تاپیک متالورژی

[ghasem motamedi]

فرآیند جوش نقطه‌ایRESISTANCE SPOT WELDING:

الكترودها در جوشكاری مقاومتی نقطه ای:
الكترود در فرآیندهای مختلف مقاومتی می تواند به اشكال گوناگونی باشد كه دارای چندین نقش است از جمله هدایت جریان الكتریكی به موضع اتصال، نگهداری ورق ها بر روی هم و ایجاد فشار لازم در موضع مورد نظر و تمركز سریع حرارت در موضع اتصال. الكترود باید دارای قابلیت هدایت الكتریكی و حرارتی بالا و مقاومت اتصالی یا تماسی (contact resistance) كم و استحكام و سختی خوب باشد، علاوه بر آن این خواص را تحت فشار و درجه حرارت نسبتاً بالا ضمن كار نیز حفظ كند. از این جهت الكترودها را از مواد و آلیاژهای مخصوص تهیه می كنند كه تحت مشخصه یا كد RWMA به دو گروه A آلیاژهای مس و B فلزات دیرگداز تقسیم بندی می شوند، در جداول صفحه بعد مشخصات این دو گروه درج شده است. مهمترین آلیاژهای الكترود مس ـ كروم، مس ـ كادمیم و یا برلیم ـ كبالت ـ مس می باشد. این آلیاژها دارای سختی بالا و نقطه آنیل شدن بالایی هستند تا در درجه حرارت بالا پس از مدتی نرم نشوند، چون تغیر فرم آنها سبب تغییر سطح مشترك الكترود با كار می شود كه ایجاد اشكالاتی می كند. قسمت هایی كه قرار است به یكدیگر متصل شوند
باید كاملاً بر روی یكدیگر قرار داشته و در تماس با الكترود باشند تا مقاومت الكتریكی تماسی R2, R1 كاهش یابد. مقاومت الكتریكی بالا بین نوك الكترود و سطح كار سبب بالا
رفتن درجه حرارت در محل تماس می شود كه اولاً مرغوبیت جوش را كاهش می دهد ثانیاً مقداری از انرژی تلف می شود.
روش های مختلفی برای اعمال فشار پیش بینی شده است كه دو سیستم آن معمول تر است:
الف) سیستم مكانیكی همراه با پدال، فنر و چند اهرم
ب) سیستم هوای فشرده با درجه های اتوماتیك مخصوص كه در زمان های معین هوای فشرده وارد سیستم می شود. این فشار و زمان قابل تنظیم و كنترل است.
درسیستم اول به علت استفاده از نیروی كارگر ممكن است فشار وارده غیر یكنواخت و در بعضی موارد كه دقت زیادی لازم است مناسب نباشد ولی در سیستم هوای فشرده دقت و كنترل میزان فشار بیشتر است.
جوش مقاومتی برای اتصال فلزات مختلف بكار گرفته می شود. مسئله مهم این است كه چگونگی خواص فیزیكی این فلزات ممكن است بر روی خواص جوش یا موضع اتصال تأثیر بگذارد. همان طور كه اشاره شد حرارت برای بالا بردن درجه حرارت موضع اتصال توسط عبور جریان الكتریكی و مقاومت الكتریكی به دست می آید و یا به بیان دیگر مقاومت الكتریكی بزرگتر در زمان و شدت جریان معین تولید حرارت بالاتری می‌كند و برعكس. مقاومت الكتریكی یك هادی بستگی به طول و نسبت عكس با سطح مقطع دارد. البته جنس هادی هم كه میزان ضریب مقاوت الكتریكی است مهم می باشد.
بنابراین خصوصیت جوشكاری مقاومتی با تغییر ضخامت ورق، تغییر مقطع تماس الكترود با قطعه و جنس قطعه تغییر می كند.
البته چگونگی حالت های تماس الكترود با قطعات و تماس خود قطعات عوامل دیگر هستند كه فشار الكترودها و ناخالصی ها در بین این سطوح می توانند بر روی این مقاومت ها موثر باشند.
مواد الكترودها :
مس وآلیاژهای آن موادی هستند كه عموما برای الكترودهای جوش نقطه ای انتخاب می شوند .انواع مختلف این مواد در جدول زیر آمده است :
انتخاب یك آلیاژ برای الكترود بطوریكه برای تمام موادی كه جوش می شوند قابل استفاده باشند بدلایل مختلف امكانپذیر نیست .برای مثال آلومینیوم كه دارای ضریب هدایت بالایی می باشد احتیاج به الكترودی با ضریب هدایت بالا دارد تا از چسبیدن جلوگیری شود و مس سخت كشیده شده
Hard drawn ) ) یا مس تلوریوم دار علیرغم سختی پایین آن برای این منظور مورد استفاده قرار میگیرد .مس تلوریوم دار دارای این خاصیت است كه براحتی ماشینكاری و پولیش میگردد و سطح تمام شده خوبی را پدید می آورد .مس كرومدار برای جوشكاری همه نوع فولاد مناسب است .زیرا از آلیاژ مس- كادمیوم سخت تر است ودارای یكنواختی دمایی بیشتری است بدون آنكه از هدایت آن زیاد كاسته شده باشد .دلیل اینكه مس-كادمیوم برای جوشكاری ورقهای نازك پیشنهاد میشود این است كه ارزان تر از مس-كروم است و قادر است كه گرمای كمتری را كه در جوشكاری ورقهای نازك بیرون داده میشود را تحمل كند .ورق های ضخیم تر باعث گرم شدن بیشتر نوك الكترود میشوند .اگر دما به 250 درجه سلسیوس برسد دیگر آلیاژ می-كادمیوم مناسب نمیباشد .آلیاژ مس-تنگستن معمولا بصورت بوش مورد استفاده قرار میگیرند كه مساحتی بزرگتر از مقدار لازم برای تامین دانسیته جریان صحیح جوشكاری دارد .دانسیته جریان برای ایجاد نقطه جوش با یك الكترود معمولی در یك طرف اتصال و بوش مس-تنگستن با مساحت بزرگتر در طرف دیگر قرار دارد .نمونه هایی از الكترودها ی نقطه جوش و انبر دستگاه نقطه جوش (گان) در شكل زیر آمده است
فلزات و آلیاژهایی كه در ساخت الكترودها بكار میروند به گروههای زیر كلاسه میشوند :
كلاس 1 :
در این مواد عملیات حرارتی انجام نگرفته و بوسیله كار سرد استحكام پیدا كرده اند .اینكار روی هدایت الكتریكی و گرمایی اثری ندارد .مواد این كلاس برای فولادهای كم كربن كه با لایه نازك سرب و كروم و یا روی پوشیده شده –فولادهای نورد گرم شده و بعضی از فلزات غیر آهنی مانند آلومینیوم و منیزیوم توصیه میشود .
كلاس 2 :
این مواد دارای خواص مكانیكی بالاتر از كلاس 1 هستند ولی هدایت حرارتی و الكتریكی آنها كمتر از كلاس 1 میباشد .خواص فیزیكی و مكانیكی اپتیمم با عملیات حرارتی یا تركیبی از عملیات حرارتی و كار سرد پدید می آید .مواد كلاس 2 بهترین ماده برای الكترودهایی برای كارهای عمومی با یك رنج وسیعی از مواد و شرایط مختلف می باشد .این مواد در الكترودهای نقطه جوش فولادهای كم كربن نورد سردشده و فولادهای ضد زنگ و فولاد با پوشش نیكل و غیره استفاده میشود.
همچنین برای شافتها-بازوها-قالب و بندكها-فكهای تفنگی دستگاه جوش و بقیه اعضا عبور دهنده جریان در تجهیزات جوشكاری مقاومتی مناسب است .
كلاس 3 :
مواد این كلاس آلیاژهای سختی پذیر با خواص مكانیكی بهتری از مواد كلاسهای 1 و 2 میباشد اما دارای هدایت الكتریكی و حرارتی پایین تری میباشد .سختی بالا-مقاومت به سایش خوب و دمای آنیل شدن بالای الكترودهای كلاس 3 همراه با هدایت الكتریكی متوسط آن باعث میشود كه این مواد برای الكترودهاییكه در نقطه جوشهایی كه در آنها فشار مقاومت قطعات بالا است استفاده میشود .این مواد برای فولادهای كم كربن با سطح مقطع بالا و فولادهای ضد زنگ بكار میرود .
انواع الكترود و شكل آنها :
نوك الكترودهای نقطه جوش باید پروفیل خود را تا آنجا كه ممكن است در شرایط تولید حفظ كند .
پروفیل صحیح باعث عمر طولانی الكترود میشود .دو شكل استاندارد در موارد عمومی وجود دارد .این دو نوع عبارتند از :
1 – نوك تخت به شكل یك مخروط وارونه
2 – نوك گنبدی شكل
واضح است كه نوكهای گنبدی لازم نیست كه دقیقا با سطح كار همراستا قرار گیرند .بنابراین برای جاهاییكه الكترود بر روی سطح منحنی در قطعه كار قرار میگیرند مناسبند و معمولا در جوشكاری آلومینیوم بكار میروند .نوع نوك تخت در مواردیكه بتواند با قطعه كار همراستا گردد ترجیح داده میشود .زیرا ماشینكاری و شكل دادن و بازرسی آن در ضمن بكارگیری آسان است .پروفیلهای الكترود در شكل زیر نشان داده شده است
معمولا الكترود را بصورت یك میله استوانه ای شكل با قطر مورد نظر نمیسازند بلكه آنرا بزرگتر ساخته و نوك آن را با زاویه 30 درجه بصورت مخروطی می تراشند .
افزایش مساحت نوك الكترود در اثر فشار وارده باعث كاهش فشار الكترود و دانسیته جریان می گردد كه هر دو از اهمیت حیاتی برخوردار هستند .پهن شدن الكترود را میتوان با استفاده از سختترین ماده مناسب و بكارگیری ضربه كوتاه و یا به بیان دیگر كاهش بارهای ضربه ای و با خنك كردن مؤثر الكترود در كمترین مقدار خود نگه داشت .پروفیل ساده الكترود نشان داده شده در شكل 6-2 برای بسیاری از كاربردها مناسب است اما همواره قابل انتخاب برای جوشكاری در گوشه ها نمیباشد .انواع دیگر الكترود برای اینگونه از كاربردها قابل دسترس میباشند و در موارد بخصوص میتوان آنها را ساخت تا احتیاجات استفاده كننده را مرتفع سازد
روش تعویض نوك الكترودها:
به علت گرما دیدن نوك الكترودها در هنگام جوشكاری و زیر فشار بودن این ناحیه گرما دیده، پس از زدن چند نقطه جوش، قطعه نامبرده تغییر شكل می دهد. در نتیجه سطح مشترك نوك الكترودها بزرگتر و ناصافتر می شود. بنابراین پس از حدود 250 بار نقطه جوش زدن، لازم است كه نوك الكترودها تراشیده شود تا شكل اولیه شان بازیابی شود. این قطعات در اثر تراشیده شدن، كوتاه تر می شوند. بنابراین لازم است پس از آن كه هر قطعه به اندازه مشخصی رسید با قطعه نو تعویض شود. این جایگزینی بسته به شكل قطعه، جنس آن و نیز روش ساخت آن (تراشكاری شده یا آهنگری شده) ممكن است پس از اعمال 1200 یا 2500 نقطه جوش، مورد نیاز باشد.
برای تعویض این قطعه (نوك الكترود) روش های گوناگون وجود دارد:
یك روش آن است كه با نصب تجهیزات تمام خود كار، كل فرآیند تعویض قطعه بدون دخالت انسان انجام پذیرد. روش دیگر استفاده از یك ابزار ساده دستی است كه كاربر با اهرم كردن شاخك های آن در زیر قطعه و در محل شیار موجود می تواند آن را از جایش درآورد و پس از جازدن قطعه نو به كمك گردی سطح زیرین ابزار، قطعه را درمحل خود محكم كند. روش سوم استفاده از شكل هندسی مخروطی نگهدارنده نوك الكترود است بدین معنی كه سطح تماس قطعه نوك الكترود با نگهدارنده آن، سطح جانبی یك مخروط ناقص است. این ویژگی هندسی باعث می گردد تا با اعمال چند ضربه آرام در دو سوی قطعه نوك الكترود، این قطعه به تدریج درموضع خود لق شود تا این كه به راحتی و با دست از جای خود بیرون آید. پس از نصب قطعه نو، با اعمال چند ضربه آرام به سر قطعه، می‌توان آن را در جای خود محكم كرد.
زمانی كه كارگر متوجه شود كه گان خوب جوش نمی‌زند، شاید یكی از علت‌های آن احتیاج بهTip dress نوك الكترود باشد. در این روش نوك الكترود بوسیلهTip dress برای جوشكاری آماده می شود البته نحوه Tip dress خیلی مهم می‌باشد و نیاز به مهارت و آموزش دارد.
Tip dress در دو نوع بادی و برقی می باشد كه در گان ها از نوع برقی آن استفاده می شود و این نوع، محدودیت فشاری دارد (با هر فشار و نیرویی نمی توان استفاده كرد) البته در این نوع Tip dress یك لوله برای باد هم وجود دارد. یكی دیگر از كارهایی كه برای بهتر شدن كیفیت جوش بر روی الكترود انجام می‌شود سمباده زدن آن می‌باشد.
تكنیك های جوشكاری نقطه ای:
نكاتی را در عملیات جوشكاری نقطه ای باید در نظر داشت كه اهم آنها عبارتند از:
الف) تمیزی سطوح تماس:
سطح كار و سطح الكترودها باید همواره تمیز نگهداشته شوند. گرد و غبار روی فلز در اثر ایجاد حوزه مغناطیسی، ضمن كار، به اطراف محل جوش متمركز شده و ممكن است در سطح مشترك دو ورق یا سطح تماس الكترودها و كار قرار گیرند، گرد و غبار و ناخالصی های دیگر اولاً باعث بالا بردن مقدار مقاومت تماسی و اتلاف انرژی می شوند و ثانیاً در فصل مشترك دو ورق وارد مذاب شده و خواص دكمه جوش را كاهش می دهند. تمیز كردن نوك الكترودها باید با كاغذ سمباده ظریف یا پارچه و با دقت شود تا از تلفات نوك الكترود بصورت براده جلوگیری شود.
اگر الكترودها به وسیله سیستم سرد كننده آبگرد خنك می شوند باید توجه شود كه آب از الكترود به خارج نفوذ نكند. در مورد فلزاتی كه ایجاد لایه اكسیدی دیر گداز می كنند (نظیر آلومینیوم، تیتانیوم) لازم است علاوه بر تمیزكردن سطح كار، اكسیدهای سطحی نیز توسط محلول های اسیدی مخصوص حذف شده و بدیهی است كه آثار محلول یا اسید نیز باید از روی كار كاملاً تمیز شود تا از تشدید عمل خوردگی در این سطوح جلوگیری شود.
ب) تنظیم كردن ماشین و محل جوش بر روی كار:
میزان كردن محل جوش بر روی كار توسط جوشكار یا بطور خودكار با ماشین انجام می گیرد. اگر قرار است این عمل توسط كارگر انجام گیرد باید حتی الامكان از الكترود ثابت استفاده شود. ولی معمولاً در تولیدهای سری و انبوه تنظیم محل جوش بر روی كار توسط ماشین انجام می گیرد.
یكی از متداول ترین روش برای تنظیم كردن دستگاه جوش انجام چند نمونه جوش نقطه ای بر روی دو ورقه قراضه با مشخصات شبیه قطعه كار (جنس و ضخامت) می باشد. پس از انجام جوش های نمونه بر روی این ورق ها آنها را از یكدیگر جدا یا پاره كرده و محل جوش را مطالعه می كنند، بنابراین :
1ـ اگر شدت جریان كافی نباشد دكمه جوش براحتی از ورق ها جدا شده و اثر چندانی بر روی ورق باقی نمی ماند.
2ـ شدت جریان خیلی زیاد باعث نفوذ دكمه جوش تا سطح كار می شود كه در این حالت نیز استحكام جوش ایده آل نخواهد بود. اصولاً عمق نفوذ دكمه جوش نباید از 60 درصد ضخامت ورق بیشتر باشد.
البته عدم تنظیم صحیح زمان نیز منجر به اثر گذاشتن جوش در سطح كار می شود و چنانچه جریان الكتریكی قبل از فشرده شدن كامل ورق ها عبور كند جرقه ای در سطح تماس الكترود و كار ایجاد می شود.
آزمایش جوش را از طریق استانداردهایی نیز می توان انجام داد از جمله دو قطعه به پهنای 5/7 سانتی متر و طول 10 سانتیمتر بریده و لبه های آنها را به اندازه 5/2 سانتیمتر بر روی هم سوار كرده و سه نقطه جوش در مركز مربع های مبانی مطابق شكل ایجاد می كنند. سپس جوش اول كه جریان الكتریكی فقط از آن عبور كرده و دارای شرایط متفاوتی با آنچه كه در عمل اتفاق می افتد است را جدا كرده و جوش های دوم و سوم را به صورت نواری به پهنای 5/2 سانتیمتر و طول 5/17 سانتیمتر جدا كرده و تحت آزمایش كشش قرار می دهند. نیروی لازم برای پاره كردن جوش محاسبه شده و با جداول مخصوص كه نشان دهنده استاندارد مشخصات فنی جوش اتس مقایسه می شود . ازجداول عملی بعنوان راهنما نیز برای انتخاب و تنظیم شرایط كار، اندازه الكترود و پارامترهای دیگر مورد استفاده قرار می گیرند.
ج) ظاهر جوش:
معمولاً ظاهر جوش شامل یك فرورفتگی و یك حلقه رنگی حرارتی در اطراف تماس الكترود و كار می باشد در مواردی كه سطح كار باید تمیز باشد فرورفتگی های محل جوش نقطه ای را می توان از طریق استفاده الكترود مسطح نوع C و مخروط نوع E اهش داد. واضح است كه الكترود مسطح را در طرفی كه نیاز به تمیزی فوق العاده است قرار می دهند. استفاد از یك الكترود مسطح و یك الكترود مخروط ناقص در جوشكاری ورق های نازك به كلفت نیز مفید است، در این شرایط الكترود مسطح بر روی ورق نازك قرار می گیرند. در حالت های معمولی جوشكاری مقاومتی نقطه ای فاصله جوش ها نباید از میزان معینی كمتر باشد چون مدار بسته ای با جوش مجاور ایجاد كرده و جریان الكتریكی به اندازه كافی از موضع جوش در بین الكترودها نمی گذرند.
بهسازی در جوشكاری مقاومتی نقطه‌ای:
بنا به نیاز و شرایط كار، بهسازی و تغییراتی در نحوه جوشكاری نقطه ای ساده بعمل آمده است كه به چند نمونه آن در زیر اشاره می شود:
الف) جوش با الكترود چندتایی Multiple Electrode:
همانطور كه از نام آن استنباط می شود در این فرآیند از چندین الكترود استفاده می شود و همزمان چندین جوش نقطه ای بر روی كار انجام می گیرد. در این فرآیند از دو نوع طرح برای تامین انرژی استفاده می شود. مستقیم (موازی) و غیر مستقیم (سری). در سیستم مستقیم از یك ترانسفورماتور استفاده می شود كه مدار ثانویه بصورت های مختلف مطابق شكل می تواند چندین جوش را همزمان انجام دهد. در سیستم سری از تعدادی ترانسفورماتور استفاده می شود كه مطابق شكل با طرح های مختلف می تواند همزمان چندین نقطه جوش را بر روی كار بوجود آورد. مزیت روش دوم آنست كه می توان ولتاژ بالایی رادر موضع جوش بوجود آورد و یا برای ایجاد ولتاژ معین از ترانسفورماتورهای كوچكتری استفاده كرد. اما در مقابل باید شرایط ترانسفورماتورها و مقاومت ها در الكترودها و كیفیت سطوح كاملاً یكسان باشد تا خواص جوش هایی كه همزمان ایجاد شده مشابه باشد.
ب) جوش دكمه ای یا دیسكی Button or disk welding:
در جوشكاری ورق های سنگین و كلفت، به فشار و انرژی الكتریكی زیادی نیاز است، با استقرار قطعات كوچك فلزی بین سطح مشترك ورق ها، عبور جریان الكتریكی را موضعی تر كرده و سطح تماس را كاهش می دهند و با ذوب این دكمه ها دو ورق با انرژی الكتریكی و فشار كمتری به همدیگر متصل می شوند.
ج) جوش پل واره Bridge welding:
مطابق شكل از ورق های اضافی برای بالا بردن استحكام اتصال دو قطعه استفاده می شود.
د) جوش له كردنی Mash welding:
این روش درتولید شبكه های سیمی نظیر سبد یا محافظ های توری لامپ های مختلف یا اسكلت مفتولی برای بتن های مسلح و یا سیم به ورق نظیر چرخ های بعضی از انواع اتومبیل به میزان فراوان بكار گرفته می شود. سیم ها با طرح لازم بر روی فك ها با الكترودی كه به صورت مسطح با شكاف های پیش بینی شده قرار می گیرند و با یك فشار و پایین آوردن الكترود جریان الكتریكی از محل تماس سیم های روی هم قرار داده شده عبور كرده و بر اساس جوش مقاومتی ذوب موضعی در این محل ها بوجود آمده و پس از پایان عبور جریان الكتریكی عمل اتصال انجام می گیرد.
پارامتر های دستگاه٫ مؤثر بر جوش نقطه‌ای:
PRSO: مدت زمان بر حسب سیكل كه دو الكترود بر قطعه مماس گردند.
SQ: مدت زمانی است كه قطعه توسط دو الكترود به هم فشرده می‌شود تا نیروی وارده بر قطعه كار تثبیت گردد.
Weld1: مدت زمان انجام پبش‌جوش می‌باشد. مدت زمانی است كه جریان متناسب با Heat1 و یا Current1 از قطعه عبور می‌كند.
Cool: فاصله زمانی بین Weld1 و Weld2 است كه در آن دو سر الكترودها خنك می‌گردد.
Up Slope: مدت زمانی است كه طول می‌كشد جریان (Heat) از صفر به مقدار تعیین شده در Current2 (Heat2) برسد.
Weld2: مدت زمانی است كه جریان جوش اصلی از قطعه متناسب با Current2 و یا Heat2 از قطعه عبور می‌كند.
PU: تعداد تكرار جوش اصلی می‌باشد.
Down Slope: مدت زمانی است كه طول می‌كشد جریان از مقدار اصلی خود در Weld2 به مقدار صفر برسد.
Hold: مدت زمانی است كه دو قطعه بعد از پایان عمل جوش توسط دو الكترود به هم فشرده می‌شود.
Off: مدت زمانی است كه طول می‌كشد الكترودها از یكدیگر فاصله گرفته و به حالت اولیه خود باز گردند.
Heat: كه بر حسب درصد بیان می‌گردد و نشان دهنده درصد توان خروجی از ترانس می‌باشد.
Current: پارامتری بر حسب كیلو آمپر است كه مقدار جریان در پیش جوش و جوش اصلی را تعیین می‌كند.
تأثیر پارامترهای جوش بر كیفیت:
PRSO: این پارامترها بایستی به گونه‌ای تنظیم شود كه بعد از پایان زمان PRSO با تنظیم SQ دو الكترود به هم برسند، در غیر این صورت جرقه خواهیم داشت.
SQ: جهت تأمین نیروی مورد نیاز جوش بایستی این پارامتر به درستی تنظیم شود. با افزایش نیروی الكترودها، سطح تماس دو فلز در نقطه اعمال نیرو افزایش می‌یابد و افزایش سطح تماس منجر به كاهش مقاومت الكتریكی در نقطه تماس می‌شود.
نكته: زمان SQ بایستی به حدی باشد كه نیروی الكترودها قبل از زمان شروع Weld به یك حد ثابتی رسیده باشد. اگر مقدار SQ كم باشد، با پاشش مذاب یا جرقه مواجه خواهیم بود.
Weld1: این پارامتر مخصوصاً در مواردی كه ورق پوشش (Coating) داشته باشد و یا ضخامت ورق زیاد باشد، حائز اهمیت است.
در مورد ورق‌های پوشش دار، در صورتی كه Weld1 استفاده نشود، باعث جرقه و چسبیدن سره‌ها خواهد شد.
در مورد ورق‌های با ضخامت زیاد، عدم استفاده از Weld1 موجب چسبیدن سره و عدم جوش مناسب می‌گردد.
Cool: در صورت عدم استفاده از Cool، مقاومت سطحی روی سره و ورق مقابل، مقاومت سطحی بین ورق‌ها قابل ملاحظه بوده و باعث تلفات بیشتر در ناحیه بین ورق و سره می‌شود كه نهایتاً موجب چسبیدن سره خواهد شد. در ضمن استحكام جوش مناسب نخواهد بود.
Up Slope: به منظور رسیدن به جوش‌های با كیفیت بالا استفاده می‌شود. در صورت اعمال جریان ناگهانی، ورق‌ها خواص اصلی خود را ازدست می‌دهند و استحكام مناسبی حاصل نخواهد شد. به همین دلیل از Up Slope استفاده می‌شود.
Weld2: در مورد اثر زمان جوش به نكات زیر می‌توان اشاره كرد:
در صورتی كه زمان Weld2 ازحد مورد نیاز بیشتر گردد، دمای ناحیه بین دو ورق از نقطه جوش بالاتر می‌رود و باعث پدید آمدن حباب‌های گاز در این ناحیه می‌شود كه درنتیجه موجب انفجار و پاشیدن ذرات فلز و یا جرقه زدن می‌شود.
در صورت زیاد بودن زمان Weld2 از حد مورد نیاز، عدسی جوش به سمت سطوح الكترود رشد كرده و باعث آسیب شدید به الكترودها می‌شود.
طبق رابطه Q = RTI2 تولید حرارت تابعی از جریان می‌باشد. به این معنی كه تغییر در میزان حرارت می‌تواند با تغییر جریان یا با تغییر زمان تأمین شود.
باید توجه داشت كه نمی‌توان در قبال افزایش جریان، زمان را خیلی كوتاه كرد. اولین اثر زمان ناكافی این است كه تولید حرارت سریع در سطوح تماس، باعث تولید جرقه، فرورفتگی و سوختگی سطح مخصوصاً سطوح الكترودها می‌شود.
PU: وقتی ورق‌های ضخیم جوش داده می‌شوند، از جوش چند مرحله‌ای استفاده می‌شود. مزیت اصلی این روش این است كه در خلال زمان سرد شدن، بین مراحل تكرار، به كمك الكترودها كه با آب خنك می‌شوند و قابلیت هدایت گرمایی بالایی دارند، می‌توان حرارت بیشتری را از سطوح خارجی قطعه كار پراكنده كرد. بنابراین اختلاف دما بین ناحیه جوش و سطوح خارجی قطعه كار زیاد شده و در مقایسه با زمانی كه جوش در یك مرحله انجام می‌شود، می‌توان حرارت بیشتری را به قطعه ك

