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...

عمليات حرارتي بهينه براي كاهش صداي گيربكس

يكي از عيب‌هاي گيربكس، صدا دادن و زوزه كشيدن آن در حين كار كردن است. از دلايل مهم اين پديده لقي۱ چرخ‌دنده‌هاي گيربكس در محل اتصال با يكديگر است. عوامل زيادي مي‌تواند باعث ايجاد لقي شود. از مهم‌ترين عوامل ايجاد لقي در چرخ‌دنده‌هاي گيربكس، اعوجاج۲ و تغيير شكل اين چرخ‌دنده‌ها پس از انجام عمليات حرارتي آنهاست. اگر از اين منظر بخواهيم به رفع عيب صداي چرخ‌دنده‌هاي گيربكس بپردازيم، يعني تغيير شكل چرخ‌دنده‌ها را پس از عمليات حرارتي حذف كرده يا به حداقل برسانيم، بايد علاوه‌بر انتخاب نوع فولاد بهينه، عمليات حرارتي سطحي بهينه‌اي را نيز براي چرخ‌دنده‌هاي گيربكس انتخاب كنيم. از فرايندهاي عمليات حرارتي سطحي نفوذي، چهار فرايند كربن‌دهي۳، نيتروژن‌دهي۴، كربن نيتروژن‌دهي۵ و نيتروژن كربن‌دهي۶ در مورد فولادها متداول‌ترند كه انتخاب عمليات حرارتي بهينه از بين اين چهار عمليات حرارتي سطحي، انجام مي‌شود.
فولادهاي مناسب براي انواع عمليات حرارتي متداول
براي هر كدام از چهار عمليات حرارتي سطحي متداول در فولادها (كربن‌دهي، نيتروژن‌دهي، كربن- نيتروژن‌دهي و نيتروژن- كربن‌دهي)، يك‌سري از فولادها مناسب بوده و توسط عمليات حرارتي مورد نظر، خواص بهينه‌اي به دست مي‌آورند. در زير، فولادهاي مناسب براي هر عمليات سطحي با ذكر دليل معرفي شده است.
الف- فولادهاي مناسب براي كربن‌دهي
فولادهاي ساده كربني كه براي سخت كردن سطحي به روش كربن‌دهي انتخاب مي‌شوند، معمولاً كمتر از ۲/۰ درصد كربن دارند. اين ميزان كربن موجب مي‌شود كه فولاد پس از سخت شدن، حداكثر استحكام به ضربه و بيشترين انعطاف‌پذيري را داشته باشد. تحت شرايطي كه استحكام بيشتري نياز باشد، فولاد با درصد كربن اوليه تا حداكثر ۳/۰ درصد را نيز مي‌توان انتخاب كرد.
منگنز باعث پايداري سمنتيت شده و تا حدود ۴/۱ درصد، به كربن‌دهي كمك مي‌كند. همچنين، كاربرد منگنز، ضخامت لايه سخت شده را افزايش مي‌دهد. بنابراين، ضمن سرد كردن سريع، امكان ترك برداشتن قطعه بيشتر مي‌شود كه اين امر بايد در نظر گرفته شود.
سيليسيم، عنصري گرافيت‌زاست و باعث تجزيه سمنتيت مي‌شود. لذا وجود آن در فولاد، كربن‌دهي را به تعويق مي‌اندازد. بنابراين در فولادهايي كه قرار است تحت عمليات كربن‌دهي قرار گيرند، مقدار سيليسيم كمتر از ۳۵/۰ درصد انتخاب مي‌شود.
كروم، باعث پايداري سمنتيت و افزايش سختي و مقاومت به سايش پوسته سخت شده مي‌شود. همچنين، حضور اين عنصر منجر به افزايش استحكام مغز قطعه (تا حدودي) مي‌شود، اما انعطاف‌پذيري آن را به ميزان اندكي كاهش مي‌دهد. با اين وجود، از آنجا كه كروم مقاومت به ضربه را كاهش مي‌دهد، مقدار آن در فولادهايي كه قرار است تحت عمليات سطحي كربن‌دهي قرار گيرد از ۵/۱ درصد نبايد بيشتر شود.
نيكل، باعث پيشگيري از رشد دانه‌ها به هنگام كربن‌دهي شده و با كاربرد آن معمولاً نيازي به عمليات نرماله كردن قطعه براي ريز كردن دانه‌ها نيست. لذا وجود آن در فولاد كربن‌دهي شده، مفيد است.
به‌طور كلي از مباحث فوق نتيجه مي‌شود كه فولادهاي ساده كربني كه براي كربن‌دهي انتخاب مي‌شوند، تا ۴/۱ درصد منگنز، تا ۳/۰ درصد كربن و كمتر از ۳۵/۰ درصد سيليسيم دارند. فولادهاي آلياژي مناسب براي كربن‌دهي علاوه‌بر عناصر فوق، مي‌توانند داراي ۵/۴ درصد نيكل، ۵/۱ درصد كروم و ۳/۰ درصد موليبدن باشند. نقش عناصر آلياژي ياد شده، افزايش استحكام بدون كاهش انعطاف‌پذيري و مقاومت قطعه به ضربه (تافنس) است.
ب - فولادهاي مناسب براي نيتروژن‌دهي
به‌طور كلي، فولادهاي زير را مي‌توان براي كاربردهاي خاص تحت عمليات حرارتي نيتروژن‌دهي قرار داد:
۱. فولادهاي كم آلياژ آلومينيم‌دار
۲. فولادهاي كم‌آلياژ كروم‌دار با كربن متوسط (بيش از ۲۵/۰ درصد كربن) از گروه‌هاي ۴۱۰۰، ۴۳۰۰، ۵۱۰۰، ۶۱۰۰، ۸۶۰۰، ۸۷۰۰، ۹۳۰۰ و ۹۸۰۰ (دو رقم سمت راست اين گروه‌ها كه بيانگر صدم درصد كربن است، بايد بيشتر از ۲۵ باشد)
۳. فولادهاي قالب گرم كار حاوي ۵ درصد كروم نظير۱۱ H۱۳، H ۱۲، H.
۴. فولادهاي زنگ نزن فريتي و مارتنزيتي از گروه ۴۰۰.
۵. فولادهاي زنگ نزن آستنيتي از گروه ۳۰۰.
۶. فولادهاي زنگ نزن سخت‌شونده رسوبي نظير
PHا۴ - ۱۷، PHا۷ - ۱۷ و ۲۸۶ - A.
فولادهاي ساده كربني براي نيتروژن‌دهي مناسب نيستند. اين امر تشكيل يك لايه سطحي بسيار ترد است كه به سادگي از سطح جدا مي‌شود. به علاوه، افزايش سختي در ناحيه نفوذ نيتروژن در اين نوع فولادها كم است.
پ- فولادهاي مناسب براي كربن- نيتروژن‌دهي
سختي‌پذيري كه معياري براي سهولت تشكيل مارتنزيت و تشكيل آن در آهنگ‌هاي سرد شدن كمتر است، به هر اندازه كه بيشتر شود، مفيد خواهد بود. براي تشكيل پوسته سخت شده با ضخامت مشخص، نياز به آهنگ سرد شدن كمتري وجود دارد. لايه كربن- نيتروژن داده شده، داراي سختي‌پذيري بيشتري در مقايسه با لايه كربن داده شده به تنهايي است. بنابراين، فولادهاي كربن- نيتروژن داده شده را مي‌توان با سرد كردن در روغن و يا حتي توسط گاز (در برخي موارد) و در نتيجه، كاهش احتمال اعوجاج و تاب برداشتن قطعه، به حداكثر سختي مورد نظر رساند. از سويي ديگر، در اين فرايند با هزينه كمتر به ضخامت پوسته سخت شده مورد نظر خواهيم رسيد.
فولادهايي كه معمولاً كربن- نيتروژن‌دهي مي‌شوند، عبارتند از:
گروه‌هاي ۱۰۰۰، ۱۱۰۰، ۱۲۰۰، ۱۳۰۰، ۱۵۰۰، ۴۰۰۰، ۴۱۰۰، ۴۶۰۰، ۵۱۰۰، ۶۱۰۰، ۸۶۰۰ و ۸۷۰۰ با درصد كربني حداكثر برابر با ۲۵/۰ درصد.
تحت شرايطي كه در آنها، به مجموعه‌اي از خواص نظير سخت شدن سرتاسري با تافنس قابل قبول و سطحي سخت با مقاومت به سايش زياد، نظير شافت‌ها و دنده‌ها نياز باشد، مي‌توان سطح بسياري از فولادهاي گروه‌هاي ياد شده را با درصد كربني بين ۳/۰ تا ۵/۰ درصد، تا عمق ۳/۰ ميلي‌متر تحت عمليات كربن- نيتروژن‌دهي قرار داده و سخت كرد. براي دستيابي به پوسته‌اي نازك با سختي و مقاومت به سايش بيشتر در مقايسه با شرايط سخت كردن حجمي مرسوم، اغلب فولادهاي كربني آلياژي با كربن متوسط را در اتمسفر كربن- نيتروژن‌دار حرارت داده و سپس سريع سرد مي‌كنند. در مورد فولادهايي نظير: ۴۱۴۰، ۵۱۴۰، ۸۶۴۰ و ۴۳۴۰ كه براي كاربردهايي مانند چرخ‌دنده‌هاي سنگين مورد استفاده قرار مي‌گيرند مي‌توان عمليات حرارتي مشابهي انجام داد. دماي عمليات حرارتي براي اين منظور حدود ۸۴۵ درجه سانتي‌گراد (دماي آستنيته كردن) است.
ت- فولادهاي مناسب براي نيتروژن- كربن‌دهي
به‌طور كلي از عمليات حرارتي نيتروژن كربن‌دهي، در مواردي استفاده مي‌شود كه نياز به افزايش مقاومت در برابر سايش و خستگي و يا هر دو باشد. مثال‌هايي در اين زمينه عبارتند از: چرخ‌دنده‌هاي ماشين‌آلات نساجي، ميل‌لنگ‌ها، انواع شافت‌ها، محورها و قطعات مشابه. بيشترين افزايش مقاومت در برابر خستگي و خراشيدگي در اثر اين فرايند، در مورد فولادهاي ساده كم كربن گزارش شده است.
مشخص شده است كه براي بهره‌گيري از حضور لايه سفيد رنگ (حاوي فاز كاربونيتريد اپسيلن به علاوه نيتريدها و اكسيدهاي ديگر) براي افزايش مقاومت در برابر خراشيدگي، تنش‌هاي تماسي نبايد آن‌قدر زياد باشد كه از استحكام تسليم فلز در زير لايه نيتريد بيشتر شود. تحت شرايطي كه تنش‌هاي تماسي بسيار زياد باشند، اگر از روي سختكاري سطحي نيتروژن- كربن‌دهي استفاده شود، استحكام فلز زير لايه بايد افزايش داده شود. براي اين كار افزايش ضخامت پوسته سخت شده در اين روش الزامي است. در غير اين صورت، استفاده از روش سخت كردن سطحي كربن- نيتروژن‌دهي توصيه مي‌شود.
عمليات حرارتي بهينه براي فولاد ۲۷CD۴
براي ساخت دنده‌هاي گيربكس خودرو مي‌توان از فولاد ۲۷CD۴ استفاده كرد. درصد كربن فولاد ۲۷CD۴ به‌طور ميانگين ۲۷/۰ درصد است. در بررسي قطعات گيربكس، ملاحظه مي‌شود كه عمق پوسته سخت شده در دنده‌هاي گيربكس و شافت ورودي و خروجي (در صورتي كه در ساخت همه آنها از فولاد ۲۷CD۴ استفاده شده است) برابر با ۳۵/۰ ميلي‌متر است. از آنجا كه لايه كربن- نيتروژن داده شده، داراي سختي‌پذيري بيشتري در مقايسه با لايه صرفاً كربن داده شده است، براي تشكيل پوسته سخت شده با ضخامت مشخص، به آهنگ سرد شدن كمتري نياز خواهد بود. بنابراين، اگر در عمليات حرارتي سطحي، كربن و نيتروژن را با هم به سطح قطعه نفوذ دهيم، بهتر است. علاوه‌بر مزيت ذكر شده، سطوح كربن- نيتروژن داده شده، داراي مزاياي زير هستند:
۱. مقاومت سطوح كربن- نيتروژن داده شده در برابر نرم شدن به هنگام بازپخت، به مراتب بيشتر از سطوح كربن داده شده تنهاست.
۲. سطوح كربن- نيتروژن داده، استحكام ضربه‌اي (تافنس) و مقاومت خستگي بهتري در سختي يكسان دارند. (در مقايسه با سطوح كربن داده شده)
۳. مقاومت به پوسته شدن در سطوح كربن- نيتروژن داده شده نسبت به سطوح كربن داده شده بيشتر است.
۴. سطوح كربن- نيتروژن داده شده مقاومت به سايش بيشتري دارند.
۵. الگوي تنش پسماند در سطوح كربن- نيتروژن داده شده به علت كاهش نرخ سرد كردن سريع آنها از سطوح كربن داده شده بهتر است.
در نتيجه، احتمال ايجاد اعوجاج در قطعه به حداقل ممكن مي‌رسد كه نتيجه آن حذف يا به حداقل رسيدن لقي در چرخ‌دنده‌هاي گيربكس به علت وجود تمامي مزاياي گفته شده است.
عمليات حرارتي كربن- نيتروژن‌دهي يا نيتروژن- كربن‌دهي، بر عمليات كربن‌دهي در مورد فولاد ۲۷CD۴، ارجحيت دارد. عمليات نيتروژن‌دهي در مورد اين فولاد توصيه نمي‌شود. زيرا اولاً با توجه به درصد كربن نسبتاً كم اين فولاد نيتروژن‌دهي ممكن است سختي لازم براي سطح را تأمين نكند و ثانياً خطر ترك خوردن و يا پوسته شدن لايه نيتريد وجود دارد. حال بايد ديد كه از دو فرايند كربن- نيتروژن‌دهي و نيتروژن كربن‌دهي، كدام يك مناسب‌تر است. تحت شرايطي كه تنش‌هاي تماسي بسيار زياد باشد، مانند چرخ‌دنده‌هاي گيربكس، استحكام فلز در زير لايه سخت شده بايد افزايش داده شود. براي تأمين اين منظور اگر از عمليات حرارتي نيتروژن- كربن‌دهي استفاده كنيم بايد ضخامت لايه سفيد حاوي نيتريدها افزايش داده شود كه اين امر هزينه و وقت زيادتري لازم دارد. بنابراين بهتر است كه روش كربن- نيتروژن‌دهي را براي سخت كردن سطح اين فولاد انتخاب كنيم. محيط خنك‌كننده هم مي‌تواند روغن داغ انتخاب شود.
روش‌هايي مناسب براي به حداقل رساندن اعوجاج قطعه
۱. گرم و يا سرد كردن قطعات به طور يكنواخت
۲. استفاده از روش صحيح براي فرو بردن قطعات در محيط سردكننده
۳. عدم انتخاب دماي بسيار بالا براي آستنيته كردن
۴. آرام سرد كردن قطعه در زير نقطه MS (دماي آغاز تشكيل مارتنزيت)
۵. كاربرد عمليات حرارتي مارتمپرينگ در صورت امكان
۶. تميز كردن سطح قطعات قبل از كوئنچ كردن
۷. طراحي قطعات مورد عمليات حرارتي حتي‌الامكان به صورت قرينه
۸ . استفاده از روش كوئنچ تحت فشار
۹. تثبيت ابعاد قطعه با ضربه مكانيكي
از بين ۹ روش مورد اشاره، توضيح دو مورد آخر ضروري به‌نظر مي‌رسد.
الف- تثبيت ابعاد با ضربه مكانيكي
براي تأمين ثبات اندازه‌ها مي‌توان بعد از عمليات حرارتي ضربه مكانيكي را به‌كار برد. اين عمل به منظور به وجود آوردن تغيير شكل جزئي ماندگار، انجام مي‌گيرد. در نتيجه با تكرار تغيير شكل الاستيكي، تنش‌هاي باقيمانده برطرف مي‌شوند. در شكل (۱) تغيير طول فولاد W۱ سخت شده به اضافه برگشت ديده، تحت شرايط ساچمه‌زني و بدون ساچمه‌زني، مشاهده مي‌شود.
شكل ۱: تأثير ضربه بر تثبيت ابعاد فولاد W۱
ب- كوئنچ تحت فشار
براي به حداقل رساندن اعوجاج به هنگام عمليات كوئنچ قطعات حساس نظير چرخ‌دنده‌ها، به جاي كوئنچ معمولي تحت فشار پتك به اندازه ۱۰-۷اT در روغن به‌كار برده مي‌شود. در اين روش، تغيير ابعاد اتفاق مي‌افتد اما پيچيدگي، در حدي بسيار پايين است.
منبع:راسخون

دولوميت

فرآيند دولوميتي شدن:
دولوميت داراي فرمول CaMg(Co۳)۲ است. بلورهاي آن بصورت رمبوئدرال يا لوزي شكل است. به دولوميت هايي كه بصورت اوليه رسوب مي نمايند، پروتودولوميت مي گويند ولي اكثر دولوميت هاي امروزي ثانويه هستند. انواعي كه در مراحل اوليه دياژنز تشكيل مي گردند، سين ژنتيك و آنهايي كه در مراحل پاياني تشكيل مي شوند اپي ژنتيك ناميده مي شوند. بافت دولوميت به دو صورت ايديوتوپيك (سطوح بلوي لوزي شكل) و اگزنوتوپيك (بلورهاي بدون شكل و نامنظم) مي باشد.
دولوميت بصورت اوليه خيلي كم تشكيل مي شود. در آب دريا Ca۲+ , Mg۲+ وجود دارد كه شعاع يوني Mg كوچكتر است و لذا تمركز بار در اطراف Mg بيشتر مي شود و به همين دليل عمل هيدراتاسيون يا تمركز مولكول هاي آب در اطراف Mg بيشتر مي شود. اين عمل دسترسي يون Mg به Co۳۲- را كمتر مي كند. يکي از اثرات مهم دولوميتي شدن افزايش تخلخل ( ۱۳% تخلخل ) است.
سه عامل باعث عدم تشكيل دولوميت در آب دريا بصورت اوليه مي شود كه عبارتند از:
● هيدراتاسيون يون منگنز
● فعاليت يوني كم كربنات
● فعاليت يوني بالاي آب دريا
در شرايط مناسب نسبت Mg/Ca زياد شده و دولوميت تشكيل مي گردد كه اين شرايط شامل:
● خروج کلسيم بصورت ژيپس يا كاني هاي تبخيري
● مخلوط شدن آب دريا با ۳۰% آب شيرين جوي
نداشتن فسيل، فقدان بافت بيوکلاستيک، فقدان اووليت در دولوميت ها و اين که هيچ موجود زنده اي از خود دولوميت ترشح نمي کند، نشانه منشأ ثانويه دولوميت است.
مدل هاي دولوميتي شدن:
مدل تراوش و نفوذ (نشتي- برگشتي) كه نسبت Mg/Ca سيالات در مرداب ها و زير پهنه هاي جذر و مدي و سبخاها در اثر تبخير افزايش يافته و اين نسبت بالا در زير زمين بر اثر اختلاف چگالي با آب هاي درون حفره اي دريايي كاهش مي يابد.
مشخصه اين دولوميت ها همراه بودن آنها با سنگ هاي تبخيري است.
مدل سبخا
اين محيط مناسبترين محيط تشکيل دولوميت است. در اين مدل نيز دولوميت ها همراه با رسوبات تبخيري همراهند.
مدل مخلوط شدگي
در اين مدل كه با تبخيري ها همراه نيست، مخلوط شدن آب هاي جوي و دريائي را داريم.
مدل پائين رفتن سطح آب دريا
در اين محيطها سطح آب دريا پيوسته در حال پائين رفتن است و دولوميت در بخش هاي بالا آمده تشكيل مي گردد.
مدل تدفيني
دراين مدل در اثر فشار وزن رسوبات آبهاي درون حفره اي غني ازمنگنز و درون شبكه اي كاني هاي رسي منيزيم دار آزاد شده و به بخش هاي با فشار پائين حركت مي نمايند. دولوميت هاي تشكيل شده در اين منطقه درشت بلور هستند. اين دولوميت ها چون با محلول هاي گرمابي همراه هستند لذا با كاني هاي سولفيدي ديده مي شوند.
از مشكلات ايجاد دولوميت در محيط دفني عدم وجود يك منبع مدام سيال در اين محيط ها مي باشد.
مصارف دولوميت :
دولوميت به عنوان منشاء CaO و MgO در صنايع ذوب فلزات (آهني و غيرآهني)، كشاورزي(به عنوان کود و تنظيم کننده خاک، تهيه منگنز از آب دريا، صنايع نسوز( آجر شاموتي، سيمان سازي و...)، شيشه سازي، صنايع ساختماني (کاشي سازي، شفته ريزي و...)، پرکننده در لاستيک، لاک سازي، رنگ سازي، سراميک، كشاورزي به عنوان كود و تنظيم كننده خاك و استفاده از دولوميت در تهيه منگنز از آب دريا استفاده مي شود.

زاماک

نحوه آلياژسازي زاماك (Zn-Cu-AL)
براي تهيه آلياژ زاماك ابتداء آلومينيوم را ذوب كرده (به مقدار مورد نياز )سپس تكه هاي مس خا لص را داخل مذاب انداخته ودرجه حرارت را با لا برده تا اينكه مس در داخل الو مينيوم حل شود
پس از اينكه آميژان AL-Cu آماده شد انرا شمش ريزي مي كنيم آميژان Al-Cuترد شكننده است به خاطر ايجاد فاز(CuAl۲) ، پس از اينكه شمش ها منجمد شدند در داخل بوته ديگر نيز روي را ذوب كرده (به مقدار مورد نياز) پس از اينكه روي ذوب شد شمش آميژانAl-Cuكه منجمد شده بود را داخل بوته اي كه در آن روي ذوب شده انداخته ويك تكه اي از روي را بر روي شمش AlCu گذاشته تا اينكه فشار سنگين روي باعث شود كه شمش (اميژان CuAl) به پايين رفته وكا ملا در داخل مذاب حل شود پس از اينكه آلياژآماده شده آنرا ريخته گري مي كنيم . البته اين آلياژ زاماك با اين درصد كه ريخته گري مي كنيم مخصوص ماسه قا لبگيري مي باشد.
خصوصيات زاماك:
با توجه به اينكه زاماك از دامنه انجماد بسيار كوتاهي بر خوردار است از اين رو تمايل شديد به انحماد پوسته اي باعث مي گردد كه ازانها در ريخته گري هاي مجوف وپيستوني نيزاستفاده شود و از طرف ديگر تغذيه گذاري وجهت انجماد در انها به سهولت تعين گردد
وزن مخصوص اين الياژ سنگين مي باشد بنابر اين بايد سيستم هنگامي از نوع فشاري بوده وتغذيه از نوع كور بوده و همچنين هنگام بارريزي نيز وزنه گذاري فراموش نشود.
زاماك با توجه به نقطه ذوب پايين وسياليت مناسب و انقباض از نوع متمركز يك الياژ مناسبي براي ريخته گري مي باشد خواص مكانيكي زاماك خوب مي باشد وسختي اش شايد از بعضي برنجها هم بالاتر باشد (سختي زاماك ۸۵برينل است در قالبهاي دايمي
هم به ۱۲۰ برينل هم مي رسد كه سختي اش نز ديك فولاد ساختماني مي باشد مقاومت به اكسداسيون زاماك تا ۲۰۰درجه سانتيگراد خوب است چقرمگي زاماك واقعا چشمگير است اگر نمونه اي از زاماك را تحت كشش قرار بدهيم نشان مي دهد كه چقرمگي اش فوق العاده بالا است .
كاربرد زاماك در قطعاتي است كه تحت فشار هستند مانند دستگيره در اتومبيل ها و غيره .
همجنين با توجه به زيبايي زاماك كاربرد اش بيشتر در قطعات تزئيني مثل اسباب بازي ها نيز مي باشد .
زاماك به عنوان سرب خشك نيز در بازار مطرح است ولي اين لفظ غلط است .سرب خشك الياژي است از سرب با انتيموان براي زاماك عمليات كيفي معني ندارد چون فشار بخار زاماك بالا است .
براي زاماك خطرناك ترين عنصر سرب واهن مي باشد چون نقطه ذوب سرب پايين تر از زاماك مي باشد ودر روي انحلال ندارد در نتيجه به طرف مرز دانه ها زده مي شود در نتيجه باعث شكست گرم مي شود وخواص قطعه به شدت پايين مي ايد اهن نيز با الومينيوم مي تواند توليد FeAI بكند و حداكثر حلاليت اهن در روي ۲۰% ميباشد هيچگاه نمي توان از اهن به عنوان ريز كننده استفاده مطلوب نمود.

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

جوشکاری زیر آب

جوشکاری زیر آب از زمان جنگ جهانی دوم هنگامی که کشتی‌های خسارت دیده باید سریعاً در آب تعمیر می‌‌شدند به وجود آمد. بیرون آوردن کشتی برای تعمیر کردن آن، هم اکنون هم بسیار هزینه بر است و صرفه اقتصادی ندارد.
شاید بسیاری از مردم جوشکاری زیر آب را بسیار عجیب می‌‌پندارند چون ماهیت آن را از آتش می‌‌دانند. ولی جوشکاری ماهیت قوس الکتریکی دارد و روشن شدن آن زیر آب کار عجیبی نیست. برای جوشکاری در خشکی، هوا یونیده می‌شود و در آب، بخار آب یونیزه می‌شود. جوشکاری زیر آب به دو صورت انجام می‌شود: جوشکاری خشک و مرطوب. آثار منفی جوشکاری مرطوب عبارت‌اند از ترک خوردگی هیدروژنی، افت شدید دما که باعث تغییرات ساختاری و متالورژیکی می‌شود و همچنین اکسیژن با عناصر آلیاژی ترکیب می‌شود و اکسید این آلیاژها در آب حل می‌‌شوند. جوشکاری خشک در یک اتاقک در داخل آب انجام می‌‌گیرد و داخل اتاقک هوای فشرده وجود دارد که فشار داخل و خارج اتاقک را بالانس می‌‌کند. اتاقک‌ها را دو تکه می‌‌سازند و داخل آب، و روی قطعه مورد نظر دو تکه را به هم وصل می‌‌کنند. یک لوله رابط بین کشتی و اتاقک است و وسایل مورد نیاز را به وسیله این لوله به اتاقک می‌‌فرستند. این روش برای اولین بار در آمریکا انجام گرفت اما چون بسیار پرهزینه و وقت گیر است دانشمندان سعی می‌کنند مشکلات جوشکاری مرطوب را حل کنند چون سریعتر و ارزانتر است. وسایل ایمنی همان وسایل ایمنی جوشکاری روی خشکی است بعلاوه تجهیزات غواصی.
جوشکاری زیر آب با صنعت نفت و گاز گره خورده است.

بررسی فرآیند ریخته گری در قالبهای سیلیکات سدیمی

فرآيند :
در اين روش ماسه مصرفي (سيليسي) بدو ن خاك رس مي باشد( بنتونيت) ؛ يعني اينكه بجاي استفاده از چسب خاكي از سيليكات سديم ( به مقدار حداكثر ۵%) استفاده مي شود . اين فرآيند نوعي فرآيند دو گونه است ، بطوري كه از اين روش هم براي قالبگيري و هم از آن براي ماهيچه سازي استفاده مي شود . اساس خودگير شدن در اين نوع ماسه ها بر واكنش سيليكات سديم با دمش گاز دي اكسيد كربن مي باشد . اين واكنش شامل تركيب ۳ فرآيند اصلي زير مي باشد .
( نكته: شكل دهي ماسه در اطراف مدل مانند روش هاي قبل است )
الف) رسوب ژل سيليسي .
ب) تغيير نسبت در سيليكات ، كه باعث ايجاد استحكام مي گردد.
ج) خشك شدن سيليكات تغير نيافته و از دست رفتن آب و در نتيجه افزايش گرانروي و به دنبال آن سخت شدن ماسه .
اين واكنش به مدت زمان گاز دهي رابطه اي تنگاتنگ دارد بطوري كه افزايش زمان باعث استحكام كاذب در فرآيند فالبگيري مي شود
رابطه ي زير مربوط به واكنش گاز و سيليكات سديم مي باشد :
.(x) + (x) + è+ . (x)
افزودنيها: مهمترين اين افزودنيها به منظور بالا رفتن خواص ماسه ي مورد نياز عبارتند از : اكسيد آلومينيوم ( ، خاك رس كائولن و ملاس چغندر قند.
تركيب اصلي:تركيب اصلي ماسه سيليكات سديم عبارتند از :
(اكسيد سديم ) ۲۸ تا ۷+ (آب) ۶۷ تا ۱۷+ ( سيليس) ۶۴ تا ۲۶
(تمامي اعداد به در صد مي باشند)
معمولا مشخصه سيليكات سديم بوسيله ي نسبت وزني سيليس به اكسيد سديم نشان داده مي شود . پر مصرف ترين سيليكات سديم در محدوده ي نسبت ها وزني بين تا مي باشد . بيشتر فلزات در برابر خوردگي توسط سيليكات سديم مقاوم مي باشند ، لذا به راحتي مي توان سيليكات سديم را در بشکه هاي فولادي نگهداري كرد .در صورت باز بودن سر بشكه به منظور جلوگيري از ايجاد يك پوسته ي ضخيم در سطح سيليكات سديم بهتر است يك لايه فيلم نازك روغني در سطح ايجاد نمود.
روشهاي توليد:
تكنيك هاي متعددي براي گاز دهي ابداع شده اند اگر چه مي توان قالبهاي ساده را بعد از خارج كردن مدل گاز دهي نموده اما در بسياري از فرآيندها ، گازدهي درست ، پس از قالبگيري و قبل از خارج نمودن مدل از قالب انجام مي گيرد . اين عمل باعث افزايش استحكام قالب گشته و بنا براين احتمال تخريب قالب در حين خروج مدل را كاهش مي دهد . بعد از خارج كردن مدل ، قالب سخت شده را مي توان مستقيماً به محل بارريزي حمل كرد.
منبع: متالورژی هفتگانه / مبحث اول / حامد سرلکی

