرایند های مختلف جوشکاری : بیشترین ضخامت صفحاتی را که بااستفاده از فرایندپلاسما در یک پاس و بدون آماده سازی می توان جوشداد :فولاد کربنی و ضد زنگ وآستنیتی بیشتر از ۸mm تیتانیم بیشتر از ۱۰mm هزینه جوشکاری با TIG / Plasma
جوشکاری پلاسما (پایین دستی یا عمودی – افقی )در ضخامت هایی بین ۲.۵ – ۱۰ mm در جهت بهبود جوش مزایای زیر را دارد : ←کاهش زمان آماده سازی (جوشکاری بدون آماده سازی ، لب به لب گونیایی بدون شکاف ) ←کاهش زمان جوشکاری ( تک پاس ) ←کاهش پرداخت کاری و زمان تمییز کردن ←حذف مرحله دوباره کاری بخاطر نداشتن عیب کاربرد در صنایع : در صنایع هوایی و هوا فضا ، در صنایع غذایی و شیمیایی ، در ساختمان ماشین ها ، اتومبیل ، راه آهن در ساختن کشتی ها، تانک و تجهیزات ساختمانی و خطوط لوله و...