[ghasem motamedi]

تنش، كشش و قابليت الاستيكي Stress, Strain, and Elasticity
خواص ميكانيكي فلزات شامل عكس العمل هاي الاستيكي فلزات بواسطه ي اعمال نيرو يا ارتباط بين تنش و تغيير طول نسبي آنان مي باشد.
قبل از اين كه به بحث خواص مكانيكي بپردازيم، سه اصطلاح را كه براي درك دانشجو مهم هستند تعريف مي كنيم اين اصطلاحات عبارتند زا: تغيير طول نسبي والاستيسيته، اگر چه مردم تنش و تغيير طول نسبي را به جاي يكديگر بكار مي برند، ولي حقيقت اين است كه دو كميت را كاملاً با يكديگر متفاوتند.
تنش
تنش مقدار نيروئي است كه بر واحد سطح وارد مي شود و بر حسب پوند بر اينچ مربعي اندازه گيري مي گردد.
تنشي كه باعث مي شود تا جسم كشيده شود به تنش كششي موسوم است. تنشي كه موجب كوتاهتر شدن طول جسم مي شود، به تنش فشاري و تنشي كه جسم را به لايه هاي متناوب تقسيم مي كند، به تنش برشي مشهور مي باشد. نيروهاي خمشي و نيروهاي پيچشي تنشهائي ايجاد مي كنند كه تركيبي از سه تنش فوق مي باشد.
كشش (تغيير بعد)
تغيير طول نسبي، مقدار درصد تغييراتي است كه در واحد طول به هنگام ازدياد يا كاهش طول نمونه رخ مي دهد و اندازه ي تغيير شكل حاصل از اثر نيرو را نشان مي دهد.
تغيير طول نسبي را برابر است با:
الاستيسيته (قابليت ارتجاعي)
الاستيسيته در سال 1678 بوسيله رابرت هوك دانشمند معروف انگليسي بر اساس آزمايشهائي بصورت يك تئوري بيان گرديد. امروزه اين تئوري به قانون هوك معروف است. اين قانون را بدين صورت مي توان بيان كرد: مقداري كه يك جسم الاستيك خم و يا كشيده مي شود. ازدياد طول جسم (تغيير طول نسبي) با نيروي وارد بر آن (تنش) نسبت مستقيم دارد. بعداً دريافتند كه اين قانون فقط در حدود مشخص از تنشها صادق است. بالاتر از اين تنش نقطه اي وجود دارد كه حد الاستيك موسوم است. اگر ميزان بار از اين نقطه تجاوز كند جسم به طور دائم تغيير شكل مي دهد. در حقيقت حتي بارهاي كم نيز كاملاً اسلاستيك نيستند لذا بايستي از يك روش دلخواه براي تعيين حد الاستيك تجارتي استفاده كرد.
استحكام (تاو) Strength
استحكام همواره با قابليت پلاستيكي شايد مهمترين تركيب خواص يك فلز باشد. استحكام عبارتست از مقاومت جسم در برابر تغيير شكل ولي قابليت پلاستيكي به قابليت تغيير شكل جسم بدون آنكه بشكند گفته مي شود. براي اين كه كاملاً به ويژگي هاي استحكام فلز واقف باشيم، بايستي تعدادي از انواع استحكام يك فلز را بشناسيم. از انواع استحكام
مي توان مقاومت كششي، مقاومت فشاري، مقاومت خستگي و مقاومت تسليم (رواني) را نام برد.
استحكام كششي (تاوكششي)Tensie strength
مقاومت كششي بيشترين نيروي كششي است كه جسم قبل از شكست تحمل خواهد كرد. اين مقدارمعمولاً براي استحكام يك ماده داده مي شود و واحد آن بر حسب پوند بر اينچ مربعن بيان مي شود. مقاومت كششي ماده را مي توان با آلياژي كاري، سردكاري، و گاهي اوقات بوسيبله ي عمليات حرارتي، افزايش داد.
استحكام تراكمي (مقاومت فشاري) Compressive strength
مقاومت فشاري، بيشتريين فشاري است كه يك ماده قبل از مقدار فشار تعيين شده جهت تغيير شكل تحمل مي كند. مقاومت هاي فشاري چدن و بتون بزرگتر از مقاومت هاي كششي شان هستند در صورتي براي اكثر مواد، اين موضوع كاملاً برعكس است.
مقاومت (تاو) خستگي Fatigue strength
مقاومت خستگي بيشترين باري است كه يك جسم مي تواند بدون شكست در برابر ضربه هاي متعدد برگشت بار تحمل كند. مثلاً يك ميله ي چرخان كه وزنه اي را نگهداري مي كند، نيروهاي كششي روي قسمت بالائي ميله و نيروهاي فشاري روي قسمت پائيني­اش وارد مي شوند.
وقتي ميله مي چرخد، تنش هاي كششي و فشاري بطور متناوب تغيير مي كنند. از مقاومت خستگي در طرح بالهاي هواپيما و ساير قطعات اسكلتي كه در معرض بارهاي نوساني قرار دارند، استفاده مي كنند مقاومت خستگي به عواملي نظير ساختمان ميكروسكپي، حالت سطحي، محيط خورنده، كار سرد و غيره بستگي دارد.
استحكامل تسليم (مقاومت رواني) Yield strength
مقاومت تسليم حداكثر باري است ماده تغيير فرم معيني را از خود بروز مي دهد. اكثر محاسبات مهندسي ساختمانها براساس مقادير مقاومت تسليم استوارند تا مقادير مقاومت كششي. استحكام يك فلز به ساختمان داخلي آن، تركيب، عمليات حرارتي و درجه ي كار سرد مربوط مي شود.
سختي Hardness
سختي خاصيت اصلي يك ماده نيست ولي به خواص الاستيك و پلاستيك آن مربوط
مي شود. بطور كلي، سختي جسم عبارتست از مقاومت به نفوذ آن. هر چه سختي بيشتر باشد مقاومت نفوذ نيز بيشتر مي شود. اين آزمايش سختي به سبب سادگي آن و نيز به اين علت كه چون مي توان آن را به سهولت به مقاومت كششي و تسليم فولادها ارتباط داد كاربرد وسيعي پيدا كرده است. آزمايشهاي سختي خراشي و يا سايشي گاهي اوقات براي موارد بخصوصي مانند آزمايش هاي سختي الاستيكي و يا ارتجاعي بكار مي روند.
سفتي (چقرمگي) Toughness
اگرچه روش مستقيم و صحيحي براي اندازه گيري سفتي فلزات وجود ندارد، ولي سفتي هر دو خاصيت قابليت كشش (قابليت مفتول شدن) و استحكام را در بر دارد و مي توان تعريف كرد كه سفتي عبارتست از قابليت يك فلز به جذب انرژي بدن آنكه بشكند.
سفتي را مي توان بصورت سطح زير منحني تنش- تغيير طول نسبي بيان كرد. غالباً مقاومت به ضربه اي يك ماده را بعنوان نشانه اي از سفتي آن بحساب مي آورند.
قابليت پلاستيكيPlasticity
يكي از خواص بسيار مهم فلزات پلاستيكي آنها است. قابليت پلاستيكي عبارتست از قابليت تغيير شكل بسيار زياد يك فلز بدون آنكه بكشند.
قابليت مفتول شدن يا انعطاف پذيري Ductility
قابليت مفتول شدن عبارتست از قابليت پلاستيكي كه بوسيله ي يك ماده تحت نيروي كششي نمايش داده مي شود. اين خاصيت را با مقداري كه ماده مي تواند بطور دائم ازدياد طول پيدا كند، اندازه گيري مي كنند. اين قابليت به ازدياد طول موجب مي شود تا بتوان يك فلز را از يك اندازه ي بزرگتر بصورت يك سيم با اندازه ي كوچكتر كشيد. مس و آلومينيم قابليت كشش زيادي دارند.
قابليت چكشخواري (چكش كاري) Malleability
قابليت چكش كاري كه شكل ديگري از قابليت پلاستيكي است به قابليت تغيير شكل دائم يك فلز تحت نيروي فشاري بدون آنكه گسيخته شود، گفته مي شود. بخاط همين خاصيت است كه مي توان فلزات را به صورت ورقهاي نازك چكش كاري و نورد كرد. طلا، نقره، قلع و سرب از جمله فلزاتي هستند كه قابليت چكش خواري بالائي از خود نشان مي دهند. طلا قابليت چكشخواري استثنائي دارد و مي تواند بصورت ورقهاي نازكي كه براي عبور نور كافي است نورد شود.
شكنندگي Brittleness
شكنندگي خاصيتي است كه بر عكس قابليت پلاستيكي مي باشد يك فلز شكننده فلزي است كه نمي تواند بنحو قابل ملاحظه اي تغيير شكل دادئم بدهد، بعبارت ديگر، فاقد قابليت پلاستيكي است. فلزات شكننده، مانند فولاد كاملاً سخت شده، ممكن است قابليت پلاستيكي بسيار اندكي را از خود نشان دهند، لذا مي توان آنها را جزو گروه فلزات شكننده بحساب آورد، با وجود اين سختي مقياسي از قابليت پلاستيكي نيست. فلزات شكننده مقاومت به برخورد يا ضربه ي بسيار كمي دارند و بدون هيچگونه اخطار و علائم قبلي
مي شكنند.
ضريب انبساط خطي گرماييExpansionCoefficient of Linear Thermal
خواص فيزيكي فلزات خامي هستند كه به ساختمان اتم بستگي دارند و عبارتند از: وزن مخصوص، قابليت هدايت الكتريكي و گرمائي، ذوب، قابليت مغناطيسي، قابليت انعكاس و ضريب انبساط خطي.
به استثناء بعضي موارد، جامدات وقتي گرم مي شوند، انبساط و وقتي سرد مي شود انقباض حاص مي كنند. جامدات نه تنها از لحاظ طول بلكه از لحاظ عرض و ضخامت نيز افزايش مي يابند. هر گاه يك جامد را يك درجه گرم كنيم ميزان افزايش واحد طول را ضريب انبساط خطي آن مي گويند.
وزن مخصوص Specific Gravity
بعضي مواقع لازم است كه زون مخصوص يك فلز را با فلز ديگر مقايسه كنيم. براي اين منظور، به يك استاندارد احيتاج داريم. آب استانداردي است كه فيزيكدانها براي مقايسه وزن مخصوص هاي جامدات و مايعات انتخاب كرده اند. بنابراين وزن يك ماده نسبت به وزن حجم مساوي از آب دانسيته ي مخصوص يا چگالي آن ناميده مي شود.
نقطه ذوب Melting Point
نقطه ي ذوب درجه حرارتي است كه يك ماده از حالت جامد به حالت مايع تبديل
مي شود. براي يخ، اين نقطه 32 درجه ي فار نهايت است. موارد خالص نقطه ي مشخص دارند يعني آنها از حالت جامد به حالت مايع، بدون تغيير درجه ي حرارت تبديل مي شوند، به هنگام ذوب مقداري گرما جذب و به هنگام انجماد مقداري گرما آزاد مي كنند.
وقتي ماده تغيير حالت مي دهد، جذب يا آزادي گرما به گرماي نهان آن معروف است.
تبديل از يك مقياس درجه حرارت به مقياس ديگر بوسيله ي رابطه ي زير امكان پذير است.