کوره القایی

امروزه با توجه به پیشرفت روزافزون کشور در تمامی زمینه‌ها و نیز افزایش روند ساخت‌وساز در سراسر کشور، نیاز به فولاد و محصولات آن در کشور، روز به روز در حال گسترش می‌باشد.
در حال حاضر، به رغم آنکه بسیاری از کارخانه‌های فولاد فعال هستند، اما به دلیل کمبود بسیار شدید فولاد، دولت ناگزیر از واردات آن در حجم بسیار انبوه است. از این رو دولت نگاه ویژه‌ای به روش‌های تولید فولاد در قالب طرح‌های کوچک و زودبازده دارد.
یکی از جدیدترین و مدرن‌ترین روش‌های تولید شمش فولاد، استفاده کوره‌های القایی ذوب می‌باشد. هم اکنون بسیاری از کشورهای اروپایی از کوره‌های القایی جهت ذوب فلزات و تولید فولاد استفاده می‌کنند.
این کوره‌ها استفاده از جریان برق، آهن قراضه و یا شمش فلزات را ذوب کرده و ماده مذاب حاصل پس از تخلیه در قالب‌های تعبیه شده
به صورت شمش فولاد تولید می‌شود. شمش فولاد تهیه شده از این روش در کارخانه‌های نورد جهت تولید انواع میلگرد، نبشی، ناودانی مورد استفاده قرار می‌گیرد. نکته قابل توجه در مورد کوره‌های القایی، سرعت ذوب‌گیری بسیار بالای آن در مقایسه با کوره‌های فسیلی (کوره‌های دوار) می‌باشد. از دیگر مزایای کوره‌های القایی نسبت به کوره‌های قدیمی می‌توان به اشتغال فضای بسیار کمتر، عدم آلودگی محیط‌زیست، راندمان بسیار بالا و اپراتوری بسیار آسان اشاره کرد. کوره‌های القایی در ظرفیت‌های متنوع از تناژ پایین تا بالا تولید می‌شوند که این امر موجب گردیده این صنعت جدید در مقیاس کارگاهی تا کارخانه‌ای قابل اجرا باشد. البته قابل ذکر است در مورد کوره‌های با ظرفیت بالا، می‌توان از خطوط مداوم بیلت فولادی استفاده کرد. در این روش تولید ماده مذاب حاصل از کوره‌های القایی به خط مداوم ریخته‌گری منتقل شده و بیلت در اندازه‌های طویل از آن خارج می‌شود. استفاده از کوره‌های القایی به علت سرعت کارکرد بالا در صنایع قطعه‌سازی نیز گسترش فراوانی یافته است، به طوری که هم اکنون بسیاری از واحدهای ریخته‌گری و تولید قطعه در حال جایگزینی کوره‌های قدیمی با کوره‌های القایی می‌باشند که این امر در افزایش سوددهی این واحدها نقشی مهم و حیاتی دارد. با توجه به مطالب فوق می‌توان نتیجه گرفت، تولید شمش فولاد و قطعات ریخته‌گری با استفاده از تکنولوژی کوره‌های القایی راهی مطمئن و پرسود در جهت جبران کمبود شمش فولاد و کاهش واردات آن است. البته استفاده از این روش هم اکنون سرعت و گسترش فراوانی یافته است و بسیاری از سرمایه‌گذاران به سمت این روش تولیدی گرایش یافته‌اند.
کورههای ذوب القایی در فولادسازی چه هستند؟
امروزه ذوب القایی به صورت گستردهای در تولید و ریختهگری فولادها و همچنین ذوب آلومینیوم، مس، روی و سایر انواع فلزات غیرآهنی استفاده میشود. از مزایای ذوب القایی به عنوان مثال میتوان به راندمان بالای مواد و محیط پاک اشاره کرد که باعث تمایل تولیدکنندگان محصولات فلزی به کورههای ذوب القایی شده است.
در کورههای ذوب القایی، جریان الکتریکی القا شده توسط میدان مغناطیسی، ایجاد حرارت میکند و این حرارت باعث ذوب جسم (معمولا فلزات) میشود. فلز درون بوتهای قرار میگیرد که اطراف آن کلافهای مغناطیسی پیچیده شده است و توسط جریان آب خنک میشوند. جریان موجود در کلافهای مغناطیسی، جریانهای گردابی یا فوکو (Eddy Current) را در فلز القا میکند که باعث ایجاد حرارت و ذوب فلزمی شود.
مهمترین انواع کورههای القایی، کوره القایی بیهسته (Coreless furnace) و کوره القایی کانالی (Channel Furnace) هستند.
در کوره القایی بدون هسته فلز درون یک پوشش نسوز که به وسیله کلاف احاطه شده است، نگهداری میشود. در این حالت کوره ذوب القایی مشابه یک ترانسفورماتور بدین ترتیب که فلز مانند یک کلاف ثانویه در ترانسفورماتور عمل میکند و با اعمال نیرو به کلاف اولیه احاطهکننده فلز، جریانهای گردابی القا شده و تولید حرارت میکند. پس از ذوب فلز، هم زدن و همگنسازی به طور طبیعی و در اثر وجود نیروها و جریانهای الکترومغناطیسی اتفاق میافتد. با انتخاب دقیق فرکانس و نیرو میتوانند سرعت ذوب و همگنسازی را کنترل کرد.
کوره های القایی کانالی در گذشته عموما برای نگهداری فلز مذاب در یک دمای مشخص کاربرد داشتهاند، اما امروزه گاهی اوقات برای ذوب فلزات نیز به کار میروند. این کوره شامل یک القاگر (سلف) به عنوان منبع تولید انرژی است که از چندین رشته کلاف که توسط آب خنک میشوند، تشکیل شده است. این کورهها تلاطم سطحی کمتری در بوته نگهداری فلز مذاب دارند، در نتیجه خروج گاز و مواد فرار با مشکل مواجه میشود. لذا جهت عملیات ذوب، کوره القایی بیهسته ترجیح داده میشود و کوره کانالی بیشتر به منظور نگهداری فلز مذاب در یک دمای مشخص مورد استفاده قرار میگیرد.
در حالی که کورههای ذوب القایی کانالی دارای فرکانس خطی هستند، کورههای بدون هسته میتوانند از هر سه نوع فرکانس خطی (۶۰هرتز)، فرکانس متوسط (۱۲۰۰-۲۰۰هرتز) و فرکانس بالا (بیش از ۱۲۰۰هرتز) باشند. با توجه به اینکه شروع به کار کورههای فرکانس خطی با شارژ ماده سرد بسیار آهسته است، استفاده از کورههای فرکانس متوسط و بالا مورد توجه بیشتری قرار دارد.
استفاده از کورههای ذوب القایی در ظرفیتهای پایینتر از ۴۰تن میتواند منجر به تولید مذاب با کیفیت مناسب و ارزان شود. از مزایای این نوع کورهها میتوان به اپراتوری و کارکرد آسان و همچنین افزایش راندمان ذوب فلز اشاره کرد. امکان راهاندازی و شروع به کار فوری کوره باعث کاهش در زمان رسیدن به دمای کارکرد میشود. وجود همگنسازی به صورت طبیعی و تولید مذاب پاک و عدم نیاز به سیستمهای کنترل آلودگی با هزینه بالا از مزایای دیگر کورههای القایی محسوب میشود. از دیگر نکات مثبت این کورهها میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
* عدم نیاز به فضای زیاد و توانایی افزایش سرعت ذوب در کوره های کوچک
* مصرف کمتر مواد، بهخصوص مواد نسوز و کاهش زمان تعویض پوششهای نسوز و عدم نیاز به مصرف الکترود گرافیتی
* پایین بودن آلودگی صوتی به نسبت انواع دیگر کوره های ذوب به میزان قابل توجه
* بهرهوری بالای انرژی
* هزینه پایین سرمایه گذاری و تجهیزات جانبی
از طرف دیگر مهمترین اشکال کورههای القایی دشواری در فرآیند فسفرزدایی و انجام عملیات متالوژیکی ثانویه است. در نتیجه وجود کورههای پاتیلی (Ladle Furnace) در کنار این کورهها جهت انجام فرآیند تصفیه و افزودن عناصر آلیاژی لازم است. از دیگر معایب این کورهها، ظرفیت پایینتر تولید به نسبت کورههای قوس الکتریک میباشد. همچنین در کورههای القایی باید از قراضه با کمترین آلودگی و مواد اکسیدی استفاده نمود که گاهی این مساله دشوار و باعث افزایش هزینههای اولیه میگردد.
همچنین استفاده از آهن اسفنجی بهعنوان شارژ کمکی برای تنظیم خواص شیمیایی در این کورهها موجب بهبود عملکرد کورههای ذوب القایی شده است. با استفاده از آهن اسفنجی میزان کربن مذاب براساس مشخصات خواسته شده قابل تنظیم بوده و باتوجه به اینکه در آهن اسفنجی عناصر و فلزات مضر وجود ندارد، فلز مذاب بهدست آمده تمیز و عاری از عناصر مضر خواهد بود.
قبل از ورود مواد فلزی به کوره آنالیز شیمیایی این مواد جهت دستیابی به مشخصات نهایی محصول، به دقت کنترل میشود. اگر میزان کربن، گوگرد و فسفر در شارژ فلزی بالا باشد، مقدار بیشتری آهن اسفنجی به کوره شارژ میشود، پس از اتمام ۸۰درصد ذوب، نمونهای از کوره گرفته میشود و در صورتیکه مقدار کربن همچنان بالا باشد، مجددا نرمه آهن اسفنجی به کوره شارژ میشود.
از طرفی باید درنظر داشت به دلیل اینکه آهن اسفنجی دارای تخلل میباشد و همین عامل باعث مقاومت در عبور جریان میشود، جهت جلوگیری از مصرف بالای برق، حداکثر میتوان ۶۰-۵۰ درصد شارژ فلزی را به آهن اسفنجی اختصاص داد.
تحقیقات جدید و توسعه در تامین نیرو با فرکانسهای متغیر، بهبود در پوششهای نسوز، طراحی القاگر با توان بالا، بازیافت حرارت کوره و استفاده از سیستمهای کامپیوتری و اتوماسیون موجب بهبود راندمان کورههای ذوب القایی و تمایل به استفاده از آنها شدهاند. علاوه بر این، در سالهای اخیر با تکنولوژی کورههای القایی دوقلو که دارای دوبوته هستند، امکان افزایش راندمان و سرعت تولید مذاب فراهم شده است.
فرآیند ذوب القایی روشی است که به وسیله جریانهای گردابی القا شده توسط میدان الکترومغناطیسی متغیر، در مادههادی الکتریسیته (معمولا فلزات) حرارت ایجاد نموده و فرآیند ذوب انجام میشود. اساس کار این روش مشابهترانسفورماتور است.
http://mhmetall.persianblog.ir/post/۲۰۷

فازها در متالورژی

شاید بارها نام فازهای مختلف دیاگرام آهن- کربن را شنیده اید و دوست داشته ایدبدانید منشا این نامها چیست. در ادامه مطلب در این مورد بحث شده است.
سمانتیت (Cementite): حدس زدن این مورد شاید آسان باشد. این لغت برگرفته از کلمه Cement در زبان انگلیسی به معنای ماده ای است که مواد مختلف را به هم می چسباند، می باشد.
در سال ۱۸۵۵ Osmond و Werth تئوری سلولی را ارائه دادند که در آن نه تنها وجود گونه های آلوتروپیک آهن( که امروزه به نام آستنیت و فریت معروف هستند) را پیشنهاد دادند، بلکه در این تئوری نگاه تازه ای به تشکیل کاربید ها شده بود. تحقیقات آنها در خصوص فولادهای پرکربن نشان داد که مخلوطی شامل سلولهای و دانه های آهن وجود دارد که توسط لایه ای از کاربید آهن محصور شده است.در حین انجماد ابتدا گلبولها یا سلولهای آهن تشکیل شده و رشد می کنند و باقیمانده مذاب به صورت کاربید آهن منجمد می شود. بدین ترتیب کاربید تشکیل شده با قرار گرفتن در اطراف سلولهای قبلی شکل گرفته، آنها را به هم می چسباند. از این شرح می توان دریافت چرا Osmond کاربید تشکیل شده را از لغت فرانسوی Ciment نامگذاری کرد.
این فاز در زبان آلمانی با Zementit و در انگلیسی با Cementite نشان داده می شود.
فریت (Ferrite): Ferrum ریشه لاتین برای بیشتر لغات جدید ساخته شده در خصوص آهن و ترکیبات آن می باشد که احتمالا ریشه سامی دارد.آستنیت (Austenite): این فاز به یادبود Sir William Chandler Roberts-Austen متالورژیست انگلیسی تبار(۱۸۴۳-۱۹۰۲) نامگذاری شده است.
Robert-Austen اولین کسی بود که دیاگرام اولیه آهن – کربن را در سال ۱۸۹۷ (شکل زیر) و فرم نهایی آن را در سال ۱۸۹۹ منتشر کرد.
او همچنین اولین دانشمندی است که اندازه گیری کمی (Quantitative ) نفوذ در حالت جامد (طلا در مس ) را با توجه به قوانین نفوذ فیک انجام داد.
پرلیت(Pearlite): برگرفته از ظاهر درخشنده مروارید شکل (Pearl) و رنگین کمانی این فاز می باشد.علت اینکه ساختار این فاز به صورت مروارید این است که تیغه های تشکیل شده با داشتن خاصیت انعکاس نور متفاوت به علت جهت گیری مختلف، تشکیل کریستال های متفاوت نوری می دهند.
لدبوریت (Ledeburite): نامگذاری شده به افتخار Adolf Ledebur (۱۸۳۷- ۱۹۱۶).
Ledebur اولین پروفسوری بود که در سال ۱۸۸۲ مخلوط کریستالی آهن کربن را کشف نمود.
مارتنزیت (Martensite): به افتخار Adolf Martens(۱۸۵۰-۱۹۱۴) نامگذاری شده است.
وی کارش را در آزمایشگاه مکانیکی رویال در برلین به عنوان مهندس شروع نمود. امروزه یک جایزه مشهور به نام او اهدا می شود.
بینیت (bainite): این فاز به یادبود E.C. Bain شیمیدان آمریکایی نامگذاری شده است.
تاریخچه آستمپرینگ به سال ۱۹۳۰ بر می گردد، زمانی که Grossman و Bain در آزمایشگاه های فولاد ایالات متحده بر روی ارزیابی پاسخ متالورژیکی فولادهای سرد شده با سرعت زیاد از دمای ۱۴۵۰ درجه فارنهایت (۷۸۸ درجه سانتیگراد) به دماهای متناوبا بالا و نگهداری در این دماها به مدت زمانهای مختلف های در حال کار بودند.
نتیجه تحقیقات آنها چیزی است که ما امروزه به عنوان دیاگرامهای استحاله همدما (Isothermal Transformation Diagram) می شناسیم.
Grossman و Bain با ساختارهای معمول متالورژیکی فریت، پرلیت و مارتنزیت آشنا بودند. چیزی که آنها کشف کردند ساختار دیگری بود که در بالاتر از دمای آغاز تشکیل مارتنزیت (Ms) و پایین تر از دمای تشکیل پرلیت بود.
در فولادها این ساختار شکل ساختارهای سوزنی (بشقابی) با ظاهری پر مانند را داراست. تحقیقات X ray نشان داد که بینیت شامل فریت و کاربید فلزی است

کوره هوفمن

کورهٔ هوفمن یا کورهٔ هوفمان (Hoffmann kiln) یکی از کوره‌های مورد استفاده در شاخه‌های مختلف صنایع سرامیک است. این کوره در سال ۱۸۵۶ توسط فردی به همین نام ابداع شد و در حال حاضر در صنایع آجر، سفال و مواد دیرگداز مورد استفاده قرار می‌گیرد. این کوره در گروه کوره‌های پیوسته یا مداوم قرار دارد. در این کوره، محصولات ثابت و آتش متحرک است.
چگونگی پخت محصولات در کورهٔ هوفمن
کورهٔ هوفمن، تونل طویلی است که به شکل حلقه یا بیضی ساخته می‌شود و با استفاده از دیواره‌ها یا تیغه‌هایی به اتاقک‌هایی تقسیم می‌شود. اتاقک‌های کورهٔ هوفمن از کانال دریچه‌ها یا درهایی که در تیغه‌های جداکنندهٔ اتاق‌ها تعبیه شده‌است، با یکدیگر در ارتباط هستند. هر یک از اتاق‌ها نیز یک درب خروجی به بیرون دارند که برای بارگیری و تخلیهٔ کوره مورد استفاده قرار می‌گیرند. به این درها خمیره یا قمیره می‌گویند. اندازهٔ کورهٔ هوفمن با استفاده از این درها بیان می‌شود؛ مثلا یک کورهٔ ۳۲ قمیره‌ای، کوره‌ای است با ۳۲ درب که هر درب به یک اتاقک برای چیدن آجرها (یا سایر محصولات) مرتبط است. [محل استقرار سوخت‌پاش‌ها نیز در سقف قرار دارد.
در کورهٔ هوفمن، محصولات قبل از آنکه مستقیما توسط آتش پخته شوند، با حرارت سایر اتاقک‌ها گرم می‌شوند که اصطلاحا پیش‌گرمایش نامیده می‌شود. این حرارت همراه با گاز خروجی اتاقک پخت و از طریق دریچه‌هایی که قبلا تعبیه شده‌است حرکت می‌کند و به اتاق‌های مجاور وارد می‌شود و محصولات موجود در آن‌ها را پیش‌گرم می‌کند. زمانی که در یک اتاق، عملیات پخت در جریان است، در اتاقک مقابل (دورترین اتاق)، عملیات تخلیه و بارگیری در جریان است. این کار با استفاده از دری که اتاقک به بیرون کوره دارد انجام می‌شود. ضمن بار گیری، هوای خنک نیز وارد کوره می‌شود که به وسیلهٔ آتش موجود در اتاقک پخت و از طریق دریچه‌های تعبیه شده بین اتاق‌ها مکیده می‌شود. بنابراین هوا از اتاق‌هایی که عملیات پخت قبلا در آنها صورت گرفته‌است حرکت می‌کند و باعث خنک شدن محصولات پخته‌شده می‌شود. به این ترتیب در حلقهٔ کورهٔ هوفمن دو جریان هوا وجود دارد؛
هوایی که در نیم‌دایرهٔ اول، از اتاق پخت به سمت بیرون جریان دارد و اتاق‌های بعدی را پیش‌گرم می‌کند.
هوایی که در نیم‌دایرهٔ مقابل، از بیرون به سمت اتاقک پخت جریان دارد و اتاق‌های قبلی را خنک می‌کند.
با اتمام عملیات پخت در اتاق پخت، در اتاق روبرویی حلقهٔ هوفمن نیز عملیات بارگیری تمام می‌شود و درب آن به بیرون بسته می‌شود. در این مرحله، مشعل‌ها از سقف اتاق پخت به سقف اتاق بعدی منتقل می‌شوند و درب اتاق روبرویی این اتاق (اتاق پخت جدید) برای تخلیه و بارگیری گشوده خواهد شد.
انواع کورهٔ هوفمان
کوره‌های هوفمان در چند مدل مختلف ساخته می‌شود:

• کورهٔ حلقوی
• کورهٔ زیگ‌زاگ (zig-zag)
• کورهٔ بوکس (Bocks)
• کورهٔ هاریزن (Harrizon)

اما معمولا به کورهٔ حلقوی، کورهٔ هوفمن اطلاق می‌شود

منبع : ایران کستینگ

بیوتكنولوژی در متالورژی

یوتكنولوژی به عنوان فنونی كه از میكروارگانیسم ها و یا بخشی از سلول برای دسترسی به بعضی از اهداف صنعتی و بهداشتی و زیست محیطی استفاده می كند، تعریف شده است. در صنایع معدنی و متالوژی نیاز روز افزون به مواد اولیه و كاهش ذخایر معدنی پرعیار ، ضرورت مصرف بهینه انرژی در رعایت دقیق معیار های زیست محیطی ، كاربرد روش های جدید ، ایجاد تحول در صنایع معدنی و متالوژی را ضروری كرده است.
همچنین توسعه فن آوری های جدید برای فرآوری منابع كم عیار و یا منابعی كه روش های معمول كارایی لازم را برای آنها نداشته و یا ملاحظات اقتصادی امكان استفاده از آنها را نمی دهد. توجه به بازیابی مواد معدنی و متالوژی محور دیگری از این تحول می باشد. توسعه روش هایی جهت كاهش آلودگی های زیست محیطی كه منشا در گاز خروجی كارخانه ها و نیروگاه ها ، بخصوص صنایع متالوژی و پساب صنایع مختلف دارد، مانند جذب و بازیابی فلزات سنگین از پساب ها و كاهش گوگرد از سوخت های فسیلی. برخی از مشكلات صنایع معدنی و متالوژی با كاربرد فنونی كه از میكروارگانیسم ها استفاده می كنند، قابل حل می باشد و در نتیجه بسیاری از توسعه روش ها و فن آوری های جدید نیز بر این پایه قرار دارند.
كاربرد این روش ها در متالوژی نسبت به سایر صنایع جدید تر بوده و برای اولین بار از حدود چهل سال قبل شروع شده است . امروزه این فنون در متالوژی به منظور استفاده از مواد اولیه فقیر فلزی ، تصفیه پساب های صنعتی و بازیابی فلزات موجود در آن ، حل كردن مواد معدنی و غیره بكار می رود. با تغییر ساختار ژنتیكی میكروارگانیسم ها در جهت رسیدن به مشخصات مورد نیاز، موفق به تولید فرآورده هایی در صنعت متالوژی شده اند، كه امكان تهیه آن از طریق سایر روش هابه صورت اقتصادی میسر نبوده است.
میكروارگانیسم ها جهت سوخت و ساز و انجام فرآیند های حیاتی خود از منابع آلی و معدنی موجود در محیط تغذیه می كنند. از این رو واكنش های مختلف شیمیایی ، شیمی فیزیكی را در شرایط مختلف طبیعی و یا مصنوعی تحت تاثیر خود قرار می دهند. كاربرد مثبت واكنش های متابولیكی موجودات زنده در زمینه فرآوری مواد معدنی و استخراج فلزات قلمرو جدیدی است كه تحقیقات پیرامون آن بیشتر در بخش های بیوتكنولوژی و میكرو بیولوژی انجام می گیرد. برخی كاربردها مانندبهبود بازدهی و فرآیندهای اكسیده و حل كردن كانی های كم عیار سولفیدی و كانسنگ های طلا و یا اورانیوم ، امروزه در مقیاس صنعتی استفاده می شوند.
كاربرد بیو تكنولوژی در فر آوری و استخراج فلزات متعدد می باشد كه برخی از مهمترین آنها عبارت اند از:
- استفاده از میكروارگانیسم ها در كانه ارایی : میكروارگانیسم هایی در طبیعت وجود دارند كه ضمن داشتن بار الكتریكی منفی به شدت آب گریز اند و می توان از آنها برای تغلیظ بعضی از مواد معدنی استفاده كرد. بررسی های انجام شده نشان داده است كه گونه ای از میكروارگانیسم ها را می توان برای جدا سازی بعضی از كانی ها مانند فسفات ها ، ذرات ریز ذغال و كانی هماتیت مورد استفاده قرار داد.
- استفاده از میكروارگانیسم در تصفیه پساب ها : آب های خروجی بسیاری از صنایع حاوی تركیبات آلی و معدنی است ، كه طی فرآیند مورد استفاده قرار گرفته اند. این تركیبات مناسب با ماهیتشان به درجات متفاوت سمی می باشند. به عنوان مثال می توان از محلول های سیانور دار كه در استخراج طلا بكار برده می شود ، نام برد. بعضی از میكروارگانیسم ها و یا آنزیم ترشح شده از آنها در تجزیه سیانور آزاد موثر بوده و در نتیجه در بهبود و ضعیت زیست محیطی پساب های سیانوری تولید شده از واحد های هیدرو متالوژی فلزات گرانبها نقش مهمی دارند. بازیابی فلزات و جذب آنها از دور ریز ها توسط باكتری ها بسار سریع بوده و معمولا از چند دقیقه تجاوز نمی كند . عبور پساب آلوده از حجم آلوده باكتری ( بیوماس) برای حذف عناصر آلوده كننده آن كافی می باشد. آب خروجی راكتورهای اتمی معمولا حاوی مواد رادیواكتیو می باشد. كه مقدار آن از یك تا چند ppm تغییر می كند. و عملا بجز كاربرد باكتری ، سایر رو ش ها بصورت اقتصادی قادر به حذف آنها نیستند.
- استفاده در جذب یون های فلزی : بعضی از موجودات ذره بینی قادرند یون های فلزات سنگین را از محلول ، بویژه محلول های رقیق جذب سطح خارجی خود كرده و بدین ترتیب این یون های فلزی را از محلول جدا كنند. این روش برای جدا سازی فلزات از پساب هی صنعتی و یا از محلول های حاصل از فرآیندهای هیررو متالوژی كاربرد فرآوان دارند.
- استفاده در استخراج فلزات : در استخراج فلزات به روش هیدرو متالوژی یكی از مهمترین مراحل حل كردن كانی های معدنی به كمك حلال مناسب بنحوی كه در این فرآیند قسمت بیشتر فلز مورد نظر به صورت محلول و یا رسوب در آید . اكسیده كردن و انحلال میكروبی سنگ های معدنی بویژه سنگ های سولفوری كم عیار مهمترین جنبه كاربرد میكروارگانیسم ها به منظور افزایش بازدهی حل شدن می باشد كه در مورد كانی های طلادار و كانسنگ های اورانیم كاربرد صنعتی دارد. بكارگیری میكروارگانیسم ها جهت تسریع واكنش های مورد نظر در حل كردن كه در نهایت به آزاد سازی آنها منجر می شود. تحت عنوان فروشویی زیستی شناخته می شود. مزایایاین روش نسبت به روش های دیگر عبارت اند از :
* اثرهای مضر زیست محیطی به مراتب كمتر بر روی منابع آبی و هوا
* نیاز به انرژی كمتر
* عدم نیاز به تجهیزات پیچیده و در نتیجه سرمایه گذاری كمتر
* عمل حل كردن بیولوژیكی را می توان در اعماق زمین و بدون استخراج معدنی انجام داد.
محدودیت عمده بكار گیری این روش ناشی از نیاز به دانش فنی و آگاهی عمیق به مبانی بیوتكنولوژی می باشد. دست اندر كاران پروژه های تحقیقاتی در این زمینه باید حتما از مبانی میكروب شناسی ، بیوشیمی و بیوتكنولوژی اطلاع كافی داشته باشند.
چند نمونه كاربرد باكتری در مقیاس صنعتی و نیمه صنعتی :
۱- حل كردن ارانیوم ( توسط باكتری های TF از سنگ معدن حاوی پیریت پیروتیت)
۲- استخراج طلا از سنگ های مقاوم طلا دار ( سنگ معدن پیریت و ارسینو پیریت)
۳- حل كردن بیولوژیك رس ها و تولید آلومین
- گوگرد زدایی زیستی: سوخت های فسیلی حاوی گوگرد در محصولات احتراق خود علاوه بر گاز های اكسید گوگرد و اكسیز ازت ، مقداری غبار نیز وجود دارد. كه مجموعا از عوامل آلوده كننده محیط زیست می باشند. باران های اسیدی ناشی از رها سازی اكسید گوگرد در فضا ، حیات بسیاری از گیاهان و جانداران و بخصوص آبزیان را به خطر بیندازند. بعلاوه این باران ها عامل خوردگی فلزات و سنگ های ساختمتنی نیز می باشند.
حذف گاز های الوده كننده از محصولات احتراق رقم بسیار بزرگی را تشكیل می دهد. از همین رو جذف و یا كاهش مقدار گوگرد در سوخت های فسیلی اهمیت بالایی برای صنایع دارد. حذف گوگرد مبتنی بر فن اوری های فیزیكی و شیمیایی ، مشكلاتی را به همراه دارد كه رویكرد به روش های بیوتكنولوژی را ناگزیر نموده است. از ویژگی های مثبت آن این است كه برخی از میكروارگانیسم ها به طور اختصاصی فقط پیوند كربن - گوگرد را شكسته و با جدا كردن گوگرد بقیه مولكول آلی را رها می كنند. در آینده نچندان دور گوگرد زدایی زیستی جایگزین روش های فیزیكی و شیمیایی می شود.
برای آشنایی بیشتر با این مفاهیم می توانید به كتاب " فناوری میكروبی در متالورژی" مراجعه كنید . نویسندگان این كتاب عبارت اند از : دكتر رامز وقار، دكتر منوچهر اولیا زاده و دكتر محمد رضا وقار. ناشر
این كتاب دانشگاه صنایع و معادن ایران است.
http://irnext.com

شناخت کلی از نابجایی ها (عیوب خطی)

نابجايي ها(عيوب خطي):
عيوب خطي به صورت يك خط در شبكه كريستالي ظاهر مي شود، تقارن يك كريستال ممكن است در طول يك خط به هم خورده و با عيبي در كريستال وجود داشته باشد كه حركت آن عيب در شبكه تقارن شبكه بر هم بزند كه به آن عيب خطي و يا نابجايي مي گويند.در واقع نابجايي ها مرز بين قسمت تغيير شكل يافته و تغيير شكل نيافته شبكه هستند. نابجايي ها به دو دسته زير تقسيم مي شوند:
الف) نابجايي لبه اي
ب) نابجايي پيچي
الف) نابجايي لبه اي:
مجموعه اي از اتم ها كه به صورت يك نيم صفحه اضافي در داخل شبكه كريستالي ايجاد مي شود.
نكات:
- موقعيت نابجايي ها را با علامت T وارونه نشان مي دهند.
- علامت موقعيت نابجايي لبه اي چنان به سمت بالا باشد مثبت و چنانچه به سمت پايين باشد منفي است.
- ميزان تغيير شكل نابجايي ها را با بردار برگردز نشان مي دهند.
- در نابجايي هاي لبه اي، بردار برگردز در خط نابجايي عمود است.
- نابجايي هاي لبه اي تنها بر روي يك صفحه لغزشي عمل لغزش را انجام مي دهند.نابجايي هاي لبه اي در دماهاي بالا در صورتي كه به يك مانع سخت برخورد كنند مي توانند صفحه ي لغزش خود را تغيير داده تا بتوانند عمل بالا رفتن از مانع را انجام دهند .
ب) نابجايي پيچي:
هر گاه در يك كريستال فقط قسمتي از كريستال نسبت به قسمتي ديگر به اندازه ي مضرب صحيحي از فاصله ي اتمي (پارامتر شبكه)جابجا شده باشد نابجايي به صورت پيچي خواهد بود. در واقع در نابجايي پيچي يك سطحي اتمي مارپيچ به وسيله ي صفحات اتمي دور خط نابجايي بوجود مي آيد
نابجايي پيچي به دو نوع راست گرد و چپ گرد تقسيم مي شوند بردار برگردز و خط نابجايي موازي هم هستند.
نابجايي هاي پيچي صفحه ي لغزشي معيني ندارند.
( برای دیدن تصاویر به کتاب اصول علم مواد مراجعه فرمایید)
منبع: بررسی عیوب به شکل ماکرو و میکرو / از حامد سرلکی/مرکز پژوهشهای متالورژی خوارزمی

پلت

باری که در کوره بلند یا راکتورهای احیا مستقیم مورد استفاده قرار می گیرد به طور کلی کلوخه یا آگلومره می باشد . کلوخه: کلوخه سنگ معدنی است که فقط مرحله ی کاهش ابعاد تا حد خرد کردن (کاهش ابعاد از۳۰م م تا ۱۰م م) روی آن انجام شده است. آگلومراسیون: به کلیه ی فرآیندهایی که منجر به افزایش ابعاد بار می شوند آگلومراسیون گویند. نتایج آگلومراسیون: ۱- افزایش ابعاد ۲- افزایش احیاپذیری ۳- بهبود ترکیب شیمیایی ۴- کاهش چسبندگی بار داخل کوره ۵- کاهش تورم بار (در حین احیا) ۶- افزایش سرعت ذوب فرآیندهای صنعتی آگلومراسیون: ۱- سینترسازی ۲- پلت سازی ۳- بریکت سازی ۴- کلینکرسازی البته فرآیندهای بریکت ساری وکلینکرسازی صنعتی وکاربردی نشده اند. سینترسازی: عبارتست از چسباندن خرده ها به هم که به محصول این روش سینتر گفته می شود .از سینترسازی برای آماده کردن بار کوره بلند تولید آهن استفاده می شود.از سینترسازی برای تولید فلزات دیگر نظیر مس نیز استفاده می شود. پلت سازی: عبارتست از چسباندن نرمه ها به هم که به محصول این روش گندله یا پلت گفته می شود .از پلت سازی برای تولید بار رآکتورهای احیای مستقیم تولید آهن استفاده می شود. تفاوت سینتر با پلت: ۱- از نظرشکل ظاهری:پلت کروی شکل است در حالی که سینتر شکل منظمی ندارد. ۲- ازنظرتخلخل:تخلخل سینتر از نوع ماکروسکوپی است یعنی با چشم قابل دیدن است در حالی که تخلخل پلت از نوع میکروسکوپی می باشد. لازم به ذکر است که سینتر وپلت را نمی توان به جای یکدیگر استفاده کرد. سینتر چون احیاپذیری لازم راندارد در کوره های احیا مستقیم استفاده نمی شود وپلت نیز چون استحکام کافی ندارد در کوره بلند قابل استفاده نیست. پلت سازی: ایده ی تولید پلت از زمانی آغاز شد که برای تغلیظ کانه های آهن مجبور شدند سنگ آهن را تا اندازه ای زیر میلی متر خرد یا آسیاب کنند که به طور مستقیم قابل مصرف در فرآیند سینترسازی و کوره بلند نبود.اصول تولید پلت به این صورت است که کنستانتره سنگ آهن به صورت نرمه را با یک چسب نظیر بنتونیت و آب مخلوط می کنندودر یک استوانه یا دیسک دوار وارد می کنند بر اثر کشش سطحی و خاصیت مویینگی پلت هایی با قطر ۱۰تا۳۰میلی متر تولید می شود این پلت ها دردمای بالا حدود ۱۰۰۰درجه ی سانتی گراد پخته می شوند در طی حرارت دیدن بر اثر تبلور مجدد وفعل وانفعالات شیمیایی چسب و ایجاد فازهای شیشه ای پلت سخت می شود . میزان رطوبت گندله خام از مشخصات مهم کیفیت یک گندله خام است زیرادر صورت عدم وجود رطوبت کافی استحکام مناسب برای خرد نشدن گندله خام تا کوره پخت تامین نگردیده و همچنین خرد شدن گندله های خام تولیدی بر اثر فشار بار را موجب می شود. مزایای پلت: ۱- شکل کروی و اندازه ی یکنواخت و نزدیک به هم پلت ها ۲- یکنواختی ترکیب شیمیایی ۳- خاصیت اسیدی دارد (که البته عیب هم می تواند باشد) مراحل تولید پلت: ۱-تولید تیله های اولیه ۲-پخت روش های تولید تیله های اولیه: ۱- استوانه دوار ۲- دیسک دوار -استوانه دوار :پلت های تولیدی از نظر اندازه در این روش قابل کنترل نیستند. همچنین در این روش یک مرحله سرند کردن نیز داریم که به علت خام بودن پلت ها بیشترشان در اینجا از بین می روند. -دیسک دوار :سرعت دوران دیسک در این روش معمولا هفتاد تا هشتاد درصد سرعت بحرانی (سرعتی که بار به بالاترین نقطه دیسک رفته و سقوط می کند ) است. مزیت این روش این است که یک جدایش طبیعی بین گندله ها ایجاد می کند وپلت های درشت تر از سیستم خارج می شوند. -عوامل موثر در اندازه پلت های تولیدی: ۱-ارتفاع لبه:هر چه ارتفاع لبه بیشتر باشد اندازه پلت ها نیز درشت تر می شود. ۲-زاویه ی دیسک:هر چه زاویه دیسک بیشتر زمان باقی ماندن بار در دیسک کمتر و پلت ها ریز تر خواهند شد. ۳-سرعت شارژ بار: هر چه سرعت شارژ بیشتر زمان باقی ماندن کمتر و پلت ها ریزتر خواهند شد. پخت: پخت شامل مراحل زیر می باشد: ۱-خشک کردن ۲- پخت ۳-خنک کردن درناحیه ی خشک کردن وپیش گرم شدن اکسیداسیون قسمتی از مگنتیت ،تکلیس کربنات ها،تبخیر آب ساختمانی،ایجاد باندهای اکسیدی جامد و رشد دانه ها را خواهیم داشت. در ناحیه ی پخت تکمیل مرحله ی اکسیداسیون و رشد دانه ها و واکنش شیمیایی بین گانگ پلت و مواد اضافه شده وچسب ها را خواهیم داشت.