قابليت رسانايي الكتريكي و گرمايي Electrical and Thermal Conductivity
قابليت يك فلز به سهولت هدايت الكتريسيته و گرما يكي از خصوصيات بارز آن محسوب مي شود.
مقاومت به جريان برق از درون يك سيم به مقاومت آن سيم معروف است.
بايستي در نظر داشت كه چندين عامل وجود دارند كه مي توانند مقاومت فلزات را اصلاح كنند. برخي از آنها عبارتند از:
1-مقاومت فلزات نسبت به جريان الكتريكي و گرمائي با درجه ي حرارت زياد
مي شود.
2-مقاومت به جريان الكتريكي با ناخالصي ها و آلياژ كردن افزايش مي يابد.
3-سردكاري (تعيير شكل) فلز مقاومت الكتريكي را زياد مي كند.
4- رسوب از محلول جامد به هنگام عمل پير سختي مقاومت الكتريكي را زياد مي كند.
5- فلزات يك ظرفيتي (مس، نقره، طلا) و فلزات قليائي (ليتيم، سديم، پتاسيم، روبيديوم، سزيم) داراي مقاومت پائين و فلزات قليايي خاكي دو ظرفيتي (بريليوم، منيزيم، كلسيم، باريم، راديم) داراي مقاومت بالاتر و فلزات انتقالي (واسطه)، (نظير كبالت، نيكل، راديوم، روبيديم، سرب، اوسميوم، اريديوم و پلاتين) مقاومت بالائي دارند.
هنگام عبور جريان از داخل يك هادي، مقاومت موجب آزاد شدن گرما مي شود و هر چه مقاومت بزرگتر باشد، حرارت بيشتري به ازاي عبور يك جريان معين آزاد مي گردد. براي گرم كردن الكتريكي به فلزات با مقاومت الكتريكي بالا مانند آلياژهاي نيكل و كروم نياز داريم. يك هادي خوب حرارت، مانند مس، اغلب براي مبدل هاي گرمائي، سيم پيچيهاي گرم كننده و آهن هاي لحيم كاري مصرف مي شود. ظروف آشپزخانه را معمولاً از آلومينيم مي سازند زيرا هدهايت گرمايي زياد داشته و در مقابل خوردگي ناشي از مواد غذايي مقاومت مي كند.
حساسيت مغناطيسي Magnetic Susceptibility
هر گاه جسمي را در ميدان مغناطيسي قرار دهيم، نيرويي بر روي آن اعمال مي شود. در اين حالت مي گويند كه جسم مغناطيسي مي شود. شدت مغناطيسي شدن به حساسيت K بستگي دارد و آن خاصيتي از فلز است كه به جنس ماده وابسته مي باشد. اكثراً مقدار K يك فلز با فلز ديگر فرق مي كند و بر حسب علامت و مقدار K آنرا به سه دسته تقسيم
مي كنند:
فلزات ديامانيتيك (دي مغناطيس):
فلزهاي ديامانيتيك، فلزهائي هستند كه در آنها K كوچك و منفي است بنابراين بوسيله ي يك مغناطيسي خيل ضعيف دفع مي شود. نمونه هائي از اين فلز عبارتند از: مس، نقره، طلا و بيسموت.
فلزهاي پارامانيتيك (فلزهاي پارامغناطيس):
فلزهاي پارامغناطيس، فلزهائي هستند كه در آنها K كوچك و مثبت است. اكثر فلزها پارامغناطيس هستند كه از آن جمله مي تونان ليتيم، سديم، پتاسيم، كلسيم، استرنسيم، منيزيم، موليبدن، و تانتالم را نام برد.
فلزهاي فرومانيتيك (فرومغناطيس):
فلزهاي فرومغناطيس، فلزهائي هستند كه در آنها K بزرگ و مثبت است و شامل آهن، كبالت، نيكل و گادولينيم مي شوند. يكي از خصوصيات ويژه ي مواد فرومغناطيس اين است كه بعد از آنكه ميدان مغناطيسي برطرف شد، خاصيت مغناطيسي شان را حفظ
مي كنند، لذا اين مواد قابليت مغناطيسي دائم شدن را دارند.
قابليت بازتابش Reflectivity
يكي زا خصوصيات برجسته ي فلز، جلاي فلزي آن است. اين رنگ سطحي ظاهراً به سبب انعكاس خاص نوري است كه به سطح آزاد فلز تابيده شده است. قابليت انعكاس (نسبت نور منعكس شده به نور تابيده شده) يك سطح فلز نه فقط به نوع ماده بلكه به خشني و صافي آن نيز بستگي دارد.
قابليت مقاومت اكسيداسيون عالي و خصوصيات ويژه ي انعكاس گرمائي آلومينيم و فولادهاي باروكش آلومينيم، آنها را براي مصارفي نظير آسترهاي اجاق، بازتابنده حرارتي و المنت هاي حرارتي مطلوب ساخته اند.

[ghasem motamedi]

دیرگدازهای مصرفی در کوره بلند

تا چند سال پيش، آسترهاي مقاوم دردرجه حرارتهاي بالا در كوره ها و ديگر وسائل مشابه صنعتي با درجه حرارتهاي بالا كار مي كردند، تقريبا همگي به صورت آجرهاي از پيش ريخته و پخته شده با ابعاد نسبتا كوچك و طرحهاي مختلف ساخته مي شد. مهمترين استثناء در اين زمينه استفاده محدودي از بتن ها بود كه به عنوان ملات، بتن كوبيدني، بتن پاششي و پوشش جهت كارهاي تعميراتي و سطحي به كار مي رفت . تا پنجاه سال پيش هيچ كوشش جدي در مورد اين نوع مواد ديرگداز صورت نگرفته بود تا آنكه c.platzman ساخت بتن ديرگداز بر اساس سيمان پرتلند، با افزودن سيليس فعال را به ثبت رسانید . در سالهاي اخير استفاده از اين بتن ها رواج بسيار زيادي يافته است، به عنوان نمونه در آمريكا بتن هاي مقاوم در درجه حرارت هاي بالا تقريبا 19% تمامي مواد مقاوم در درجه حرارت بالا را تشكيل مي دهد .
امروزه بتن هاي ديرگداز نه تنها در صنايع متالوژيكي و سراميكي مثل توليد آهن و فولاد و فلزات غير آهني، ريخته گری،كك سازي و ... كار برد وسيع دارند، بلكه جاي خود را به نحو وسيعي در صنايع شيميائي، برق هسته اي، هواپيمائي و حتي مصارف خانگي باز نموده است . دامنه وسيع كاربرد استحكام حرارتي بتن هاي ديرگداز و وسعت كارآيي آنها نشان مي دهد امروزه حتي بتن هاي مقاوم در برابر درجه حرارتهاي تا2000درجه سانتیگراد با اتصال فسفاتي با موفقيت به كار گرفته مي شود . در حال حاضر مزاياي بتن هاي ديرگداز بر مواد ديگر دیرگداز معمولي بر كسي پوشيده نيست . جاذبه هاي مختلف از قبيل صرفه جويي در هزينه ساخت، توليد فراوان تر وسعت كم تر كارخانه جات مربوطه، سهولت استعمال، امكان استفاده به صورتهاي متنوع و مختلفي چون ريخته گري بصورت آجر، بلوک، ستونهاي يكپارچه، ملاط، مواد كوبيدني، مواد پاششي و ... استحكام بالا حتي در حالت خام، امكان به كار گيري اجزاء بزرگ در ساختمان كوره ها، كاهش زمان تعمير آستر كوره ها، مقاومت سايشي بهتر در برابر حملات شيميايي شوكهاي حرارتي، دوام و پايداري پوششها، سهولت در حمل و نقل و ... همه و همه در گسترش روز افزون استفاده از نوع بتن ها تاثير داشته است .
با وجود اينكه اطلاعات و تحقيقات انجام شده راجع به خواص و مسائل مختلف در رابطه با انواع بتن ها بسيار محدود، و فقط در بعضي از كشورها صنعتي انجام شده است . بعيد نيست كه همين جاذبه ها، كشورهاي ديگر به ويژه دارندگان مواد اوليه طبيعي را به سمت بهره گيري بيشتر از اين مواهب در زمينه هاي ياد شده را به تحرك و تلاش وا دارد.
توليد نسوز در دنيا از قدمت زيادي برخور دار است و از زماني كه صنعت آهن و فولاد پا گرفته است تهيه و توليد نسوز و مصرف آن متداول گرديده است. تهيه نسوز ها به صورت صنعتي در دنيا مربوط به قرن هفده و اوايل قرن هيجده ميلادي مي باشد، ولي در ايران كار خانه جات ساخت آجر هاي نسوز از اين قدمت بالا برخوردار نيست .اولين كارخانه توليد نسوز همزمان با راه اندازي كارخانه سيمان تهران و در جهت بر طرف نمودن نيازهاي قسمتي از نسوزهاي مورد نياز اين صنعت در امين آباد بنيان نهاده شد .اين كارخانه تا سالهاي اخير به صورت سنتي و با همان كوره هاي اوليه مشغول به كار بود و براي چندين سال پس از آن كارخانه ديگري كه توليد كننده اين محصول باشد، ايجاد نگرديد. تا اين كه در حدود 30 سال پيش اولين كارخانه توليد نسوز در شهر اصفهان تحت عنوان كارخانه فرآورده هاي نسوز ايران آغاز به كار نمود و بيشترين توليد اين كارخانه آجر نسوز مي باشد . بعد از انقلاب با توجه به اينكه كارخانه جات متعددي در زمينه سيمان، فولاد و چيني و كاشي ايجاد و راه اندازي گرديد، لذا در جهت تامين نسوزهاي مورد نياز اين كارخانه جات تصميمات جدي گرفته شد و تعداد 6 كارخانه بزرگ توليد نسوز راه اندازي شد . تمام اين كارخانه جات در درجه اول توليد كننده آجرهاي نسوز هستند و توليد جرمهاي نسوز آنها يك محصول فرعي و محدود مي باشد. البته در حال حاضر جرم نسوز در تمام دنيا نمي تواند يك محصول فرعي باشد، زيرا توانسته است در بازار مصرف براي خود جايي پيدا نمايد و بتدريج جانشين آجر نسوز گردد و با قيمت بسيار ارزانتر از آجر نسوز قابل عرضه گردد .
تعريف، تاريخچه و تقسيم بندي ديرگدازها
1-1 تعريف ديرگداز
منابع مختلف تعاريف متفاوتي براي ديرگداز ها ذكر كرده اندكه هر يك جنبة خاصي از ديرگداز ها را در نظر گرفته است . به عنوان مثال به چند مورد اشاره مي شود . تعاريف قديم تر ، مواد نسوز را موادي مي دانستند كه دماهاي بيشتر ازC15000را تحمل كنند . تعريفي كامل تر چنين است : مواد ديرگداز موادي هستند كه به عنوان مصالح ساختماني كوره ها به كار مي روند و مي توانند خواص فيزيكي خود را در دماهاي بالا و شرايط محيطي كوره حفظ كنند. بديهي است كه اهميت يك ديرگداز فقط در پايداري حرارتي آن نيست، بلكه پايداري فيزيكي و شيميايي آن در مقابل آثار مخرب محيط در دماي بالا نيز مطرح است. مثلاً ممكن است نقطة ذوب دير گدازي حدودC0 2000 هم باشد، ولي نتواند مدت زيادي را در مقابل اثر سايشي و يا خوردگي مواد يا گازهاي داغ دوام بياورد .
در تعريف جامع تر مواد دير گداز حفظ خواص شيميايي، فيزيكي و مكانيكي در محيط كوره مطرح است. به عبارت ديگر، ديرگدازها موادي با نقطة ذوب و نقطة خميري شدن زياد می باشند كه قادر به حفظ خواص شيميايي، فيزيكي و مكانيكي و ترمومكانيكي ( خمشي، سايشي، شوك حرارتي و ... ) در شرايط كاربردي و در دماي بالا هستند . مطابق با يك تعريف بين المللي محصولات ديرگداز، مواد سراميكي غير فلزي هستند (سراميكهايي كه حاوي يك جزء فلزي مي باشند نيز مشمول اين تعريف می شوند).
1-2 تاريخچة ديرگداز ها
به لحاظ تاريخي كاملاً معلوم نيست كه ساخت مواد ديرگداز براي نخستين بار به دست چه كسي و در كدام كشور صورت گرفته است، اما احتمال مي رود فينيقيها و يا چينيها پايه گذار اين بخش از صنعت سراميك باشند . بر طبق مدارك تاريخي، در ابتدا براي ساخت ديرگداز ها بيشتر از خاكهاي رسي معمولي استفاده مي شد . از اوايل قرن نوزدهم ميلادي به تدريج انديشة افزودن مواد غير پلاستيك به مواد اوليه مطرح شد كه تأثير بسزايي در كيفيت نهايي محصولات داشت . از اين رو، با گذشت زمان محصولات بهتري وارد بازار شد. دستيابي به مواد اوليه مرغوب تر و خالص تر و استفاده از آنها در صنايع ديرگداز گام بعدي در اين راه بود و همزمان فنون ساخت نيز بهبود يافت كه اين دو در كنار هم به ارائة محصولات مناسب و مورد نياز صنايع ديگر، از جمله صنايع توليدي مادر، منجر شد، ونقش تعيين كننده اي در رشد اين صنايع بر جاي گذاشت . در چهار دهة اخير نياز مبرم مصرف كنندگان مواد ديرگداز به استفاده از محصولات جديد ومرغوب تر، موجب افزايش كميت و كيفيت توليد انواع محصولات نوين ديرگداز شده است. گسترش تحقيقات همراه با مطالعات پيشرفتة علمي – كاربردي باعث شد تا يافته هاي جديد محققان علم مواد وارد صنايع دير گداز شود . تلفيق اين عوامل باعث جهشي در گسترش صنايع ديرگداز، مخصوصاً در چند كشور صنعتي شد .
صنعت نسوز در ايران در مقايسه با ديگر كشورهاي صنعتي بسيار جوان است . براي مثال، شركت سهامي ديدير آلمان در 1834 ميلادي ساخت مواد نسوز و ديرگداز را شروع كرد، در حالي كه صنعت دير گداز در ايران همراه با ورود صنعت سيمان به كشور شروع شد و براي اولين بار در 1318 (1937-1938 ميلادي ) كارخانة نسوز امين آباد تهران با ظرفيت روزانه 5 هزار تن نسوز آغاز به كار نمود . با تأسيس كارخانة ذوب آهن اصفهان در سال 1350 كه براي توليد فولاد به مقدار زيادي مواد نسوز احتياج داشت، نخستين كارخانة بزرگ و مكانيزة توليد نسوز (كارخانة نسوز آذر فعلي) در كارخانة ذوب آهن اصفهان با ظرفيت اولية توليد سالانه 40 هزار تن آجر و جرم در سال 1352 راه اندازي شد. اكنون ظرفيت توليد نسوز در كشور، از حدود 60 هزار تن در سال 1357، با رشدي بيش از چهار برابر نسبت به قبل از پيروزي انقلاب اسلامي، به سالانه 250 هزار تن افزايش يافته است. شايان ذكر است كه امروزه كل نياز صنايع كشور به انواع فرآورده هاي نسوز سالانه250 هزار تن براورد شده است. با وجود واردات مقداري از نسوزهاي مصرفي، پتانسيل صادرات سالانه چندين هزار تن انواع فرآورده هاي نسوز در داخل نيز فراهم شده است . اگر در سالهاي گذشته راه حلهاي اصولي ارائه نشده بود، اكنون براي تأمين فراورده هاي نسوز بايد بيش از100 ميليون دلار ارز پرداخت می شد. البته، اين بدان معنا نيست كه در صنعت نسوز به وضعیت مطلوبي رسيده ايم، زيرا توليدات داخل از نوع نسوز هاي ارزان قيمت است و واردات از نوع بسيار گران قيمت و مرغوب مي باشد . براي رسيدن به حالت آرماني و كسب توان رقابت جهاني، راهي طولاني در پيش رو داريم .
1-3 كاربرد و اهميت صنعتي ديرگدازها
عملكرد كوره هاي صنعتي متأثر از نوع نسوز ها و ديرگداز هايي است كه در آن به كار رفته است . مرغوبيت و خواص ديرگدازهاي مصرفي به همراه نصب صحيح آنها، عواملي هستند كه عمر مفيد و بازدهي كوره ها را مشخص مي كنند. بررسي و شناخت دقيق و علمي ديرگداز ها به عنوان يك شاخص اصلي در صنايع ما دركشور، كه مصرف كنندة اصلي آنهااست، امري ضروري میباشد. البته به كار گيري و نصب صحيح دير گداز در كوره ها، طراحي دقيق و مهندسي، در بازدهي كوره ها حائز اهميت است . ارزيابيها نشان مي دهد كه حتي اگر ديرگداز هاي عالي و مناسب هم در دسترس باشند، ولي به طور صحيح از آنها استفاده نشود باز دهي مناسبي نخواهد داشت .
مطالعاتي كه بر روي مواد اولية مصرفي و تكنولوژي توليد، خصوصاً تكنولوژيهاي نوين وكاربرد فراورده هاي نسوز، انجام شده، نشانگر اين است كه كشور ما به اين بخش از صنعت سراميك وابستگي شديدي دارد. از طرف ديگر، با توجه به مشكلات ارزي و خريدهاي خارجي، بدون تأمين ديرگدازها در داخل، بسياري از صنايع داخلي كه بدون مواد نسوز نمي توانند به كار ادامه دهند، با مشكلات جدي مواجه خواهند شد. حساسيت نسوز در بسياري صنايع به حدي است كه در دسترس نبودن آن موجب توقف كامل توليد مي شود . با توجه به تحريمهايي كه از طرف كشورهاي صنعتي اعمال شده است، چه در بعد تكنولوژي و چه در بعد علمي – كاربردي، بعيد نيست در آينده اين تحريمها شامل نسوزهايي نيز بشود كه در صنايع حساس فولاد، سرب، روي، مس، شيشه و حتي برق كاربرد دارند .
يكي از مشكلات اصلي اين صنعت، كمبود تحقيقات و دسترسي نداشتن به دانش فني مربوط به آن است، هر چند كه در سالهاي اخير، گامهايي در اين جهت برداشته شده است. نكتة بعدي، استفاده از نسوزهاي جديد با كيفيت برتر در صنايع مي باشد، كه در بهبود عمر و كاركرد كوره ها، خوردگي كمتر و توليد محصولات برتر داراي اهميت است. در حقيقت، شرايط كاركرد به گونه است كه فقط چند نوع نسوز خاص براي آن مناسب می باشند. پس ضرورت دارد كه اهميت بيشتري براي اين بخش از صنعت سراميك قائل شويم، صنعتي كه مي توان آن را گلو گاه چرخة توليد صنايع مادر دانست .
1-4 تقسيم بندي دير گداز ها