hot corrosion

خوردگي در درجه حرارت بالا نقش مهمي در انتخاب مواد و تجهيزات صنعتي از قبيل توربين هاي گازي و مبدل هاي حرارتي بازي مي كند .
انواع كلي خوردگي در دماي بالا كه مشكلاتي براي تجهيزات به وجود مي آورند ، عبارتند از :
۱ـ اكسيد اسيون
۲ـ كربوره شدن و كثيفي فلز
۳ـ نيتريده شدن
۴ـ خوردگي هالوژني
۵ـ سولفيده شدن
۶ـ خوردگي ناشي از رسوب خاكستر يا نمك
۷ـ خوردگي نمك مذاب
۸ـ خوردگي فلز مذاب
صنايعي كه هميشه با خوردگي داغ دست و پنجه نرم مي كنند ، عبارتند از :
ـ صنايع هوا و فضا و توربين هاي گازي
ـ عمليات حرارتي
ـ فرآيند هاي متالورژيكي و معدني
ـ فرآيند هاي شيميايي
ـ فرآيند هاي تصفيه و پتروشيمي
ـ توليد فرآورده هاي شيشه اي ، الكترونيكي و سراميكي
ـ صنايع اتومبيل
ـ صنايع كاغذ
ـ صنايع سوزاندن زباله
ـ صنايع نيروگاهي توليد برق از سوخت فسيلي
ـ صنايع گازي كردن زغال
ـ صنايع هسته اي
اكسيداسيون يكي از مهمترين واكنشهاي خوردگي در دماي بالاست . در بسياري از محيط هاي صنعتي ، اكسيداسيون غالبا در واكنشهاي خوردگي در دماي بالا ، با توجه به خوردگي غالب ، شريك است .
در حقيقت آلياژها ميل به اكسيداسيون دارند تا به اين وسيله اكسيد محافظ تشكيل شدهاز حملات خوردگي نظير سولفيده شدن ، كربوره شدن و خوردگي ناشي از نمك يا خاكستر جلوگيري كند محيط ها نيز اغلب نسبت به اكتيويته اكسيژن به محيط هاي اكسيد كننده و احيا كنندهتقسيم مي شوند .
يك اتمسفر اكسيد كننده نظير هوا يا اتمسفر احتراق با اكسيژن آزاد اضافي ، محيطي استكه شامل مولكول اكسيژن (۲ O ) مي باشد . اكتيويته اكسيژن در اين حالت خيلي زياد بودهو به وسيله غلظت اكسيژن مولكولي كنترل مي شود .
اتمسفر احيايي معمولا در شرايط استو كيومتري يا غير استوكيومتري احتراق بدون هواي اضافيتوليد مي شود. اكتيويته اكسيژن در اين اتمسفر خيلي كم و به وسيله نسبت هاي ( ۲ co / co ) يا ( o۲H / ۲ H ) كنترل مي شود
اتمسفر هاي احيايي نسبت به انواع خوردگيها مثل سولفيد شدن ، كربوره شدن ، نيتريده شدن و خوردگي هاي ناشي از رسوب خاكستر يا نمك خورنده تر هستند .
هنگامي كه محيطي اكتيويته بالايي از گوگرد دارد واكنشهاي خوردگي خيلي شبيه به سولفيدهشدن است و تحت تاثير اكتيويته اكسيژن قرار مي گيرد .
كاهش اكتيويته اكسيژن ، محيطي با خاصيت سولفيدي بالايي را ايجاد مي كندو افزايش اكتيويتهاكسيژن، محيطي با خاصيت سولفيد كنندگي كمي را سبب مي شود . سپس واكنش با تسلط اكسيداسيون پيش مي رود . لذا سولفيده شدن هم به وسيله اكتيويته گوگرد و هم به وسيله اكتيويته اكسيژن كنترل مي شود .
كربوره شدن نيز رفتاري مشابه دارد. واكنش هم به وسيله اكتيويته اكسيژن و هم به وسيله اكتيويته كربن كنترل مي شود . كاهش اكتيويته اكسيژن سبب توليد محيطي با شدتكربور دهيبالا و برعكس خواهد شد . نيتريده شدن نيز مشابه كربور ه شدن است ، فقط هنگامي كه محيط احيايي است واكنش به شدت كند مي شود .
در خوردگي هالوژني اكتيويته اكسيژن به طور متناوبي روي واكنش اثر مي گذارد.براي مثال ، خوردگي دماي بالا در محيط هاي حاوي كلر معمولا سبب تشكيل كلريد هاي فلزي تبخير شدني مي شود .محيط هاي اكسيد كننده سبب مي شوند كه آلياژهايي با مقادير بالايي از تنگستن و موليبدن سرعت خوردگي بالايي را داشته باشند كه احتمالا ناشي از تشكيل اكسي كلرايد هاي خيلي فرار مي باشد .
در حالي كه محيط هاي احيايي اغلب خوردگي كمي را دارند با اين وجود واكنش به وسيله اكتيويتهاكسيژن و هالوژن كنترل مي شود .
بسياري از محيط هاي صنعتي شامل چندين عامل خوردگي هستند كه به شكل رسوب نمك يا خاكستر روي سطوح فلز هنگام قرار گيري در درجه حرارت بالا در مي آيند . اين رسوبات نمكييا خاكستر نقش مهمي را در واكنشهايخوردگي
ايفا مي كنند . خوردگي داغ براي اجزا توربين مثال خوبي از اين دسته است .
گوگرد موجود در سوخت و نمك موجود در هوا هنگام احتراق واكنش مي كنند و به شكل بخار نمكي در مي آيند . سپس اين بخار ها در قسمتهايي كه دماي كمتري دارند روي سطح فلز رسوبميكنند و سبب تشديد خوردگي ميشوند .
در نيرو گاههايي كه با سوخت فسيلي كار ميكنند رسوبات نمك / خاكستر ، خيلي معمول مي باشندو اين به خاطر گوگرد و واناديوم موجود در سوخت به خصوص سوختهايي كه با درجه پايين تر، كلر و گوگرد موجود در زغال است .
در هر صورت خوردگي ناشي از رسوبات نمكو خاكستر در اين حالت به نام خوردگي خاكسترسوخت ناميده مي شود . معمولا بر اين باورند خوردگي داغ و خوردگي خاكستر سوخت كه بارسوب نمك هاي مذاب سبب نابودي اكسيد محافظ سطح فلزات مي شوند ، ارتباط دارند .
اشتعال زباله ها نيز رسوبات نمك / خاكستر خيلي پيچيده اي تليد ميكنند كه اغلب شامل گوگرد ، سديم ، پتاسيم ، كلر ، روي ، سرب ، فسفر و ديگر عناصر مي باشند . رسوبات نمك / خاكستر در سيستم هاي بازيابي حرارت تلف شده براي فرآيند هاي صنعتي مثل عمليات ذوب مجدد آلمينيوم و بويلر هاي بازيابي كاغذ و عمليات كلسينه كردن براي محصولات شيميايي مختلفمعمول مي باشد .اين نوع خوردگي به نام خوردگي رسوب نمك / خاكستر معروف است .
انواع ديگر محصولات با نقطه ذوب پايين تر نيز مي توانند هنگام واكنش در دماي بالا تشكيلشوند و روي سطح فلز بنشينند كه معمولترين آنها ( ۵ O ۲ V)، ( ۳ MoO) و تركيبات (P ـ Ni ) مي باشند .
اين فاز هاي مايع به راحتي اكسيد محافظ را از بين برده و سبب افزاش سرعت خوردگي مي شوند .هنگامي كه ( ۵ ۵o۲V) و (۳ MoO ) در محيط حضور داشته باشند به اكسيداسيون ناگهاني اشاره مي شود.
وقتي كه محيط حاوي فسفر باشد آلياژهاي پر نيكل با آن واكنش داده و يوتكتيك( P ـ Ni ) با نقطه ذوب پايين تشكيل مي شود كه سبب از بين رفتن اكسيد محافظ ميشود و اكسيداسيون بعدي يا خوردگي هاي ديگر شتاب مي گيرند .
دو نوع مهم ديگر خوردگي در دماي بالا خوردگي نمك مذاب و فلز مذاب مي باشند . اكتيويتهاكسيژن نيز ممكن است در اينجا نقش مهمي در واكنشهاي خوردگي در هر دو محيط ايفا كند. براي مثال در يك ظرف مذاب بدترين حمله غالبا در فصل مشترك نمك ـ هوا است كه احتمالا ناشي از بالا بودن اكتيويته اكسيژن در اين نواحي است .

خوردگي در درجه حرارت بالا نقش مهمي در انتخاب مواد و تجهيزات صنعتي از قبيل توربين هاي گازي و مبدل هاي حرارتي بازي مي كند .
انواع كلي خوردگي در دماي بالا كه مشكلاتي براي تجهيزات به وجود مي آورند ، عبارتند از :
۱ـ اكسيد اسيون
۲ـ كربوره شدن و كثيفي فلز
۳ـ نيتريده شدن
۴ـ خوردگي هالوژني
۵ـ سولفيده شدن
۶ـ خوردگي ناشي از رسوب خاكستر يا نمك
۷ـ خوردگي نمك مذاب
۸ـ خوردگي فلز مذاب
صنايعي كه هميشه با خوردگي داغ دست و پنجه نرم مي كنند ، عبارتند از :
ـ صنايع هوا و فضا و توربين هاي گازي
ـ عمليات حرارتي
ـ فرآيند هاي متالورژيكي و معدني
ـ فرآيند هاي شيميايي
ـ فرآيند هاي تصفيه و پتروشيمي
ـ توليد فرآورده هاي شيشه اي ، الكترونيكي و سراميكي
ـ صنايع اتومبيل
ـ صنايع كاغذ
ـ صنايع سوزاندن زباله
ـ صنايع نيروگاهي توليد برق از سوخت فسيلي
ـ صنايع گازي كردن زغال
ـ صنايع هسته اي
اكسيداسيون يكي از مهمترين واكنشهاي خوردگي در دماي بالاست . در بسياري از محيط هاي صنعتي ، اكسيداسيون غالبا در واكنشهاي خوردگي در دماي بالا ، با توجه به خوردگي غالب ، شريك است .
در حقيقت آلياژها ميل به اكسيداسيون دارند تا به اين وسيله اكسيد محافظ تشكيل شدهاز حملات خوردگي نظير سولفيده شدن ، كربوره شدن و خوردگي ناشي از نمك يا خاكستر جلوگيري كند محيط ها نيز اغلب نسبت به اكتيويته اكسيژن به محيط هاي اكسيد كننده و احيا كنندهتقسيم مي شوند .
يك اتمسفر اكسيد كننده نظير هوا يا اتمسفر احتراق با اكسيژن آزاد اضافي ، محيطي استكه شامل مولكول اكسيژن (۲ O ) مي باشد . اكتيويته اكسيژن در اين حالت خيلي زياد بودهو به وسيله غلظت اكسيژن مولكولي كنترل مي شود .
اتمسفر احيايي معمولا در شرايط استو كيومتري يا غير استوكيومتري احتراق بدون هواي اضافيتوليد مي شود. اكتيويته اكسيژن در اين اتمسفر خيلي كم و به وسيله نسبت هاي ( ۲ co / co ) يا ( o۲H / ۲ H ) كنترل مي شود
اتمسفر هاي احيايي نسبت به انواع خوردگيها مثل سولفيد شدن ، كربوره شدن ، نيتريده شدن و خوردگي هاي ناشي از رسوب خاكستر يا نمك خورنده تر هستند .
هنگامي كه محيطي اكتيويته بالايي از گوگرد دارد واكنشهاي خوردگي خيلي شبيه به سولفيدهشدن است و تحت تاثير اكتيويته اكسيژن قرار مي گيرد .
كاهش اكتيويته اكسيژن ، محيطي با خاصيت سولفيدي بالايي را ايجاد مي كندو افزايش اكتيويتهاكسيژن، محيطي با خاصيت سولفيد كنندگي كمي را سبب مي شود . سپس واكنش با تسلط اكسيداسيون پيش مي رود . لذا سولفيده شدن هم به وسيله اكتيويته گوگرد و هم به وسيله اكتيويته اكسيژن كنترل مي شود .
كربوره شدن نيز رفتاري مشابه دارد. واكنش هم به وسيله اكتيويته اكسيژن و هم به وسيله اكتيويته كربن كنترل مي شود . كاهش اكتيويته اكسيژن سبب توليد محيطي با شدتكربور دهيبالا و برعكس خواهد شد . نيتريده شدن نيز مشابه كربور ه شدن است ، فقط هنگامي كه محيط احيايي است واكنش به شدت كند مي شود .
در خوردگي هالوژني اكتيويته اكسيژن به طور متناوبي روي واكنش اثر مي گذارد.براي مثال ، خوردگي دماي بالا در محيط هاي حاوي كلر معمولا سبب تشكيل كلريد هاي فلزي تبخير شدني مي شود .محيط هاي اكسيد كننده سبب مي شوند كه آلياژهايي با مقادير بالايي از تنگستن و موليبدن سرعت خوردگي بالايي را داشته باشند كه احتمالا ناشي از تشكيل اكسي كلرايد هاي خيلي فرار مي باشد .
در حالي كه محيط هاي احيايي اغلب خوردگي كمي را دارند با اين وجود واكنش به وسيله اكتيويتهاكسيژن و هالوژن كنترل مي شود .
بسياري از محيط هاي صنعتي شامل چندين عامل خوردگي هستند كه به شكل رسوب نمك يا خاكستر روي سطوح فلز هنگام قرار گيري در درجه حرارت بالا در مي آيند . اين رسوبات نمكييا خاكستر نقش مهمي را در واكنشهايخوردگي
ايفا مي كنند . خوردگي داغ براي اجزا توربين مثال خوبي از اين دسته است .
گوگرد موجود در سوخت و نمك موجود در هوا هنگام احتراق واكنش مي كنند و به شكل بخار نمكي در مي آيند . سپس اين بخار ها در قسمتهايي كه دماي كمتري دارند روي سطح فلز رسوبميكنند و سبب تشديد خوردگي ميشوند .
در نيرو گاههايي كه با سوخت فسيلي كار ميكنند رسوبات نمك / خاكستر ، خيلي معمول مي باشندو اين به خاطر گوگرد و واناديوم موجود در سوخت به خصوص سوختهايي كه با درجه پايين تر، كلر و گوگرد موجود در زغال است .
در هر صورت خوردگي ناشي از رسوبات نمكو خاكستر در اين حالت به نام خوردگي خاكسترسوخت ناميده مي شود . معمولا بر اين باورند خوردگي داغ و خوردگي خاكستر سوخت كه بارسوب نمك هاي مذاب سبب نابودي اكسيد محافظ سطح فلزات مي شوند ، ارتباط دارند .
اشتعال زباله ها نيز رسوبات نمك / خاكستر خيلي پيچيده اي تليد ميكنند كه اغلب شامل گوگرد ، سديم ، پتاسيم ، كلر ، روي ، سرب ، فسفر و ديگر عناصر مي باشند . رسوبات نمك / خاكستر در سيستم هاي بازيابي حرارت تلف شده براي فرآيند هاي صنعتي مثل عمليات ذوب مجدد آلمينيوم و بويلر هاي بازيابي كاغذ و عمليات كلسينه كردن براي محصولات شيميايي مختلفمعمول مي باشد .اين نوع خوردگي به نام خوردگي رسوب نمك / خاكستر معروف است .
انواع ديگر محصولات با نقطه ذوب پايين تر نيز مي توانند هنگام واكنش در دماي بالا تشكيلشوند و روي سطح فلز بنشينند كه معمولترين آنها ( ۵ O ۲ V)، ( ۳ MoO) و تركيبات (P ـ Ni ) مي باشند .
اين فاز هاي مايع به راحتي اكسيد محافظ را از بين برده و سبب افزاش سرعت خوردگي مي شوند .هنگامي كه ( ۵ ۵o۲V) و (۳ MoO ) در محيط حضور داشته باشند به اكسيداسيون ناگهاني اشاره مي شود.
وقتي كه محيط حاوي فسفر باشد آلياژهاي پر نيكل با آن واكنش داده و يوتكتيك( P ـ Ni ) با نقطه ذوب پايين تشكيل مي شود كه سبب از بين رفتن اكسيد محافظ ميشود و اكسيداسيون بعدي يا خوردگي هاي ديگر شتاب مي گيرند .
دو نوع مهم ديگر خوردگي در دماي بالا خوردگي نمك مذاب و فلز مذاب مي باشند . اكتيويتهاكسيژن نيز ممكن است در اينجا نقش مهمي در واكنشهاي خوردگي در هر دو محيط ايفا كند. براي مثال در يك ظرف مذاب بدترين حمله غالبا در فصل مشترك نمك ـ هوا است كه احتمالا ناشي از بالا بودن اكتيويته اكسيژن در اين نواحي است .

منبع : ایران کستینگ

فر آيندهاي جوشكاري با پرتو الكتروني

فرآيند جوشكاري با پرتو الكتروني يك فرآيند اتصال ذوبي است كه در طي آن قطعه كار توسط جرياني متراكم از الكترون هاي داراي سرعت بالا بمباران شده و كل انرژي جنبشي الكترون ها،در اثر برخورد با قطعه كار به حرارت تبديل ميشود. اين حرارت موجب ذوب لبه هاي قطعات واتصال دو قطعه پس از انجماد مي شود.
اين جوشكاري معمولا در يك محفظه خلا با استفاده از يك سيستم توليد و تمركز پرتو الكتروني انجام ميشود.
متغيرهاي فرآيند
انرژي ورودي به قطعه كار
ولتاژ شتاب دهنده
چگالي توان
جريان پرتو
فاصله بين كاتد و آند
سرعت جوشكاري
فلز پر كننده
انرژي ورودي به قطعه كار
Energy input(H.I.P)[j/in] E.I/s P/s
ولتاژ شتاب دادن پرتو
جريان پرتو
قدرت پرتو
سرعت جوشكاري
ولتاژ شتاب دهنده
با افزايش ولتاژ شتاب دهنده نفوذ جوش افزايش مي يابد.
چگالي توان
با افزايش ولتاژ وكاهش قطر پرتو ،چگالي توان افزايش مي يابد.
مقدار حرارت توليد شده در نقطه جوشكاري تابع چگالي توان است.
افزايش بيش از حد چگالي توان سبب بخار شدن فلزات مي شود.
جريان پرتو
با افزايش جريان پرتو نفوذ جوش افزايش مي يابد.
شدت جريان با توجه به ولتاژ ورودي كه با شدت پرتو ارتباط دارد تغيير مي كند.
فاصله بين آند وكاتد
توان وشدت جريان پرتو در سطح قطعه كار مي تواند با تغيير فاصله كاتد وآند تغيير يابد
سرعت جوشكاري
چنانچه سرعت جوشكاري افزايش يابد،پهناي گرده و همچنين نفوذ جوش كاهش مي يابد.
فلز پر كننده
محيط جوشكاري
جوشكاري در خلا بالا
جوشكاري در خلا متوسط
جوشكاري بدون استفاده از خلا
تجهيزات فرآيند
ولتا‍ژ بالا
ولتاژ پايين
تجهيزات افزودن سيم جوش
اجزا ماشين جوشكاري پرتو الكتروني
يك تفنگ الكتروني كه پرتو كنترل شده الكتروني توليد ميكند
يك محفظه خلا با تجهيزات و پمپ هاي مربوطه
يك دستگاه كه پرتو را در امتداد خط اتصالحركت مي دهد يا قطعه كار رازير تفنگ الكتروني جابه جا مينمايد
تجهيزات ولتاژ بالا
ستون ديد الكترون
ستون ديد الكترون شامل تفنگ الكتروني ،چشمي الكترون و سيستم ديد ميباشد. تفنگ الكتروني خود شتاب دهنده است.
الكترونها از فيلمان تنگستن حرارتي يا كاتد تابش مي يابند وبه صورت الكتروستاتيك توسط يك شبكه انحراف دهنده،به پرتو تبديل ميشود و توسط آند شتاب مي يابند.
آند و ديگر اجزاي زير آن شامل قطعه كاردر پتانسيل زمين هستند.ولتاژ كاتد تا 150000ولت قابل تغيير است.بنابراين يك ولتاژ شتاب دهنده مثبت براي الكترون ها توليد مي كند.جريان پرتو وابسته به ولتاژشتاب دهنده با كنترل خروجي ولتاژمورد نياز براي شبكه شتاب دهنده كنترل مي شود.
منبع قدرت
منبع قدرت با ولتاژ بالا در يك كابين جدا قرار دارد،اما كنترل ها در ايستگاه اپراتور قرار دارند.
ولتاژ خطي در حالت عادي 440 ولت،سه فاز و 60 سيكل است،اما ولتاژ متناوب 220 ولت نيز مي تواند استفاده گردد.
محفظه كار
جداره محفظه كار معمولا به منظور تميز بودن و حداقل بودن عبور گاز از جداره آن از فولادهاي زنگ نزن ساخته مي شود ودر قسمت هاي از آن از سرب استفاده مي شود تا از عبور پرتو ايكس جلوگيري شود.
يك پنجره با شيشه سربي در جلوي محفظه در منطقه ديد اپراتورويك لامپ فلورسنت دروني براي روشن كردن قرار داده ميشود.
ستون تفنگ الكتروني معمولا در مركز محفظه قرار مي گيرد ولي مي تواند در يك انتها قرار گيرد.در ماشين مي توان يك ميز كار قرار داد كه به صورت دستي يا اتوماتيك در جهت هاي x&y حركت نمايد.
تجهيزات ولتاژ پايين
واژه ولتاژ پايين يك واژه نسبي است و معمولا براي تجهيزاتي كه در ولتاژ كمتر از60000ولت كار مي كنند،به كار ميرود.
تفنگ الكتروني در داخل محفظه قرار داده ميشود و مي تواند در طول محورها حركت كند وديواره فولادي محفظه براي ممانعت از تابش پرتوكافي است.
تجهيزات افزودن سيم جوش
تجهيزات اضافه كردن سيم جوش يا شبيه فرايند سيستم تغذيه سيم جوش در فرايند جوشكاري قوس تنگستن ساخته مي‌شود يا اينكه به طور خاص جهت محفظه خلا طراحي مي‌گردد. قطر سيم جوش عموما كوچك و 0.02 اينچ يا كمتر است. سيستم تغذيه سيم بايد قابليت تغذيه يكنواخت سيمهاي با قطر كوچك را داشته باشد تا سيم را به طرف لبه‌ها وحوضچه مذاب كوچك هدايت نمايد.
نكات تكنيكي فرآيند جوشكاري با پرتو الكتروني
الكترون داراي بار منفي است و بر اثر برخورد به قطعه ، بار منفي به نمونه انتقال مي‌يابد. اين بار منفي در قسمتهاي مختلف دستگاه و نمونه مي‌تواند باعث اثر دافعه بر پرتو شود.براي جلوگيري از اين مشكل، نمونه و دستگاهها به اتصال زمين وصل مي‌شوند.مسئله ديگر اثرات مغناطيسي است كه بايد كنترل شوند و قطعه از مغناطيس خالي شود تا موجب انحراف پرتو نگردد.
روش هاي آماده سازي در فرآيند جوشكاري با پرتو الكتروني
آماده‌سازي و سرهم كردن قطعه كار و قيد و بندهاي جوشكاري كه شامل تميزكازي و احتمالا مغناطيس‌زدايي ،پيشگرم كردن و خال جوش زدن مي‌باشد.
قرار دادن قطعه به همراه قيد و بند درون محفظه خلا
شروع تخليه محفظه و سپس متمركز شدن روي قطعه و تنظيم متغيرهاي فرايند
هم‌خط كردن راستاي اتصال با راستاي حركت پرتو و انجام فرايند
دادن فرصت كافي جهت سرد شدن قطعه و سپس وارد كردن هوا به محفظه و خارج كردن مجموع
مزاياي جوشكاري با پرتو الكتروني
ايجاد جوشهاي عميق‌تر و باريك‌تر نسبت به روشهاي قوسي
حرارت ورودي كمتر به جوش در مقايسه با روشهاي ذوبي ديگر(براي ايجاد حجم جوش ثابت)
نسبت عمق به عرذض بالاي جوش و عدم نياز به جوشهاي چند پاسه
ناحيه متاثر از حرارت جوش باريك به علت تمركز حرارتي بالاي فرايند
تميزي فلز جوش به دست آمده به علت استفاده از خلا در فرايند
امكان دست يابي به سرعت جوشكاري بالا ودر نتيجه سرعت توليد بالاتر
بازدهي انرژي بالا(تا حدود 95درصد)
پيچيدگي كم قطعه جوشكاري شده به علت تمركز حرارتي بالاي فرآيند
مزاياي جوشكاري با پرتو الكتروني
9.عدم نياز به عمليات حرارتي جدي قبل و بعد از فرآيند
10.امكان اتصال قطعات وآلياژهاي حساس به حرارت
11.امكان جوشكاري فلزات دير گداز
12.امكان آب بندي با كيفيت بسيار بالا در اتصالات
13.سهولت كنترل فرآيند به صورت رايانه اي
14.امكان انجام فرآيند در طرح اتصال هاي گوناگون
15.عدم نياز به سيم جوش(در اغلب موارد)و عدم نياز به برطرف كردن سرباره واضافه هاي جوش
16.امكان جوشكاري قطعات بسيار ظريف مورد استفاده در صنايع الكترونيك و تجهيزات پزشكي وآزمايشگاهي
محدوديت هاي جوشكاري با پرتو الكتروني
قرار دادن قطعه در خلا
در اثر برخورد پرتو الكتروني با سطح فلز پرتو ايكس توليد مي شود و لذا نياز به حفاظت در برابر اين پرتو وجود دارد.
به علت آنكه پرتو الكتروني شامل اجزاي با بار منفي ميباشد،وجود ميدان هاي الكتريكي و مغناطيسي سر گردان باعث انحراف پرتو از مسير اصلي طراحي شده مي شود.
عدم پايداري طولاني مدت پرتو
تعمير عيوب ايجاد شده در عمق قطعه در اتصال قطعات ضخيم مشكل است.
قيمت بالاي تجهيزات وكاربرد محدودتر نسبت به روش هاي قوسي
محدوديت هاي جوشكاري با پرتو الكتروني
7.نياز به تميز كاري قطعات به شكلي بسيار خوب براي آنكه از شكل گيري عيوبي مثل تخلخل در جوش جلوگيري شود.
8.تركيدگي فلز جوش
9.وجود درز جوش و گرده جوش بسيار نازك در اين فرآيند موجب حساسيت زياد در برابر عيب ذوب ناقص مي شود كه ناشي از خطا در دنبال كردن صحيح درز اتصال توسط پرتو است.
10.چقرمگي كم در اغلب فولادها
11.نبود آزمون هاي غير مخرب تدوين شده
12.حفره انتهاي محل جوش
13.حساسيت شديد فرآيند به تغييرات جزيي متغيير هاي فرآيند
كاربرد هاي فرآيند جوشكاري با پرتو الكتروني
مهمترين فلزات وآلياژهايي كه با اين روش جوشكاري مي شوند عبارتند از:
برليم
تيتانيم
زير كونيم
موليبدن
مهمترين صنايعي كه از اين فرآيند استفاده ميكنند عبارتند از:
صنايع هوا فضا
صنايع هسته اي
صنايع الكترونيك و پزشكي
صنايع خودرو سازي
منبع
كتاب تكنولو‍ژي جوشكاري ، مولف دكتر كوكبي ، انتشارات دانشگاه صنعتي شريف

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

توليد سرب

فرايند توليد سرب
سرب و روي مي توانند به صورت پيرومتالورژي و هيدرومتالورژي ، بسته به نوع کاني به کاررفته به عنوان بار الکتريکي توليد شوند. در فرايند پيرومتالورژيکي ، سنگ معدني که متمرکز مي شود شامل سرب، روي يا هر دوي آنهاست. تمرکز سرب مي تواند ۵۰ الي ۷۰ درصد و محتواي سولفور کانه هاي سولفيدي در حدود ۱۵ الي ۲۰ درصد باشد. تمرکز روي در حدود ۴۰ تا ۶۰ درصد است وبه همراه محتواي سولفور در کانيهاي سولفيدي حدود ۲۶ تا ۳۴ درصد مي باشد.
مواد معدني که به صورت مخلوط سرب و روي متمرکز مي شوند، معمولا به نسبت کمتري حاوي فلز متمرکز مي باشند. در حين عمل سينترينگ (کلوخه سازي) از جريان اکسيژن يا هواي گرم براي اکسيده کردن سولفور موجود در به دي اکسيد سولفور استفاده مي شود.
کوره هاي جريان هواي گرم در پروسه هاي متداول، براي تبديل و پالايش ترکيبات سرب به سرب توليدي مورد استفاده قرار مي گيرند.
فرايند سرب اوليه
فرايند توليد سرب اوليه به صورت پيرومتالورژي متداول ، شامل ۴ مرحله است: کلوخه سازي(سينترينگ)، ذوب شدگي، تفاله گيري(رويه گيري) و پالايش. ماشين کلوخه سازي توسط ميله تغذيه که به طور عمده از تجمع سرب ساخته شده است تغذيه مي شود. ديگر مواد خام نيز شامل آهن، سيليس، جريان سنگ آهک، کک، کربنات سديم، خاکستر، پيريت، روي و ذرات ريز تجمع يافته از آ لودگي وسائل کنترل شده احتمالا اضافه مي شوند. خوراک کلوخه سازي، همراه با کک به طرف يک کوره جريان هواي گرم به منظور کاهش دادن هدايت مي شود، جائيکه کربن به مانند سوخت عمل مي کند ومواد در بر گيرنده سرب را مي سوزاند.
سرب مذاب به طرف انتهاي پايين کوره جريان پيدا مي کند، جائيکه ۴ لايه زير شکل مي گيرد: speiss (سبکترين مواد، به طور عمده آرسنيک و آنتيموان)، matte (سولفيد مس و ديگر سولفيدهاي فلزي)، سرباره کوره جريان هوا (سيليکاتهاي اوليه) و شمش سرب (با۹۸% وزني).
matte و speiss براي بازيافت مس و فلزات گرانبها به ذوب کننده مس فروخته مي شود. سرباره کوره هواي گرم که شامل روي، آهن، سيليس و آهک است در پيلها ذخيره شده و اندکي از آن مجددا استفاده مي شود. انتشار اکسيد سولفور در کوره هاي جريان هوا از ميزان هاي کم سولفيد سرب باقيمانده و سولفاتهاي سرب در خوراک سينتر بوجود مي آيد.
شمش سرب ناهموار حاصل ازکوره هواي گرم، معمولا قبل از آنکه دستخوش عمل پالايش گردد به عمليات مقدماتي در کوره نياز دارد. در ضمن عمل تفاله گيري ، شمش در کوره به هم زده و سرد مي شود درست تا بالاي نقطه انجماد، ۳۷۰ – ۴۲۵ درجه سانتي گراد.يک تفاله
از اکسيد سرب همراه با مس ، آنتيموان و ديگر فلزات که به سمت بالا شناور است تشکيل شده ودر بالاي سرب مذاب متبلور مي شود. تفاله به سمت کوره براي بازيافت مقادير عناصر غير سربي منتقل مي شود.
شمش سرب براي استفاه در روشهاي پيرومتالورژي براي انتقال و جا به جا کردن مواد غير سربي باقيمانده (به طور مثال طلا،نقره، بيسموت، روي و اکسيدهاي فلزي مانند اکسيدهاي آنتيموان، ارسنيک، قلع و مس) پالايش مي شود.سرب در يک کوره آهني ريخته گري در ۵ مرحله پالايش مي شود: ابتدا آنتيموان، قلع و ارسنيک حذف مي شوند، پس از آن طلا و نقره توسط اضافه شدن روي برداشته مي شوند. عمل تصفيه با اضافه شدن کلسيم و منيزيوم که با بيسموت ترکيب ميشود،براي شکل دادن به ترکيب نامحلول که از کوره به صورت سرباره گرفته شده است، ادامه مي يابد. در مرحله نهايي، کربنات سديم قليايي، نيتراتها يا هر دوي آنها شايد براي انتقال هرگونه اثر ناخالص فلز باقيمانده ، اضافه شوند. سرب تصفيه شده خلوص ۹۹.۹۰ تا ۹۹.۹۹ درصد خواهد داشت و ممکن است براي تشکيل آلياژ، با ديگر فلزات مخلوط شود يا اينکه به طور مستقيم براي شکل گيري در قالب قرار داده شود.
جداسازی
سرب محلی در طبیعت یافت می‌شود اما کمیاب است.امروزه معمولاً سرب در کانیهایی همراه با روی ، نقره و ( بیشتر) مس یافت می‌شود و به همراه این مواد جدا می‌گردد.ماده معدنی اصلی سرب گالن(PbS) است که حاوی ۶/۸۶٪ سرب می‌باشد.سایرکانیهای مختلف و معمول آن سروسیت ( PbCO۳ ) و انگلسیت (PbSO۴) می‌باشند.اما بیش از نیمی از سربی که امروزه مورد استفاده قرار می‌گیرد بازیافتی می‌باشد. سنگ معدن به‌وسیله مته یا انفجار جداشده سپس آنرا خرد کرده و روی زمین قرار می‌دهند.بع از آن سنگ معدن تحت تأثیر فرآیندی قرار می‌گیرد که در قرن نوزدهم در Broken Hill استرالیا بوجود آمد.یک فرآیند شناورسازی ، سرب و دیگر مواد معدنی را از پس مانده‌های سنگ جدا می‌کند تا با عبور سنگ معدن ، آب و مواد شیمیایی خاص از تعدادی مخزن که درون آنها دوغاب همیشه مخلوط می‌شود ، عصاره‌ای بوجود آید.درون این مخزنها هوا جریان یافته و سولفید سرب به حبابها می‌چسبد و بصورت کف بالا آمده که میتوان آنرا جدا نمود.این کف ( که تقریباً دارای ۵۰٪ سرب است) خشک شده سپس قبل از پالایش به منظور تولید سرب ۹۷٪ سینتر می‌شوند. بعد ازآن سرب را طی مراحل مختلف سرد کرده تا ناخالصیهای(ریم) سبک تر بالا آمده و آنها را جدا می‌کنند.سرب مذاب با گداختن بیشتر به‌وسیله عبورهوا از روی آن وتشکیل لایه‌ای از تفاله فلز که حاوی تمامی ناخالصیهای باقی مانده می‌باشد تصفیه شده و سرب خالص ۹/۹۹٪ بدست می‌آید

منبع:ایران کستینگ

شکست

 شکست نرم:
بسياري از فلزات و آلياژهاي آنها، به ويژه آنهايي که داراي شبکه fcc هستند، مانند آلومينيوم و آلياژهاي آن، در تمام درجه حرارتها، شکست نرم خواهند داشت. شکست نرم به آرامي و پس از تغيير شکل پلاستيکي زياد به ازاي تنشي بالاتر از استحکام کششي ظاهر ميشود. از مشخصات شکست نرم، تحت تاثير تنش کششي، ظاهر گشتن گلويي يا نازکي موضعي و ايجاد حفره هاي بسيار ريز در درون قسمت گلويي و اتصال آنها به يکديگر تا رسيدن به حد يک ترک ريز و رشد آرام ترک تا حد پارگي يا شکست نهايي است.
در اين نوع شکست علت ايجاد حفرهاي ريز در محدوده گلويي ميتواند تغيير شکل غير يکنواخت ناشي از ناخالصيهاي موجود در ماده اصلي زمينه باشد. لذا با ايجاد حفره هاي بسيار ريز در محدوده گلويي حالت تنش سه محوري برقرار ميشود که منجر به ايجاد ترک ميشود .
در طراحي و ساخت اجزاي ماشين آلات و در ساختمان سازي، تنشهاي وارد بر سازه هاي فلزي در محدوده الاستيکي انتخاب ميشود. بنابراين در کاربرد صنعتي، شکست در حالت تنش استاتيکي در مواد انعطاف پذير ( داکتيل ) يک پيشامد نامطلوب است.
شکست ترد:
شکست ترد معمولا در فلزاتي با ساختار کريستالي مکعب مرکزدار(bcc ) و هگزاگونال متراکم (hcp) و آلياژهاي آنها در درجه حرارتهاي پايين ( معمولا پايينتر از دماي معمولي محيط ) و سرعتهاي تغيير شکل بالا بطور ناگهاني ظاهر ميشود. شکست ترد در امتداد صفحه کريستالي معيني، به نام صفحه کليواژ، انجام ميگيرد. در شکست ترد عموما تغيير شکل پلاستيکي قابل توجهي در منطقه شکست مشاهده نميشود.
نظريه شکست ابتدا علت شکست را اين چنين بيان کرد که تمام پيوندهاي اتمي در امتداد صفحه شکست هم زمان با هم گسيخته ميشوند. بدين ترتيب که با ازدياد تنش فاصله اتمها از يکديگر دور ميشوند ودر نهايت به محض اينکه تنش به حد تنش شکست ( تنش بحراني ) رسيد، در نتيجه گسستن تمامي پيوندهاي اتمي در صفحه عمود بر امتداد کشش، شکست پديدار ميشود.
در جدول زير تنشهاي بحراني عمود بر صفحات کريستالي معين در چند تک کريستال براي شکست داده شده است.
عملا تنش لازم براي شکست مواد لازم فلزي به اندازه قابل توجهي کمتراز تنش شکست محا سبه شده ا ز طريق تئوري است . بنابراين فعل وانفعال شکست نميتواند از طريق گسستن همزمان تمامي پيوند هاي اتمي درامتداد سطح شکست صورت گيرد. بد ين ترتيب فعل و انفعالات شکست عملا بيشتر از طريق ايجاد يک ترک بسيار ريز به عنوان منشا ترک و رشد و پيشروي آن انجام ميگيرد . براي پيشروي ترک د ر يک ماده لازم است مقدار تنش متمرکز در نوک ترک از استحکام کششي در آن موضع فراتر رود . د ر مواردي که شرايط براي پيشروي منشا ترک مساعد نيست ترک مي تواند متوقف گشته وشکست پديدار نشود.
تئوري گريفيت:
او چنين بيان مي کند که در ماده اي که حاوي تعدادي ترک بسيار ريز باطول معيني است ، همين که مقدار تنش متمرکز درنوک ترک ، حداقل به مقدار تنش لازم براي گسستن پيوندهاي اتمي د رآن موضع ( استحکام کششي ) رسيد، شکست ظاهر ميشود . باپيشرفت ترک ، سطح ترک افزايش مي يابد . اين مطلب بدين معني است که براي ايجاد اين سطح بايد انرژي به کار برده شود . اين مقدار انرژي از انرژي تغيير شکل کسب مي شود.
بنابراين فرضيه گريفيت علت پديدار گشتن شکست ترد را وجود ترکها و خراشهاي سطحي بسيار ريز ( با اندازه بحراني) و پائين بودن استحکام را د رآن مواضع مي داند . اماموادب هم وجود دارد که بد ون داشتن ترکهاي سطحي بسيار ريز شکست ترد د ر آنها پديدار مي شود . بنابراين د ر اين گونه مواد هم بايد فعل وانفعالاتي صورت گيرد که موجب به وجود آمدن تمرکز تنش وفراتر رفتن موضعي مقدارتنش از استحکام کششي ود رنتيجه ايجاد منشا ترک شود. زنر و اشترو مکانيزم اين فعل و انفعال راچنين بيان داشتند که در حين تغيير شکل پلا ستيکي نابجاييها در پشت موانع ( مانند مرزدانه ها ومرز مشترک د و قلوييها ) تجمع يافته وبدين ترتيب در زير نيم صفحه هاي مربوط به اين نابجاييها ترکهاي بسيار ريزي ايجاد مي شود .
اين ترکهاي بسيار ريزهمچنين مي تواند محلهاي مناسبي براي نفوذ عناصري مانند اکسيژن ، ازت وکربن درآنها وايجاد فازهاي ثانوي ترد ودر نتيجه شکست ترد باشند. چنين رفتار ترد د ر شکست ترد مس باوجود عناصري مانند آنتيموان وآهن همراه بااکسيژن مشاهده شده است .
کاترل مکانيزم د ومي رابراي ايجاد منشا ترک ارائه کرد. بد ين صورت که منشا ترکهاي ريز مي تواند د ر اثر تلا قي د و صفحه لغزش بايکد يگر ، د ر نتيجه د ر هم آميختن نابجاييها د ر محل تلا قي آن د و صفحه و ايجاد نابجاييها ي جد يد ، ناشي شود، اين مکانيز م مي تواند د ليلي براي ايجاد سطح شکست ( صفحه کليواژ ) مشاهده
شده د ر صفحه (001 ) د ر فلزات باساختار کريستالي مکعب مرکزدار (bcc ) باشد.
درفلزات چندين کريستالي شکست تر د ميتواند به صورت برون دانه اي ( بين دانه اي) و يا درون دانه اي باشد.
شکست برون دانه اي در بين دانه ها د ر امتداد مرز دانه ها ظاهر مي شود. د ليل اين نوع شکست بيشتر ميتواند وجود ناخالصيها يا جدايش و رسوب عناصر يا فازهاي ترد و شکننده د ر امتداد مرز دانه ها باشد. شکست ترد درفلزات بيشتر به صورت درون دانه اي است . بدين ترتيب که ترک د ر داخل دانه ها گسترش مي يابد. د رجه حرارت و سرعت تغيير شکل تاثير مخالفي برروي نوع شکست خواهد داشت ، به طوري که باکاهش درجه حرارت و ازد ياد سرعت تغيير شکل ، تمايل براي شکست ترد به صورت درون دانه اي د ر حين خزش د ر نتيجه تغييرات شيميائي دراثر اکسيداسيون ممکن خواهد بود. چنانچه اکسيداسيون برون دانه اي در فلزات صورت گيرد، تنش شکست بسيار کاهش مي يابد.
تافنس شکست:
چنانچه در جسمي ترک وجود داشته باشد، د راين صورت استحکام آن جسم استحکامي نيست که از طريق آزمايش کشش به دست مي آيد ، بلکه آن کمتر است. د راين صورت مسئله ترک واشاعه آن اهميت پيدا مي کند. در اينجا تافنس شکست به رفتار مکانيکي اجسام ، شامل ترک ياد يگر عيوب بسيار ريز سطحي ياداخلي مربوط ميشود. البته م يتوان اذعان کرد که عموما تمام اجسام عاري از عيب نبوده و شامل عيوبي هستند . دراين صورت آن چه که د رطراحي و اتنخاب مواد براي ما اهميت صنعتي ويژه اي دارد ، مشخص کردن حد اکثر تش قابل تحمل براي جسمي است که شامل عيبي با شکل و اندازه معيني است . بنابراين به کمک تافنس شکست مي توان توانايي جسمي که بطور کامل سالم نيست راد رمقابل يک بار خارجي وارد برجسم سنجيد.
معمولابراي تعيين تافنس شکست از آزمايش کشش برروي نمونه آماده شده اي از جنس معين که ترکي بطول وشکل معيني برطبق استاندارد درسطح ياداخل نمونه بطورعمد ايجاد شده استفاده مي شود، شکل نمونه به گونه اي د ر دستگاه آزمايش کشش قرار مي گيرد که ترک ريز به صورت عمود برامتداد تنش کششي قرار گيرد.
اکنون اين سئوال مطرح مي شود که به ازاي چه مقداري از تنش s جوانه ترک مصنوعي د ر داخل جسم گسترش مي يابد تاحدي که منجر به شکست نمونه شود . در اطراف اين ترک تنش به صورت پيچيده اي توزيع مي شود. حداکثر تنش کششي ايجاد شده د ر راس ترک بزرگتر از خارجيs است و تنش بحراني ( sc ) ناميده ميشود.تا زماني که sc کوچکتراز استحکام کششي است نمونه نمي شکند .
با وارد آمدن تنش به نمونه د ر محدوده الاستيکي ابتدا انرژي پتانسيل در نمونه ذ خيره مي شود . موقعي که ترک شروع به رشد مي کند بين مقدارکاهش انرژي پتانسيل ذخيره شده د رنمونه وانرژي سطحي ناشي از رشد ترک تعادل برقرار است . تازماني رشد ترک ادامه پيدا مي کند که از انرژي الاستيکي کاسته و به انرژي سطحي افزوده شود، يعني تالحظه اي که شکست ظاهر گرد د .
ابتدا گريفيث با توجه به روابط مربوط به انرژي پتانسيل ذ خيره شده و انرژي سطحي ترک در ماده الاستيکي ،مانند شيشه و تغيير و تبد يل آنها به يک د يگررابطه زير را ارائه کرد:
s=√2Egs ∕ pa
اين رابطه براي حالت تنش د و بعدي برقرار است . gs د ر اين رابطه انرژي سطحي ويژه و E مد ول الاستيکي ماده است .
براي حالت تغيير شکل د و بعدي ( حالت تنش سه بعدي باصرفنظر از تغيير شکل د ربعد سوم ) رابطه زير را ارائه کرد:
s = √ 2Egs ∕ pa(1_ n² )
لازم به تذکر است که رابطه گريفيث براي يک ماده الاستيکي شامل ترک بسيار ريز باراس ترک تيز ارائه شد و اين رابطه ترک باشعاع راس ترک 0≠r را شامل نمي شو د . بنابراين رابطه گريفيث شرط لازم براي تخريب است ، اما شرط کافي نيست .
در رابطه گريفيث انرژي تغيير شکل پلاستيکي در نظر گرفته نشده است . ازاين ر و اروان انرژي تغيير شکل پلاستيکي ، که براي فلزات و پليمرها در فرآيند شکست قابل توجه است رادر نظر گرفت و رابطه زير راارائه کرد:
s = √ 2E(gs+gp) ∕ pa
سپس اروين رابطه گريفيث را براي موادي که قابليت تغيير شکل پلاستيکي دارند ، به کار برد و باتوجه به ميزان رها شدن انرژي تغيير شکل الاستيکي در واحد طول ترک د رحين رشد ( G) رابطه زير را براي حالت تنش د و بعدي ارائه داد :
s = √ EG ∕ pa
بامقايسه با رابطه قبل (gs+gp) 2 = s است . بد ين ترتيب د ر لحظه ناپايداري ، وقتي ميزان رها شد ن انزژي تغيير شکل الاستيکي به يک مقدار بحراني رسيد ، شکست پديدار مي شود. در اين صورت در لحظه شکست :
براي حالت تنش دو بعدي Gc= pasc² ∕ E
براي حالت کرنش دو بعديGc= pa(1- n² ) sc² ∕ E = Kc² ∕ E
Gcمقياسي براي تافنس شکست يک ماده بوده و مقدار آن براي هر ماده اي ثابت و معين است . بامعلوم بودن اين کميت مي توان مشخص کرد که مقدارa به چه اندازه اي بايد برسد تاجسم بشکند . بدين ترتيب اين رابطه در مکانيزم شکست اهميت دارد. هرچقدر Gcکوچکتر باشد ، تافنس کمتر يا به عبارتي ماده تردتراست .
رابطه زير را براي حالت تنش دو بعدي مي توان به صورت زير نوشت :
Gc = √ EGc ∕ pa
و براي شرايط تغيير شکل نسبي د و بعدي رابطه زير ارائه شده است :
s = √ EGc ∕ pa(1_n²)
تعيين تنش شکست بحراني sc کار چندان ساده اي نيست . اما مي توان گفت که به ازاي تنشهاي جسم باوجود ترک هنوز نمي شکند . از اين رو تنش درحد پاينتر از مقدار بحراني با ضريب شدت تنش K توصيف و رابطه زير براي آن ارائه شد ه است :
K= fs√ pa
در اين رابطه f ضريب هند سه نمونه معيوب ، s تنش اعمالي وa اندازه عيب است ، در شکل تئوري گريفيث اگر عرض نمونه نامحدود فرض شود ، دراين صورت 1 = f است . با انجام آزمايش روي نمونه اي با اندازه معيني از عيب مي توان مقدار k ، که به ازاي آن ترک شروع به رشد کرده و موجب شکست ميشود ، را تعيين کرد . اين ضريب شدت تنش بحراني به عنوان تافنس شکست ناميده ميشود و به Kc نشان داده ميشود .اماازطرفي ، همچنين به ازاي تنش ثابتي درحد کوچکتر از استحکام کششي باافزايش کند ترک ، طول ترک (a) ميتواند به مقدار بحراني برسد و به ازاي آن نمونه تخريب شود.
تافنس شكست (Kc) از فولادي با تنش تسليم MN.m2 2070 با افزايش ضخامت تا تافنس شكست در حالت تغيير شكل صفحه اي (دو بعدي) كاهش مي يابد.
کميتهاي Kcو Gc بستگي به ضخامت نمونه دارد. همين که ضخامت نمونه افزايش يافت ، تافنس شکست Kcتا مقدار ثابتي کاهش مي يابد ، اين مقدار ثابت Kc تافنس شکست تغيير شکل نسبي دو بعدي KIc ناميده مي شود . Kc کميتي مستقل از اندازه نمونه است و در محاسبه استحکام که مستلزم اطمينان بالاست ، به کار ميرود .
بنابراين در طراحي در محاسبات بايد روابط زير توجه شود :
s< Kc ∕ √ pa
و در حالت تغيير شکل دو بعدي ( حالت تنش سه بعدي باناچيز بودن تغيير شکل در بعد سوم):
s< K1c ∕ √ pa
کميتهاي K1c و G1c نه فقط براي گسترش ترک ترد ونرم تعريف شد ه است ، بلکه همچنين براي شکست تحت شرايط تنش خوردگي ، خستگي و خزش نيز به کار ميرود. در جداول زير تافنس شکست تعدادي از مواد ارائه شده است .
اگر حد اکثر اندازه عيب موجود در قطعه a و مقدار تنش وارد برآن s باشد ، ميتوان ماده اي را باتافنس شکست Kc يا K1c به اندازه کافي بالا ، که بتواند از رشد ترک جلوگيري کند، انتخاب کرد. همچنين اگر حداکثر اندازه مجاز عيب موجود درقطعه و تافنس شکست ماده ، يعني Kc يا K1c، معلوم باشد در آن صورت ميتوان حداکثر تنش قابل تحمل براي قطعه رامشخص کرد. از اين رو ميتوان اندازه تقريبي قطعه را تيين کرد، آن چنان که از پايينتر آمدن حداکثر تنش ايجاد شده از حد مجاز، اطمينان حاصل شود.
همچنين اگر ماده معيني انتخاب و اندازه قطعه و تنش وارد برآن مشخص شده باشد ، حد اکثر اندازه مجاز عيب قابل تحمل را ميتوان به طور تقريب بدست آورد.
توانايي هرماده در مقابل رشد ترک به عوامل زير بستگي دارد:
1- عيوب بزرگ ، تنش مجاز را کاهش ميدهد. فنون خاص توليد، مانند جداسازي و کاهش ناخالصيهااز فلز مذاب و فشردن ذرات پودر در حالت داغ در توليد اجزاي سراميکي همگي ميتواند موجب کاهش اندازه عيب شود و تافنس شکست را بهبود ببخشد.
2- در فلزات انعطاف پذير ، ماده مجاور راس ترک ميتواند تغيير فرم يابد . به طوري که سبب باز شدن راحت راس ترک و کاسته شدن از حساسيت آن شده و ضزيب شدت تنش را کاهش داده و از رشد ترک جلوگيري ميکند معمولا افزايش استحکام فلز انعطاف پذيري را کاهش ميدهد و سبب کاهش تافنس شکست ميشود ، مانند سراميکهاوتعداد زيادي از پليمرها ، تافنس شکست بسيار پايينتر از فلزات دارند.
3- مواد ضخيمتر وصلبتر داراي تافنس شکست کمتر از مواد نازک هستند.
4- افزايش سرعت وارد کردن بار، مانند سرعت وارد شدن بار د ر آزمايش ضربه ، نوعاتافنس شکست جسم را کاهش ميدهد.
5- افزايش درجه حرارت معمولا تافنس شکست راافزايش ميدهد، همان گونه که د ر آزمايش ضربه اين چنين است .
6- با کوچک شدن اندازه دانه ها معمولا تافنس شکست بهبود مييابد ، د ر حالي که با وجود عيوب نقطه اي و نابجاييهاي بيشتر تافنس شکست کاهش مييابد. بنابراين مواد سراميکي دانه ريز ميتواند مقاومت به رشد ترک را بهبود بخشند.

منبع:سایت ایران کستینگ

اصلاح ساختار نانولوله‌هاي کربني و بهبود خواص الکترونيکي آنها

نانولوله‌هاي کربني يکي از قوي‌ترين ساختارهاي شناخته شده در طبيعت بوده و خواص الکترونيکي و گرمايي منحصر به فردي دارند. اين محققان روشي ارائه داده‌اند که بر پايه آن مي‌توان در ديواره‌هاي نانولوله‌هاي کربني تغييراتي ايجاد کرد، که اين تغييرات منجر به بهبود خاصيت توليد نيروي ترموالکتريکي در آنها مي‌گردد. مطابق اين توانايي، نانولوله‌ها قادر خواهند بود با جذب گرما انرژي الکتريکي توليد کنند. اين توانايي تبديل انرژي گرمايي به الکتريکي، اساس بسياري از تجهيزات مانند ديودهاي گرمايي، ترموکوپل‌ها و يخچال‌ها مي‌باشد.
Larry Curtiss شيميست آزمايشگاه Argonne مي‌گويد: با اعمال تغييراتي در ساختار مواد معمولي مي‌توان خواص الکترونيکي آنها را تغيير داد و مواد ترموالکتريکي با بازده بالا تهيه کرد، در اين صورت مي‌توان از منابع توليد گرما مانند خورشيد و انرژي هسته‌اي، الکتريسيته توليد کرد. افزودن مولکول به ساختار نانولوله‌هاي کربني، جهت ايجاد تغييرات ساختاري در آنها کار دشواري است زيرا اندازه اين مواد بسيار کوچک است، به همين دليل محققان به دنبال راههاي کنترل اين فرآيند و توانايي توليد آن هستند.
اين تيم تحقيقاتي با مدل‌سازي کامپيوتري، به دنبال درک صحيح چگونگي افزودن کربن ديمر – دو اتم کربن که به هم پيوند خورده‌اند- به نانولوله‌هاي کربني تک ديواره هستند. آنها دريافتند، راحت‌ترين و مطمئن‌ترين روش افزودن افقي کربن ديمر به ساختار شش وجهي است. در نتيجه اين اتصال، دو ساختار پنج وجهي و هفت وجهي در ديواره ايجاد مي‌گردد. بعد از موفقيت در افزودن يک ديمر، ديمرهاي بعدي نيز به اين ديواره افزوده شدند. Curtiss در اين باره مي‌گويد: نکته جالب توجه در اين ميان افزودن چندين ديمر به اين ديواره‌ها و به دست آوردن چندين ساختار جالب جديد است که در آنها ديمرها مانند بلوک‌هاي ساختماني به کار رفته‌اند.

در ساختار Bumpy، ديمرهاي کربني به صورت متقارن به نواحي داراي برآمدگي نانولوله، متصل مي‌شوند (بالا). در ساختار Zipper، ديمرهاي کربني به صورت افقي در يک خط مستقيم قرار مي‌گيرند و در نهايت به ازاي هر هشت وجهي، دو پنج وجهي ايجاد مي‌شود(وسط). در ساختار Multiple Zipper، نانولوله داراي شش محور Zipper است و در نهايت رديف‌هاي شش ضلعي در اطراف نانولوله پديد مي‌آيد (پايين).

پس از شبيه‌سازي‌هاي کامپيوتري، اين محققان با مهارت زياد نمونه‌اي از اين مواد را جهت آزمايش توليد کردند. Curtiss معتقد است؛ ساختار توليد شده توسط اين گروه قبلاً وجود داشته است. در مقاله‌اي که Zapol يکي از فيزيکدان اين مؤسسه منتشر کرد، به اين نکته اشاره شده است که محققان قبلاً با اين ساختارها روبرو شده‌اند اما توانايي شناسايي آنها را نداشتند.
از ميان اين ساختارها Zipper مورد توجه تيم تحقيقاتي Argonne قرار گرفته است، زيرا فضاهاي اتمي موجود در اين ساختار فضاي مناسبي جهت اتصال اين نانولوله به محصول تجاري الماس بلوري فوق‌نانو (UCD) ايجاد کرده است و با اين کار مي‌توان خواص اين دو ماده را با هم ترکيب کرد. UCD محصول جديدي است که توسط اين گروه ارائه شده است. اين محصول نوعي نانوکربن است که داراي پاره‌اي از خواص الماس است و مي‌توان اين محصول را بر سطوح مختلفي نشاند. بر خلاف الماس، خواص اين ماده را مي‌توان بسته به کاربرد آن بهينه کرد. محققان در نظر دارند از نانولوله‌هاي کربني به عنوان يک داربست جهت اتصال مولکول‌ها استفاده کنند و گروه‌هاي متصل شده را در اين مولکول‌ها مورد مطالعه قرار دهند. آنها همچنين قصد دارند، با اتصال نانولوله‌ها به آرايه‌هاي مختلف، تأثير اين افزايش را مورد بررسي قرار دهند.

منبع:http://www.kashanalloy.com

روش ريخته گري دقيق

روش ريخته گري دقيق

تعريف :

‌ريخته گري دقيق به روشي اطلاق ميشود كه در آن قالب با استفاده از پوشاندن مدل هاي از بين رونده توسط دوغاب سراميكي ايجاد مي وشد. مدل (‌كه معمولا از موم يا پلاستيك است) توسط سوزاندن با يا ذوب كردن از محفظه قالب خارج مي شود.

ويژگي :
در روشهاي قالبگيري در ماسه ، مدلهاي چوبي يا فلزي به منظور تعبيه شكل قطعه در داخل مواد قالب مورد استفاده قرار ميگيرد. در اينگونه روشا مدلها قابليت استفاده مجدا دارند ولي قالب فقط يكبار استفاده مي شود. در روش دقيق هم مدل و هم قالب فقط يك بار استفاده مي شود. درروش دقيق هم مدل و هم قالب فقط يك بار استفاده مي شود .

مزايا و محدوديتها :
الف: مهمترين مزاياي روش ريخته گري دقيق عبارتند از : - توليد انبوه قطعات با اشكال پيچيده كه توسط روشهاي ديگر ريخته گري نمي توان توليد نمود توسط اين فرايند امكان پذير مي شود. - مواد قالب و نيز تكنيك بالاي اين فرايند،‌- امكان تكرار توليد قطعات با دقت ابعادي وصافي سطح يكنواخت را ميدهد. - اين روش براي توليد كليه فلزات و آلياژهاي ريختگي به كار مي رود . همچنين امكان توليد قطعاتي از چند آلياژ مختلف وجود دارد. - توسط اين فرآيند امكان توليد قطعاتي با حداقل نياز به عملايت ماشينكاري و تمام كاري وجود دارد. بنابراين محدوديت استفاده از آلياژهاي با قابليت ماشينكاري بد از بين مي رود. - در اين روش امكان توليد قطعات با خصوصا متالورژيكي بهتر وجود دارد. - قالبت تطابق براي ذوب و ريخته گري قطعات در خلاء وجود دارد. - خط جدايش قطعات حذف مي شود و نتيجتا موجب حذف عيوبي مي شود كه در اثر وجود خط جدايش به وجود مي آيد.. –
ب:مهمترين محدوديتهاي روش ريخته گري دقيق عبارتنداز : - اندازه و وزن قطعات توليد شده توسط اين روش محدود بوده و عموما قطعات با وزن كمتر از 5 كيلوگرم توليد مي شود . - هزينه تجهيزات و ابزارها در اين روش نسبت به ساير روشها بيشتر است.