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 0.6% باشد آنرا سیلیکونی می گوییم .
تاثیر سیلیسیم بر فولاد
1- مثل نیکل میل به تشکیل کاربید ندارد .
2- در فریت به راحتی حل می شود .
3- استحکام و سختی را بالا می برد .
کاربردها
1- فولادی با 1 تا 2% سیلیکون فولاد navy گفته می شود که برای مصالح که نیاز به نقطه تسلیم بالایی دارند مورد استفاده قرار می گیرد .
2- فولادهای سیلیکونی هادفیلد با کمتر از 0.01% کربن و حدود 3% سیلیکون خواص مغناطیسی عالی دارند و برای هسته های ماشین های الکتریکی استفاده می شوند .
3- 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 0.15 تا 0.45% 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 2 تا 3% تنگستن مثل اثر 1% 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 :
1- اگسیژن زدای عالی است .
2- تشکیل دهنده کاربید می باشد.
3- در حالت حل شده در فولاد، در سختی پذیری و افزایش خواص مکانیکی اثر بسزائی دارد.
کاربرد
1- فولادهای C-V برای لوکوموتیوهای سنگین و ماشین های فورج بزرگ استفاده می شود.
2- فولادهای Cr-V کم کربن برای ساخت پینها و میل لنگ ها استفاده می شوند.
3- فولادهای Cr-V کربن متوسط سختی بالائی دارد و برای اکسلها و فنر ها استفاده می شوند .
4- 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
1- اثر زیادی بر سختی پذیری می گذارد .
2- متل کروم سختی در دمای بالا و استحکام فولاد را بالا می برد .
3- مقاومت حرارت فولاد را بالا می برد .
4- با افزودن مولیبدن فاز مارتنزیت پایدار می شود و مقاومت به نرم شدن در اثر حرارت در آن بالا می رود.
5- این عنصر معمولاً به صورت ترکیبی از نیکل یا کروم یا هردوی آنها استفاده می شود .
6- اگر روی قطعه مربوطه کربورایزینگ انجام گیرد مقاومت سایشی سطح و سختی مغز افزایش می یابد.
کاربردها
1- فولادهای مولیبدن دار با کربن کم برای شفتها و چرخ دنده ها استفادهمی شوند.
2- اگر درصد کربن افزایش یابد برای سیم پیچ ها و فنرها استفاده می شود .
3- 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.
4- 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.
5- 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 0.8% به بالا باشد فولاد منگنزی داریم .
اثر منگنز بر خواص فولاد
1- با گوگرد ، آهن و کربن تشکیل پیوند می دهد .
2- تمایل به (Hot-shortness) راکاهش مش دهد .

hot-shortness

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.
3- قابلیت تشکیل کاربید کمی دارد و این در سختی پذیری موثر است.
4- فولادهای منگنزی با دانه های ریز سختی و استحکام خوبی دارند.
5- در این فولادها تبدیل آستنیت باقیمانده به مارتنزیت راحت است. به همین دلیل سختی بالائی دارند.
کاربردها
1- فولاد با 1.5% منگنز به فولاد تغییر شکل ناپذیر معروف است و در ابزار و حدیده ها استفاده می شود .
2- حضور 10 تا15% منگنز در فولاد با 1 تا 1.5% 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 1750درجه 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 .
3- سختی بالای فولادها .
فولادهای حاوی کروم
کروم در فولاد موجب تشکیل کاربید ساده (Cr7C3 & Cr4C ) یا کاربید مرکب ((FeCr)3C)) می گردد .این کاربیدها دارای سختی بالایی هستند و مقاومت سایش خوبی دارند. کروم دزر درصد بالاتر از 13% 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 5% 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 1%کربن و 2 تا 4%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 2.5 می باشد . نیکل موجب افزایش سختی و انعطاف پذیری می گردد و در مقابل کروم سختی پذیری و مقاومت سایشی را افزایش می دهد .
کاربرد
1- آلیاژهائی با 1.5%نیکل و 0.6%کروم برای چرخ دنده های حلزونی ،گژن پین و ابزار ماشین به کار می رود .
2- آلیاژهائی با 4.5%نیکل و 1.5% کروم برای چرخدنده های هواپیما ،شفتها و بادامکها به کار می روند.
3- فولادهای نیکل کروم محتوی 0.4 تا 0.5% 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 0.5%تا 6% 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 10تا22%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 10%نیکل و شبکه پرلیتی داشته باشند. فولادهای پرکربن می توانند 9%نیکل و شبکه پرلیتی داشته باشند .
تاثیر نیکل بر خواص فولاد
1- سرعت رشد دانه ای را در درجه حرارتهای بالا به تعویق می اندازد .
2- کاهش سرعت تبدیل از آستنیت به پرلیت .
3- افزایش مقاومت به خستگی.
4- افزایش مقاومت به خوردگی .
5- افزایش سختی و خواص ضربه ای
کاربردها
1- فولادهای نیکلی با 1.5تا 3% نیکل در کارهای ساختمانی کاربرد زیادی دارند.
2- فولادهای نیکلی با 5% نیکل برای ساختن چرخدنده ها استفاده می شود.
3- فولادهای با 25 تا 30%نیکل برای مقاومت به خوردگی مناسب اند .
4- فولادهای با 20 تا 30% نیکل و با سرد کردن معمولی غیر مغناطیسی هستند ولی به وسیله سردکردن تا درجه حرارت هوای مایع آنها را مغناطیسی کرد .
5- فولادهای با 30 تا40% نیکل ، ضریب انبساط کمتری دارند و به فولادهای اینوار معروف اند .
6- فولادهای با 50% نیکل، خواص مغناطیسی زیادی دارند.
سوپر آلياژهاي پايه نيكل
آلياژهاي پايه نيكلي درصد در حدود 50% 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 5% تا 22 % وزن كروم وجود دارد در حاليكه از مشخصات سوپر آلياژهاي پايه كبالت وجود 20 % تا 30 % وزني كروم مي باشد . مقداري بين 15 % تا 25 % كروم در سوپر آلياژهاي آهن ـ نيكل مشاهده مي شود . ممكن است تا 6 % 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 Fe8.5%, 22%Cr, 9%Mo, 1.5%Co, 0.6%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 718، INCO 705، Rene¢ 62 ،)Udimet 630 كه اصولا مرتبطند با استحكام بخشي ته نشيني فاز g² به جاي ، يا پيوستگي با g¢ استحكام بخش. اين آلياژها شامل Nb 2% - 6% و مقدار قابل توجهي آهن در اين چهار آلياژ INCO 718 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 970°c تا 1175°c بوسيله يك يا چن عمليات سوبي در دماي 600°c تا 815°c دنبال ميشود .
در بيشتر اين آلياژها براي جلو انداختن رسوب سختي بوسيله شكل‌گيري تركيب بين فلزيكه g¢ يا Ni3(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 Ni3Nb. آليژهاي سخت شده توسط Nb براي Inconel 718 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 718 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 509 كاربرد وسيعي دارند براي ريخته‌گري تيغه توربين موتور فضاپيما و آلياژ كبالت Haynes 188 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 M23 C6 در مرز دانه ها بعد از ريخته گري يا سيكل حرارتي عمليات محلولي مانندپير سختي . يك مجموعه از دانه هاي مجزاي كربيدهاي M23 C6 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 M23C6 معرفي شده بودند در كاهش مقاومت به ضربة M 252 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 REDUCEDOXIDE 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 از2 يا چند متد نيز ممكن است به كار رود .
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 SaltBath 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 LIFE
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

فولاد ابزار

دسته بندی ابزارهای برشی از نظر مواد ساخت :
چنان که بیان شد جنس ابزارهای براده برداری را به 7 دستهً متداول تقسیم می کنند:
1-1فولادهای تندبر
این فولادها دارای پایه آهن به اضافه عناصر کربن،کرم،وانادیم،مولیبدن یا تنگستن یا ترکیبی از این دو و در بعضی موارد کبالت می باشد .فولادهای تندبر شامل دو خانوادهً مولیبدنی و تنگستنی هستند، از انواع مولیبدنی مثل فولادهای M1،M2،M41،و از انواع تنگستنی TI،TIS و غیره . با توجه به اینکه عنصر مولیبدن نسبت به تنگستن فراوانتر و ارزانتر است، ساخت فولادهای تندبرمولیبدنی و استفاده از آنها گسترش بسیار بیشتری یافته است از طرفی مقاومت به سایش گروه M نیز بیشتر از گروه Tمی باشد.اصولا مهمترین خاصیت فولادهای تندبر، قابلیت برش کاری آنهاست، که این قابلیت به ترکیبی از عوامل مختلف بستگی دارد که مهمترین آنها چهار عامل زیر هستند:
a) سختی
b) سختی سرخ
c) مقاومت به سایش
d) تافنس
سختی در فولادهای تندبر معمولی 65-62 راکول C می باشد و در بعضی موارد مثل سری M40 و در بعضی از انواع M30 و T12 تا 69 راکول C نیز می رسد.
2- 1فولادهای تندبر متالورژی پودر
فولادهای تندبر ساخته شده به روش متالورزی پودر(P/M) بطور بسیار گسترده ای در ساخت مته ها، قلاویز ها، برقورها فرزها و سایر ابزارهای برشی بخاطر خصوصیات بسیار عالی تولیدی و بالا بودن کارائی بکار می روند. فولادهای معمولی تندبر ساختار خشن و غیر یکنواخت دارند و معایبی نظیر قابلیت سنگ زنی پائین و غیر یکنواختی در سختی نسبت به فولادهای تندبر متالورژی پودردارند، در حالی که در روش PM ذرات بسیار ریز یک ساختار بسیار یکنواخت را با یک توزیع یکنواخت بوجود می آورند .مهمترین روش PM در تولید فولادهای تندبر، تافنس عالی و استحکام فوق العاده ناشی از توزیع یکنواخت ذرات فولاد است، همچنین بهبود قابلیت سنگ زنی ناشی از ریز بودن ذرات و همچنین بهبود کنترل اندازه ها در هنگام تولید و ابعاد در عملیات حرارتی که ناشی از عدم وجود پدیده جدایش ذرات است نیز از محاسن دیگر این روش هستند . مهمترین و معروفترین روش ساخت فولادهای ابزار به روشPM روش ASP(Anti-Segregetion Process)است .
3-1آلیاژهای ریخته گری شده کبالت
این آلیاژها بدون پایه آهن(حداکثر 0.05-0.02 ( و با پایه کبالت ساخته میشوند و دارای عناصر زیر هستند:
عنصر %عنصر
کبالت 47-42
کرم 32-25
تنگستن 21-14
عنصر % عنصر
کربن 4-2
تانتالیوم 8-2
منگنز 3-1
آهن 5-2
نیکل 7
این مواد در حقیقت پلی بین فولادهای تندبر و کاربیدهای سمانته هستند . سختی خود را در هنگام کار تا دمای خیلی بالاتری نسبت به HSS حفظ می کنند و در سرعتهای برش بالاتری تا 20% بیشتر نیز کار می کنند و بر عکس فولادهای تندبر که سختی خود را براساس عملیات حرارتی بدست می آورند، این آلیاژها در هنگام ریخته گری سختی خود را بدست می آورند و قابلیت نرم شدن وسخت شدن مجدد را ندارند .همانطور که گفته شد موارد کاربرد این مواد، در شرایط کاری ما بین کاربرد فولادهای تندبر و کاربیدهای سمانته است . نظیر سرعت های برشی، جنس قطعه کار، خشن تراشی یا پرداخت و ....
4-1کاربيدهای سمانته Comented Carbile
کاربیدهای سمانته شامل یک خانواده از مواد سخت، مقاوم به سایش و مقاوم در مقابل درجه حرارت های بالا هستند که در آنها ذرات کاربیدی سخت بوسیله یک فلز واسطه نرم به یکدیگر چسبانیده می شوند .اولین کاربید ساخته شده، کاربید تنگستن WC با بایندر(Binder) کبالت بوده است. کبالت به عنوان بهترین بایندر در تولید کاربیدهای سمانته شناخته شده است و پایه WC-CO در تولید بیشتر کاربیدهای سمانته بکار می رود . بیش از 50%کاربیدهای تولید شده در ساخت ابزارهای برشی بکار می رود . نوع پر مصرف دیگر کاربیدها، کاربید تیتانیم با بایندر نیکل است .کاربیدهای سمانته، به روش متالورژی پودر و تحت مراحل بسیار دقیق وکنترل شده تولید می گردد تا در نهایت، از ساختار کارائی مطلوب برخوردار باشند. سیستم طبقه بندی کاربیدهای تنگستن که امروزه بیشترین مصرف را در صنعت ابزار برشی دارند بر طبق استانداردISO به صورت زیر است:
·گروه های کاربید تنگستن پر آلیاژبرای ماشینکاری فولاد با حرف Pو به رنگ آبی
·گروه های کاربید تنگستن کم آلیاژ برای ماشینکاری فولادهای سوپر آلیاژ با پایه نیکل (فولادهای زنگ نزن) و چدن داکتیل با حرف M و به رنگ زرد
·گروه های کاربید تنگستن بدون عناصر آلیاژی (کاربیدی) برای ماشینکاری چدن خاکستری ، فلزات غیر آهنی و مواد غیر فلزی با حرف K و به رنگ قرمز
·هر گروهی دارای اعدادی است که از ماگزیمم سختی به سمت ماگزیمم تافنس انتخاب کننده را راهنمائی می کنند:
P01 ****A P50
M10 ****A M40
K01 ****A K40
5-1سرمتها Cermets
سرمتها یک گروه از محصولات متالورژی پودر هستند که شامل ذرات سرامیک با یک چسب فلزی می باشند . ذرات سرامیک در این ترکیب سختی سرخ را بالا میبرند و مقاومت در مقابل سایش در حد بالائی را تامین می کنند و جزء فلزی ترکیب مقاومت در مقابل ضربه یا تافنس و مقاومت در مقابل شوک ها ی حرارتی را تضمین می کند. یک سرامیک در حقیقت یک اکسید فلزی، یک کاربید و یا مخلوطی از این مواد است. سرمتها مقاومت به سایش بسیار بالاتری نسبت به کاربیدهای سمانته دارند در کنار اینکه در سرعتهای برش خیلی بالاتری نیز کار می کنند اما از طرف دیگر استحکام سرمتها در حدود 15% تا 25% کمتر از استحکام کاربیدهای سمانته است . تافنس سرمتها نیز در مقایسه با کاربیدهای سمانته کمتر است و این کاربرد سرمتها در خشن تراشی را محدود می کند.
6-1سرامیک ها Ceramics
سرامیکها جدیدترین خانواده مواد ساخت ابزار هستند که برای استفاده در یک رنج وسیع عملیات پرداخت کاری و همچنین براده برداری زیاد از موادی که به سختی ماشینکاری می شوند بکار می روند . سرامیک هائی که در ساخت ابزار برش از آنها استفاده می شوند یا بر پایه اکسید آلومینیوم AL2O3 و یا بر پایه نیترید سیلسیم SC3N4 قرار دارند .سرامیکها سختی سرخ عالی و همچنین مقاومت در مقابل اکسیداسیون که مقدار خوردگی لبه ها را در دمای بالا کاهش می دهد در ساخت ابزار برشی مورد استفاده قرار گرفته اند. که این خواص سرامیکها را قادر می سازد که در سرعت های بالای ماشینکاری بالاتر از 300 m/min کار کنند، حتی بر روی فلزاتی که به سختی ماشین کاری می شوند.
اولین مشکل سرامیک ها در مقایسه با کاربیدهای سمانته، تافنس بسیار پائین آنهاست، علاوه بر این سرامیک ها مقاومت کمتری در مقابل شوک حرارتی دارند و همچنین دلایل کاربرد گسترده آنها را محدوده می سازد.
7-1مواد فوق سختUltnahand Materials
الماس و CBN دو تا از بیشترین موادی هستند که تاکنون شناخته شده اند . هر دوی این مواد کاربردهای بی شماریدر صنایع دارند نظیر ساخت ساینده ها و ابزارهای برش فوق سخت . از ویژگی های الماس ماشینکاری مواد غیرآهنی است .