انواع روشهاي ريخته گري دقيق :

در اين فرايند دو روش متمايز در تهيه قالب وجود دارد كه عبارتند از روش پوسته اي و روش توپر به طور كلي اين دو روش درتهيه مدل با هم اختلاف ندارند بلكه در نوع قالبها با هم تفاوت دارند. فرايند قالبهاي پوستهاي سراميكي پوسته اي سراميكي درريخته گري دقيق: براي توليد قعطات ريختگي فولادي ساده كربني ، فولادهاي آلياژي ،‌فولاد هاي زنگ نزن، مقاومت به حرارت وديگر آلياژهايي با نقطعه ذوب بالاي اين روش به كار مي رود به طور شماتيك روش تهيه قالب را در اين فرآيند نشان مي دهند كه به ترتيب عبارتند از :
الف : تهيه مدلها : مدلهاي مومي يا پلاستيكي توسط ورشهاي مخصوص تهيه ميشوند.
ب : مونتاژ مدلها : پس از تهيه مدلهاي مومي يا پلاستيك معمولا تعدادي از آنها ( اين تعداد بستگي به شكل و اندازه دارد) حول يك راهگاه به صورت خوشه اي مونتاژ مي شوند در ارتباط باچسباندن مدلها به راهگاه بار ريز روشهاي مختلف وجود دارند كه سه روش معمولتر است و عبارتند از :
روش اول: محل اتصال در موم مذاب فرو برده مي شود و سپس به محل تعيين شده چسبانده مي شود .
روش دوم: اين روش كه به جوشكاري مومي معروف است بدين ترتيب است كه محلهاي اتصال ذوب شده به هم متصل مي گردند .
روش سوم: روش سوم استفاده از چسبهاي مخصوص است كه محل اتصال توسط جسبهاي مخصوص موم يا پلاستيكي به هم چسبانده مي شود. روش اتصال مدلهاي پلاستيكي نيز شبيه به مدلهاي مومي مي باشد..
ج : مدل خوشه اي و ضمائم آن در داخل دو غاب سراميكي فرو برده مي شود. درنتيجه يك لايه دو غاب سراميكي روي مدل را مي پوشاند
د:در اين مرحله مدل خوشه اي در معرض جريان باران ذرات ماسه نسوز قرار ميگيرد.‌تايك لايه نازك درسطح آن تشكيل شود .
ه: پوسته سراميكي ايجاده شده در مرحله قبل كاملاخشك مي شوند تا سخت و محلم شوند. مراحل ( ج ) (د) ( ه) مجددا براي جند بار تكرار مي شود . تعداد دفعات اين تكرار بستگي به ضخامت پوسته قالب مورد نياز دارد. معمولا مراحل اوليه از دوغابهايي كه از پودرهاي نرم تهيه شده ،‌استفاده شده و بتدريج مي توان از دو غاب و نيز ذرات ماسه نسوز درشت تر استفاده نمود. صافي سطح قطعه ريختگي بستگي به ذرات دو غاب اوليه و نيز ماسه نسوز اوليه دارد.
ز: مدول مومي يا پلاستيكي توسط ذوب يا سوزانده از محفظه قالب خارج مي شوند، به اين عمليات موم زدايي مي گويند . درعمليات موزدايي بايستي توجه نمود كه انبساط موم سبب تنش وترك در قالب نشود
ح: در قالبهاي توليد شده عمليات بار ريزي مذاب انجام مي شود ط: پس از انجماد مذاب ،‌پوسته سراميكي شكسته ميشود.
ي: در آخرين مرحله قطعات از راهگاه جدا مي شوند.
مواد نسوز در فرآيند پوسته اي دقيق:
نوعي سيليس به دليل انبساطي حرارتي كم به طور گسترده به عنوان نسوز در روش پوسته اي دقيق مورد استفاده قرار مي گيرد.اين ماده نسوز براي ريخته گري آلياژهاي آهني و آلياژهاي كبالت مورد استفاده قرار مي گيرد. زير كنيم شايد بيشترين كاربرد را به عنوان نسوز در فرآيند پوسته اي دارد. اين ماده بهترين كيفيت را در سطوح قطعه ايجاد نموده و در درجه حرارتهاي بالا پايدار بوده و نسبت به خورديگ توسط مذاب مقاوم است. آلومين به دليل مقاومت كم در برابر شوك حرارتي كمتر مورد استفاده قرار ميگيرد. به هر حال در برخي موارد به دليل مقاومت در درجه حرارت بالا ( تا حدودc ْ1760 مورد استفاده قرار مي گيرد.
چسبها :‌مواد نسوز به وسيله چسبها به يكديگر مي چسبد اين چسبها معمولا شيميايي مي باشند سليكات اتيل ،‌سيليكات سديم و سيليس كلوئيدي . سيليكات اتيل باعث پيدايش سطح تمام شده بسيار خوب ميشوند. سيليس كلوئيدي نيز باعث بوجود آمدن سطح تمام شده عالي مي شود.
اجزاي ديگر: يك تركيب مناسب علاوه بر مواد فوق شامل مواد ديگري است كه هر كدام به منظور خاصي استفاده مي شود.
اين مواد به اين شرح است : - مواد كنترل كننده ويسكوزيته - مواد تركننده جهت كنترل سياليت دو غاب و قابليت مرطوب سازي مدل - مواد ضد كف جهت خارج كردن حبابهاي هوا - مواد ژلاتيني جهت كنترل در خشك شدن و تقليل تركها فرايند تهيه قالبهاي توپر در ريخته گري دقيق: شكل به طول شماتيك مراحل تهيه قالب به روش توپر را نشان مي دهد كه عبارتند از :
الف : تهيه مدلهاي ذوب شونده
ب :‌مونتاژ مدلها : اين عمليات درقسمت
ج: توضيح داده شده ح: مدلهاي خوشه اي و ضمائم آن درداخل درجه اي قرار ميگيرد و دوغاب سراميكي اطراف آن ريخته ميشودتا درجه با دو غاب ديرگداز پر شود. به اين دو غاب دو غاب پشت بند نيز گفته ميشود . اين دو غاب در هوا سخت مي شود و بدين ترتيب قالب به اصطلاح توپر تهيه مي شود
د: عمليات بار ريزي انجام ميشود
ه : قالب سراميكي پس ازانجماد مذاب شكسته مي شود
و: قطعات از راهگاه جدا مي شوند شكل دادن به روش ريخته گري دو غابي مقدمه اين طريقه شبيه كار فيلتر پرس است ، به اين معنا كه مقدار آب به مواد اوليه اضافه شده تا حالت دو غابي به خود بگيرد. بايد خارج شود ،به اين دليل براي ساختن اشيا روش كندي است . به طور كلي اين روش موقعي مورد استفاده قرار ميگيرد كه شكل دادن به روشهاي اقتصادي تر غير ممكن باشد. ازطرف ديگر مواقعي از اين روش اسفتاده مي كنند كه تعدااد زيادي از قطعه مورد درخاواست نباشد . برتري بارز اين روش در توليد قطعات پيچيده است . دوغاب،‌داخل قالبهاي گچي متخلخل كه شكل مورد نظر را دارد، ريخته مي شود . آب دو غاب جذب قالب شده و دراثر اين عمل يك لايه از مواد دو غاب به ديواره قالب بسته مي شود و شكل داخل قالب را به خود مي گيرد.دو غاب در داخلي قالب باقي مي ماند تا زماني كه لايه ضخامت مورد نظر را پيدا كند. اگر ريخته گري تو خالي نباشد ،‌نيازي به تخليه دو غاب نيست ، ولي براي قطعاتي كه توخالي باشند، قالب برگدانده ميشود . دو غاب اضافي كه روي سطح قالب قرار دارد،‌به وسيله كرادكي تراشيده مي شود . سپس لايه اضافي با كمك چاقو در ناحيه ذخيره برداشته مي شود . جدارة تشكيل دشه كه همان قطعه نهايي موردنظر است، درقالب باقي مي ماند تا زماني كه كمي منقبض شده و از قالب جدا شود. سپس مي توان آن را از قالب در آورد . بعد از اينكه قطعه مورد نظر خشك شد،‌كليه خطوط اضافي كه دراثر قالب روي آن ايجاد شده است، با چاقو زده و يا به وسيله اسفنج تميز مي شود در اين مرحله قطعه آماده پخت است . چون آب اضافي دو غاب حين ريخته گري خارج شده ، سطح دو غاب در داخل قالب پايين مي آيد. به اين دليل معمولا يك حلقه بالاي قالب تعبيه مي شود تا دو غاب را بالاي قعطه مورد نظر نگه دارد. اين حلقه ممكن است از گچ و يا از لاستيك ساخته شود . اگر ازگچ ساخه شود ، داخل آن نيز دو غاب به جدا بسه شده و با كمك چاقو تراشيده ميشود. وقتي كه جسم داخل قالب گچي كمي خشك شد،‌اسفنجي نمدار دور آن كشيده مي شود تا سطحي صاف به دست آيد . اين روش كه در بالا به ان اشاره شد ، براي ريخته گري اجسامي است كه داخل آنها خالي است . مانند گلدان، زير سيگاري ، و غيره ... اما طريقه اي هم هست كه براي ساختن اجسام توپر به كار مي رود ، به اين تريتب كه دو غاب داخل قالب مي ماند تا اينكه تمام آن سف شود. براي ساختن اشيايي كه شكل پيچيده دارند ، ممكن است قالب گچي ازچندين قعطه ساخته شود تا بتوانيم جسم داخل آن را از قالب خارج كنيم ، هر قطعه قالب شامل جاي خالي است كه قعطه قالب ديگر در آن جا مي گيرد. (‌نروماده ) اگر قالب داراي قطعات زيادباشد،‌لازم است در حين ريخته گري خوب به هم چسبد اين كار را مي توان به وسيله نوار لاستيك كه محكم به دور آن مي بنديم انجام دهيم . هنگام در اوردن جسم از قالب بايد اين نوار لاستيكي را باز كرده و برداريم. غلظت مواد ريخته گري بايد به اندازه كافي باشد كه باعث اشباع شدن قالب از آب نشود . بخصوص موادي كه شامل مقدار زيادي خاك رس هستند،‌غلظت آنها به قدري كم خواهد شد كه ريخته گري آنها مشكل شده و معايبي هم در حين ريخته گري ايجادمي شود. براي اينكه دو غاب را به اندازه كافي روان كنيم . مواد روانسازي به دو غاب اضافه مي شود.
ريخته گري دو غابي تجهيزات مورد نياز: مواد مورد نياز - مواد اوليه - آب - روانساز( سودا و سيليكات سديم يا آب شيشه ) ابزار مورد نياز - همزان الكتريكي - ترازو ( با دقت 1/0و01/0 گرم) - پارچ دردار - قالب گچي مورد نياز ( قالب قوري - لوله و قالب هاون آزمايشگاهي - دسته هاون آزمايشگاهي - دسته هاون ) - ويسكوزيته متر ريزشي با بروكفيد - لاستيك نواري - ميز كار آماده سازي دو غاب توزين و اختلاط مواد اوليه :‌در توليد فرآورده هاي سراميكي ،‌عمل توزين مواد اوليه به طور كلي مي تواند به دو روش انجام شود. (‌توزين به روش خشك ) (‌توزين به روش تر )‌در مرحله تهيه و آماده سازي بدنه ،‌روش توزين عامل بسيار مهم و تعيين كننده اي است.
توزين درحالت خشك : در اين روش ،‌عمل توزين هنگامي صورت مي گيرد كه مواد اوليه به صورت خشك و يا تقريبا خشك باشند و هنوز تبديل به دو غاب نشده باشند . هنگام توزين ،‌حتما بايد آب موجود درمواد اوليه و به طور عمده در مواد پلاستيك (‌كه از محيط اطراف جذب شده و يا در معدن در اثر ريزش برف و باران مرطوب و نمدار شده است )‌منظور شود . البته بايد توجه داشت كه تعيين دقيق مقدار رطوبت موجود در مواد اوليه،عملا غير ممكن است و اين موضوع ، يعني عدم دقت ، نقص بزرگ توزين به روش خشك است . در عمل از تك تك مواد اوليه نمونه برداري كنيد ،‌و بعد از توزين آن را در خشك كن آزمايشگاهي در دماي ( ) قرار دهيد بعد از 24 ساعت نمونه را دوباهر توزين كنيد . اختلاف وزن نسبت به وزن اوليه را محاسبه كنيد تا درصد رطوبت خاك مشخص شود . بعد از تعيين درصد رطوبت ، درصد فوق را در توزين نهايي مواد اوليه منظور كنيد . توزين در حالت تر: در اين روش،‌عمل توزين بعد از تبديل هر يك از مواد اوليه به دو غاب انجام مي شود. بديهي است كه هريك از مواد اوليه به دو غاب انجام مي شود . بديهي است كه در روش خشك گفته شد ، وجود نخواهد داشت . البته در صنعت به لحاظ نياز اين روش به چاله هاي ذخيره سازي كه فضاي بيشتري با سرماهي گذاري اوليه بالاتري را مي طلبد ،‌كمتر استقبال مي شود. در مورد توزين به روش تر ،‌حتما اين روش مطرح خواهد شد كه چگونه مي توان به مقدار مواد خشك موجود در دو غاب هر يك از مواد اوليه پي برد. در عمل براي تعيين مقدار مواد خشك موجود درغابها از رابطه برونينارت استفاده مي شود . W=(p-1) W= وزن ماده خشك موجود در يك سانتيمتر مكعب از دو غاب (‌گرم ) P= وزن ماده خشك موجود در يك سانتيمتر مكعب = وزن مخصوص ( دانسيته ) دو غاب درعمل با توزين حجم مشخصي از دو غابها،‌مي توان به وزن مخصوص يا دانسيته آنها پي برد. در مورد وزن مخصوص مواد خشك بايد اشاره شود كه به طور معمول اين مقدار حدود 5/2 تا6/2 گرم بر سانتيمتر مكعب است. بنابراني اگر با تقريب ،‌وزن مخصوص را 5/2 اختيار كنيد ، مقدار كسري برابر با خواهد بود . پس تنها عامل در اكثر موارد،‌دانسيته دو غابها است .
الك كردن : عمل توزين مواد اوليه چه به صورت تر باشد و چه در حالت خشك ،‌ابعاد ذرات دو غاب بدنه موجود در حوضچه هاي اختلاط نبايد از حدو مورد نظر بزرگتر باشد. تعيين ابعاد ذرات موجود در دو غاب،‌قسسمتي از اعمال روزمره آزمايشگاهها ي خطوط توليد است و اين عمل در پايان نمونه برداري در حين سايش انجام گيرد و سپس تخليه انجام مي گيرد. در هر صورت ،‌انتخاب دانه بندي مناسب بستگي به فاكتور هاي ذيل دارد: - نوع بدنه ( چيني ظروف- چيني بهداشتي ،- نوز) - نوع مواد اوليه و درصد انها (‌- بالكي) - خواص ريخته گري ( تيكسوتراپي ،‌- سرعت ريخته گري) - جذب آب - عمل الك كردن براي جداسازي ذرات درشت و كنترل خواص دوغاب بسيار ضروري است. زيرا اولا وجود ذرات درشت عوارض گسترده اي بر پروسس ريخته گري ،‌- خواص دو غاب ،‌- خواص حين پخت و خواص محصول نهايي دارد. ثانيا ،- كنترل دانه بندي براي خواص دو غاب شديدا تحت تاثير دانه بندي بوده و نبايد از حد متعارفي كمتر باشد . انتخاب و شماره الك توسط استاد كار انجام خواهد شد. عموما به لحاظ وجود ذرات درشت و حضور ناخالصيهاي گسترده در مواد اوليه نظير موادآلي ،‌ريشه درختان ،‌كرك و پشم كه به منظور افزايش استحكام خام به بعضي از مواد اوليه زده مي شود ،‌غالبا چشمه هاي الك زود كورمي شود و ادامه عمل الك كردن را با مشكل مواجه مي كند. لذا غالبا الكهارا چند طبقه منظور كرده و طبقات نيز از مش كوچك به مش بزرگ از بالا به پايين قرار مي گيرند تا دانه هاي درشت تر بالاو دانه هاي كمتري روي الك زيرين كه داراي چشمه هاي ريزتري است ،‌قرار گيرد .
آهن گيري: مي دانيد كه اهن با ظرفيتهاي مختلف در مواد اوليه يا بدنه هاي خام وجود دارد، در مجموع چهار شكل متفاوت آهن وجود دارد. - به صورت يك كاتيون در داخل شبكه بلوري مواد اوليه - به صورت كانيهاي مختلف كه به عنوان ناخالصيهاي طبيعي با مواد اوليه مخلوط مي شوند . - به صورت ناخالصيهاي مصنوعي كه در اثر سايش صفحات خرد كننده سنگ شكنها و آسيابها به وجود آمده اند . فقط در حالت اخير آهن به صورت فلزي يا آزاد وجود دارد. لذا در اين حالت توانايي مي توان عمل اهن گيري را انجام داد. - به صورت تركيبات دو وسه ظرفيتي آهن كه در اثر زنگ زدگي خطوط انتقال دو غاب ،‌- وارد دوغاب ميشوند.در توليد فرآورده هاي ظريف براي تخليص دو غاب از ذرات آهن موجود ،‌- از دستگاههاي آهنر يا مگنت دستي استفاده مي شود . دستگاههاي آهنربا اگر چه عامل بسيار موثري در حذف آهن و تخليص دو غاب هستند،‌- ولي ماسفانه بايد توجه داشت كه اين دستگاهها قادر به جذب تمام مواد وذرات حاوي آهن نيستند . در بين كانيهاي مهم آهن، كانيهاي مگنيت سيدريت ‌و هماتيت  به ترتيب داراي بيشترين خاصيت مغناطيسي هستند و بنابراين ،‌به وسيله دستگاههاي آهنربا جذب مي شوند . در كانيهاي ليمونيت ماركاسيت و پيريت  خاصيت مغناطيسي به ترتيب كاهش يافته و به همين دليل در عمل ، احتمال جدا سازي اين كانيها به وسيله دستگاههاي آهنربا بسيار كم است . در مورد آهن فلزي بديهي است كه دستگاههاي آهنربا به راحتي قادر به جذب آنها هستند. تنظيم خواص رئولوژيكي بعد از اينكه دو غاب الك و آهنگيري شد، دو غاب رابه چاله ذخيره يا به ظرف مخصوص انتقال مي دهيم . در حالي كه همزن الكتريكي با دور كم در حال هم زدن آرام دو غاب است ، از چاله نمونه برداري كرده و آزمونهاي زير را اعمال مي كنيم تا فرم پيوست تكميل شود. همان طوريكه در فرم ملاحظه مي شود ،
شامل مراحل زير است :‌اولين مرحله تنظيم دانسيته دوغاب است . بدين معنا كه سرعت ريخته گري يا مدت زماني كه لازم است دو غاب در قالب گچي بماند و به ضخامت مورد نظر برسد، تنظيم شود . بدين منظور در ابتدا قالب گچي مناسب را كه داراي عمر مشخص و درصد آب به گچ ثابت و معيني است آماده مي كنيم و يا اينكه مي توانيم از يك مدل مشخص در خط توليد استفاده كنيم بعد از بستن قطعات قالب، آنها را با كمك يك نوار پهن لاستيكي نظير تيوپ دوچرخه يا لاستيكي كه از تيوپ ماشين معمولي بريده شده است ، كاملا در كنار هم جذب و محكم كنيد . دو غاب حاصل را به داخل قالب گچي بريزيد . و بعد از مدت زمان مشخصي ،‌در نتيجه واكنشهاي متقابل بين دو غالب وقالب گچي ،‌لايه اي درمحل تماس دو غاب و قالب ايجاد مي شود .‌واضح است كه قطر لايه ايجاد شده بستگي به زمان توقف دو غالب در قالب دارد. بعد از گذشت مدت زمان مورد نظر ، دو غاب اضافي موجود قالب تخليه مي شود . اين زمان به طور عمده بستگي به قطر فراورده مورد نظر وسرعت ريخته گري دو غاب دارد . بايد توجه داشت كه تراكم قالب گچي نيز عامل موثري در زمان ريخته گري است . ولي براي ايجاد زمينه اي در ذهن دانش آموزان بايد اشاره شود كه با توجه به كليه عوامل موثر زمان ريخته گري به عنوان مثال براي فرآورده ها بهداشتي به قطر حدود 10 يا 11ميليمتر،‌معمولا حدود تا 2 ساعت ،‌براي ظروف غذا خوري از جنس ارتن و ريا پرسلان با قطر2 تا 3 ميليمتر ، حدود 15 تا 25 دقيقه و براي چيني استخواني به همين قطر حدود 2 تا 5 دقيقه است .سپس قالب و فرآورده شكل يافته در آن براي مدتي به حال خود گذاشته مي شود تا لايه ايجاد شده ،‌تا حدودي خشك و در نتيجه كوچكتر شود .(‌دراثر انقباض تر به خشك ) بعد از اين مرحله قطعه شكل يافته به راحتي از قالب جدا شده و مي توان آ نرا از داخل قالب گچي خارج كرد درهنگام تشكيل لايه در محل تماس قالب و دوغاب،‌حجم دو غاب موجود در غاب به مرور كمتر وكمتر مي شود . به همين دليل لازم است كه مجددا مقاديري دو غاب به داخل قالب گچي ريخته شود. با توجه به اينكه انجام اين عمل نيازمند نيروي انساني بيشتر و نيز مراقيت دايم است، در عمل قطعه اي در دهانه قالب گچي تعبيه شده كه اصطلاحا به آن ((‌حلقه 45)) گفته مي شود. اين حلقه باعث ايجاد ستوني از دو غاب برفراز قطعه ساخته شده مي شود. در نتيجه با كاهش حجم دو غاب موجود در قالب ،‌نيازي به اضافه كردن مجدد دو غاب نيست. در بعضي موارد به جاي تعبيه حلقه از قيف استفاده مي شود . حلقه ها مي توانند از جنس لاستيك و يا گچ باشند. در صورتي كه حلقه ها از جنس گچ باشند، در سطح داخلي حلقه ،‌در محل تماس دو غاب با گچ نيز لايه اي ايجاد ميشود . اين لايه اضافي و نيز ديگر قسمتهاي اضافي ( به عنوان مثال اضافات ايجاد شده در محل درز قالبها)‌در مرحله پرداخت بريده و جدا مي شوند . قالبهاي گچي به ندرت يك تكه هستند. بدين معني كه معمولا فراورده ها در قالبهاي چند تكه شكل مي يابند. از طرف ديگر در مورد بعضي از شكلهاي پيچيده لازم است مدل اصلي به چند قعطه مختلف تجزيه شده و هر يك از قسمتها جداگانه شكل بگيرند . سپس، بعد از خروج از قالبها به يكديگر متصل شوند. به عنوان مثال ، در مورد ظروف خانگي دسته فنجانها و يا لوله قوريها به صورت مجزا شكل يافته و پس از خروج از قالب، به بدنه اصلي چسبانده مي شوند . مرحله چسباندن قطعات در شكل دادن فراورده ها داراي اهميت زياد است . درشكل دادن به روش ريخته گري به صورت كاملا ساده نشان داده شده است . تعيين زمان ريخته گري دو غابي وسايل مورد نياز مواد اوليه مورد نياز تعداد پنج عدد قالب گچي دو غاب تنظيم شده ليواني كوليس يا ريز سنج كاغذ ميليمتري سيم يا فنر براي برش دادن خط كش كرنومتر مدت زماني كه دو غاب در داخل قالب باقي مي ماند ، در قطر لايه ايجاد شده ويا به عبارت ديگر در ضخامت بدنه خام ، تاثير بسيار زيادي دارد. بدني معني كه چنانچه دو غاب اضافي همچنان در قالب باقي مانده و تخليه نشود و اصطلاحا (( زمان بيشتر به دو غاب داده شود ))‌،‌قطر لايه ايجاد شده افزايش خواهديافت . بايد توجه داشت كه با گذشت زمان ،‌سرعت تشكيل ثابت نبوده و به مروركند تر مي شود . چرا كه در اين شرايط ،‌خود لايه ايجاد شده به صورت سدي در ماقابل نفوذ آب به داخل گچ ،‌عمل مي كند. همچنانكه مشاهده مي شود ، اين عامل كه اصطلاح (( ريخته گري)) به آن اتلاق مي شود، عامل مهمي درتعيين قطر بدنه خام (‌ودر نتيجه ديگر خصوصيات بدنه ) و نيز سرعت توليد است . به همين دليل ،‌يكي از مهمترين خواص دوغابها مقدار ( سرعت ريخته گري) آنها است. به طور مشخص ،‌سرعت ريخته گري عبارت است از ضخامت ايجاد شده در واحد زمان و عوامل موثر در ان كلا عبارتند از : فشار، درجه حرارت ،‌وزن مخصوص دو غاب و بالاخره مقاومت لايه ريخته گري شده در برابر عبورآب . دو عامل اخير وبخصوص آخرين عامل ، مهمترين مواردي هستندكه عملادرصنعت مورد توجه قرار مي گيرند . مقاومت لايه ريخته گري شده در برابر عبور آب ، خود به عوامل ديگري بستگي دارد كه به طور خلاصه عبارتند از:نوع و يا دانه بندي مواد و نيز چگونگي و يا شدت روان شدگي ( به عبارت ديگر تجمع و ياتفرق ذرات )ضمنا بايد توجه داشت كه در سرعت ريخته گري ،‌عوامل خارجي ديگري كه ربطي به خواص دو غاب ندارند نيز موثر هستند. مانند تراكم و يا تخلخل قالب گچي و درصد رطوبت موجود در آن.ضخامت لايه ايجاد شده رابطه مستقيم با جذر زمان ريخته گري دارد. بنابراين ،‌بين زمان و ضخامت لايه رابطه زير بر قرار خواهد بود: ويا در رابطه فوق ، 1ضخامت لايه ايجاد شده ( به ميلي متر )‌و t زمان (‌به دقيقه)‌وk ضريب ثابت است . به همين دليل سرعت ريخته گري معمولا به صورت بيان مي شود . رابطه فوق بدين معني است كه به عنوان مثال چنانچه ساخت فرآورده اي به ضخامت يك ميليمتر ،‌چهاردقيقه زمان احتياج داشته باشد، ساخت فراورده ديگر به ضخامت 2 ميليمتر در همان شرايط به شانزده دقيقه زمان نياز دارد. با اين توضيحات ، براي تعيين سرعت ريخته گري و در كنار آن زمان ريخته گري، به صورت زير عمل كنيد: نخست روي قالبهاي گچي به ترتيب شماره يك تا پنج بزنيد ، سپس دو غاب را به ترتيب در اولين قالب ريخته و بلافاصله كرنومتر را بزنيد .بلافاصله قالب گچي ديگر و درنهايت پنجمين قالب گچي را از دو غاب پركنيد. بعد از يك دقيقه اولين قالب را و بعد بترتيب زيرا قالبهاي ديگر را تخليه كنيد : بعد از اينكه آخرين قطرات دو غاب از چكه كردن باز ايستاد ،‌قالب را به حال خود بگذاريد و بعد از زمان مشخصي كه جداره تشكيل شده در اثر انقباض از قالب جدا شد، آن را از قالب بيرون آورد. با ريز سنج يا با كمك كوليس اندازه گيري كنيد.سپس با كمك كاغذ ميليمتر و با انتخاب دو محور xوy به ترتيبx را به عنوان زمان و y را به عنوان ضخامت با كمك نقطعه يابي رسم كنيد. در اين حالت با رسم 1 بر حسب خواهيد توانست ضريب خط را بدست آوريد كه همان سرعت ريخته گري است . و از انجا مي تونيد به راحتي هر ضخامتي را كه مي خواهيد ، تعيين و زمان آن را محاسبه كنيد. مثلا اگر سرعت ريخته گري 5/0 باشد،يعني ( ميليمتر مربع بر دقيقه) براي داشتن بدنه اي به ضخامت 8/0 سانتيمتر به صورت زير محاسبه مي كنيم . دقيقه َ 2.8 = 60 ÷ 128 يعني بايد 2 ساعت و 8 دقيقه زمان بدهيد تا جداره مورد نظر تشكيل شود.يكي از عوامل موثر درسرعت ريخته گري ، وزن مخصوص دو غاب و يا به عبارت ديگر نسبت بين مواد جامد و آب است . علاوه بر اين مورد افزايش مقار اب در دو غاب ريخته گري باعث اشباع سريعتر قالبها مي شود كه به نوبه خود خشك كردن كامل قالبها باعث فرسودگي سريعتر آنها و نهايتا كاهش بازدهي قالبهامي شود . وزن مخصوص دو غابهاي ريخته گري بايد حتي المقدور بالا باشد. علت اساسي استفاده از روان كننده ها در دوغابهاي ريخته گري ،‌همين مورد است . چرا كه بدون استفاده از روان كننده ها تهيه دو غابهايي با وزن مخصوص بالا ، تقريباً غير ممكن است . به همين دليل يكي از خواص مخصوص آنها است . در توليد فرآورده هاي سراميك ظريف به طور معمول وزن مخصوص دو غاب ريخته گري بين 5/1 تا است. يكي ديگر از خصوصيات بسيار مهم در دو غابهاي ريتخه گري و يسكوزيته آنهاست .ويكسوزيته يك دو غاب علي رغم وزن مخصوص بسيار بالاي آن بايد درحدي باشد كه درمقياس صنعتي ، دوغاب به راحتي از الكها و يا خطوط لوله عبور كند و درعين حال بتواند تمامي زواياو گوشه هاي قالب را پركند. مساله مهم درارتباط بين وزن مخصوص ويسكوزيته و روان كننده اين موضوع است كه اگر چه تغييرات وزن مخصوص ويا به عبارت ديگر مقدار آب و نيز تغييرات مقدار روان كننده در ويسكوزيته موثر هستند. ولي تغييرات مقدار روان كننده در مقدار وزن مخصوص بيتاير است ودر نتيجه در خطوط توليد كارخانه ها ،‌با اندازه گيري و يسكوزيته و وزن مخصوص در بسياري موارد مي توان به تغييرات مقدار روان كننده پي برد. علاوه برسرعت ريخته گري ،‌وزن مخصوص و ويسكوزيته عامل ديگري نيز دردو غاب بدنه خام اهميت دارد و آن تيكسو تروپي است ؛ خاصيت تيكسوتر را به طور خلاصه مي توان به صورت ‍«افزايش ويسكوزيته دو غاب دراثر سكون و ركود و كاهش ويسكوزيته دراثر هم خوردن» تعريف كرد. دو غابي كه داراي تيكسوتر و پي زيادي است بلافاصله بعد از هم خوردن ممكن است داراي رواني مناسبي باشد. ولي بعد از مدتي سكون ، ويسكوزيته آن به شدت افزايش مي يابد. افزايش ويسكوزيته در اثر خاصيت تيكسوتروپي، گاه به حدي است كه چنانچه ظرف حاوي دو غاب بعد از مدتي سكون ،‌وارونه شود، دو غاب داخل آن از ظرف خارج نمي شود. در دو غابهاي ريخته گري به طور معمول مقادير كمي تيكسوتروپي مطلوب است. چراكه تيكسوتروپي باعث افزايش سرعت ريخته گري شده و درعين حال استحكام و ثبات خاصي را در قطعه ريخته گري شده ايجاد مي كند.( بايد دقت شود كه منظور ، ايجاد استحكام و در حالت پلاستيك است ( درصورتي كه استحكام خشك مد نظر باشد، خلاف اين موضوع صحيح است . بدين معني است كه رسهاي روان شده به دليل تراكم بيشتر داراي استحكام خشك بسيار بيشتري هستند. استحكام خشك زيادتر فرآروده هايي كه به روش ريخته گري شكل مي يابند نيز به همين دليل است ). از طرف ديگر وجود مقدار زيادي تيكسوتروپي دردوغاب نيز باعث بروز اشكالاتي مي شود؛ تيكسوتروپي زياد در دو غاب باعث سست شدن فراورده ريختهگري مي شود ،‌به نحوي كه چنين فرآورده هايي را مي توان به راحتي تغيير شكل داده و با تكان دادن ممكن است مجددا به دو غاب تبديل شوند. به عنوان يك قانون كلي ، روان كننده ها نه تنها باعث كاهش ويكسوزيته مي شوند، بلكه تيكسوتروپي رانيز كاهش مي دهند. بنابراين ،‌مقدار مصرف روان كننده بايد به نحوي تنظيم شود كه با ايجاد بيشترين مقدار رواني ، مقادير كمي تيكسوتروپي در دو غاب ايجاد شود. دليل استفاده مشترك از سليكات و كربنات سديم به عنوان روان كننده همين مورد است. سيليكات سديم اگر چه باعث رواني دو غاب مي شود. ولي تيكسوتروپي ار ينز به طور كامل از بين مي برد . در حالي كه كربنات سديم درعين حال كه باعث كاهش ويسكوزيته مي شود، مقادير كمي تيكسوتروپي در دو غاب باقي ميگذارد. استفاده توام از اين دو روان كننده باعث ايجاد بيشترين حد رواني و در عين حال وجود مقدار كمي تيكسوتروپي در دو غاب مي شود.
روشهاي ساخت ماهيچه هاي سراميكي: ماهيچه هاي سراميكي به خاطر دقت ابعادي بالا در ريخته گري قطعات دقيق به كاربرده مي شوند. اين ماهيچه ها به دو روش دو غابي و فشاري ساخته مي شوند كه از نظر نوع نسوز يكسان بوده ولي چسبهاي آنها با هم تفاوت دارد. دو روش ساخت ماهيچه ها در ذيل به اختصار شرح داده مي شود:
الف ) ماهيچه هاي ساخت سراميك به روش دو غابي در اين روش يك مدول مومي به شكل ماهيچه موردنظر ( با احتساب انقباضات موم و مواد سراميكي پس از خشك شدن) ساخه مي شوند. پس اين مدل مومي را در داخل يك قالب مي گذاريم به طوريكه يك قسمت از مدل جهت خروج موم و وارد كردن دو غاب سراميك به آن درنظر گرفته شود. پس دو غاب گچي آماده شده را در درون قالب حاوي مدل مومي مي ريزيم و پس ازسفت شدن دو غاب گچ آنرا از قالب خارج كرده و در خشك كن قرار مي دهيم پس از خشك شدن قالب گچي مدل مومي را ذوب كرده و از قالب گچي خارج مي نماييم. دو غاب سراميكي تهيه شده به نسبت 70% پودر نسوز و 30% آب را درون قالب گچي تهيه شده مي ريزيم و پس ازخشك شدن مواد سراميكي قالب گچي را شكسته و ماهيچه سراميكي شكل گرفته را خارج مي نماييم . اين ماهيچه را پس از خشك كردن در دمايي حدود950 درجه سانتي گراد پخت مي كنيم. ماهيچه تهيه شده پس از پخت كامل و خنك شدن آماده استفاده مي باشد. قابل ذكر است كه چسبهاي مورد استفاده دراين روش از نوع سيليكاتها مي باشد ونسوز مصرفي داراي عدد ريز دانگي 200يا325 مش است.
بـ )ساخت ماهيچه هاي سراميكي به روش فشاري: در اين روش پودر نسوز مورداستفاده كه ازنوع زيركني يا آلومينيايي يا آلوميناسيليكاتي مي باشد را با رزين مخصوص(موم و..)‌مخلوط كرده و به صورت خمير در مي آوريم خمير تهيه شده ار در درون قالب ماهيچه كه عمدتااز جنس فلز مي باشدبه روش فشاري تزريق مي كنيم . ماهيچه تهيه شده را حرارت داده تا به آرامي موم آن خارج گردد. سپس اين ماهيچه رادر دماي 950 درجه سانتيگراد تحت عمليات نهايي پخت قرار مي دهيم. پس ازپخت كامل ماهيچه و خنك نمودن آن تا دماي محيط ماهيچه مذكور مورد استفاده قرار مي گيرد.

منبع:http://iranwelding.blogfa.com/post-51.aspx

روش های تولید

مقدمه

جايگاههاي سازماني كه مهندسي صنايع اشغال مي كند وبنابراين نياز به دانش روشهاي توليد دارد

 

1)     تحقيق و توسعه: اصلاح و كاهش هزينه محصولات و فرآيندهاي موجود و معرفي محصولات و فرآيندهاي توليد جديد.

2)     مهندسي صنايع : طرح‌ريزی، توسعه، نگهداری و اداره برنامه پیوسته جهت كاهش هزینه، بهبود كیفیت و افزایش بازده عملیات.

3)     مهندس تولید (فرآیند): انتخاب روشهای تولید، تجهیزات تولید و تولید طرح وكنترل ابزار.

4)     تضمین كیفیت: سنجش محصول با مشخصه‌های محصول و فرآیند تولید نسبت به استانداردها.

5)     ایمنی صنعتی: تعیین روشهای ایمن تولید.

6)     نگهداری و تعمیرات: طرح و ارائه مشخصات فنی تجهیزات جدید، طراحی و بهره‌برداری از سیستمهای تاسیساتی و تجهیزاتی.

7)     مهندسی روش‌ها:      الف) تركیب مشخصی از جانمایی و شرایط كاری، مواد، تجهیزات،

ابزارها و الگوه‌های حركت.

ب) ترتیب عملیات و/یا فرآیندهای لازم برای تولید قطعه جدید.

ج) رویه یا ترتیب حركات یك یا چند نفر جهت انجام كاری مفروض.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

مواد تولید

الف) فلزات

1-   آهن

تولید آهن از سنگ معدن صورت می‌گیرد. آهن به شكل طبیعی بصورت تركیب شیمیایی با اكسیژن، گوگرد و سیلسیم (سنگ آهن) وجود دارد. این تركیب را باید احیای شیمیایی كرد تا آهن عنصری تولید شود.

فرآیند احیا شیمیایی یا پالایش، در كوره های بلند انجام می شود. در آنجا سنگ آهن خرد شده با كك و آهك مخلوط شده و هوای گرم را با فشار درون كوره عبور می دهند تا واكنش شیمیایی سریعتر انجام شود.

كك علاوه بر تامین گرمای احتراق فرآیند پالایش، با اكسیژن سنگ معدن تركیب شده و اكسیدهای كربنی ایجاد می كند تا اكسید آهن را به شكل آهن عنصری احیا كند.

فلز مذاب كوره بلند در درون قالب‌هایی ریخته‌شده تا منجمد شود. این فرآورده چدن خام نام دارد.

 

2-   چدن

خانواده‌ای از فلزات كه بطور معمول  2تا 4 درصد وزنی كربن و قدری سیلسیم دارد. تفاوت انواع چدن در كربن آنهاست. انواع آن عبارتند از:

-          چدن خاكستری، دارای پولك های گرافیتی است.

کاربردها، مزایا و معایب آن،      ریخته گری پوسته موتور خودرو

                                      ماشین‌كاری راحت

                                      عدم كاربرد در خم‌كاری

-          چدن سفید

-          چدن چکش‌خار، دارای گوی‌های گرافیتی است.

-          چدن داکتیل، دارای گره‌های گرافیتی است.

-         چدن با گرافیت فشرده

 

3-   فولاد

فولادها نیز آلیاژ آهن و كربن هستند ولی میزان كربن آنها كمتر از چدن است.

معمولا فولادها را در كوره اجاق گاز یا كانورتور اكسیژن قلیایی تولید می كنند.

در هر دو فرآیند كربن موجود در آلیاژ در اثر سوختن با اكسیژن كاهش می‌یابد.

مبنای ساخت فولاد سیستم دوتایی آهن - كاربید آهن است.

 

4-   فریت و آستنیت

آهن خالص به دو شکل وجود دارد:

-          در دمای اتاق فریت یا آهن آلفا، شكل پایدار آهن است. ساختار بلوری فریت مكعبی مركزپر است.

-          در دمای بالاتر آستنیت یا آهن گاما با ساختار بلوری مكعبی با وجوه مركزپر، شكل پایدار آهن است.

 

5-   فولادهای میان‌کربن

فولاد حاوی 4 درصد وزنی كربن را در نظر بگیرید كه تا دمای 1000 درجه سانتیگراد گرم و سپس تا دمای اتاق سرد شود. در دمای حدود 727 درجه سانتیگراد، مقدار فریت و آستنیت تقریبا برابر است. بعد از 727 درجه سانتیگراد آستنیت به سمنتیت و فریت تجزیه می شود. اگر فولاد مذكور كاملا سرد شود شامل مناطقی از فریت و چدن سفید می‌شود.

 

6-   فولادهای کم‌کربن یا پرکربن

فولادهای کم‌کربن با کمتر از 0.2 درصد وزنی کربن برای ساخت فرآورده‌هایی مانند ورق‌های نوردشده مورد مصرف در بدنه اتومبیل استفاده می‌شود. این فولادها را می‌توان خم کرد.

فولادهای پر کربن که حدود 0.8 درصد وزنی کربن دارند حاوی مقادیر زیادی کاربیل هستند، در نتیجه بسیار سخت و بادوام هستند. برای ساخت فرآورده‌هایی مانند ریل راه‌آهن از این فولادها استفاده می‌شود.

 

7-   مارتنزیت

با سرد كردن سریع آستنیت حاوی كربن، فرصت تشكیل چدن سفید وجود ندارد و نوعی ساختار مركزپر تغییر ‌یافته ایجاد می‌شود كه در آن اتم كربن بصورت محلول باقی می‌ماند. این حالت همان مارتنزیت است.

مارتنزیت بسیار سخت و ترد است و مقاومت به ضربه بسیار پایینی دارد.

سخت كردن قطعات یا همان سرد كردن سریع را می‌توان بصورت موضعی انجام داد. مثلا برای سخت كردن ابزارهایی مانند قلم و گوه كه لبه كار باید بسیار سخت باشد ولی مقاومت ابزار در برابر ضربه حفظ شود، می‌توان از سخت كردن موضعی نوك ابزار استفاده كرد.

 

 

8-   فولادهای آلیاژی

برای تولید فولادهای زنگ نزن كه به سبب مقاومت زیاد در مقابل خوردگی شهرت دارند مقدار زیادی (10 تا 20 درصد وزنی) كرم و نیكل بكار می‌رود.

مقادیر زیاد عناصر آلیاژی می‌توانند فاز آستنیت را پایدار كنند، بطوری كه حتی در حرارت اتاق نیز پایدارباشد.

 

9-   آلومینیوم

انرژی مورد نیاز برای تبدیل اكسید آلومینیوم به آلومینیوم فلزی (احیاء كردن) آنقدر بالاست كه از اكسایش ایجاد نمی‌شود. بنابراین باید از روشهای الكتروشیمیایی استفاده كرد.

در این فرآیند، جریان برق را از نمكهای مذاب آلومینیوم با دمای حدود 1000 درجه سانتیگراد عبور می‌دهند و آلومینیوم خالص روی یكی از الكترودها می‌نشیند.

آلومینیوم مقاومت بالایی در مقابل خوردگی دارد.

آلومینیوم نسبت به فلزات دیگر سبك تر است.

از نظر شیمیایی بسیار فعال است.

اكسید آن كه به سرعت در هوا تشكیل می‌شود ئ باعث محافظت از خوردگی بقیه زیر لایه‌ها می‌گردد. این رفتار نقطه مقابل رفتار آهن است كه اكسید آن بصورت لایه‌ای یا ورقه‌ای از روی آن جدا شده و زیر لایه‌ها همواره در معرض خوردگی هستند.

آلیاژهای آلومینیوم به دلیل سبكی در صنایع هواپیمایی كاربرد فراوانی دارد. این آلیاژها مقادیری سیلسیم، منیزیم و مس دارند.

 

10-                   مس

یك فلز غیر آهنی كه بسادگی پالایش می‌شود.

این فلز در طی یك فرآیند گرماشیمیایی پالایش می‌شود.

گرم كردن (كانه) اكسیژن و مقداری از اكسیدهای گوگرد را دفع كرده كه برای جلوگیری از آلودگی هوا باید آنرا توسط دستگاه تصفیه جذب كرد.

با ادامه گرم كردن توسط حضور اكسیژن بقیه گوگرد موجود در كانه دفع می شود و مس حبابدار با خلوص 98% بدست می آید.

مس بدلیل نرم بودن و رسانایی بالای الكتریكی وگرمایی و مقاومت بسیار بالا در مقابل خوردگی در صنایع سیم‌كشی برق و دستگاههای انتقال حرارت و ساخت لوله های انعطاف پذیر بكار می رود.

مس جزء اصلی آلیاژهای برنج و برنز است.

هر دو آلیاژ كاملا سخت و در مقابل خوردگی مقاوم هستند و بنابراین برای ساخت قطعاتی از قبیل یاتاقان یا قطعات در معرض سایش زیاد و محیط های خرنده بسیار مفیداند. (مثل پوسته‌ی بلبرینگ)

 

 

ب) مواد پلاستیکی

کاربرد صحیح پلاستیک‌ها بدلیل ارزان بودن آنها در صنایع حمل و نقل ساختمان، مخابرات، کشاورزی و دارویی مدنظر است.

تعریف پلاستیک: پلاستیک متشکل از نوعی ماده با مولکولهای درشت است که در شکل تمام‌شده جامد است ولی در مرحله‌ای از تولید معمولا با اعمال گرما و فشار به اندازه‌ی کافی برای شکل دادن نرم می‌شود.

موادی که برای بهبود خواص پلاستیک‌ها به آنها اضافه می‌شوند عبارتند از:

-          پلیمرها

-          روان‌کننده‌ها (باعث افزایش انعطاف‌پذیری پلاستیک‌ها می‌شوند)

-          رنگ‌کننده‌ها (برای بهبود خواص ظاهری)

-          کندکننده‌های شعله (کاهش آهنگ اشتغال)

-          پرکننده‌ها (تغییر وزن جهت کاهش هزینه)

-          تقویت‌کننده‌ها (افزایش خواص مکانیکی مانند استحکام فشاری یا کششی مثل بتن)

-          حباب‌سازها (افزایش سختی از طریق ایجاد ساختار اسفنجی)

-          پایدارکننده‌ها (برای بالا بردن عمر آنها)

-          کاتالیزرها (برای افزایش سرعت گیرش یا جامد شدن )

 

انواع پلیمرها

1)     پلاستیک‌های گرم و نرم با قابلیت ذوب و مصرف مجدد مانند موم

2)     پلاستیک‌های گرم و سخت پس از گیرش بار اول آنها را نمی‌توان مجددا به حالت اولیه بازگرداند و تغییر شکل تنها از طریق سایش و یا ماشین‌کاری امکانپذیر است. (مانند بتن)

پلاستیک‌های گرم و نرم

الف- آکریلیک‌ها: آکریلیک‌ها بخاطر کیفیت نورشناختی مورد توجه‌اند. از نظر قابلیت عبور نور بعد از شیشه مناسب‌ترین‌اند و شفافیت خود را تا 10 سال حفظ می‌کنند. مانند انواع عدسی‌ها و پلاستیک‌های روی چراغ‌های ماشین

ب- مواد سلولزی: این مواد سخت و بادوام هستند و بیشترین کاربرد آنها در ورق‌های نازک فیلم‌ می‌باشد.

پ- پلی‌‌اتیلن‌ها: تقسیم‌بندی پلی‌اتیلن‌ها بر حسب چگالی و وزن اتمی رزین به صورت زیر است،

-          پلی‌اتیلن سبک

-          پلی‌اتیلن سنگین

-          پلی‌اتیلن سبک خطی

-          پلی‌اتیلن با وزن مولکولی بسیار زیاد

پلی‌اتیلن‌ها بخاطر مقاومت شیمیایی بسیار خوب و قیمت پایین، بهترین ماده برای ظروف نگهداری اسیدها و بازهای بسیار قوی است.

کاربردهای عمده‌ی پلی‌اتیلن‌ها در ساخت ورقه‌های شفاف، انواع پوشش‌ها، انواع ظروف و کیسه در صنایع بسته‌بندی است.

ت- پلی‌پروپلین: پلی‌پروپلین ماده سنگین و تا حدودی انعطاف‌پذیر است. موارد مصرف آن شامل باتری اتومبیل، قطعات لوازم برقی و درپوش ظروف می‌باشد.

ث- استیرنی‌ها: فرآورده‌های اسفنجی، بسته‌بندی‌های یکبار مصرف و وسایل غذاخوری یکبار مصرف و نیز قطعات تزئینی داخل اتومبیل از موارد استفاده آنهاست. از نوع خاصی از استیرن در ساخت لوله‌های آب نیز استفاده می‌شود.

ج- وینیل‌ها:   1) PVC، این ماده بصورت گرد، دانه و یا نیمه‌جامد موجود است. خواص الکترونیکی بسیار خوب و در مقابل رطوبت مقاومت بالایی دارد. این ماده فقط در تولوئن قابل حل است و کاربرد آن در پوشش کف، دیوارها ، لوله‌های ناودان، لوله‌های آب و فاضلاب، پوشش کابل و سیم می‌باشد.

                    2) PVDC، این ماده در مقابل آب مقاومت بالایی دارد. برای بسته‌بندی مواد غذایی بصورت لایه‌های نازک از آن استفاده می‌شود و ماده اصلی ورقه‌های نازک بسته‌بندی می‌باشد.

چ- فلوئوروپلاستیک‌ها: در ساخت آسترهای مقاوم برای مقابله با مواد شیمیایی و یا سطوح ضدسایش از این ماده استفاده می‌شود.

ح- پلمیرهای مصنوعی:      1) پلی‌استال، کاربردشان در ساخت ابزارآلات قوی، قطعات صنعتی و لوله‌کشی می‌باشد.

                                      2) پلی‌کربنات، کاربردشان در ساخت وسایل ورزشی، کلاه‌های ایمنی، ورقه‌های شفاف مقاوم در برابر ضربه و جلیقه‌های ضدگلوله است.

                                      3) پلی‌آمیدها (نایلون)، کاربردشان در صنایع الکترونیک و بسته‌بندی می‌باشد.

                                      4) ایمید‌های پلی‌آمیدی، این نوع پلاستیک بالاترین مقاومت را در مقابل حرارت دارد و می‌تواند تا 480 درجه سلسیوس حرارت را تحمل کند. کاربرد آنها در یاتاقان‌ها و سیستم انتقال قدرت در موتور و دیگر اجزای مکانیکی است.

                                      5) پلی‌سولفون، بدلیل سختی و مقاومت زیاد، این ماده در مقابل ضربه اولین جانشین مناسب برای فلزات است. اتصالات برقی و لوازم پزشکی کاربرد اصلی این مواد است.

                                      6) پلی‌فنیل‌ اکسید، کاربردشان در ساخت وسایل کامپیوتری می‌باشد. (مانند موس)

                                      7) پلی‌فنیل‌ سولفید، کاربرد این ماده در ساخت قطعات الکترونیکی و مکانیکی است. (مانند کیت)

خ- پلی‌استرهای گرما نرم: الیاف مورد مصرف در لاستیک ماشین‌ها، پوشش‌های نازک درب‌های غذا که قابل انتقال مستقیم از فریزر به ماکروویو هستند و یا ظروف نوشابه‌ای که به روش دمیدن تولید می‌شوند. (اسم تجاری این ظروف پت می‌باشد مثل ظرف سم)

د- پلاستیک‌های گرما سخت:           1) اپوکسی‌ها، مقاومت در برابر دمای بالا و مواد شیمیایی از خواص این مواد می‌باشد. پوشش سطح، صنایع چسب‌سازی، لوله‌سازی و سفینه‌های فضایی.

                                                 2) رزین‌های فرمالرهیدی، روکش روی میزها، صنایع چسب‌سازی و روکش لوازم خانگی از کاربردهای این مواد محسوب می‌شود.

                                                 3) پلی‌استرها، در بدنه‌ی قایق‌های شخصی و تفریحی و نیز در صنایع هواپیماسازی کاربرد این پلاستیک رایج است.

                                                 4) پلی‌اورتان‌ها، بالشتک‌های انعطاف‌پذیر اسفنجی مورد مصرف در ساخت مبل‌ها، تشک خواب و الیاف فرش ماشینی از کاربردهایشان محسوب می‌شود.

                                                 5) سیلیفون‌ها، اجزای انعطاف‌پذیر ابزارها، مواد درزبند، صنایع چسب‌سازی از کاربردشان است.

 

نقش پلاستیک‌ها در صنعت

حدود 23.5% پلاستیک‌ها در صنایع بسته‌بندی بکار می‌روند.

حدود 20% پلاستیک‌ها در صنایع ساختمان‌سازی استفاده می‌شود.

استفاده از عایق اسفنجی به منظور کاهش اتلاف گرمایی ساختما‌ن‌ها و حفظ منابع ارزشمند انرژی مورد توجه است.

حدود 8% پلاستیک‌ها صرف وسایل منزل مانند وسایل برقی، مبل و اسباب باری می‌شود.

توضیح اینکه در اتومبیل‌سازی روند صنعت به سمت تولید شاسی و کلیه زیرمجموعه‌های مربوط به کف اتومبیل طی یک عمل تزریقی-واکنشی پیش می‌رود.

هم‌اکنون بادبان‌های پارچه‌ای و اتاقک‌های چوبی جای خود را به بادبان‌های نایلونی و بدنه‌ی پلی‌استری داده‌اند.

پوست مصنوعی، قلب مصنوعی و داروی پلاستیکی جزء موارد استفاده پلاستیک‌ها در پزشکی هستند.

دماغه‌ی هواپیما، اتصالات زیر بال، اتصالات بال به بدنه از اجزاهای پلاستیکی هواپیما محسوب می‌شوند.

فرآوری‌های پلاستیک‌ها

مشخصه‌های طراحی، شرایط فرآوری و کمیت قطعات تولیدی روشهای مختلف فراوری را مشخص می‌کنند. عمده فراوری‌ها پلاستیکی عبارتند از:

1)     حدیده‌کاری

2)     قالب‌گیری

3)     شکل دادن گرمایی

4)     ریخته‌گری

5)     انبساط

6)     پوشش دادن

7)     تزئین و مونتاژ

8)     جوشکاری و مونتاژ

 

1-  حدیده‌کاری

حدود 33% پلاستیک‌ها به وسیله‌ی حدیده‌کاری فرآوری می‌شوند. حدید‌ه‌کاری عبارتند از ذوب پیوسته پولیمر و خارج ساختن آن با فشار از حدیده.

حدیده سوراخی شبیه به سطح مقطع قطعه‌ی نهایی است. قطعه‌ی حدیده‌کاری شده باید ضمن خروج از حدیده سرد و کشیده شود و به طول مورد نظر بریده شود.

 

انواع ماشین حدیده‌کاری

1)     تک‌پیچ

2)     پیچ دوقلو

3)     سمبه‌ای

4)     پمپ دنده‌ای

تک پیچ: پیچ حدیده‌کاری به صورت انطباق جرم دو لوله‌ی حدیده قرار گرفته، این پیچ هم کار جلو بردن پلاستیک و هم ایجاد گرمای استحکاکی برای ذوب پلاستیک را انجام می‌دهد. برای کنترل دمای حاصل از گرم‌کن‌های برقی و سرد کردن لوله‌ها معمولا از آب یا هوا استفاده می‌شود. (چرخ گوشت)

پیچ دوقلو: تفاوت اصلی با تک‌پیچ عبارتست از وجود دو پیچ جفت‌شونده با هم که ممکن است هم‌سوگرد یا غیر هم‌سوگرد باشند. استفاده از پیچ دوقلو میزان اختلاط و ظرفیت خروجی را بالا می‌برد. حدیده‌ی دوپیچ معمولا برای نرخ تولید بالا و یا ترکیب پلیمرها استفاده می‌شود.

سمبه‌ای: برای کارهای پیوسته و یا گسسته یک سمبه یا پیستون جانشین پیچ حدیده می‌شود.

پمپ دنده‌ای: انتقال پلاستیک یا پلیمر از طریق چرخدنده‌های درگیر انجام می‌گیرد. پمپ‌دنده‌، پمپی با فشار زیاد و دبی (جرم یا حجم در واحد زمان) کم است. (Rotary Pump)

 

اجزای خط حدیده‌کاری

وسایل بالادست شامل تمام وسایلی مربوط به ذوب کردن مانند المنت‌های برقی و فشار دادن پلیمر هستند. وسایل پایین‌دست شامل تمام وسایل سرد کردن و تصحیح اندازه‌ی قطعه حدیده‌کاری شده هستند. تمام اجزاء پس از قالب حدیده‌کاری، وسایل پایین‌دست محسوب می‌شوند. سرد کردن معمولا به کمک وان آب، هوای سرد یا غلاف‌های تبریمدی صورت می‌گیرد. (سرد کردن)

در برخی از تولیدات، از چرخ زنجیردار یا تسمه‌ای در وسایل پایین‌دست استفاده می‌کنند.

 

کاربرد حدیده‌کاری

1)     ترکیب کردن: مخلوط کردن پلیمرها و مواد افزودنی و حدیده‌کاری رشته‌های چندگانه‌ی پلاستیک و حبه‌سازی برای تغذیه ماشین‌های دیگر

2)     لوله‌سازی: لوله‌های نازک و کلفت با قطر بیش از 0.5 انیچ

3)     ساخت پروفیل: قاب‌های پنجره، لبه‌های تزئینی در اتومبیل، زائده‌های پلاستیکی لبه پله‌ها، تسمه‌های لب میز

4)     میله: میله‌گردهایی با قطر بیش از 0.06 اینچ

5)     رشته: رشته‌هایی کمتر از 1.25 میلیمتر و حتی رشته‌های نازکتری به قطر 125 میکرون (الیاف نساجی)

6)     ورقه‌های نازک: با ضخامت بالاتر از 250 میکرون

 

2-  قالب‌کاری

الف- تزریقی: از این قالب‌ها در تولید انبوه پلاستیک‌ها استفاده می‌شود که دارای دقت زیاد و هزینه‌ی کم است. تفاوت آن با حدیده‌کاری در میزان نرم‌سازی است. (بیشتر ذوب می‌کند)

 

انواع قالب‌گیری تزریقی

1)     پیچی رفت و برگشتی

2)     سمبه‌ای

3)     دو مرحله‌ای (شامل یک مرحله حدیده‌کاری و یک مرحله قالب گیری سمبه‌ای می‌شود) پیچ پلاستیک را از داخل حدیده عبور می‌دهد و به داخل پیستون هدایت می‌کند. بعد از پر شدن سیلندر و به هنگام پایین آمدن پیستون، یک شیر سیلان پلاستیک از حدیده به درون سیلندر قطع می‌شود.

 

 

انواع گیره‌های ماشین‌های تزریقی

1)     گیره‌های مکانیکی که با فشار اهرم قالب را بسته نگه می‌دارد.

2)     گیره‌های هیدرولیکی که از یک یا چند سیلندر برای بسته نگه داشتن قالب استفاده می‌شود.

 

نکاتی در رابطه با قالب‌های تزریقی

·         پلاستیک‌های گرم و نرم قالب سرد لازم دارند تا به خوبی در آنها سفت شود. (قالب‌ها با نوعی سیال سرد می‌شوند)

·         طراحی و ساخت قالب بسیار مهم است زیرا همواره باید توزیع فشار داخلی قطعه و دمای آن یکنواخت باشد.

·         همانند ریخته‌گری فلزات پلاستیک‌ چهار قالب را پر می‌کند. (مجرا – راه‌گاه – مدخل – حفره‌ی قالب)

مجرای قالب پلاستیک ماده‌ی مذاب را از روزنه‌ی ماشین به راه‌گاه هدایت می‌کند و راه‌گاه‌ها پلاستیک را بین مدخل‌ها تقسیم می‌کند و مدخل‌ها نقاط ورودی سیستم راه‌گاهی به حفر‌‎ه‌اند.

·         در قالب‌های سرد، مدخل‌ها، راه‌گاه‌ها و مجرا همراه قطعه از قالب خارج می‌شوند.

·         در قالب‌های گرم، مدخل‌ها، راه‌گاه‌ها و مجرا مذاب باقی می‌مانند و قطعه‌ی سردشده خارج می‌شود.

 

 

 

 

شکل

 

 

 

 

ب- قالب‌گیری تزریقی - واکنشی: تفاوت عمده‌ در این حالت با تزریقی در این است که در این نوع قالب‌گیری از یک نوع رزین مایع استفاده می‌شود. رزین با پاشش مستقیم دو مایع به طرف هم به صورت فواره‌های پرفشار درون حفره‌های قالب مخلوط می‌شوند. این فرآیند مخلوط کردن چسبیدنی پرفشار نام دارد. سپرها، صفحه‌ی جلوی ماشین، گوشه‌های تزئینی سپر ماشین مثال‌های خوبی از این روش هستند.

 

ج- قالب‌گیری دمیدنی:          (I) قالب‌گیری دمیدنی حدیده‌ای: تلفیقی از دو روش حدیده‌کاری و دمیدن شیشه است. قطعه به صورت لوله از دستگاه و حدیده‌کاری خارج و درون قالب قرار می‌گیرد. سپس قالب بسته‌شده، حدیده‌کاری متوقف و هوا از طریق منافض بسیار باریک شبیه سوزن به داخل قطعه تزریق می‌شود. قطعه به بدنه قالب چسبیده و شکل نهایی را می‌گیرد. ظروفی با حجم کمتر از 30 تا 380 میلیمتر را می‌توان با این روش تولید کرد.

                                      (II) قالب‌گیری دمیدنی تزریقی: این فرآیند بسیار پیچیده و پرهزینه است. (بسیار مذاب شده)

 

د- قالب‌گیری فشاری: این قالب‌گیری قدیمی‌ترین نوع قالب‌گیری پلاستیک‌هاست. معمولا لاستیک‌های گرم و سخت قالب‌گیری فشاری می‌شوند. نرم‌سازی در این فرآیند با توجه به فشار گیره و گرمای قالب است. (دما)

دستگاه قالب‌گیری فشاری مانند یک پرس هیدرولیک قوی عمل می‌کند.

 

انواع دستگا‌ه‌های قالب‌گیری فشاری

1)     سرریز: ماده‌ی اضافی با فشار از حفره خارج می‌شود و به یک محفظه‌ی سرریز می‌رود.

2)     تمام مثبت: حفره‌ی سرریز وجود ندارد و خوراک قالب باید به دقت اندازه‌گیری شود.

3)     نیمه مثبت: حالتی است بین دو حالت قبلی، ورق‌های پلی‌استر با این روش تولید می‌شود.

 

ه- قالب‌گیری انتقالی: (از نوع قالب‌گیری با دقت بالا است) بدلیل مشکلات نرم‌سازی پلاستیک‌ها درون حفره‌ی قالب ایجاد بسیاری از جزئیات داخلی قطعه و مغزگذاری در قالب‌گیری فشاری غیر عملی است. بنابراین دو شکل قالب‌گیری انتقالی انجام می‌گیرد.

(I)               قالب‌گیری سمبه‌ای که سمبه پلاستیک نرم‌شده را از طریق یک سیستم راه‌گاهی وارد حفره‌ی قالب می‌کند.

(II)            قالب‌گیری انتقالی کاسه‌ای، در این حالت ساختمان حفره‌ی قالب، مجراها، راه‌گاه‌ها و مدخل‌ها همانند قالب‌گیری تزریقی است.

 

3-  شکل دادن گرمایی

شکل‌ دادن گرمایی بسیار شبیه قالب‌گیری تزریقی می‌باشد اما بسیار ارزان‌تر از آن است. در این حالت پلاستیک به نقطه‌ی ذوب نمی‌رسد. شکل گرفتن پلاستیک (مانند حدید‌ه‌کاری) در این حالت به صورت موم‌سانی اتفاق می‌افتد. این فرآیند برای تبدیل پلاستیک‌های گرما نرم به شکل ورقه‌ها، میله‌ها و لوله بکار می‌رود. قطعاتی از قبیل ظروف یکبار مصرف، مورد استفاده در هواپیما و لوازم منزل می‌باشد.

 

انواع شکل دادن گرمایی

1)     شکل دادن مستقیم: یک ورق پلاستیک گرم‌شده با وضعیت مناسب روی قالب قرار می‌گیرید. سپس به کمک خلاء به داخل حفره قالب کشیده می‌شود. در بعضی مواد با دمیدن هوا در جهت عکس قطعه شکل می‌گیرد. قالب شکل دادن مستقیم می‌تواند از قالب آلومینیوم ریختگی، اپکسی و یا حتی چوب باشد. بدنه‌ی داخل یخچال را با این روش می‌سازند.

2)     شکل دادن پوشاندنی: شکل قالب مانند شکل دادن مستقیم است. در این مورد از قالب نرم استفاده می‌شود. عیب یا خاصیت این روش این است که در مواقعی که پلاستیک دیرتر می‌رسد قطعه نازکتر یا ضخامت کمتری پیدا می‌کند و در مواقعی که پلاستیک زودتر به قالب می‌رسد، قطعه ضخامت بیشتری پیدا می‌کند.

3)     شکل دادن مکانیکی: در این حالت به فشار هوا یا خلاء نیازی نیست. جزئیات شکل‌دهی هم از داخل صورت می‌گیرد یعنی هم از قالب نر هم از قالب ماده استفاده می‌شود. این روش برای قطعات ظریف‌تر بکار می‌رود.

 

فرآیندهای ویژه برای مواد پلاستیکی چند‌سازه‌ای پلیمری

1)     لایه‌سازی

2)     رشته پیچی

3)     حدیده‌کشی (به این صوت که رشته‌های پلاستیکی را از رزین مایع رد می‌کنند تا اشباح شود، سپس از درون یک حدیده‌ی گرم عبور می‌دهند تا شکل بگیرد، مانند چوب ماهیگیری و کمان)

 

 

4-  ریخته‌گری

ریخته‌گری نیاز به فشار ندارد و با پلاستیک‌های مایع یا پودری انجام می‌گردد. فرآیند جوش خوردن پلاستیک (همگن شدن) در این حالت از طریق گرما و خود به خود صورت می‌گیرد.

 

روش‌های مختلف ریخته‌گری

الف- ریخته‌گری دورانی: ریخته‌گری دورانی که مهمترین فرآیند تک پلیمری است یک قالب سرد دو تکه را تا قسمتی از پلاستیک پر می‌کند. سپس دو نیمه‌ی قالب را به هم می‌بندیم تا ظرف آب‌بندی شده (همگن) ایجاد شود. سپس قالب دوران می‌کند تا پلاستیک به دمای جوش خوردن برسد. در نتیجه پلاستیک مذاب در اثر نیروی گریز از مرکز به بدنه‌ی قالب می‌چسبد و شکل آن را میگیرد و بعد از سرد شدن می‌توان آن را خارج کرد.