[ghasem motamedi]

آماده سازی نمونه

آماده سازی نمونه متالوگرافی را تا حد زیادی می توان یک هنر دانست معمولا در آزمایشگاه های مختلف از شیوه های متفاوتی برای آماده سازی نمونه استفاده می شود با توجه به اینکه فلزات از نظر سختی و بافت با یکدیگر متفاوت هستند از این رو با توجه به نوع فلز مورد آزمایش روش آماده سازی نمونه ممکن است کمی متفاوت باشد ولی بصورت کلی عملیات آماده سازی نمونه ها مشابه مي باشد. برای آشنایی با فرایند آماده سازی یک نمونه متالوگرافی روش رایج در مورد آهن و فولاد مورد بررسی قرار می گیرد.
شرح
یک نمونه کوچک که از یک قطعه فولادی جدا شده را در نظر بگیرید که یک سطح تخت مناسب در یک طرف این نمونه بوسیله اره کردن و سنگ زنی آمده شده است روش معمول اینست که این نمونه در یک قرص پلاستیکی با قطر یک اینچ 25 میلیمتر و ضخامت یک دوم اینچ نصب می شود به طوری که سطحی از نمونه که قرار است پولیش شود در یک طرف دیسک قرار بگیرد .دریک روش برای تولید این قرص نمونه در داخل یک قالب ساده استوانه ای قرار داده شده و سپس رزین اپوکسی مایع در داخل قالب ریخته می شود این مراحل به چهار مرحله مختلف طبقه بندی می شود :
1) سایش نرم
2) پرداخت خشن
3) پرداخت نهایی
4) اچ کردن
در سه قسمت اول هدف اصلی کاهش ضخامت لایه تغییر شکل یافته زیر سطح نمونه است عملیّات برش سنگ زنی و سایش فلز نزدیک به سطح را به شدت تغییر شکل می دهند ساختار واقعی فلز تنها زمانی آشکار می شود که لایه تغییر شکل یافته کاملا از روی سطح برداشته شود چون هر مرحله از آماده سازی نمونه نیز به خودی خود باعث تغییر شکل در سطح می شود ، بنابراین در هر مرحله باید از ساینده های نرم تر از قبلی استفاده شود هر ساینده سبب جدا شدن لایه تغییر شکل یافته ناشی از مرحله قبل می شود در حالی که همین ساینده ، یک لایه اعوجاج یافته با عمق کمتر نیز تولید می کند
سایش نرم
در این مرحله سطح نمونه با استفاده از پودر های کاربید سیلیسیم که بر ریو کاغذ های مخصوص تعبیه شده اند ساییده می شود ممکن است نمونه بصورت دستی روی کاغذ سنباده ای که روی یک سطح تخت نظیر یک تکه شیشه تخت قرار دارد ساییده شود همچنین ممکن است کاغذ سنباده روی سطح یک چرخ دوار افقی و تخت چسبانیده شده و سپس نمونه متالوگرافی روی آن قرار داده شود در هر دو روش معمولا از آب به عنوان یک روانساز استفاده می شود که باعث حمل ذرات جدا شده از سطح نیز می شود سه نوع ساینده با شماده های 320 ،400، 600 که در آنها به ترتیب اندازه ذرات کاربید سیلیسیم برابر 33 ، 23 ، 17 میکرون است مورد استفاده قرار می گیرند در هر یک از مراحل سایش اولیه نمونه بصورتی روی یک سطح حرکت داده می شود که خراش ها فقط دریک جهت تشکیل شود هنگام تعویض یک کاغذ سنباده نمونه به اندازه تقریبی 45 درجه دوران داده می شود که در نتیجه خراش های جدید تشکیل شده در روی سطح با خراش های قبلی زاویه می سازند سایش تا زمانی ادامه می یابد که خراش های تشکیل شده از مراحل قبل ناپدید شوند.
پرداخت خشن
این مرحله بسیار حساس است در حال حاضر ماده ساینده مورد استفاده برای عملیات پرداخت خشن پودر الماس با اندازه دانه تقریبی 6 میکرون است پودر الماس در خمیری قابل حل در روغن نگه داری و حمل نقل می شود در این مرحله مقدار کمی از این خمیر بر روی سطح یک چرخ دوار که با یک پارچه نایلونی پوشیده است قرار می گیرد روانساز مورد استفاده در حین عملیات پرداخت روغنی مخصوص است نمونه روس چرخ دوار با فشار قابل ملاحظه ای فشار داده می شود در طول این مرحله نمونه در یک محل خاص و ثابت روی چرخ دوار با فشار قابل ملاحظه ای فشار داده می شود در طول این مرحله نمونه در یک محل خاص ثابت روی چرخ پرداخت نگه داشته نمی شود و د حول چرخ و در جهت مخالف دوران چرخ حرکت داده می شود در نتیجه عمل پرداخت با یکنواختی بالایی انجام می شود ذرات الماس خاصیت داده می شود در نتیجه عمل پرداخت با یکنواختی بالایی انجام می شود ذرات الماس خاصیت برش شدیدی داشته و در جدا کردن لایه عمیق تغییر شکل یافته ناشی از عملیات سایش اولیه بسیار موثرند پودر الماس 6میکرون قادر به جدا سازی لایه تغییر شکل یافته حاصل از ساینده کاربید سیلیسیم 17 میکرونی در مرحله آخر سایش اولیه است.
پرداخت نهایی
در این مرحله خراش های ظریف و لایه های اعوجاج یافته بسیار ریز که از مرحله پرداخت خشن باقی مانده اند جدا می شوند ماده پرداخت مورد استفاده اغلب پودر آلومینا از نوع گاما با اندازه دانه 05/0 میکرون است این پودر روی یک چرخ دوار پوشیده شده با پارچه ریخته شده و از آب مقطر به عنوان رونساز استفاده می شود بر خلاف پارچه نایلونی بدون پرز استفاده شده در پولیش خشن ، پارچه مورد استفاده در مرحله عموما پرزدار است چنانچه این مرحله و مرحله قبلی با دقت کافی انجام شوند ، سطحی عاری از خراش و تقریبا بدون هیچ لایه فلزی اعوجاج یافته قابل تشخیص تشکیل می شود.
اچ کردن
معمولا در نمونه متالوگرافی ساختار داده ها پس از پایان عملیات پرداخت نهایی در زیر میکروسکوپ مشخص نیست ضخامت مرز دانه های یک فلز در بهترین حالت در حد ضخامت چند اتم است در حالی که توان آشکار سازی یک میکروسکوپ بسیار کمتر از حد لازم برای تشخیص آنهاست تنها در فلزی که بلور هایی با رنگ های مختلف در تماس با یکدیگر باشند ، قابل رویت ساختن مرز دانه ها نمونه های متالوگرافی اچ می شوند که این عملیات با فرو بردن سطح نمونه پولیش شده در یک محلول اچ ضعیف اسیدی یا قلیایی انجام می شود رایج ترین محلول مورد استفاده برای فولاد های نایتال نام دارد که محتوی محلول 2% اسید نیتریک در الکل است در بعضی حالات می توان عمل اچ را توسط مالش ملایم یک تکه پنبه آغشته به محلول اچ بر روی سطح انجام داد در هر صورت در نتیجه این عمل مقداری از سطح فلز حل شده و از سطح خارج می شود چنانچه محلول اچ مورد استفاده مناسب باشد سطح فلز بصورت یکنواخت حل نمی شود گاهی عامل اچ کننده به مرز دانه ها سریع تر از سطح دانه ها حمله می کند سایر محلول سایر محلول های اچ ، دانه های مختلف را بر اساس جهت گیری آن ها حل خواهند کردپس از اچ کردن مرز ها به صورت پله هایی کم عمق در سطح ظاهر می شوند جداره های عمودی این پله ها نور را همانند سطوح بلوری نسبتا صاف به عدسی های شیئ میکروسکوپ منعکس نمی کنند و در نتیجه محل مرز بلوری در زیر میکروسکوپ قابل رویت می شوند.
پرداخت الکتریکی و اچ الکتریکی
در فلزاتی نظیر فولاد زنگ نزن تیتانیم و زیر کونیم که از بین بردن لایه های سطحی اعوجاج یافته بسیار مشکل است پولیش مکانیکی مناسب نیست بنابراین اغلب این مواد توسط روش پرداخت الکتریکی در آخرین مرحله پرداخت می شوند در این حالت نمونه به عنوان آند و یک ماده غیر قابل حل به عنوان کاتد در یک حمام الکترولیتی به صورت مناسب قرار می گیرند چنانچه از دانسیته جریان مناسب استفاده شود می توان سطح نمونه را به صورتی حل کرد که یک سطح پرداخت مناسب تولید شود در روش پرداخت الکتریکی حمام و دانسیته جریان باید به صورت مجزا طوری کنترل شوند که سطحی صاف و بودن پستی و بلندی تولید شود همچنین با تغییر ترکیب شیمیایی حمام و دانسیته جریان می توان سطحی با پستی بلندی های مناسب عملیات اچ را تولید کرد به این مراحل پرداخت الکتریکی گویند.
شرح هر یک از مراحل آماده سازی قطعه :
نمونه برداری
سنباده زنی
پرداخت کاری
اچ کردن
نمونه برداري
مقوله نمونه برداري که تابع زمان ، مکان ، تعداد نمونه لازم براي دستيابي به يک نتيجه تکرار پذير و . . . است ، از زمره کارهايي است که امروزه در اکثر نقاط جهان به صورت دستورالعمل درآمده و لازم الاجرا است . در متالورژي بحث نمونه برداري در دو بخش پژوهشي و صنعتي خلاصه مي شود . مقصود پژوهشگر از تهيه يک نمونه در يک کار پژوهشي ، بررسي خواص آن قبل از ساخت و توليد انبوه است ، در حالي که نمونه برداري صنعتي به منظور بررسي خواص و حصول اطلاعات لازم و کافي در مورد محصولات يک فرآيند توليد خاص قابل کنترل مي باشد ، مانند يافتن علل عيوب در قطعات ريختگي .در اين صورت نمونه برداري از آنجا اهميت بسزايي مي يابد که مي بايد نماينده شايسته اي ازکل محصولات توليدي باشد که با شرايط يکسان توليد شده اند .
نمونه متالوگرافي
يک نمونه متالوگرافي مطلوب براي مطالعات ميکروسکوپي و ماکروسکوپي ساختار ، به درستي و با دقت انتخاب شده و از سطح مناسبي برخوردار است به منظور بررسي دقيق تر جزئيات ساختاري ، لازم است که سطح نمونه عاري از هر گونه تغيرات ناشي از عمليات نمونه برداري و آماده سازي نمونه بوده ، فاقد هر گونه لکه ، خراش و تغيير شکل باشد . در مواردي خاص نيز بايد لبه يا نوک نمونه ها محافظت گردد . تهيه و آماده سازي نادرست و نامناسب مي تواند به نتايج غلط منجر گردد.
برش و مقطع زدن
جدا سازي يک تکه کوچک ( نمونه) از قطعه اولين مرحله از فرآيند آماده سازي نمونه بوده و از اهميت شاياني برخوردار است . بريدن نمونه از قطعه مي بايد از مکاني صورت گيرد که سطحي مناسب و واقعي از قطعه را نمايان ساخته و بتواند نماينده قطعه و مبين ساختار عمومي آن باشد . اين امر به مشخصات قطعه ، روش پژوهش و اهداف مورد نظر نيز بستگي دارد . در اين ميان به مواردي چون فشار ، دما ، سرعت بريدن ، توسعه ترک ، توليد گرما ( و در نتيجه تبلور مجدد ، باز پخت موضعي و گاهي ذوب موضعي ) ، دقت عمل و غيره ، که هر يک به نوعي مي توانند بر خواص قطعه تاثير بگذارند نيز توجه خواهد شد . کمک گرفتن از يک روانکار و يا خنک کننده مي تواند اين اثرات را به حداقل برساند.
انواع روش هاي برش به سه دسته تقسيم مي شوند :
برش مکانيکي
برش با قوس الکتريکي
برش الکتروشيميايي
برش مکانيکي
برش مکانيکي به طرق مختلف امکان پذير است . در روش برشي سايشي – که يکي از روش هاي برش مکانيکي است – با استفاده از يک صفحه گردنده با دور بالا در زمان کوتاهي ، با دقت مناسبي نمونه بريده مي شود . در بسياري موارد با استفاده از سيم و يا اره الماسه ، با حرکت گردشي مناسب ، مي توان عمل بريدن نمونه را در حد مطلوب به انجام رساند . گاهي نيز با يک قلم تيز که با امواج مافوق صوت عمل مي کند ، مي توان عمليات نمونه برداري در شرايط خاص را آسان نمود.
برش با قوس الکتريک
ماشيني که براي اين نوع برش ساخته شده است ، به نام اسپارک سيمي و يا اسپارک صفحه اي خوانده مي شود . در اين روش به منظور جلوگيري از افزايش دما هنگام برش ، عمليات برش داخل روغن انجام مي گيرد . اين روش اغلب براي آلياژهاي بسيار سخت استفاده مي شود . سطح بريده شده با اين روش بسيار صاف بوده و عمليات بعدي آماده سازي نمونه را تسهيل مي نمايد . شايان ذکر است از اين روش اخير براي بريدن لايه هاي بسيار نازک از قطعه به عنوان نمونه نيز استفاده مي شود.برش الکتروشيميايي :
در اين روش ضمن بريدن با فرز يا اره ، مايع خنک کننده اسيد خورنده اي است که در يک مدار الکتريکي ، بريدن نمونه را سرعت بخشيده و کار بريدن نمونه در زمان کوتاهي به اتمام مي رسد . گاهي اوقات با استفاده از يک افشانه ( جت ) محلول خورنده را با شتاب بر روي قسمتي که بايد بريده شود پرتاب مي کنند . در اين صورت جريان الکتريسته موجود نيز کمک نموده و خوردگي چنان سرعت مي گيرد که مي توان نمونه را به راحتي و سريع از قطعه مورد نظر جدا ساخت.
نمونه گير
نمونه تهيه شده براي مطالعات متالوگرافي با ميکروسکوپ، کوچک بوده وتا قبل از رسيدن به بررسي هاي ميکروسکوپي کارهاي زيادي بر روي آن صورت مي گيرد . بنا بر اين لازم است که نمونه توسط يک نمونه گير طوري تحت کنترل و ثابت باشد که کار کردن بر روي آن با سهولت انجام شود . جنس نمونه گير ها معمولا از فولاد نرم ، فولاد ضد زنگ ، آلياژهاي آلومينيوم و آلياژهاي مس مي باشد.
مانتينگ
در بيشتر موارد ترجيح داده مي شود که نمونه در يک ماده غير فلزي مانند شيشه ، پلاستيک و يا رزين جاي داده شود . اين عمل مانتينگ نام دارد و به روش هاي گوناگوني صورت مي پذيرد . مانتينگ نمونه زماني که نمونه نا منظم ، کوچک ، خيلي نرم ، خيلي ترد و يا متخلخل باشد و يا اينکه نياز به حفظ لبه هاي آن احساس شود ، لازم و ضرورري است . فرو بردن نمونه در مواد پلاستيک پر کاربرد ترين روش مانتينگ در متالوگرافي مي باشد که به دو روش مانت گرم و سرد انجام مي پذيرد :
مانت گرم = رزين + فشار + گرما
مانت سرد = رزين ( مونومر ) + کاتاليستدر
روش مانت گرم از دستگاهي استفاده مي شود که بتواند پس از قرار دادن نمونه در داخل مواد ، دمايي در حدود 150 درجه سانتي گراد و فشاري حدود 29 مگاپاسکال ايجاد نمايد . در اثر فشار و گرما ، پودر رزين سفت شده و نمونه را در خود حبس مي کند .
رزين هاي گرما سخت (Thermosetting)
مانند فنل ها ، با گذشت زمان به طور يک طرفه سخت مي شوند .
رزين هاي گرما نرم ( Thermoplastic)
با کاهش درجه حرارت و تحت فشار منجمد و سخت مي گردند ، اما قابليت ذوب مجدد را دارا مي باشند.
علامت گذاري بر روي نمونه
نمونه ها در صورتي قابل استفاده دوباره مي باشند که علامت گذارده شده بر روي آنها در تمام مدت آماده سازي و مطالعه ميکروسکوپي به وضوح قابل رويت بوده و هويت آنها گم نشود . علامت گذاري بر روي نمونه مي بايست بر روي سطحي انجام شود که مورد متالوگرافي قرار نميگيرد . در مورد نمونه هايي که مانت مي شوند ، مي توان روي ماده مانت علامت گذاري نمود . در هنگام استفاده از مانت هاي شفاف ( شيشه اي ) نيز مشخصات نمونه روي يک تکه کاغذ نوشته شده و طوري همراه نمونه قالب گيري مي شود که نوشته قابل خواندن باشد.
سنباده زني و پرداخت
در تهيه نمونه هاي متالوگرافي از نمونه هاي نا هموار ، استفاده از سنباده هاي درشت تا ريز مطلوب مي باشد . سنباده زني موجب صاف شدن سطح ، از بين رفتن لايه هاي نا خواسته و هويدا شدن لايه هاي مورد نظر مي شود . سنباده خشن باعث از بين رفتن سطوح و برجستگي هاي نا مطلوب شده و يک سطح صاف با زبري 10 تا 100 ميکرومتر را به وجود مي آورد . زبري اين سطح با استفاده از سنباده هاي نرم تر به حدود 1تا 10 ميکرو متر مي رسد . اگرچه عمليات سنباده زني يک سطح صاف ايجاد مي کند اما اين سطح فقط براي آزمايش هاي ماکروسکوپي ( نظير سختي سنجي ) و يا ماکرواچ مناسب مي باشد . به دليل عدم وجود يک مرز مشخص ميان سنباده زني و پرداخت کاري ، همواره يک ارتباط نزديک و قابل توجه بين سنباده زني نرم و پرداخت کاري سخت وجود دارد و به همين علت دو بحث سنباده زني و پرداخت کاري با هم مورد بحث قرار مي گيرند.
سنباده زني و پرداخت کاري مکانيکي
متداول ترين روش سنباده زني و پرداخت کاري روش مکانيکي است . اين عمل با استفاده از سنباده ثابت ، سنباده متحرک ، صفحه گردان و يا تسمه هاي چرخشي انجام مي شود . هدف از سنباده زني که عموما مرحله به مرحله زبري سنباده را کاهش مي دهند ، به دست آوردن يک سطح صاف بدون شيار و تغيير شکل در سطح نمونه است . تنوع مکان ها در سطح نمونه موجب اختلاف هايي در خواصي نظير پتانسيل الکتروشيميايي مي گردد . به عنوان مثال مناطقي که بيشترين ميزان تغيير شکل را دارند ، بيشترين واکنش را با محلول هاي اچ نشان مي دهند. در نتيجه با سرعت بيشتري حل مي شوند . اين ناصافي ها به دليل وجود خراش هايي در سطح نمونه پرداخت شده بعد از اچ بوده و مبين يک آماده سازي نامناسب است . مجموع عمق خراش ها و منطقه تغيير شکل يافته ، معادل عمق کل منطقه معيوب در نمونه مي باشد .از بين برد خراش هاي ظاهري از سطح نمونه به تنهايي کافي نيست ، بلکه بايد به همان ميزان لايه هاي تغيير شکل يافته نيز از ميان برداشته شوند . به جاي سنباده هاي خشن بايد از سنباده هاي نرو و دانه ريز استفاده نمود ، زيرا با سنباده زني خشن تمايل به تغير شکل بيشتر مي باشد .
سنباده زني و پرداخت کاري تر
در برخي از موارد ، آماده سازي نمونه در هوا يا در محيط گاز خنثي و بدون حضور مايعات صورت مي گيرد . اما اين موارد نادر بوده و در آماده سازي نمونه به مايعاتي چون آب ، به عنوان خنک کننده و پراکنده کننده ذرات نياز است تا موجب سنباده زني و پرداخت کاري راحت تر و يکنواخت تري گردد . سنباده زني و پرداخت کاري تر مزاياي زيادي دارد که از جمله آنها مي توان به موارد زير اشاره نمود :
کنترل حرارت در فصل مشترک نمونه با سنباده
دور ساختن ذرات نامناسب از روي نمونه
افزايش طول عمر براي سنباده هاي ثابت
فشار ، زمان و سرعت سنباده زني و پرداخت کاري
افزايش فشار ، زمان و سرعت عموما به کنده شدن سريعتر مواد منجر مي شوند .تاثير اين عوامل بر تغيير شکل به صورت زير متغير است :افزايش فشار ممکن است به توليد گرما منجر گشته و در نتيجه اثرات و تغييراتي بر ريز ساختار بر جاي گذارد . فشار ، به خصوص در هنگام پرداخت کاري ، نبايد بيش از حد زياد باشد. به طور کلي هرچه زمان سنباده زني کوتاه تر وزمان پرداخت کاري بلند تر باشد ، بهتر است.
با افزايش سختي نمونه ، از سرعت کمتر سنباده زني و پرداخت کاري استفاده به عمل مي آيد . البته اين نکته عموميت نداشته و براي برخي مواد مانند سراميک ها ، ترکيبات بين فلزي و کاربيدهاي سيماني ، عمدتا سرعت پرداخت کاري بالاتر ترجيح داده مي شود. به دليل آن که افزايش سرعت سنباده زني و پرداخت کاري موجب توليد گرماي زيادي در سطح مي گردد ، مواد حساس به گرما بايد با سرعت هاي پايين تري پرداخت گردند و يا در حين عمل از خنک کننده بيشتري استفاده شود.