 

ب- ریخته‌گری سرریز: برای پلاستیک‌های گرما نرم استفاده می‌شود، بطوریکه پس از رسیدن پلاستیک به نقطه‌ی جوش خوردن، مقدار زیادی پلاستیک از درون قالب سرریز می‌شود.

 

ج- ریخته‌گری با قالب کامل: قطعه را در داخل پلاستیک مایع فرو می‌کنند. قطعه همواره در داخل آن باقی‌ می‌ماند تا اینکه عمل جوش خوردن انجام می‌شود. مورد استفاده این حالت برای ساخت هسته‌ی پیچ‌گشتی است.

 

د- ریخته‌گری فروبردنی: قطعات توخالی انعطاف‌پذیر مانند دستکش و دسته‌ی دنده‌ی اتومبیل با این روش ساخته می‌شود. مانند ریخته‌گری سرریز است با این تفاوت که در آن سطح یک قالب نرم با فرو بردن در ظرف پلاستیک پوشانده می‌شود.

 

5-  فرآیندهای انبساطی

ساختن اسفنج‌ها از این طریق استفاده می‌شود. با استفاده از یک عامل بادکننده به درون پلاستیک مذاب در قالب انجام می‌گیرد. اسفنج‌سازی را می‌توان طی فرآیندهای حدیده‌کاری، قالب‌گیری تزریقی و ریخته‌گری انجامید.

پلاستیک‌های اسفنجی به صورت زیر هستند:

-          اسفنج ساختمانی (برای قطعات کامپیوتری)

-          اسفنج مایع

-          اسفنج دانه‌ای

 

6-  پوشش‌کاری

الف- پوشش‌کاری حدیده‌ای: قالب پنجره‌های چوبی با پوشش ونیل

ب- پوشش‌کاری فروبردنی: دسته‌های پیچ‌گشتی و انبردست

ج- پوشش‌کاری با گرد:         1) پوشش‌کاری الکترواستاتیکی: به این صورت که در اثر جذب الکتریکی پودر، بار منفی به سمت قطعه حرکت کرده و به آن می‌چسبد که در این صورت یک لایه‌ی یکنواخت از قطعه می‌نشیند. سپس قطعه را گرم می‌کنند تا پلیمر به خوبی بچسبد. پس از سرد شدن الکتریسته را قطع می‌کنند.

                                      2) پوشش‌کاری سیال‌شده: هوای فشرده وارد مخزنی پر از پودر می‌شود تا آنها را به حرکت درآورد. به مرور این مخزن گرم شده و در مسیر حرکت پودر به صورت سیال در می‌آید و به نقطه‌ می‌چسبد. در این حالت باید پودر بیشتر از دمای ذوبش گرم شود. از این روش معمولا برای عایق‌کاری استفاده می‌شود.

 

7-  فرآیندهای تزئینی

الف- رنگ‌کاری

ب- آب‌کاری

ج- فلزپوشی در خلاء: فرآیندی که در آن قطعات پلاستیکی را در یک محفظه خلاء قرار می‌دهند و مقدار کمی فلز پوشاندنی را به کمک جرقه‌ی برقی تبخیر می‌کنند. فلز تبخیرشده به سطح پلاستیک می‌چسبد. برای یکنواختی قطعه را چندین بار تغییر حالت می‌دهند.

د- چاپ

ه- قالب داغ (رنگ‌ریزه‌ی داغ)

 

8-  جوشکاری و مونتاژ

1)     چسباندن

2)     استفاده از حلال

3)     واکنش شیمیایی

4)     ذوب

5)     چسباندن مولکولی

6)     جوشکاری فراصوتی (امواج صوتی با فرکانس 20000 هرتز ایجاد می‌شود و محل چسبیدن کاملا یکنواخت خواهد بود)

7)     جوشکاری صفحه‌ی داغ

8)     جوشکاری هوادار

9)     جوشکاری چرخشی

10) جوشکاری ضربه‌ای

11) جوشکاری مکانیکی

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ساخت

ساخت فرآیندی است که در آن با تبدیل مواد اولیه خام به محصول نهایی سبب ایجاد ارزش افزوده در آن می‌‌گردد.

·         Flexibility Manufacturing System (FMS) به معنای انعطاف‌پذیری در سفارش و ساخت محصولا است (مانند سفارش کار به شرکت خودروسازی بنز)

فرآیند ساخت شامل طراحی و ساخت اشیاء با استفاده از فرآیندهای عملیاتی است.

مهندسی ساخت: مهندسی ساخت ستون مهره‌های یک ملت صنعتی شده‌است که وظایف آن بشرح زیر است،

 

شکل

 

 

طراحی برای ساخت: چون یک طرح خاص نهایتا ساخته و به یک محصول تبدیل می‌شود بنابراین طراحی و ساخت بایستی در رابطه با یکدیگر باشند. هر قطعه و یا اجزای یک محصول باید طوری طراحی شود که نه تنها نیازها و ویژگی‌های طراحی را برآورده نماید بلکه باید بطور اقتصادی ساخته شود. این دیدگاه بهره‌وری را اصلاح کرده و اجازه می‌دهد تولید‌کننده در بازار رقابت باقی‌ بماند. این بینش وسیع بعنوان طراحی برای ساخت مهندسی همزمان یا مصادف (Concurrent) نامیده می‌شود. این دیدگاه جامع در مورد تولید محصولات رابطه‌ای منطقی بین فرآیند طراحی، مواد، روش‌های ساخت، برنامه‌ریزی فرآیند، مونتاژ، تست و کنترل کیفیت برقرار می‌کند و آنها را یکپارچه می‌سازد. شامل CAD، CAM، CIM و بسته‌بندی است.

1)     CAD: آنالیز طراحی، بازنگری استانداردها، طراحی مدل فیزیکی و ریاضی، تولید نمونه، آزمایش و ارزیابی، تهیه نقشه‌ی ساخت و راهنمای ساخت

2)     CAM: تعیین ویژگی‌های مواد، انتخاب فرآیند و لوازم، بازنگری ایمنی

3)     CIM: تولید انبوه محصول، بازرسی و تضمین کیفیت

4)     بسته‌بندی و فروش محصول

انتخاب مواد:               - آهن و فولاد

- فلزات آلیاژی

- پلاستیک‌ها

- سرامیک، شیشه، گرفیت و الماس

- مواد مرکب

- چوب

در انتخاب مواد، موارد زیر را باید در نظر گرفت:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

طرح‌ریزی فرآیند به کمک کامپیوتر CAPP (Computer Aided Process Planning)

ابزار بسیارقوی به منظور بهینه کردن برنامه‌ریزی فرآیند، کاهش دادن قیمت، افزایش بهره‌وری و انسجام کیفیت محصول و قابل اطمینان بودن محصول می‌باشد.

CAPD ارتباط بسیار مهمی بین سیستم CAD و  CAMبوده و در تولیدهای با حجم و تونع فراوان، با ماشینکاری، فرم دادن و مونتاژ می‌باشد بسیار موثر است.

 

MRP (Material Requirement Planning) برنامه‌ریزی نیازهای اولیه

سیستمی متکی بر کامپیوتر به منظور مدیریت موجودی‌های انبار و برنامه‌ریزی ارسال مواد اولیه و ابزارات می‌باشد.

 

GT (Group Technology) فناوری گروهی

فناوری گروهی یک ایده‌ی تولیدی می‌باشد که در جستجوی بهره‌برداری از مزیت شباهت‌های طراحی و فرآیندی در قطعات می‌باشد.

مزایای GT عبارتند از،

1)     استاندارد نمودن طراحی قطعات

2)     به حداقل رسیدن تکرارها در طراحی

3)     صرفه‌جویی در زمان و طراحی قطعات جدید با استفاده از طرح‌های مشابه قبلی

 

CM (Cellular Manufacturing) ساخت سلولی

شامل یک یا چند واحد ساخت می‌باشد که هر یک دارای یک یا چند ماشین می‌باشند. این روش در ساخت خانواده‌هایی از قطعات که دارای تقاضای ثابت می‌باشند به کار گرفته می‌شود.

 

FMS (Flexible Manufacturing System) سیستم‌های انعطاف‌پذیر ساخت

این سیستم شامل تعدادی از واحدهای ساخت می‌باشد که هر یک از آنها شامل یک روبات که در اختیار ماشین‌های CNC بوده و یک سیستم خودکار جابه‌جایی مواد می‌باشد. تمامی این مجموعه توسط رایانه کنترل می‌شود. درجه اتوماسیون این سیستم بسیار بالا بوده و قادر به بهینه‌کردن هر یک از مراحل کلی ساخت می‌باشد و بالاترین سطح راندمان، پیچیدگی و بهره‌وری را در ساخت دارد. این سیستم قادر است که به طور تصادفی قطعات مختلف تولید نماید و ترتیب عملیات ساخت را برای تولید قطعات گوناگون خیلی سریع عوض کند. این سیستم توانایی جواب‌گویی به تغییر تقاضا در بازار را دارد.

 

JIT (Just in Time Production) تولید بهنگام

ایده‌ی تولید هم‌زمان اولین در ژاپن به منظور حذف اتلاف در مواد، ماشین‌ها، سرمایه، نیروی انسانی و موجودی در برابر سیستم ساخت به وجود آمده‌است.

Pull System یا سیستم ساخت بر مبنای سفارش، Push System یا سیستم ساخت بر مبنای برنامه‌ریزی

اهداف آن:

1)     خرید لوازم و ملزومات در ابتدای زمان استفاده

2)     تولید قطعات در سر موقع مناسب جهت مونتاژ

3)     مونتاژ مجموعه‌ها در سر موقع مناسب جهت مونتاژ به صورت محصول نهایی

4)     تولید و حمل محصولات نهایی در سر موقع فروش آنها

 

AI (Artificial Intelligence) هوش مصنوعی

هوش مصنوعی قصد دارد کامپیوتر را به جای هوش انسانی به کار گیرد. سیستم‌های کنترل‌شده‌ی کامپیوتری قادرند از تجربه‌ی بدست آمده بیاموزند و برای عملیات بهینه به حداقل قیمت تصمیم‌گیری نمایند. اخیرا از هوش مصنوعی در هدایت موشک و در تشخیص بیماری‌ها و همچنین شناسایی و رفع مسائل کارایی ماشین‌ها استفاده می‌گردد.

 

 

طبقه‌بندی فرآیندهای ساخت

گروه اول: شکل‌دهی اولیه‌              1- مانند ریخته‌گری Casting

                                                 2- متالوژی پودر

                                                3- تکنولوژی پلاستیک

گروه دوم: ماشینکاری (جداسازی)     1- ماشین‌کاری و براده‌برداری (مته‌کاری، جوشکاری، فرزکاری، سنگکاری و ...)

                                                2- ماشین‌کاری غیرمتداول (اولتراسونیک، قوس الکتریکی و ...)

گروه سوم: تغییر‌دهنده‌ی خواص مواد  1- عملیات حرارتی

                                                2- ساچمه‌زنی (افزایش مقاومت)

                                                3- گرم‌کاری

                                                4- سرد‌کاری

گروه چهارم: تغییرشکل‌دهنده‌ها        1- آهنگری (تغییر حجمی Bulk Deformation)

                                                2- اکستروژن (تغییر حجمی)

                                                3- کشش میله، سیم و لوله (تغییر حجمی)

                                                4- نورد (شکل‌دهی ورق Sheet Metal Forming)

                                                5- خمش (شکل‌دهی ورق)

                                                6- برش (شکل‌دهی ورق)

گروه پنجم: متصل‌کننده‌ها                1- جوشکاری

                                                2- پیچ و مهره

                                                3- چسب

                                                4- لحیم‌کاری

                                                5- پرچ

گروه ششم: پوشش سطح             1- پولیش کردن

                                                            2- رنگ کردن

                                                3- آبکاری

                                                4- اسپری‌های فلزی

 

فرآیندهای تغییرشکل فلزات

فرآیندهای تغییرشکل‌دهنده در ساخت به عملیاتی گفته می‌شود که با به کاربردن نیروها توسط ابزارها و قالب‌های مختلف تغییرشکل پلاستیک (دائم) در اجسام ایجاد می‌کند. فرآیندهای تغییرشکل فلزات را می‌توان به صورت زیر طبقه‌بندی کرد:

1)     دما

2)     نوع فرآیند

3)     اندازه و شکل قطعه کار

4)     نوع نیروهای به کار رفته

 

1-    طبقه‌بندی براساس دما

Th=Tw/Tm    (Tw دمای فعلی , Tmدمای ذوب  , Th دمای قرینه معادل Homologous Temprature)

Th<0.3                   فرآیند سرد      0.30.5                   فرآیند داغ

انتخاب هر یک از فرآیندهای فوق بروی ابعاد، صافی سطح و مشخصات ساخت، مانند قابلیت شکل‌پذیری، قابلیت ماشین‌کاری و قابلیت‌ جوشکاری اجسام مناسب است.

 

2-    طبقه‌بندی بر اساس نوع فرآیند

فرآیندهای تغییرشکل‌دهنده‌ی فلزات را می‌توان بر اساس نوع عمل شکل‌دهی طبقه‌بندی نمود.

الف- فرآیند‌های فلزکاری نخستین: در این فرآیندها یک جسم جامد فلزی مانند شمش را پرس‌کاری کرده و به شکل‌ها ورق، صفحه و میله‌ در می‌آورد. روش‌های سنتی مانند آهنگری، نورد و اکستروژن جزء این گروه می‌باشد.

ب- فرآیند‌های فلزکاری ثانویه: این فرآیندها شامل عملیاتی می‌شوند که محصولات فرآیندهای نخستین را گرفته و به شکل نهایی یا نیمه‌نهایی درمی‌آورند مانند ساخت پیچ، کشش سیم، کشش لوله و ورق‌ها فلزی. این تقسیم‌بندی‌ها کاملا سلب نمی‌باشند چرا که بعضی از فرآیندها ممکن است متعلق به هردو گروه باشند.

 

3-    طبقه‌بندی بر اساس اندازه و شکل قطعه

این فرآیندها به دو دسته تقسیم می‌شودند.

الف- فرآیند‌های تغییرشکل‌ حجمی Bulk Diformation Process:  در این روش تغییر شکل روی قطعاتی انجام می‌شود که نسبت مساحت سطوح آنها به حجم آنها کم است. در تمام این فرآیندها ضخامت یا سطح مقطع جسم تغییر می‌کند. عبارتند از: آهنگری، نورد، کشش میله و سیم.

ب- فرآیند‌های تعییرشکل ورق فلز (فلزکاری) Sheet Metal Forming Process: یک مشخصه این است که نسبت مساحت سطح به ضخامت قطعه بزرگ است. برش‌کاری، خم‌کاری، کشش عمیق جزء این فرآیندها می‌باشند.

 

4-    طبقه‌بندی براساس نوع نیروهای به‌کار رفته

الف- فرآیند‌های فشاری مستقیم: در این فرآیند نیرو به صورت مستقیم برروی سطح قطعه عمل می‌کند و فلز در مسیر عمود بر جهت فشار اعمال شده جریان می‌یابد.

ب- فرآیند‌های فشاری غیرمستقیم: در این فرآیندها نیروهای اولیه از نیروهای کششی هستند. با عکس‌العمل قطعه در مقابل قالب، نیروهای فشاری غیرمستقیم حاصل می‌شود و در نتیجه جریان فلز تحت عمل تنش مرکب صورت می‌گیرد.

ج- فرآیندهای نوع کششی: در این روش ورق فلزی تحت اثر نیروهای کششی روی سطح قالب را می‌پوشاند.

د- فرآیندهای خم‌کاری: این فرآیندها شامل استفاده از نیرو و قالب جهت تغییرشکل ورق می‌باشد.

ه- فرآیندهای برشی: شامل به کار بردن نیروهای برشی تا حد ایجاد پارگی یا شکاف در فلز می‌باشد. مانند قیوطین یا قیچی

 

تاثیر دما در تغییر شکل فلزات

سه نوع فرآیند با توجه به دمای ذوب قطعه جهت تغییر شکل به کار می‌رود:

1)    داغ‌کاری: عبارت است از تغییر شکل فلز تحت شرایط دما و نرخ کرنشی که فرآیندهای بازیابی همزمان با تغییر شکل ماده باید انجام گیرد. در داغکاری کرنش، سختی و ساختار دانه‌های به‌هم ریخته که توسط تغییرشکل حاصل شده‌اند به طور صریح با شکل گرفتن دانه‌های بدون کرنش که نتیجه تبلور مجدد می‌باشد از بین می‌رود. داغ‌کاری در دمای بالاتر از 0.6Tm یا Tw و نرخ کرنش بین 0.5 تا 500 انجام می‌شود.

محاسن داغ‌کاری:

1-      انرژی لازم برای تغییر شکل را کاهش می‌دهد.

2-      قابلیت جریان فلز را بدون ترک خوردن زیاد می‌کند.

3-      ساختار دانه‌ای یکنواخت به فلز می‌دهد.

4-      تخلخل در محصول کاهش می‌یابد.

5-      با تبدیل دانه‌های مواد از درشت به ریز قابلیت شکل‌پذیری و چکشکاری را بالا می‌برد.

معایب داغ‌کاری:

1-      فعل و انفعالات بین فلز و محیط کوره باعث از دست دادن مقداری از فلز می‌شود (اکسید)

2-      کم شدن کربن از سطح فولاد داغ‌کاری شده

3-      عدم امکان پرداخت نهایی برروی قطعات تولیدشده با نورد داغ

4-      تلورانس ابعادی در قطعات تولید‌شده با داغ‌کاری بزرگتر از قطعات تولید‌شده با سردکاری می‌باشد.

 

2)    گرم‌کاری: گرم‌کاری یک فرآیند شکل‌دهی پلاستیک است. در این روش سعی می‌شود از امتیازات دو فرآیند داغکاری و سردکاری استفاده شود. در این روش تعداد مراحل و نیروی لازمه برای تغییر شکل در مقایسه با سردکاری کاهش می‌یابد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

مبانی رفتار مکانیکی مواد

یکی از مهمترین گروه فرآیندها در ساخت گروه تغییر شکل دائم می‌باشد. در این گروه مواد اولیه به وسیله‌ی اعمال نیرو شکل می‌گیرند. تغییر شکل حجمی شامل Forging، Ruling، Extrojen و کشش میله و مفتول بوده و تغییر شکل ورق شامل خم‌کاری، کشش، چرخش و پرسکاری می‌باشد. در این فرآیندها مواد تحت تاثیر سه نوع تغییر شکل عمده قرار می‌گیرند. کشش، تراکم و برش.

مقدار تغییر شکل مواد را کرنش یا Strain می‌گوییم.

 

E=h-h0/h0     کرنش مهندسی (کرنش حقیقی)

$=a/b           کرنش برشی

برای طراحی صحیح عدوات و انتخاب ابزار و مواد قالب‌های مورد نیاز که دارای استحکام مناسب باشند و همچنین تعیین عملیات خاصی که مناسب فرم‌دهی فلزات باشد بایستی این نیروها را به خوبی شناسایی کنیم. بنابراین رابطه بین نیرو و تغییر شکلی که ایجاد می‌شود یکی از مهمترین عوامل ساخت است.

 

تئوری الاستیسیته و پلاستیسیته

1)     تئوری الاستیسیته: تغییر شکل در یک جسم ثابت نبوده و پس از برداشتن نیرویی که سبب تغییر شکل شده‌است آن جسم به شکل اولیه خود بازمی‌گردد.

2)     تئوری پلاستیسیته: به روش‌هایی گفته می‌شود که تنش‌ها و کرنش‌ها در یک جسم تغییرشکل یافته بعد از تسلیم آن جسم محاسبه می‌شود. این تئوری در کرنش‌هایی که دیگر قانون هوک (Hook's Law) در آنها اعتبار ندارد در رفتار مواد می‌پردازد. در تغییر شکل پلاستیک دیگر نمی‌توان یک رابطه دقیق بین تنش و کرنش پیدا کرد.

قانون هوک از رابطه زیر بدست می‌آید و مربوط به منطقه‌ای است که رابطه تنش و کرنش در آن منطقه خطی است:

$=P/A, $y=UTS, E (مدول الاستیسیته)=$/e

 

تنش اسمی یا مهندسی

 تنش اسمی S=P/A0

 تنش مهندسی $=P/A*A0/A0

e=(L-L0)/L0=(A0/A)-1 (L/L0=A0/A)  à   A/A0=e+1

تنش مهندسی $=S(e+1)      (E=$/e در منطقه الاستیک از)

 

کرنش مهندسی و کرنش حقیقی

d£ = SdL/L = ln(L/L0)

کرنش حقیقی £ = ln(e+1)

 

رابطه تقریبی تنش و کرنش

$=K£ (ضریب استقامت K(

 

کرنش حجمی

یکی از مشخصات اصلی تغییر پلاستیک این است که فلز تراکم ناپذیر است، بنابراین می‌توان فرض کرد که حجم جسم جامد در حین تغییر شکل پلاستیک ثابت باقی ‌می‌ماند. کرنش حجمی عبارتست از تغییر حجم در واحد حجم.

حجم کوچکی از یک جسم جامد به ابعاد dx, dy, dz را در نظر بگیرید.

V0 = dx.dy.dz

ex = dLx/dx à dLx=ex.dx

ey = dLy/dy à dLy=ey.dy

ez = dLz/dz à dLz=ez.dz

V1 = (dx+ex.dx)(dy+ey.dy)(dz+ez.dz)

£ = ΔV/V0 = V1-V0/V0

 

Δ = (1+ex)(1+ey)(1+ez)-1  à   Δ+1 = (1+ex)(1+ey)(1+ez)

 

Δ ≈ 0  à  1 = (1+ex)(1+ey)(1+ez)         à ln از طرفین می‌گیریم

 

Ln (1+ex) + Ln(1+ey) + Ln(1+ez) = 0

 

£x + £y + £z = 0

 

£x = $x-V($y+$z) / E

 

£y = $y-V($x+$z) / E    à   Δ = (1-2V)/E*($x+$y+#z)

 

£z = $z-V($y+$x) / E

 

برای جسم پلاستیک V = ½ می‌شود.

 

تمرین - منحنی تنش کرنش یک ماده از رابطه زیر بدست می‌آید:

$ = 100000£ ^ 0.5

مقاومت کششی نهایی واقعی و مهندسی (UTS) این ماده را محاسبه کنید. (از آنجایی که مقاومت کششی نهایی واقعی یا UTS در لحظه باریک‌شدگی (Necking) اتفاق می‌افتد لذا در این لحظه £ = n

UTS=P/A0

£ = n = 0.5   à       مقاومت کششی نهایی                   à       $ = 70710

                             مقاومت مهندسی                à       Ln(A0/A1) = n = £ = 0.5

                                                                             A1 = A0 * e ^ -0.5

                             P = $ * A0 * e ^ -0.5 = 42850 * A0

                             UTS = 42850

 

 

 

فرآیند تغییر شکل حجمی Bulk Deformation Process

به عملیات تغییر شکل بر روی قطعاتی که دارای سطح بیرونی کوچکی نسبت به حجم قطعه باشند فرآیند تغییر شکل حجمی می‌گویند. در تمامی فرآیندهای تغییر شکل حجمی ضخامت یا سطح مقطع تغییر پیدا می‌کند. فرآیند تغییر شکل حجمی فلزات عبارتند از:

1)     آهنگری Forging

2)     نورد Rolling (مسطح و فرم‌دار)

3)     اکستروژن

4)     کشش

 

1)    آهنگری

به خانواده‌ای از فرآیندها اطلاق می‌شود که تغییر شکل پلاستیک قطعه با استفاده از نیروهای تراکمی صورت می‌گیرد. میل لنگ، شاتون، دیسک‌های توربین، چرخدنده‌ها با استفاده از عملیات آهنگری ساخته‌ می‌شودند.

آهنگری را با توجه به دمای قطعه و یا نوع قالب به دو دسته یا به دو گروه تقسیم می‌کنند:

I) طبقه‌بندی بر اساس دما،    

- سردکاری

- گرم‌کاری

- داغکاری

II) طبقه‌بندی بر اساس قالب عملیات،

-          قالب‌های باز

-          قالب‌های فرم‌دهی یا فلاش

-          قالب‌های بسته

 

2)    نورد

نورد فرآیند کاهش ضخامت یا تغییر سطح مقطع یک قطعه کاری بلند از طریق اعمال نیروی تراکمی توسط مجموعه‌ای از غلتک‌ها می‌باشد.

عملیات نورد بیشتر به صورت نورد مسطح یا فرم‌دار می‌باشد.

انواع عملیات نورد عبارتند از:

I)                  صفحات فلزی: معمولا برای صفحاتی استفاده می‌شود که ضخامت آنها بیشتر از 6 میلیمتر است و معمولا برای ساخت بدنه‌ی کشتی، بویلرها، پل‌ها و تیرآهن به کار می‌رود.

II)               ورق‌های فلزی: این حالت برای ورق‌هایی با ضخامت کمتر از 6 میلیمتر است که معمولا برای ساخت بدنه‌ی خودرو، ظروف نگهداری غذا و لوازم اداری استفاده می‌شود.

روش‌های مختلف نورد‌کاری

1)     نورد فرم‌دهی: برای ساخت تیرآهن، ریل قطار به کار می‌رود.

2)     نورد رینگ: در این عملیات رینگ‌هایی با قطر کم و ضخامت زیاد به رینگ‌هایی با قطر زیاد و ضخامت کم تبدیل می‌شود.

3)     نورد پیچ‌دنده: در این عملیات انواع پیچ‌های مختلف بدون براده‌برداری و با سرعت بالا تولید می‌شود. این پیچ‌ها دارای مقاومت بالا و سطح صاف می‌باشند.

 

3)    اکستروژن

فرآیند شکل‌دهی نسبتا جدیدی هست. این فرآیند یک فرآیند پیوسته و پایدار است. در این روش یک قطعه‌ی توپر استوانه‌ای در یک محفظه‌ی قالب قرار می‌گیرد و به کمک نیروی سمبه‌ از روزنه‌ی قالب بیرون رانده‌ می‌شود. قالب ممکن است مدبر یا به شکل دیگری باشد. پرس‌های که در اکستروژن استفاده می‌شودند مکانیکی یا هیدرولیکی هستند و عمدتا برای آلیاژهای Al، Cu، Mg، Ti به کار می‌روند. این روش شامل فرآیندهای سرد، گرم و داغ می‌باشد و برای تولید قطعات صاف با سطح مقطع ثابت مانند میله، قطعات توپر و توخالی و قطعات باریک به کار می‌رود.

اکستروژن دارای مزایای زیر است:

1-      نرخ تولید بالا

2-      تلورانس ابعادی و سطح تمام شده بسیار خوب

3-      صرفه‌جویی در ماده و هزینه‌ی ماشین‌کاری

4-      استقامت کششی بالا به خاطر کرنش  سختی

5-      دارا بودن ساختار دانه‌ای مناسب که باعث بالا بردن استحکام قطعه‌ی اکسترود شده می‌باشد.

فرآیندهای اکستروژن

1)     اکستروژن مستقیم: در این روش با اعمال نیرو از پشت، بیلت نسبت به دیواره‌ی قالب می‌لغزد و در جهت حرکت سمبه به جریان می‌افتد. استحکاک بین دیواره‌ی قالب و قطعه باعث افزایش نیروی سمبه می‌شود.

2)     اکستروژن غیرمستقیم: در این فرآیند قالب به سمت ماده حرکت کرده و جهت حرکت جریان مواد بر خلاف جهت حرکت قالب است. در این حالت نیروی لازم برای تغییر شکل قطعه کمتر از اکستروژن مستقیم است.

3)     اکستروژن هیدرواستاتیک: در این فرآیند محفظه‌ی قالب را با یک نوع سیال پر می‌کنند. در نتیجه استحکاک بین بیلت و دیواره‌ی محفظه‌ی قالب وجود ندارد. در این حالت نیرو از طریق یک سیال واسط به بیلت منتقل می‌شود.پ

4)     اکستروژن ضربه‌ای: نوعی اکستروژن غیرمستقیم و برای تولید قطعات توخالی به کار می‌رود مانند قوطی‌های دارو و نوشابه.

 

4)    کشش میله، سیم و لوله

کشش فرآیندی است که مساحت سطح مقطع یک میله یا سیم را با کشیدن آن توسط یک نیروی کششی از میان قالب همگرا کاهش می‌دهد. معمولا این عمل در دمای اتاق صورت می‌گیرد (شبیه اکستروژن). حداکثر قطر میله‌ای که به کار می‌رود 150 میلیمتر است و حداقل آن 0.01 میلیمتر.

توجه به این نکته ضروری است که سرعت کشش میله و سیم با عبور از قالب به تدریج زیاد می‌شود و دامنه‌ی آن بین 0.5 تا 50 متر بر ثانیه (m/s) می‌باشد.

 

ساختمان قالب کشش

1-      قسمت ورودی قالب

2-      زاویه شروع

3-      منطقه‌ی یاتاقان

4-      منطقه‌ی آرام‌ساز

شکل

 

محدودیت‌های فرآیند کشش

1-      برای جلوگیری از پارگی میله یا سیم نیروی کشش باید کمتر از مقاومت کششی محصول باشد. در نتیجه کاهش در سطح مقطع یک میله یا سیم به کمتر از 30% می‌رسد (قالب به قالب)

2-      یکی از رایج‌ترین معایب کشش ایجاد ترک‌های مرکزی در طول میله یا سیم است که به خاطر تغییر شکل یکنواخت به وجود می‌آید. این ترک‌ها با نسبت Δ کنترل می‌شود.

Δ=a/b=d1+d2/d1-d2(a)

A : طول قوس بین نقاط واقع شده در میان سطح تماس میله و قالب است.

B : طول قوس میله و قالب است.

D1 : قطر میله هنگام ورود به قالب است.

D2 : قطر میله هنگام خروج از قالب است.

 

فرآیند شکل‌دهی ورق فلزی

محصولاتی که با استفاده از این فرآیندها ساخته می‌شودند بسیار متنوع‌اند. شکل‌دهی ورق‌های فلزی یا پرسکاری یکی از مهمترین فرآیندهای فلزکاری محسوب می‌شود.

 

فاکتورهای مهم در شکل‌دهی فلزات

1)     ازدیاد طول (Elongation): ازدیاد طول یکنواخت یکی از فاکتورهای مطلوب در شکل‌دهی ورق فلزی می‌باشد (هرچقدر n بزرگتر باشد آن فلز برای شکل‌دهی مناسب‌تر است).

Б=k£^n

2)     ازدیاد طول در نقطه‌ی تسلیم (Yield Point Elongation): فولادهای کم‌کربن رفتار خاصی از خود نشان می‌دهند که با آن ازدیاد طول در نقطه‌ی تسلیم می‌گویند. این نوع ازدیاد طول به خاطر تاثیر نامناسب در سطح قطعه و ایجاد اشکال در پوشش ورق در مراحل بعدی مناسب نیست.

شکل

3)     ناهمگونی: این خاصیت به هنگام عملیات تولید به وجود می‌آید. آرایش مناسب دانه‌های تشکیل‌دهنده‌ی فلز به هنگام تولید آن از اهمیت خاصی برخوردار است.

4)     اندازه‌ی دانه‌ها: اندازه‌ی دانه‌بندی ورقه‌ی فلز به دو دلیل حائر اهمیت است: 1) تاثیر آن در خواص مکانیکی، 2) تاثیر آن در ظاهر قطعات

5)     تنش باقی‌مانده (Residual Distress): در تولید قطعات به علت تغییر شکل غیر یکنواخت تنش باقیمانده یا پس‌مان می‌تواند وجود داشته باشد که وجود آن ممکن است باعث ایجاد ترک‌خوردگی تنشی گردد.

6)     بازگشت: قطعه‌ی تولیدشده با ورق به علت ضخامت کم تحت اثر کرنش کمی قرار دارد که احتمال بازگشت آن در مراحل بعدی به خصوص خم‌کاری زیاد است.