حرکت نمونه بر روي سطح ساينده
براي دريافت بهترين نتيجه ، بايد سطح پهن تر نمونه انتخاب گشته ، در تمام مدت عمليات ثابت نگه داشته شده و روي سطح ساينده قرار گيرد. به منظور جلوگيري از تشکيل شيار هاي جهت دار ناشي از سنباده و پرداخت بر روي نمونه ، بهترين کار اين است که نمونه بعد از هر مرحله به اندازه 90 درجه چرخانده شود . در مواقع استفاده از سنباده يا پرداخت کنده چرخان ، چرخش نمونه در خلاف جهت چرخش چرخ ، موجب جلوگيري از تشکيل اثرات جهت دار چرخ سنباده يا پرداخت بر روي سطح نمونه مي گردد.
سنباده زني و پرداخت کاري
در زمينه سنباده زني و پرداخت کاري نمونه هاي متالوگرافي ، توجه به نکات زير مفيد است:در مراحل مختلف سنباده کاري ، نمونه متالوگرافي در هر مرحله نسبت به مرحله قبل 90 درجه چرخانده شود و عمليات سنباده زني در هر مرحله تا زمان از بين رفتن کامل اثر و امتداد خطوط مرحله قبلي ادامه مي يابد. کاغذ سنباده از جنس SiC براي فلزات نرم و کاغذ سنباده ازجنسAl2O3 براي فلزات سخت و پايه آهني به کار مي رود. براي سنباده زدن سراميک ها ازصفحات الماسه استفاده مي شود.
در سنباده زني نرم براي فلزات نرم از عدد ريزي بالاي سنباده SiC استفاده مي شود ، ولي براي فلزات سخت تر ، صفحات سنباده الماسه يا نمونه هاي مخصوص همراه با خمير الماسه (با اندازه ذرات 9 الي 45 ميکرون) مورد استفاده قرار مي گيرد. در مرحله صيقل کاري و پرداخت کردن ، که مقدار تغيير شکل سطح به حداقل مي رسد ، دو روش با علايم اختصاري OP و DP اعمال مي شود .
روش DP
صيقل کاري با استفاده از خمير الماسه و نمونه مخصوص است . در اين روش به دليل اصطکاک بالاي ناشي از سختي خمير الماسه ، از مواد خنک کننده مناسب استفاده مي شود .
روش OP
در نمونه هاي نرم تر که شکل پذيري بالا دارند به کار مي رود . پودر هاي اکسيدي MgO و SiO2 ، Al2O3 با دانه بندي حدود 0,04 ميکرون همراه با محلول امولسيوني در دو گروه مورد استفاده قرار مي گيرند .
در گروه اول ( OP-U ) پودر SiO 2 با يک محلول به Ph حدود 9,8 براي از بين بردن لايه تغيير شکل يافته و در گروه دوم ( OP-S) پودر اکسيدي با دانه بندي 0,04 ميکرون به صورت مخلوط سوسپانسيون و محلول H به کار مي رود.
نمد مورد استفاده در روش OP به دليل بالا بودن Ph در محلول امولسيون و پايين بودن آن در مخلوط سوسپانسيون بايد مقاومت خوردگي خوبي در اين محيط ها ( بازي و اسيدي ) داشته باشد.
در روش DP ماده ساينده همراه با محلول خنک کننده با گرانروي و چسبندگي بالا به کار مي رود (خمير الماسه در سرنگ هاي با حجم محدود سي سي در دسترس است).
در پرداخت اوليه از آب در پرداخت نهايي از مخلوط آّب و صابون يا محلول آب و الکل (به نسبت 50 تا 70 درصد الکل) و در پرداخت هاي مراتب بالاتر از محلول هاي آب – صابون – الکل يا الکل – گليسيرين ، به عنوان ماده خنک کننده ، استفاده به عمل مي آيد. روش سنباده زني و صيقل کاري بسته به جنس ماده موردنظر ، متغير است.
تميز کردن نمونه
تميز نگه داشتن نمونه در متالوگرافي الزامي بوده و لازم است نمونه ها پس از هر مرحله تميز شوند. آلودگي هاي ناشي از سنباده زني و پرداخت کاري بايد از بين بروند تا موجب کاهش بازده مراحل بعدي نشوند. وجود آثار انگشت ، لايه هاي نازک چربي و يا مواد کمرنگ و ناپيدا بر روي سطح نمونه ممکن است موجب اخلال در عمل اچ کردن گردد. به اين ترتيب که موجب ايجاد مناطق گوناگوني مي گردند که سرعت اچ شدن در اين مناطق متفاوت است. شستشو با آب متداول ترين روش براي تميز کردن نمونه است. در اين روش نمونه را زير جريان ملايم آب نگه داشته و با يک برس بسيار نرم ، پارچه کتان و يا پنبه سطح آن را تميز مي کنند.تميزکاري مافوق صوت (اولتراسونيک) موثرترين روش تميزکاري است. در اين روش نه تنها آلودگي هاي سطحي از بين مي روند ، بلکه ذرات ريز موجود در ترکها ، حفره ها و شکافهاي سطح نمونه نيز خارج مي شوند. عمل تميزکاري به اين روش معمولا بين تا 30 ثانيه زمان مي خواهد.بعد از تميزکاري لازم است نمونه توسط الکل ، بنزن و يا ساير محلول هايي که نقطه جوش پايين دارند ، شسته شده و سپس سريعا خشک گردد. ماندن مايعات بر روي نمونه باعث ايجاد لک مي شود.
مفهوم اچ کردن
اگر يک نمونه فلزي پس از آماده سازي زير ميکروسکوپ نوري قرار داده شود ، انعکاس و بازتابش نور به گونه اي خواهد بود که رويت ريزساختار ، که هدف اصلي متالوگرافي است، امکان پذير نمي گردد. به همين دليل ، جهت ايجاد يک زمينه قابل رويت از ريزساختار نمونه ، عمل اچ کردن (به شيوه هاي گوناگون ) انجام مي شود. شايان ذکر است که اگر منظور مطالعه مواردي مانند ترک مويي ، تخلخل ، حفره ، آخال غير فلزي و برخي فازهاي خاص (نظير گرافيت در چدن خاکستري و سرب در برنج سرب دار) باشد ، اچ کردن نمونه آماده شده ضرورت ندارد.اچ کردن به مفهوم ايجاد خوردگي بسيار ضعيف در قسمت هاي ناپايدار سطح نمونه آماده شده و پرداخت شده است. در بسياري از موارد ، نمونه پرداخت شده ريزساختار خود را نمايش نمي دهد. زيرا نورهاي معمولي به صورت يکسان و متحد منعکس مي شوند. از آنجايي که اختلاف هاي ناچيز در انعکاس پذيري توسط چشم انسان قابل تشخيص نيست ، روشهايي براي تصويرگيري از طريق تباين نوري مورد نياز مي باشد. اگرچه اين روشها به نام اچ کردن معروف هستند ، اما هميشه اچ کردن مرتبط با انتخاب محلول هاي شيميايي خاص براي ساختارهاي مختلف نمي باشد. اين امر مي تواند با استفاده از روشهاي نوري ، شيميايي ، الکتروشيميايي و يا فيزيکي به انجام برسد. اچ کردن روشهاي گوناگوني دارد که هر يک براي ساختارها و مواد مختلف مفاهيم متفاوتي را در بر خواهد داشت. در واقع در هر شيوه اي براي يک ماده خاص مي توان ظرايفي را به کار گرفت که به بهترين و مطلوب ترين نتايج دست يافت.
انواع روشهاي اچ کردن :
اچ نوري (OpticalEtching)
اچ نوري بر مبناي استفاده از روشهاي خاص روشن سازي و بر اساس اصول روشن سازي کوهلر(Kohler) بنا گرديده است. اين روشها که شامل ميدان تاريک ، نور قطبي ، تباين فازي ، تباين تداخلي و... مي باشند ، در اغلب ميکروسکوپهاي تجاري موجود بوده و يا به سادگي قابل نصب و به کارگيري هستند.روش اچ کردن نوري يک مزت قابل توجه نسبت به ساير روشهايي که موجب تغييرات در سطح نمونه مي شوند ، دارد و آن مبتني بر اين نکته است که روشهاي فيزيکي و شيميايي اچ کردن نيازمند زمان قابل توجهي است و همواره خطر ايجاد قسمت هايي که نتوان در مورد آنها تفسير صحيحي ارايه نمود وجود دارد.
اچ الکتروشيميايي ((Electrochemica (Chemical Etching)
در طول اين فرآيند نمونه هاي فلزي ، عمليات اکسيداسيون و احيا اتفاق مي افتد.همه فلزات در تماس با محلول ها تمايل به يونزه شدن از طريق آزاد کردن الکترون دارند. کميتي که مي تواند مشخص کننده انجام اين تحول باشد ، پتانسيل الکتروشيميايي است. اين کميت با مقايسه پتانسيل فلز نسبت به پتانسيل استاندارد يک الکترود مرجع سنجيده و اندازه گيري مي شود.فهرست عناصر زير ترتيب قرارگرفتن فلزات گوناگون را بر حسب سري الکتروموتيو آنها نشان مي دهد:Li , Na , K , Ca , Ba , Be , Mg , Al , Mn , Zn , Cr , Cd , Tl , Au , Pt , Co , Ni , Pb , Fe , H , Sn , Sb , Bi , As , Cu , Ag, Hg عناصر فوق الذکر براساس ميل ترکيبي با الکترون مرتب شده اند. با حرکت از چپ به راست ، قدرت اکسيد کنندگي (يا احيا شوندگي) افزايش يافته ، قدرت احيا کنندگي (يا اکسيد شوندگي) کاهش مي يابد. در اين رديف ، عناصر قبل از هيدروژن ، با اسيد خورده شده و2 Hآزاد مي کنند. بالعکس ، عناصر بعد از هيدروژن بدون عامل اکسيد کننده خورده نشده و با اسيد و آب ، هيدروژن توليد نمي نمايند. بنابراين به دليل وجود پتانسيل هاي شيميايي مختلف براي عناصر و وجود عناصر و آلياژهاي گوناگون در يک ساختار ، سرعت خوردگي ريزساختار در مناطق مختلف ، متفاوت بوده ، اچ کردن در محلول هاي گوناگون ، نتايج متنوعي را به همراه خواهد داشت. وجود اختلاف پتانسيل در مناطق مختلف يک ساختار ، باعث ايجاد منطقه هاي کوچک آندي – کاتدي مي شود. گاهي اين سلولهاي الکتروشيميايي کوچک ناشي از اختلاف ترکيب نيستند ، بلکه از بي قاعدگي ساختار بلوري ناشي مي شوند. از جمله اين نا همگني هاي ساختاري و عدم مساوات ها مي توان به موارد زير اشاره کرد:
نا همگني هاي حاصل از تغيير شکل که داراي مقاومت به خوردگي کمتري نسبت به قسمت ها تغيير شکل نيافته هستند.
نا همواري در اثر تشکيل لايه هاي اکسيد. (نواحي صيقلي و مناطق پرداخت شده مقاومت کمتري دارند.)
افت و خيز غلظت در الکتروليت. (غلظت کمتر داراي مقاومت کمتري است.)
تفاوت در سرعت حرکت الکتروليت. (سرعت گردش بالاتر ، مقاومت خوردگي را کاهش مي دهد.)
تفاوت در ميزان اکسيژن الکتروليت. محلول هاي گازدار مقاوم ترند.
تفاوت در شدت تابش نور که منجر به تغير پتانسيل مي گردد.
به علت وجود اختلاف پتانسيل بين ريزساختارها ، انحلال سطح با سرعت هاي مختلف صورت مي گيرد و در نتيجه تباين ، تضاد و اختلاف سطح ايجاد مي شود. ايجاد اين اختلاف ، تنها با انحلال مواد نيست ، بلکه با روشهايي چون اچ کردن رسوبي Precipitation Etching)) و رنگ آميزي حرارتي (Heat Tinting) نيز مي توان اين مهم را به انجام رساند.
اچ کردن رسوبي
ماده ابتدا حل شده و با مقدار معين محلول اچ واکنش مي دهد تا مواد نا محلولي را تشکيل دهد. اين مواد و ترکيبات نامحلول ، به طور انتخابي بر روي سطح نمونه رسوب کرده ، رنگ هاي تداخلي يا لايه هاي ضخيم از رنگ هاي مشخصي را به وجود مي آورند.
اچ کردن به روش رنگ آميزي حرارتي
با اعمال شرايط معين دمايي و فشاري خاص صورت مي گيرد. در اين شيوه ، سطح بر اساس خواص گوناگون ريزساختاري با سرعت هاي مختلف اکسيد شده و رنگ هاي متنوعي اجاد مي نمايد.محدوده وسيعي از محلول هاي اچ در دسترس هستند که شامل اسيدها ، بازها ، محلول هاي خنثي ، مخلوطي از محلول ها ، نمکهاي مذاب و گازها مي باشند. اغلب اين فرمول ها به صورت تجربي بدست آمده ، ترکيب و شيوه به کارگيري هر يک مي تواند تغيير يافته يا بهبود پيدا کند. سرعت خوردگي عمدتا با درجه تجزيه محلول اچ و هدايت الکترکي آن تعيين مي گردد که هر يک از اين موارد مي تواند با افزودن مواد افزودني شيميايي تحت کنترل درآيد. دامنه زماني اچ کردن از چند ثانيه تا چند ساعت متغير است اما هيچ دستورالعمل خاصي در اين زمينه وجود ندارد. زيرا سطح نمونه و کدر شدن آن تعين کننده زمان اچ هستند. زمان و دماي اچ به هم وابسته اند. با افزايش دما ، زمان اچ کردن کاهش مي يابد. اگر چه افزايش دما توصيه نمي شود. زيرا هنگامي که سرعت خوردگي بالاست ، تباين غير منتظره اي ايجاد مي نمايد.
اغلب عمليات اچ در دماي محيط صورت مي گيرد.در فرآيند اچ کردن ، خصوصا اچ شيميايي ، خطاهاي فراواني امکان بروز دارند. اين خطاها اغلب به تفسير نا درست ريزساختار منجر مي شوند. به عنوان مثال ، رسوب محلول اچ يا محلول شوينده بر روي سطح مي تواند به عنوان يک فاز اضافي تفسير شود.
اچ کردن شيميايي
قديمي ترين و مرسوم ترين روش کاربردي براي ايجاد تباين ميکروسکوپي و ريزساختاري است. در اين روش ، محلول اچ بدون استفاده از جريان الکتريسيته از خارج ، با سطح نمونه واکنش مي دهد.در اچ کردن الکتروشيميايي (اچ کردن الکتروليتي يا آندي) پتانسيل الکتريکي براي نمونه به وسيله يک مدار خارجي تامين مي گردد. در طي اچ کردن آندي ، يونهاي مثبت فلزي ، سطح نمونه را ترک نموده و وارد الکتروليت مي شوند و معادل اين مقدار يون مثبت ، الکترون در نمونه باقي مي ماند. انحلال ماده بدون تشکيل لايه در اين فاصله صورت مي گيرد. اگر يونهاي فلزي که از ماده خارج مي شوند با يونهاي غير فلزي الکتروليت واکنش داده و ترکيبات لاينحل تشکل دهند ، لايه هاي رسوبي ، با ضخامت هاي گوناگون بر روي سطح نمونه ايجاد خواهد شد. ضخامت اين لايه ها تابعي از ترکيب جهت ريزساختار در نزديکي مايع اچ مي باشد. تغيير ضخامت اين لايه ها رنگ هاي متنوعي ايجاد مي کند که منجر به شناسايي ساختار مي گردد. از اين نوع تغييرات در اچ الکتروليتي با عنوان آندايزينگ (Anodizing) هم ياد مي شود.
پس از انجام اچ شيميايي يا الکتروشيميايي لازم است که نمونه بلافاصله در آب کاملا تميز و شسته شود تا مواد شيميايي خارج شده و از ادامه واکنش جلوگيري شود. البته در برخي روشها مانند اچ کردن براي جدايش ها به روش اوبرهوفر (Oberhoffer) توصيه شده است که نمونه پس از اچ در الکل شسته شود تا از رسوب مس بر روي سطح نمونه ممانعت به عمل آيد.پس از اينکه نمونه ها در آب شسته شدند ، مي بايست در الکل نيز شسته شده و سپس در جريان هواي گرم ، خشک گردند. استفاده از الکل بر عمل خشک کردن سرعت بخشيده و از تشکيل لکه روي نمونه جلوگيري مي کند. نمونه هاي مانت شده بايد کاملا تميز شوند تا از تاثير مخرب محلول اچ و حلال ، که از شيارها و ترک ها نفوذ مي کنند ، جلوگيري به عمل آيد. در چنين حالتي به کارگيري دستگاه تميزکننده مافوق صوت (اولتراسونيک) مفيد و مشکل گشاست. اگر نمونه داراي تخلخل هاي فراوان بود و يا اسيد به کار رفته براي اچ کردن غلظت زيادي داشت (مثلا در اچ عميق Deep Etching) ، توصيه شده است که قبل از عمليات تميز و خشک کردن ، عمل خنثي سازي صورت پذيرد.
اچ فيزيکي ( Physical Etching)
در موادي که اچ شيميايي يا الکتروشيميايي نتيجه بخش نيست ، پديده هاي فزيکي را مي توان براي ظاهر ساختن ساختار به کار برد. اچ کردن فيزيکي داراي اين مزيت است که سطح نمونه را از هر گونه پسماند شيميايي عاري مي نمايد. به عنوان مثال هنگامي که اختلاف پتانسيل الکتروشيميايي بسيار زياد بين عناصر ريزساختار وجود دارد و يا وقتي که محلول اچ شيميايي لکه هاي مخرب يا باقيمانده ايجاد مي نمايد ، استفاده از اچ فيزيکي توصيه مي شود. از زمره نمونه هاي مناسب براي اچ فيزيکي مي توان به سطوح صاف ، اتصالات جوشکاري ، مواد نامتشابه ، مواد متخلخل و سراميکها اشاره نمود.
اچ کاتدي
در اچ کاتدي (Cathodic Etching) تحت خلا ، که تحت عنوان اچ کردن يوني (Ion Etching) هم بيان مي شود ، با بيرون آوردن انتخابي اتم ها از سطح نمونه ، تباين ساختاري ايجاد مي گردد. اين روش با استفاده از يونهايي مانند آرگون ، که در ولتاژ 1 تا 10 کيلوولت شتاب مناسبي مي گيرند ، انجام مي شود. در سرعت هاي مختلف پرتاب يون ، بر اساس جزيييات ريزساختار مانند جهات بلوري دانه ، مرز دانه و... اتم هاي مشخصي خارج مي گردند.
اچ حرارتي
يکي ديگر از انواع اچ فيزيکي ، اچ حرارتي (Thermal Etching) است که در ميکروسکوپ ها حالت گرم (Hot-Stage) يا دماي بالا (High-Temperature) به کار مي رود. اين روش بر اساس جدا شدن اتم ها از سطح ماده به دلل جذب انرژي بنا شده است. اين امر باعث مي شود که فازها و دانه هاي گوناگون داراي رنگ هاي متفاوتي گشته و از هم قابل تميز باشند.گاهي بر خلاف روش اچ حرارتي که از برداشتن لايه سطحي نمونه براي ايجاد تباين استفاده مي شود ، از ترسيب مواد بر روي سطح نمونه استفاده به عمل مي آيد. در اين روش موادي مانند TiO و ZnSeرا بخار نموده و تحت خلا بر روي نمونه متالوگرافي رسوب مي دهند. اين مواد که قابليت انعکاس نور بالايي دارند ، بنا به خواص متفاوت فازها و دانه هاي سطح نمونه ، در جاها گوناگون با ضخامت هاي مختلفي رسوب نموده و قابليت تشخيص ساختار در ميکروسکوپ هاي نوري را افزايش مي دهند.
نگهداري نمونه
پس از پرداخت و اچ کردن نمونه ها ، لازم است که آنها احيانا براي مدت زيادي نگهداري و انبار شوند. در اين صورت مي بايست در مقابل خوردگي اتمسفري محافظت گردند. دسيکاتورها و دسيکاتورهاي کابينتي وسايل بسيار معمولي براي نگهداري نمونه ها هستند. اگر چه به کارگيري پوشش هاي پلاستيکي و يا نوارهاي سلوفاني نيز مي توانند تا مدتي نمونه ها را حفظ کنند.
قابليت تکرارپذيري در اچ کردن
هر چند اچ کردن معمولي روش ساده اي است ، اما تکرار آن مشکل مي باشد. البته اين وضع در اچ کردن الکتروشيميايي نمود بيشتري دارد. در اين نوع اچ مواردي مانند تغيير در الکتروليت يا باز داشتن واکنش ها در سطح نمونه که منجر به قطبي شدن ، پتانسيل اضافي و... مي گردند ، بايد به حساب آيند.به منظور رسيدن به تکرارپذيري و دسترسي به نمونه هاي مناسب و قابل مقايسه در متالوگرافي ، در سالهاي اخير روش هاي بي شماري توسعه يافته اند. اچ کردن يوني و تبخير لايه هاي مزاحم از جمله روشهاي مذکورند.بهبود و توسعه روش هاي اچ کردن با تضاد و تباين ساختاري مناسب و قابليت تکرارپذيري بيشتر در تجزيه کمي تصاوير از اهميت ويژه اي برخوردار است. اين روش هاي مذکور براي تشخيص مثلا مقطع شکست يک ماده چند فازي مناسبند ، اما براي اختلاف هاي ريز دقت چنداني ندارند. بنابراين به طور کلي مي توان گفت حصول تباين تکرارپذير در ساختارهاي متالوگرافي ، در عمل اچ کردن ، براي بدست آوردن نتايج دقيق ضروري است.

[ghasem motamedi]

متالورژی پودر روشی برای ساخت و تولید قطعات فلزی و سرامیک است که اساس آن بر فشردن پودر مواد به شکل مورد نظر و تف‌جوشی آن است. تف جوشی در درجه حرارتی زیر نقطه ذوب صورت می‌‌پذیرد.
متالورژی پودر بخشی کوچک ولی بسیار مهم از صنایع فلزگری می‌‌باشد. اولین کاربرد متالورژی پودر برای تولید پلاتین با دانسیته کامل بود که در قرن ۱۹ میلادی صورت گرفت چون در آن زمان امکان ذوب پلاتین به دلیل نقطه ذوب بالا وجود نداشت. در اوایل قرن بیستم فلزهای دیر گدازی مانند تنگستن، مولیبدن توسط روش متالورژی پودر شکل داده شدند. کاربیدهای سمانیت و یاتاقانهای برنزی متخلخل نسل بعدی قطعات متالورژی پودر بودند. به این صورت قطعات متالورژی پودر در انواع صنایع مانند لوازم خانگی، اسباب بازی سازی و الکترونیک کاربرد پیدا نمود. آخرین کاربردهای قطعات متالورژی پودر در صنایع خودرو سازی می‌‌بود که موازی با رشد صنایع اتومبیل سازی رشد نمود به صورتی که امروزه بقای صنعت متالورژی پودر در کشورهای صنعتی بسیار وابسته به صنعت خودرو سازی می‌‌باشد.
در سال‌های ۱۹۵۰-۱۹۶۰ روشهای نوین مانند فُرج پودر و ایزو استالیک گرم در صنعت متالورژی پودر بکار گرفته شد. این روشها با تولید قطعات با دانسیته بالا توان رقابتی قطعات متالورژی پودر را افزایش دادند.
گرچه روش متالورژی پودر امکانات ویژه‌ای را جهت تولید بعضی قطعات خاص فراهم ساخته است، که تولید آنها از طریق روشهای دیگر غیر ممکن یا بسیار مشکل می‌‌باشد ولی زمینه‌هايی که باعث فراگیر شدن استفاده از این روش گردیده است، عبارت‌اند از :

• زمینه‌های اقتصادی
• بهره‌وری انرژی
• انطباق زیست محیطی
• ضایعات بسیار پائین

متالورژی پودر تکنولوژیی است، پویا. در طول سالها عوامل موثر بر این فن آوری بهبود داده شده‌اند به علاوه، تولید آلیاژهایی جدید و مستحکمتر و فرآیندهای تولید قطعات با دانسیته بالا مانند (Warm compaction، ایزو استالیک گرم، فرج پودر، extrusion، Powders rolling، Incretion mounding Powders ) همراه با کنترل عالی بر زیر ساختار هم چنین خصوصیت ذاتی فن آوری متالورژی پودر در تولید مواد مرکب، امکان ساخت محصولاتی از مواد ویژه و سنتی را در طیف و تولیدی و هم چنین گران بودن ابزار و تجهیزات تولید که ظرفیتهای تولید کم را غیر اقتصادی می‌‌نماید، از نقاط ضعف این فن آوری در رقابت با دیگر فرآیندهای تولید است. توجیه استفاده از روش متالورژی پودر بر اساس تیراژ تولید می‌باشد. این امر در استفاده از متالورژی پودر در صنایع اتومبیل سازی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.
با وجود اینکه از نظر تاریخی متالوژی پودر از قدیمی‌ترین روشهای شکل دادن فلزات است، اما تولید در مقیاس تجارتی با این روش، از جدیدترین راههای تولید قطعات فلزی است. در دوران باستان از روشهای متالوژی پودر برای شکل دادن فلزاتی با نقطه ذوب بالاتر از آنچه در آن زمان داشتند، استفاده می‌شد. اولین بار در اوایل قرن نوزدهم بود که پودر فلزات با روشی مشابه آنچه امروزه بکار می‌رود، با متراکم نمودن به صورت یکپارچه در آورده شد.
متالوژی پودر فرایند قالب گیری قطعات فلزی از پودر فلز توسط اعمال فشارهای بالا می‌باشد. پس از عمل فشردن و تراکم پودرهای فلزی، عمل تف جوشی در دمای بالا در یک اتمسفر کنترل شده، انجام پذیرفته که در آن فلز متراکم، جوش خورده و به صورت ساختمان همگن محکمی ‌پیوند می‌خورد. با توجه به گفته های بالا تکنیک برتر در متالورژی پودر از mim میتوان نام برد. در روش MIM قطعاتی که تحت اعمال فشار شکل پذیر نیستند،به صورت تزریق پودرو پلیمر شکل میگیرد

[ghasem motamedi]

از نظر علمی ‌، آهک همان اکسید کلسیم است که از حرارت دادن شدید سنگ آهک (کربنات کلسیم طبیعی) بدست می‌آید.

نگاه اجمالی

آهک و گچ ، از جمله موادی هستند که کارآیی آنها از دوران باستان ، توسط بشر شناخته شده است و از آنها در ساختن انواع بناها ، استفاده می‌شد. موادی مانند آهک ، ساروج و سیمان برای اتصال محکمتر قطعات سنگ و یا چوب بکار گرفته می‌شد.
مفاهیم آهک مرده و آب آهک
هرگاه بر روی اکسید کلسیم (آهک زنده) ، آب ریخته شود، بر اثر واکنش با آب ، گرما ایجاد می‌کند که موجب بخار شدن قسمتی از آب می‌شود. در این عمل ، آهک بر اثر جذب آب ، متورم شده ، سپس به‌صورت گرد سفیدی در می‌آید که اصطلاحا «آهک مرده» نامیده می‌شود، (زیرا در تماس با آب ، دیگر واکنشی از خود نشان نمی‌دهد) و این عمل را شکفته شدن آهک نیز می‌گویند.
هر گاه مقداری آب به آهک مرده اضافه شود، به شیر آهک تبدیل می‌شود که اگر آن را صاف کنیم، محلول زلالی که در حقیقت محلول سیرشده هیدروکسید کلسیم در آب است، حاصل می‌شود که به آب آهک موسوم است. آب آهک کاربردهای بسیاری در صنایع شیمیایی دارد. مثلا در تهیه هیدروکسید سدیم ، آمونیاک ، هیدروکسید فلزات ، پرکلرین و به‌ویژه در استخراج منیزیم از آب دریا بکار می‌رود.

انواع آهک

معمولا از سه نوع آهک در کارهای ساختمانی استفاده می‌شود.

آهک چرب یا پر قوه

این نوع آهک ، حدود چهار درصد ناخالصی همراه دارد و مهمترین ویژگی آن این است که در تماس با آب به‌شدت شکفته می‌شود و حجم آن تا حدود ۲.۵ برابر مقدار اولیه‌اش افزایش می‌یابد. مخلوط آن با شن در تماس با گاز کربنیک به‌سرعت خود را می‌گیرد و سفت می‌شود، (به مدت ۱۵ روز در مجاورت هوا). از اینرو ، آهک چرب را آهک هوایی نیز می‌گویند
.
آهک‌های کم قوه

این نوع آهک از سنگ آهک‌هایی که ۵ تا ۶ درصد آهک دارند، تولید می‌شود و ناخالصی‌های عمده آن را اکسید آهن (ii) (گل اُخری) ، اکسید سیلیسیم (سیلیس) و اکسید آلومینیوم (آلومین) تشکیل می‌دهد. از ویژگیهای این نوع آهک آن است که به‌کندی شکفته می‌شود و ملاط حاصل از مخلوط آن با شن ، به‌آرامی‌ در هوا سفت می‌شود.

آهک‌های آبی

این نوع آهک ، معمولا از سنگ آهک‌هایی که حدود ۶ تا ۲۲ درصد گل رس دارند، تهیه می‌شود. از ویژگیهای مهم این نوع آهک آن است که دور از هوا و حتی در زیر آب ، به آهستگی سفت می‌شود، در تماس با آب خیلی شکفته می‌شوند و با آب خمیر کم‌چسب تولید می‌کند. بطور کلی ، می‌توان این نوع آهک‌ها را حد واسط بین آهک‌های هوایی و سیمان دانست.

روشهای تهیه آهک‌

روش تهیه کلی آهک ، همان حرارت دادن سنگ آهک (کربنات کلسیم) تا دمای ۱۰۰۰ تا ۱۲۰۰ درجه سانتی‌گراد است. البته ، هر چه دما بالاتر باشد و گاز دی‌اکسید کربن حاصل ، بهتر از محیط خارج شود، عمل تجزیه سنگ آهک بهتر صورت می‌پذیرد. اما بطور کلی ، تهیه انواع آهک متفاوت است که در اینجا به چند نمونه اشاره می‌شود.