7)     چین‌خوردگی (Wrinkling): چین‌خوردگی در اثر عدم تقویت طول یا سطح قطعه کاهش ضخامت و یا عدم یکنواختی ضخامت قطعه به وجود می‌آید.

 

برش ((Shearing

فرآیند برش به برش قطعات فلزی در اثر تنش برشی که به وسیله‌ی منگنه و قالب اعمال می‌شود اطلاق می‌گردد. متغیرهای عمده در فرآیند برش شامل موارد زیر است:

1-      نیروی برش

2-      سرعت برش

3-      روانکار

4-      جنس منگنه و قالب

5-      شعاع گوشه‌ها منگنه و قالب

6-      فاصله‌ی بین منگنه و قالب

نیروهای برشی

P=0.7(UTS)*t*L                 à                UTS= استحکام نمایی کششی

                                                          T= ضخامت ورق

                                                          L= طول لبه‌ی برش

فرآیندهای ریخته‌گری

ریخته‌گری فلزات به صورت کلی شامل ذوب نمودن فلز، ریختن مواد مذاب به داخل حفره‌ی قالب که به شکل مورد نظر بوده، شکل گرفتن، انجماد و سرد شدن محصول و سرانجام بیرون آوردن آن از قالب می‌باشد.

 

موارد مهم مشترک در ریخته‌گری

1-      حفره‌ی داخل قالب باید با توجه به تغییر حجم در هنگام انجماد فلز دارای شکل و اندازه‌ی مورد نظر باشد.

2-      لزوم وجود یک وسیله‌ی مناسب برای ذوب فلز با کیفیت مناسب و هزینه‌ی کم

3-      هدایت مناسب مواد ذوب ‌شده به داخل قالب

4-      طراحی قالب به طوری که مانع از انقباض محصول در هنگام سرد شدن نشود (چون ترک خواهد خورد).

5-      طراحی قالب باید به صورتی باشد که بتوان محصول را به راحتی از آن بیرون آورد.

6-      انجام عملیات ماشین‌کاری به منظور جداسازی قطعات اضافی

 

فاکتور‌های مهم در ریخته‌گری

1-      انجماد فلز در حالت مذاب

2-      جریان فلز مذاب به درون حفره‌ی قالب

3-      انتقال حرارت در حین انجماد و سرد شدن فلز در قالب

4-      تاثیر مواد قالب روی محصول

 

طراحی سیستم راه‌گاه

طراحی سیستم راه‌گاه برای یک قالب از مهمترین قسمت‌های طراحی آن قالب است. یعنی طول راه‌گاه، عمق راه‌گاه، از مهمترین قسمت‌های طراحی یک راه‌گاه است.

در این طراحی دو اصل اساسی جریان سیال وجود دارد که طراحی بر مبنای آنها صورت می‌گیرد:

-          تئوری برنولی: این تئوری بر اساس اصل بقای انرژی استوار است. رابطه‌ی تئوری برنولی رابطه‌ی بین فشار، سرعت و ارتفاع سیال در هر نقطه از سیستم و استحکاک موجود را بیان می‌کند.

H+P/ρg+V^2/2g=Const.               h=Head, ρg=static, 2g=dynamic

H1+P1/ρg+V1^2/2g=H2+P2/ρg+V2^2/2g + F

-          قانون پیوستگی جرم: طبق این قانون، نرخ جریان (دبی یا Flow) برای مایعات تراکم‌ناپذیر و یک سیستم با دیواره‌های نفوذناپذیر ثابت است. (میزان دبی سیال تغییر نمی‌کند)

Q1=Q2(m^3/s)                 à                A1*V1=A2*V2

مشخصات سیال

Re=ρVD/                 ثابت رینولز                Re<2000                 آرام

                                                          2000

                                                          Re>4000                 Turbulant       جریان مغشوش

یکی از مهمترین عوامل در سیستم راهگاهی وجود جریان متلاطم به جای جریان آرام می‌باشد که سبب کشیدن هوا به داخل راهگاه و ایجاد کف و سرباره می‌شود که بایستی از آن اجتناب نمود.

 

کنترل جریان متلاطم

1)     اجتناب از تغییر شکل ناگهانی در مسیر جریان مذاب

2)     اجتناب از تغییر شکل ناگهانی شکل هندسی سطح مقطع راهگاه

3)     حذف سرباره و تفاله در جریان سیال

تشریح قسمت های مختلف ماشین صفحه تراش

قسمتهای اصلی ماشین صفحه تراش کورس کوتاه عبارت است از:

1-بدنه2-میز3-کشاب4-جعبه دنده اصلی 5-مکانیزم حرکت پیشروی6-کلیدها و اهرمهای راه انداز

7- کله گی8- رنده گیر9-اهرمهای اتومات میز10-سوپرت های افقی و عمودی 11-الکتروموتور.

                                                          (شکل2-1)

 

                                                   

- بدنه: بدنه اصلی ترین قسمت ماشین است که کلید اجزای ماشین بر روی آن سوار شده و از چدن مرغوب ساخته شده است .قسمت تحتانی آن عریض و به صورت پایه ای است که مخزن روغن ماشین در این قسمت قرار دارد.

- الکتروموتور :در پشت پایه و روی یک تکیه گاه قرار دارد.

- کشاب:کشاب قطعه ای چدنی است که بر روی بدنه دستگاه قرار می گیرد و از طریق اهرم نوسان کننده در راهگاه کشویی بدنه به صورت  رفت و برگشت به حرکت در می آید

کله گی: این قسمت بر روی پیشانی کشاب سوار شده به وسیله دو پیچ در شیارT شکل پیشانی کشاب، تحت زاویه دلخواه از هر طرف به اندازه 60 درجه محکم می گردد.بر روی کله گی دستگاه سوپرت عمودی و رنده گیر قرار می گیرد که به مجموعه آن «کله گی» گفته می شود.

- سوپرت عمودی: این قسمت به وسیله یک پیچ در امتداد عمود یا مایل بر روی کله گی حرکت داشته و کار تنظیم بار عمودی را به وسیله حلقه تنظیمی انجام می دهد.این قسمت ،هم به  صورت دستی و هم،خودکار می تواند عمل کند.حرکت خودکار آن از طریق چرخ دنده مخروطی که در داخل کشاب است صورت می گیرد.

- دستگاه رنده گیر:این دستگاه و پایه آن بر روی سوپرت سوار شده در امتداد شیار قوسی شکل ،بر حسب لزوم حرکت کرده به وسیله پیچ و مهره ای سفت می شود.

- جعبه دنده اصلی: این جعبه از طریق الکترو موتور به حرکت در می آید و به وسیله چرخ دنده کشویی ،دورهای شش گانه آن به چرخ طیار و در نهایت به کشاب و سوپرت های افقی و عمودی انتقال می یابد.

- اهرم نوسان کننده: حرکت این اهرم از طریق چرخ طیار صورت می گیرد و به وسیله کولیس(سنگ) حرکت دورانی آن به حرکت نوسانی تبدیل می شود.

- میز ماشین: از میز ماشین برای بستن و نگه داشتن قطعات کار یا وسایل بستن مانند :گیره ها ،روبنده ها استفاده می شود. برای اینکه بتوان قطعات کار را روی میز بست ،روی آن شیارهایT شکل تعبیه شده است.میز ماشین دارای حرکت افقی و عمودی است که حرکت خودکار افقی آن ازطریق چرخ لنگ صورت گرفته پس از تنظیم در ارتفاع مورد نظر ،می توان مهره های تکیه گاه جلو میز را محکم کرد.(شکل 6-1)

- کلیدهای راه انداز: بر دیواره ماشین یک جفت کلید با رنگهای آبی و قرمز نصب گردیده که کلید آبی مخصوص روشن کردن دستگاه و کلید قرمز مخصوص خاموش کردن در نظر گرفته شده است. اهرم راه انداز و ترمز هم در کنار میز،روی بدنه ماشین تعبیه شده است .بعد از روشن کردن ماشین ،به وسیله این اهرم ،کشاب شروع به حرکت کرده می توان میز یا کله گی را به صورت دستی یا خودکار به حرکت در آورد.

                                                             

                                         (شکل3-1) کشاب با کله گی و سوپرت

                                                          

                                           

                                                    (شکل5-1) میز و کلیدهای راه انداز

                                              

ماشین تراش

دستگاه تراش ماشين ابزاري است که براي تراشيدن و شکل دهي به قطعات چوبي و فلزي معمولا دوار به کار مي‌رود. به دليل توليد اقتصادي با دقت بالا و کيفيت دستگاه تراش را در فرمها و شکلهاي مختلفي ميسازند اکثر قطعات ماشين الات داراي مقاطع دايره‌اي بوده و قابل توليد با ماشين تراش مي‌باشند و از طرفي به منظور ارزان بودن و سرعت بالاي تراشکاري نسبت به ساير روشها استفاده از ماشين تراش يک روش معمول و پر استفاده در صنعت ميباشد.

 

 

 

 

يک دستگاه تراش به سبک اوليه

 

 

 

عکسي از يک ماشين تراش که نشان ميدهد از سال ???? به همين شکل بوده و قطعاتي همچون اسپيندل، مرغک، چهارنظام و... تشکيل شده‌است

 

•ماشين‌هاي تراش که ابتدايي ترين نوع ماشينهاي افزار بشمار مي‌روند، تاريخچه آن بين قرن ?? و ?? شروع شده که در ابتدا معمولي ترين و يا قديمي ترين روش تراش، تراشيدن چوب بوسيله درخت بوده‌است. بدين معني که دو سر چوب را بين دو درخت قرار داده و يک طناب به شاخه درخت بسته و آنرا حول چوب مورد نظر پيچيده و طرف ديگر طناب را شخص ديگري گرفته و با دست طناب را به حرکت در مي‌آورد شخص دومي که در طرف مقابل قرار گرفته با رنده چوب را مي‌تراشيد اين قديمي ترين روش تراش چوب بوده‌است.

 

• اولين ماشين تراش در سال ???? در فرانسه ساخته شد. در اين ماشين وسيله چرخش محور اصلي بوسيله دست بود، يک دست گرداننده محور آن (محور کار) مستقيما روي دستگاه که به محور اصلي متصل است توسط دو چرخ دنده ساده به ميله پيچ بري متصل مي‌باشد قرار گرفته‌است. در اين نوع ماشين براي تعويض چرخ دنده‌هاي متفاوت جهت پيچ تراشي پيچ‌هاي متفاوتي پيش بيني شده بود. در سال ???? يک انگليسي به نام فيدمن براي اولين مرتبه ماشين تراشي ساخت که داراي ميله پيچ بري بود، که با عوض کردن چرخ دنده‌هاي روي محور اصلي و محور پيچ بري مي‌توانست پيچهاي مختلفي را بسازد.

 

•در سالهاي ???? و ???? در ايالات متحده امريکا ماشينهاي تراشي ساخته شد که با بدنه چوبي و پايه آهني مجهز بود. در سال ???? شخصي به نام پانتون در ماساچوست آمريکا ماشين تراشي با ميله پيچ بري ساخت. در سال ???? شخصي به نام فريلند در نيويورک ماشين تراشي با ريلهايي بطول ?? فوت که کارهايي به قطر ?? اينچ را مي‌توانست بتراشد ساخت بدنه آهني و درشت آن جايگاه چرخ دنده‌هاي تعويضي بود.

 

• بعد از مدتي ماشينهاي بهتري از نظر قدرت و دورهاي بيشتري ساخته شد که بنام ماشينهاي تراش جعبه دنده‌اي معروف است. اين ماشينها داراي جعبه دنده دور و نيز جعبه بار مي‌باشد. که به آساني مي‌توان ماشين را خودکار نمود و کارهاي مختلف را تراشيد.

 

 

 

 

[ويرايش] قسمتهاي مهم کنترل و تنظيم کننده<\/h2>

ماشين تراش چرخ دستي حامل سوپرت طول اين چرخ دستي در قسمت جلو قوطي دستگاه حامل سوپرت طولي قرار دارد که مي‌توان بوسيله آن دستگاه حامل سوپرت طولي را در طول بين دستگاه مرغک و دستگاه حرکت داد. وظيفه اصلي اين چرخ دستي تنظيم و قرار دادن ابزار برش در هر قسمت دلخواه است، قبل از اينکه به کار بار خود کار داده شود. چرخ دستي دستگاه مرغک بوسيله چرخ دستي دستگاه مرغک مي‌توان محور آنرا تغيير مکان داد. چرخش آن معمولا با دست صورت مي‌گيرد. با چرخاندن چرخ دستي، مرغک ثابت محور مي‌تواند داخل جا مرغک که در پيشاني سمت راست قطعه کار قرار دارد جابگيرد. بعلاوه چرخش چرخ دستي موافق عقربه ساعت نيز سبب مي‌گردد که محور (مرغک در داخل محور محکم شود.) بسمت قطعه کار جلو برود. از طرف ديگر در صورت سوار کردن مته در داخل محور دستگاه مرغک ضمن چرخاندن دسته آن مي‌توان، در پيشاني کار سوراخ و يا مته مرغک زد

 

 

 

 

[ويرايش] سوپرت دستي<\/h3>

سوپرت دستي که روي [[سوپرت عرضي]] قرار دارد بوسيله دست قابل کنترل و بار دادن است از طرفي در زير آن صفحه صاف و مدوري قرار دارد که محيط آن بين صفر تا ??? درجه مدرج شده‌است. با باز کردن پيچهاي آن مي‌شود سوپرت دستي را حول محور خود ??? درجه چرخاند. با اين دستگاه مي‌توان مخروطهاي کوتاه داخلي و خارجي و مخروطهاي کامل را نيز تراشيد، و در ضمن جهت روتراشي هم از آن استفاده کرد روي پيچ اين دستگاه حلقه مردجي وجود دارد که براي تنظيم بار دقيق مورد استفاه قرار مي‌گيرد. با اين طريق در صورتيکه بار بسيار کمي براي پرداخت کاري مورد نياز باشد قابل تنظيم است. البته در پيچ تراشي، خشن تراشي و برداشتن بار زياد نيز از آن استفاده مي‌شود.

 

 

[ويرايش] صفحه مخروطي تغيير محور اصلي<\/h3>

صفحه مخروطي تغيير سرعت محور اصلي روي جعبه دنده سرعت قرار گرفته‌است، که با چرخاندن آن بوسيله دست هريک از دورهاي لازم را که قبلا تعيين شده مي‌توان بدست آورد. سرعت ماشين برحسب اندازه و نوع قطعه کار و نوع دنده تراشي که بکار برده ميشود تعيين مي‌گردد. بطور کلي سرعت ماشين بعد از اينکه قطعه کار و دنده تراش روي ماشين قرار گرفته تنظيم و ضمنا سرعت ماشين برحسب دور در دقيقه منظور مي‌گردد

 

 

 

 

[ويرايش] جدول مقدار پيشروي رنده<\/h3>

براي تعيين مقدار بار يعني پيشروي رنده هنگام تراش از جعبه دنده‌اي که در زير جعبه دنده محور اصلي قرار گرفته‌است که شامل جفت چرخ دنده‌هايي با نسبتهاي معيني مي‌باشد استفاده مي‌گردد مقدار پيشروي (بار) ????? تا ????? اينچ (??? تا ??? ميليمتر) در نظر گرفته شده مقدار بار لازم بوسيله دسته روي پوسته با جابجايي آن مشخص مي‌شود.

 

 

 

 

[ويرايش] وظيفه اصلي ماشين تراش<\/h2>

 

 

قطعه‌هاي ساخته شده با ماشين تراش

 

وظيفه اصلي ماشين تراش تغيير در اندازه قطعات، فرم آنها، پرداخت کاري قطعات با يک يا چند عمل برش با تنظيم رنده تراش است. با سوار کردن وسائل و دستگاه‌هاي يدکي روي ماشينهاي تراش دامنه فعاليت آن بسيار گسترش پيدا کرده بطوريکه ميتوان بوسيله آنها عمليات مختلفي انجام داد مثلا با قرار دادن ابزارهايي مانند برقو، قلاويز و مته عملياتي چون برقوکاري، قلاويز زني و سوراخکاري روي ماشين تراش بسادگي انجام پذير مي‌باشد.

 

 

 

 

[ويرايش] اساس ماشينهاي تراش<\/h2>

بطور کلي اصول اساسي ماشينهاي تراش بر مبناي عمل فلز تراش پايه گذاري شده‌است و نيز عمل فلز تراشي با ماشينهاي تراش سبب برداشت براده توسط لبه برش دنده و حرکت براده‌ها در طول سطح براده رنده مي‌باشد. در تمام عمليات فلز تراشي مانند تراشکاري، سوراخکاري، فرزکاري و يا اره کاري براده توليد خواهد شد. در اين حالت نيرويي برابر بيست تن بر اينچ مربع وارد مي‌شود، که اين مقدار نيروي زياد باعث کشش و تغيير فرم فلز و ميز ايجاد حرارت مي‌شود و حرکت براده در طول سطح برش سبب اصطکاک شده و اين مقدار اصطکاک در لبه برش رنده توليد حرارت مي‌کند، که اين خود يک عامل مهم در هنگام براده برداري است

دستگاه تراش ماشين ابزاري است که براي تراشيدن و شکل دهي به قطعات چوبي و فلزي معمولا دوار به کار مي‌رود. به دليل توليد اقتصادي با دقت بالا و کيفيت دستگاه تراش را در فرمها و شکلهاي مختلفي ميسازند اکثر قطعات ماشين الات داراي مقاطع دايره‌اي بوده و قابل توليد با ماشين تراش مي‌باشند و از طرفي به منظور ارزان بودن و سرعت بالاي تراشکاري نسبت به ساير روشها استفاده از ماشين تراش يک روش معمول و پر استفاده در صنعت ميباشد.

 

 

 

 

يک دستگاه تراش به سبک اوليه

 

 

 

عکسي از يک ماشين تراش که نشان ميدهد از سال ???? به همين شکل بوده و قطعاتي همچون اسپيندل، مرغک، چهارنظام و... تشکيل شده‌است

 

•ماشين‌هاي تراش که ابتدايي ترين نوع ماشينهاي افزار بشمار مي‌روند، تاريخچه آن بين قرن ?? و ?? شروع شده که در ابتدا معمولي ترين و يا قديمي ترين روش تراش، تراشيدن چوب بوسيله درخت بوده‌است. بدين معني که دو سر چوب را بين دو درخت قرار داده و يک طناب به شاخه درخت بسته و آنرا حول چوب مورد نظر پيچيده و طرف ديگر طناب را شخص ديگري گرفته و با دست طناب را به حرکت در مي‌آورد شخص دومي که در طرف مقابل قرار گرفته با رنده چوب را مي‌تراشيد اين قديمي ترين روش تراش چوب بوده‌است.

 

• اولين ماشين تراش در سال ???? در فرانسه ساخته شد. در اين ماشين وسيله چرخش محور اصلي بوسيله دست بود، يک دست گرداننده محور آن (محور کار) مستقيما روي دستگاه که به محور اصلي متصل است توسط دو چرخ دنده ساده به ميله پيچ بري متصل مي‌باشد قرار گرفته‌است. در اين نوع ماشين براي تعويض چرخ دنده‌هاي متفاوت جهت پيچ تراشي پيچ‌هاي متفاوتي پيش بيني شده بود. در سال ???? يک انگليسي به نام فيدمن براي اولين مرتبه ماشين تراشي ساخت که داراي ميله پيچ بري بود، که با عوض کردن چرخ دنده‌هاي روي محور اصلي و محور پيچ بري مي‌توانست پيچهاي مختلفي را بسازد.

 

•در سالهاي ???? و ???? در ايالات متحده امريکا ماشينهاي تراشي ساخته شد که با بدنه چوبي و پايه آهني مجهز بود. در سال ???? شخصي به نام پانتون در ماساچوست آمريکا ماشين تراشي با ميله پيچ بري ساخت. در سال ???? شخصي به نام فريلند در نيويورک ماشين تراشي با ريلهايي بطول ?? فوت که کارهايي به قطر ?? اينچ را مي‌توانست بتراشد ساخت بدنه آهني و درشت آن جايگاه چرخ دنده‌هاي تعويضي بود.

 

• بعد از مدتي ماشينهاي بهتري از نظر قدرت و دورهاي بيشتري ساخته شد که بنام ماشينهاي تراش جعبه دنده‌اي معروف است. اين ماشينها داراي جعبه دنده دور و نيز جعبه بار مي‌باشد. که به آساني مي‌توان ماشين را خودکار نمود و کارهاي مختلف را تراشيد.

 

 

 

 

[ويرايش] قسمتهاي مهم کنترل و تنظيم کننده<\/h2>

ماشين تراش چرخ دستي حامل سوپرت طول اين چرخ دستي در قسمت جلو قوطي دستگاه حامل سوپرت طولي قرار دارد که مي‌توان بوسيله آن دستگاه حامل سوپرت طولي را در طول بين دستگاه مرغک و دستگاه حرکت داد. وظيفه اصلي اين چرخ دستي تنظيم و قرار دادن ابزار برش در هر قسمت دلخواه است، قبل از اينکه به کار بار خود کار داده شود. چرخ دستي دستگاه مرغک بوسيله چرخ دستي دستگاه مرغک مي‌توان محور آنرا تغيير مکان داد. چرخش آن معمولا با دست صورت مي‌گيرد. با چرخاندن چرخ دستي، مرغک ثابت محور مي‌تواند داخل جا مرغک که در پيشاني سمت راست قطعه کار قرار دارد جابگيرد. بعلاوه چرخش چرخ دستي موافق عقربه ساعت نيز سبب مي‌گردد که محور (مرغک در داخل محور محکم شود.) بسمت قطعه کار جلو برود. از طرف ديگر در صورت سوار کردن مته در داخل محور دستگاه مرغک ضمن چرخاندن دسته آن مي‌توان، در پيشاني کار سوراخ و يا مته مرغک زد

 

 

 

 

[ويرايش] سوپرت دستي<\/h3>

سوپرت دستي که روي [[سوپرت عرضي]] قرار دارد بوسيله دست قابل کنترل و بار دادن است از طرفي در زير آن صفحه صاف و مدوري قرار دارد که محيط آن بين صفر تا ??? درجه مدرج شده‌است. با باز کردن پيچهاي آن مي‌شود سوپرت دستي را حول محور خود ??? درجه چرخاند. با اين دستگاه مي‌توان مخروطهاي کوتاه داخلي و خارجي و مخروطهاي کامل را نيز تراشيد، و در ضمن جهت روتراشي هم از آن استفاده کرد روي پيچ اين دستگاه حلقه مردجي وجود دارد که براي تنظيم بار دقيق مورد استفاه قرار مي‌گيرد. با اين طريق در صورتيکه بار بسيار کمي براي پرداخت کاري مورد نياز باشد قابل تنظيم است. البته در پيچ تراشي، خشن تراشي و برداشتن بار زياد نيز از آن استفاده مي‌شود.

 

 

[ويرايش] صفحه مخروطي تغيير محور اصلي<\/h3>

صفحه مخروطي تغيير سرعت محور اصلي روي جعبه دنده سرعت قرار گرفته‌است، که با چرخاندن آن بوسيله دست هريک از دورهاي لازم را که قبلا تعيين شده مي‌توان بدست آورد. سرعت ماشين برحسب اندازه و نوع قطعه کار و نوع دنده تراشي که بکار برده ميشود تعيين مي‌گردد. بطور کلي سرعت ماشين بعد از اينکه قطعه کار و دنده تراش روي ماشين قرار گرفته تنظيم و ضمنا سرعت ماشين برحسب دور در دقيقه منظور مي‌گردد

 

 

 

 

[ويرايش] جدول مقدار پيشروي رنده<\/h3>

براي تعيين مقدار بار يعني پيشروي رنده هنگام تراش از جعبه دنده‌اي که در زير جعبه دنده محور اصلي قرار گرفته‌است که شامل جفت چرخ دنده‌هايي با نسبتهاي معيني مي‌باشد استفاده مي‌گردد مقدار پيشروي (بار) ????? تا ????? اينچ (??? تا ??? ميليمتر) در نظر گرفته شده مقدار بار لازم بوسيله دسته روي پوسته با جابجايي آن مشخص مي‌شود.

 

 

 

 

[ويرايش] وظيفه اصلي ماشين تراش<\/h2>

 

 

قطعه‌هاي ساخته شده با ماشين تراش

 

وظيفه اصلي ماشين تراش تغيير در اندازه قطعات، فرم آنها، پرداخت کاري قطعات با يک يا چند عمل برش با تنظيم رنده تراش است. با سوار کردن وسائل و دستگاه‌هاي يدکي روي ماشينهاي تراش دامنه فعاليت آن بسيار گسترش پيدا کرده بطوريکه ميتوان بوسيله آنها عمليات مختلفي انجام داد مثلا با قرار دادن ابزارهايي مانند برقو، قلاويز و مته عملياتي چون برقوکاري، قلاويز زني و سوراخکاري روي ماشين تراش بسادگي انجام پذير مي‌باشد.

 

 

 

 

[ويرايش] اساس ماشينهاي تراش<\/h2>

دستگاه تراش ماشين ابزاري است که براي تراشيدن و شکل دهي به قطعات چوبي و فلزي معمولا دوار به کار مي‌رود. به دليل توليد اقتصادي با دقت بالا و کيفيت دستگاه تراش را در فرمها و شکلهاي مختلفي ميسازند اکثر قطعات ماشين الات داراي مقاطع دايره‌اي بوده و قابل توليد با ماشين تراش مي‌باشند و از طرفي به منظور ارزان بودن و سرعت بالاي تراشکاري نسبت به ساير روشها استفاده از ماشين تراش يک روش معمول و پر استفاده در صنعت ميباشد.

 

 

 

 

يک دستگاه تراش به سبک اوليه

 

 

 

عکسي از يک ماشين تراش که نشان ميدهد از سال ???? به همين شکل بوده و قطعاتي همچون اسپيندل، مرغک، چهارنظام و... تشکيل شده‌است

 

•ماشين‌هاي تراش که ابتدايي ترين نوع ماشينهاي افزار بشمار مي‌روند، تاريخچه آن بين قرن ?? و ?? شروع شده که در ابتدا معمولي ترين و يا قديمي ترين روش تراش، تراشيدن چوب بوسيله درخت بوده‌است. بدين معني که دو سر چوب را بين دو درخت قرار داده و يک طناب به شاخه درخت بسته و آنرا حول چوب مورد نظر پيچيده و طرف ديگر طناب را شخص ديگري گرفته و با دست طناب را به حرکت در مي‌آورد شخص دومي که در طرف مقابل قرار گرفته با رنده چوب را مي‌تراشيد اين قديمي ترين روش تراش چوب بوده‌است.

 

• اولين ماشين تراش در سال ???? در فرانسه ساخته شد. در اين ماشين وسيله چرخش محور اصلي بوسيله دست بود، يک دست گرداننده محور آن (محور کار) مستقيما روي دستگاه که به محور اصلي متصل است توسط دو چرخ دنده ساده به ميله پيچ بري متصل مي‌باشد قرار گرفته‌است. در اين نوع ماشين براي تعويض چرخ دنده‌هاي متفاوت جهت پيچ تراشي پيچ‌هاي متفاوتي پيش بيني شده بود. در سال ???? يک انگليسي به نام فيدمن براي اولين مرتبه ماشين تراشي ساخت که داراي ميله پيچ بري بود، که با عوض کردن چرخ دنده‌هاي روي محور اصلي و محور پيچ بري مي‌توانست پيچهاي مختلفي را بسازد.

 

•در سالهاي ???? و ???? در ايالات متحده امريکا ماشينهاي تراشي ساخته شد که با بدنه چوبي و پايه آهني مجهز بود. در سال ???? شخصي به نام پانتون در ماساچوست آمريکا ماشين تراشي با ميله پيچ بري ساخت. در سال ???? شخصي به نام فريلند در نيويورک ماشين تراشي با ريلهايي بطول ?? فوت که کارهايي به قطر ?? اينچ را مي‌توانست بتراشد ساخت بدنه آهني و درشت آن جايگاه چرخ دنده‌هاي تعويضي بود.

 

• بعد از مدتي ماشينهاي بهتري از نظر قدرت و دورهاي بيشتري ساخته شد که بنام ماشينهاي تراش جعبه دنده‌اي معروف است. اين ماشينها داراي جعبه دنده دور و نيز جعبه بار مي‌باشد. که به آساني مي‌توان ماشين را خودکار نمود و کارهاي مختلف را تراشيد.

 

 

 

 

[ويرايش] قسمتهاي مهم کنترل و تنظيم کننده<\/h2>

ماشين تراش چرخ دستي حامل سوپرت طول اين چرخ دستي در قسمت جلو قوطي دستگاه حامل سوپرت طولي قرار دارد که مي‌توان بوسيله آن دستگاه حامل سوپرت طولي را در طول بين دستگاه مرغک و دستگاه حرکت داد. وظيفه اصلي اين چرخ دستي تنظيم و قرار دادن ابزار برش در هر قسمت دلخواه است، قبل از اينکه به کار بار خود کار داده شود. چرخ دستي دستگاه مرغک بوسيله چرخ دستي دستگاه مرغک مي‌توان محور آنرا تغيير مکان داد. چرخش آن معمولا با دست صورت مي‌گيرد. با چرخاندن چرخ دستي، مرغک ثابت محور مي‌تواند داخل جا مرغک که در پيشاني سمت راست قطعه کار قرار دارد جابگيرد. بعلاوه چرخش چرخ دستي موافق عقربه ساعت نيز سبب مي‌گردد که محور (مرغک در داخل محور محکم شود.) بسمت قطعه کار جلو برود. از طرف ديگر در صورت سوار کردن مته در داخل محور دستگاه مرغک ضمن چرخاندن دسته آن مي‌توان، در پيشاني کار سوراخ و يا مته مرغک زد

 

 

 

 

[ويرايش] سوپرت دستي<\/h3>

سوپرت دستي که روي [[سوپرت عرضي]] قرار دارد بوسيله دست قابل کنترل و بار دادن است از طرفي در زير آن صفحه صاف و مدوري قرار دارد که محيط آن بين صفر تا ??? درجه مدرج شده‌است. با باز کردن پيچهاي آن مي‌شود سوپرت دستي را حول محور خود ??? درجه چرخاند. با اين دستگاه مي‌توان مخروطهاي کوتاه داخلي و خارجي و مخروطهاي کامل را نيز تراشيد، و در ضمن جهت روتراشي هم از آن استفاده کرد روي پيچ اين دستگاه حلقه مردجي وجود دارد که براي تنظيم بار دقيق مورد استفاه قرار مي‌گيرد. با اين طريق در صورتيکه بار بسيار کمي براي پرداخت کاري مورد نياز باشد قابل تنظيم است. البته در پيچ تراشي، خشن تراشي و برداشتن بار زياد نيز از آن استفاده مي‌شود.

 

 

[ويرايش] صفحه مخروطي تغيير محور اصلي<\/h3>

صفحه مخروطي تغيير سرعت محور اصلي روي جعبه دنده سرعت قرار گرفته‌است، که با چرخاندن آن بوسيله دست هريک از دورهاي لازم را که قبلا تعيين شده مي‌توان بدست آورد. سرعت ماشين برحسب اندازه و نوع قطعه کار و نوع دنده تراشي که بکار برده ميشود تعيين مي‌گردد. بطور کلي سرعت ماشين بعد از اينکه قطعه کار و دنده تراش روي ماشين قرار گرفته تنظيم و ضمنا سرعت ماشين برحسب دور در دقيقه منظور مي‌گردد

 

 

 

 

[ويرايش] جدول مقدار پيشروي رنده<\/h3>

براي تعيين مقدار بار يعني پيشروي رنده هنگام تراش از جعبه دنده‌اي که در زير جعبه دنده محور اصلي قرار گرفته‌است که شامل جفت چرخ دنده‌هايي با نسبتهاي معيني مي‌باشد استفاده مي‌گردد مقدار پيشروي (بار) ????? تا ????? اينچ (??? تا ??? ميليمتر) در نظر گرفته شده مقدار بار لازم بوسيله دسته روي پوسته با جابجايي آن مشخص مي‌شود.

 

 

 

 

[ويرايش] وظيفه اصلي ماشين تراش<\/h2>