تهیه آهک معمولی

برای تهیه این نوع آهک ، از کوره‌های ثابت و غیره پیوسته یا از کوره‌های مکانیکی استفاده می‌شود.
* کوره‌های ثابت و غیر پیوسته: در این کوره‌ها که به روش سنتی کار می‌کنند، خرده‌های سنگ آهک را در اندازه‌های تقریبی ۱۰ سانتیمتر روی هم می‌چینند و سطح آن را با کاه گل می‌پوشانند. سپس از قسمت پایین با کمک سوخت (بوته ، چوب ، زغال یا نفت سیاه) تا دمای ۱۰۰۰ درجه سانتی‌گراد به آن گرما می‌دهند، پس از زمان معینی گرما دادن را قطع کرده ، بعد از آنکه کوره سرد شد، آهک زنده حاصل را خارج می‌کنند (چون در زمان خالی کردن ، آهک کوره کار نمی‌کند، از اینرو ، آن را کوره ثابت و غیر پیوسته می‌گویند).
* کوره‌های مکانیکی و پیوسته: این کوره‌ها نیز انواع مختلف دارند. کوره آلبرگ که در قسمت پایین آن ، شبکه فلزی ضخیمی ‌تعبیه شده است و بر روی آن ، مخلوط زغال (به‌عنوان سوخت) و سنگ آهک را قرار می‌دهند. گرمای سوختن زغال ، دمای کوره را بالا می‌برد و سنگ آهک را تجزیه و به آهک تبدیل می‌کند. آهک حاصل از پایین شبکه فلزی و گاز دی‌اکسید کربن نیز از بالای کوره خارج می‌شود. عیب عمده استفاده از این نوع کوره آن است که مقداری خاکستر زغال در آهک وارد می‌شود. بازدهی این روش بین ۱۲ تا ۱۴ تن آهک در روز است.
* کوره شماتولا : این کوره شبیه کوره آلبرگ است، با این تفاوت که قسمت آتشدان آن در خارج از محفظه کوره قرار دارد و از اینرو ، عیب مخلوط شدن آهک با خاکستر زغال را ندارند.
* کوره‌های گردان : این کوره‌ها مشابه کوره پخت سیمان هستند. بازدهی این نوع کوره‌ها از انواع دیگر بالاتر است.

مرحل تهیه آهک‌های آبی

برای تهیه این نوع آهک مراحل زیر به ترتیب انجام می‌گیرد.
تجزیه سنگ آهک
در این مرحله ، به روشی که برای تهیه آهک گفته شد، عمل می‌شود. با این تفاوت که سنگ آهک انتخاب شده است، باید مقدار قابل ملاحظه‌ای خاک رس همراه داشته باشد.
شکفته کردن
در این مرحله با دقت و مهارت کافی ، آن اندازه آب به آهک زنده اضافه می‌شود که فقط اکسید کلسیم هیدراته شود و سیلیکات‌ها و آلومینات کلسیم آب جذب نکنند و به صورت بلورهای هیدراته در نیایند. برای این منظور اضافه کردن آب را باید در دمای ۲۵۰ تا ۴۰۰ درجه سانتی‌گراد انجام داد، زیرا در این دما ، سیلیکات‌ها ، آب جذب نمی‌کنند.

الک کردن

آهک را پس از شکفته شدن باید از الکهای ویژه‌ای عبور داد و بر اساس اندازه ذرات ، آن را به صورت زیر دسته‌بندی کرد:
* آهک سبک : که نرم‌ترین قسمت آن است و درجه خلوص آن نیز بالا است.
* آهک هیدرولیک معمولی : که از الک رد نشده است و باید آن را دوباره آسیاب و بوجاری کرد.
* آهک‌های سنگین : که دانه‌های آنها دارای ماهیت سیمان است و مقدار سیلیکات آن زیاد است.
* نخاله آهک : شامل سنگ آهک‌های نپخته است که در برابر آب شکفته نمی‌شود و حاوی مقدار زیادی سیلیکات است.

کاربردهای مهم آهک

آهک کاربردهای زیادی در کارهای ساختمان‌سازی و تهیه فرآورده‌های صنعتی و شیمیایی دارد که به بسیاری از آنها اشاره می‌کنیم:
* تهیه ظرفهای چینی : چینی‌ها در واقع از انواع سرامیک محسوب می‌شوند و به دو دسته چینی‌های اصل یا چینی‌های سخت و چینی‌های بدلی تقسیم می‌شوند.
* تهیه شیشه‌های معمولی : عمدتا شامل سیلیس ، کربنات کلسیم (یا آهک) ، کربنات سدیم و زغال کک است.
* تهیه سیمان : در ابتدا از سنگ آسیاب برای پودر کردن مخلوط و از کوره‌های ثابت استفاده می‌شد.
* تهیه ساروج : ساروج یا ملاط ، مخلوطی از آهک ، ماسه و آب است که بر خلاف سیمان در داخل آب خود را نمی‌گیرد و سفت نمی‌شود، ولی در مجاورت هوا به علت جذب گاز دی‌اکسید کربن و تشکیل سنگ آهک ، به‌تدریج سفت می‌شود.
* قندسازی : می‌توان از ریشه گیاه چغندر ، قند استخراج کرد.
* دباغی پوست : قبل از دباغی پوست باید عملیات آماده‌سازی را به منظور حذف ضایعات باقیمانده بر روی پوست ، بر روی آن انجام داد.
* یکی دیگر از مصارف عمده آهک در صنایع شیمیایی و در آزمایشگاه‌های شیمی ، تهیه هیدروکسید سدیم از کربنات سدیم و هیدروکسید آمونیوم از کلرید آمونیم است.

[ghasem motamedi]

كريستالوگرافي علم بررسي بوجود آمدن و رشدو مطالعه خارجي و ساختمانداخلي كريستال است
لغت كريستال كه مبدا يوناني داردبه معناي قنديل سرد است.
كريستال به معناي كلي بهمعناي يك جامد همگن است كه در سه جهت فضايي در امتداد طولاني داراي نظم باشد .

تشكيل كريستالها

كريستالها معمولا از حالتهاي مذاب ،بخار و محلول مواد تشكيل مي شوند كهدر اين حالات توده اي بي نظم از اتمها را داريم و با تغيير 3 عامل مهم دما فشار وغلظت اتمها در آرايشي منظم در كنار هم قرار مي گيرند . و جامد كريستالي به صورترسوب تشكيل مي شود.
مثلا وقتي ذرات يك ماده به صورتآزادانه در حركت اند با سرد كردن آرام اتمها در فاصله اي مشخص در كنار هم قرار ميگيرند و اصطلاحا كريستاله مي شوند.
حال اگر فرصت كافيبراي ايجاد اين جامد كريستالي نباشد اتمها فرصت كافي براي قرار گرفتن در جاي خود راندارند و فرم حاصل نظم دور برد را نخواهند داشت.و اين ماده را آمورف( بي شكل) ميگوييم
براي تشخيص مواد آمورف از مواد كزيستالي مي توانماده را ذوب كرد و سپس سرد كرد مواد آمورف در اين حالت به صورت خميري در مي آيند وسپس جامد مي شوند ولي مواد كريستالي اينطور نيست اين حالت به خاطر اين است كه درانجماد مواد آمورف تغيير حالت كريستالي نداريم و نقطه مشخصي براي انجماد نمي توانتعريف كرد .

تعاريف بنيادين كريستالوگرافي

براي مشخص كردن و بررسي هندسي كريستالهابهترين راه ،تعريف محورهايي است كه در سه جهت فضايي تعريف مي شوند
a برداري است به طرف ناظر ( جهت x در رياضيات)
B برداري است از چپ به راست (محور y ها )
C برداري است از پايين به بالا(محور Z ها)
α ( آلفا) زاويه بين B , C
β (بتا) زاويه بين A, C
¥( گاما) زاويه بين A,B
يك شبكه كريستالي از انتقال يك نقطه ( اتم و يا يون و ... ) در سه جهتكريستالي ساخته مي شوند كه فاصله اين نقاط در جهت A راو در B را B0 و در جهت C را C0 مي ناميم
به¥,α ,βA0,B0 , C0 ,ثوابتشبكه مي گوييم.و اولين شكلي را كه از انتقال مكرر اين نقاط به دست مي آيند را واحدشبكه يا همان UNIT CELL ميگوييم
اين انتقالها و اشكال بدست آمده بايد دارايشرايطي باشند
1. اشكال بوجود آمده در كنار هم كه ناشي ازانتقال مكرر اين نقاط درجهات كريستالي اند بايد همه يك شكل باشند مثلا مكعب و مكعب مستطيل كنار هم قرارنگيرند.
2. فضاي خالي بين آنها وجود نداشته باشد( كه اين مهمترين تفاوت چندوجهي هاي كريستالي و كئوردينانسي است) مثلا شما با 5 ضلعي نمي توانيد يك سطح رابپوشانيد
بر اساس اين قوانين در سال 1848 آقايبراوه اثبات كرد كه از اين راه فقط 14 شكل فضايي امكان بوجود آمدنشان است
كه اين 14 شكل را به عنوان شبكه 14 گانه براوهمي شناسيم و آنها را به شكلهاي ساده، قوائد مركز دار ، مركز دار و سطوح مركزداردسته بندي مي كنيم




نكته بسيارجالب اين اين است كه از تلفيق اشكال ساده با هم مي توان بقيه شكلها را بوجود آورند. مثلا اگر يك مكعب ساده را يك شبكه مكعبي ساده ديگر كه ثوابت آنها مانند يكديگر استرا يكي را به اندازه ½ A و ½ B و 1/2C انتقال دهيم و با هم تلفيق كنيم مي توان مكعب مركز دار bcc را بسازيمو.... .
در جدول بالا 28 جايگاه وجود دارد كهفقط 14 تا از آنها پر است و آن بخاطر شرطهايي است كه در ابتدا ذكر كرديم( براي ديدنمثال ر.ج .ك . به كتاب كريستالوگرافي آقاي حسين آشوري ص 12 )
نكته بسيار جالب ديگر اين است كه ما مي توانيم با تداخل سطوح موازيدر فضا 7 شكل ساده جدول بالا را بدست آورد و بقيه اشكال هم كه از تداخل آنها بوجودمي آيد.






حال از تداخلاين 14 شكل با پرينسيپ هاي تقارن(عناصر تقارن) مي توان 230 شكل بوجود آورد كه در 32كلاس تبلور دسته بندي مي شوند.

نتيجه

شكال كريستالي ساده 7 تا اند كه از تداخل آنها شبكه اي 14 گانهبوجود مي آيد كه از تركيب اين 14 شبكه با عناصر تقارن به 230 شكل مي رسيم كه آنهارا در قالب 32 كلاس دسته بندي مي كنيم و اين اشكال را مي توان از دو راه بدست آورد
· انتقال نقاط درجهات كريستالي
· تداخل سطوح موازي در فضا

جهات كريستالي

امتداد ها يا جهات را دركريستالوگرافي با سه عدد نشان مي دهند كه هر كدام از اين اعداد نمايشگر تصوير آنامتداد بر روي محورهاي كريستالوگرافي هستند
وبنا بر قرارداد آن اعداد را داخل كروشه مي گذارند مانند [111] اين امتداد ها را مي توان دريك عدد ضرب يا تقسيم نمود در حاليكه امتداد مورد نظر هيچ تغييري نمي كند پسامتدادهاي [111] ,[222], [ ½ ½ ½ ] همگي نمايانگر يك امتدادندلازم به ذكر است كههيچگاه اين اعداد را به صورت گسري نمايش نمي دهند و همواره سعي مي شود آنها را بهصورت ساده ترين شكل ممكن نمايش دهيم پس [111] بهترين راه نمايش اين امتداد است.

صفحات كريستالي

براي مشخص كردن صفحات كريستالي روشهاي مختلفي وجود دارد كه هم اكنون بيشترين موارد كاربرد را روش هاي ميلر و وايس وروش كسينوس ها دارند
· روش ميلر
سه محور فضايي a, b, c را درنظر بگيريد حال صفحه اي را فرض كنيد كه با اين محورها تلاقي دارد
به فاصله مبدا تا نقطه تلاقي با محور a را p
به فاصلهمبدا تا نقطه تلاقي با محور b را q
و به فاصله مبدا تا نقطه تلاقي با محور c را r مي ناميم
حال اين اعداد را معكوس كنيد و در عددي ضرب كنيد تا از صورت كسري خارجشود
حال آنها را بدون هيچ علامتي در داخلپرانتز قرار دهيد (1/p 1/q 1/r)
· روش وايس
تنها تفاوت اين روش با روش ميلر در اين است كهاينجا از p, q , rبه صورت مستقيم استفاده مي كنيم ( p q r )
در بلور شناسي چون صفحات موازي داراي خواصمشابهي هستند نماد ( p q r ) نمايانگر تمام صفحات مرازي در آن راستا هستند
به همين خاطر پارامترهاي جديدي از جمله فاصله بين صفحات مطرح مي شوندكه در پست هاي ديگر به تفصيل در رابطه با آنها صحبت خواهم كرد.

[ghasem motamedi]

معرفي فولاد هاي رايج در کشور

در اکثر کاربرد هاي مهندسي ، فولاد سهم بسزايي دارد.يکي از دلايل کاربرد وسيع فولاد ها ، تحمل نيروهاي بسيار سنگين و توانايي انتقال نيروهاست.

فولاد چيست ؟
اگر به آهن مذاب کربن اضافه شود پس از انجماد آلياژي بدست مي آيد که فولاد نام دارد.مقدار کربن موجود در فولاد هاي مهندسي 9/1-1/. است.البته در فولاد هاي کربني علاوه بر کربن عناصر ديگري نظير سيليسيم ، گوگرد و منگنز نيز به مقدار کم وجود دارند براي بدست آوردن خواص مطلوب تر ،عناصر ديگري نظير کرُم ، نيکل ، تنگستن ، تيتانيم ،واناديم و مولدين به فولاد ها اضافه مي شود.

روشهاي طبقه بندي فولاد ها :

1- توليد :

روشهاي توليد فولاد عبارتند از : روش کوره اجاقي ، روش کوره الکتريکي و روش کوره بوته اي

2- ترکيب شيميايي

الف ) فولاد هاي ساده کربني :
فولاد هاي هستند که عنصر اصلي تشکيل دهنده آنها کربن است .

فولاد هاي ساده کربني به سه گروه تقسيم مي شوند :
- فولاد هاي کم کربن (حداکثر25/. کربن )
- فولاد هاي کربن متوسط (5/.-25/. کربن )
- فولاد هاي پرکربن (بيش از 55/. کربن )

ب) فولاد هاي کم آلياژ:
فولاد هاي هستند که مجموع مقادير عناصر آلياژي درآن حداکثر 5 درصد است .

پ) فولاد پرآلياژ:
مجموع عناصرآلياژي در اين فولادها بيش از 5 درصد مي باشد.
در صد کربن در فولادهاي کم آلياژي و پرآلياژي 9/1-1/. مي باشد.

3- کاربرد و روشهاي عمليات حرارتي :
بر اين اساس فولاد به انواع زير تقسيم مي شود:
فولاد هاي سمانتاسيون – عمليات حرارتي شونده – نيتروره – بلبرينگ – زنگ نزن و ...

گروه يک : فولادهاي سمانتاسيون
درصد کربن اين فولادها پايين و حداکثر3/.است.اين فولادها علاوه بر کربن عناصر آلياژي ديگرنظير: منگنز، سيليسيم ، کرُم ، موليبدن و نيکل دارا مي باشند و تحت عمليات حرارتي کربن دهي توليد مي شوند . به دليل درصد پايين کربن بعد از عمليات حرارتي سخت کاري سختي بالايي نخواهند داشت.اگر سطح فولاد با عمليات کربن دهي پرکربن شود سختي سطح بالا مي رود .حداکثر نفوذ کربن 2 ميليمتر زير سطح خواهد بود. فولادهاي سمانته سطحي سخت و مغزي نرم و چقرمه و مقاومت به سايش بالايي خواهند داشت و در عين حال مقاومت به ضربه بالايي نيز دارند .

گروه دوم : فولادهاي عمليات حرارتي پذير
درصد کربن اين فولادها بيش از 3/. است پس در نتيجه عمليات حرارتي در روغن يا آب به خوبي سخت مي شوند . براي اصلاح و بهبود خواص مکانيکي در اين فولادها مقداري عناصر آلياژي به آنها اضافه مي شود . اين فولادها تا مغز سخت مي شوند (مخصوصا قطعاتي که نازک بوده و نيز در آب سرد مي شوند.)
پس از عمليات حرارتي بايستي بلافاصله تمپر شوند تا از ترک خوردن احتمالي آنها جلوگيري شود.اين فولادها به دودسته آلياژي و کربني تقسيم مي شوند . فولادهاي ساده کربني فولادهايي هستند که مقادير کمي از عناصر آلياژي مانند منگنز (حداکثر9/.)به آنها اظافه مي شود.دراثرعمليات حرارتي مغز قطعه ساخته شده از اين فولاد چندان سخت نمي شود.

دلايل کلي افزودن عناصر آلياژي به فولادها عبارتند از :
1- افزايش سختي پذيري
2- افزايش استحکام قطعه در دماهاي بالا و پايين
3- افزايش مقاومت به سايش
4- افزايش خواص مغناطيسي
5- افزايش انرژي لازم براي شکستن قطعه

گروه سوم : فولادهاي فنر
وقتي يک قطعه تحت نيروهاي خارجي قرار مي گيرد قبل از شکستن دو نوع تغيير شکل از خود نشان مي دهد.
1- تغيير شکل الاستيک (کشسان)
تحت اين شرايط چنانچه نيرو از روي جسم برداشته شود جسم به حالت اوليه خود باز مي گردد.
2- تغيير شکل پلاستيک (مومسان )
تحت اين شرايط اگر نيرو از روي جسم برداشته شود جسم به ابعاد اوليه خود باز نمي گردد.فنرها اجسامي هستند که در اثر اعمال نيرو و بعد از برداشتن آن ، دوباره به شکل و ابعاد اوليه خود باز مي گردند . به دليل بالا بودن نيروها و تغيير شکلهايي که به فنرهاي مورد استفاده در صنعت وارد مي شود لازم است که حد الاستيک قطعه را بالا برد يعني فولاد تحت تنشهاي بالا(21000 kg/mm2 ) بتواند از خود تغيير شکل الاستيک نشان دهد از طرفي فنر ها تحت نيروهاي متغير مي باشند و بنابراين فولاد مورد نياز براي اين قطعات بايد از مقاومت به خستگي بالايي برخوردار باشد در نتيجه براي ساخت فنرها از فولادهايي استفاده مي شود که داراي مقادير مناسبي از سيليسيم ، منگنز ، کرُم ، واناديم و موليبدن باشند.فولادهايي که در برابر حرارت مقاوم باشند حاوي کرُم ، واناديم و تنگستن هستند . فولادهاي مقاوم در برابر خوردگي حاوي کرم ، نيکل و موليبدن (فولادهاي زنگ نزن ) هستند.

گروه چهارم :فولادهاي خوش تراش
مقدار گوگرد در فولاد بايد پايين باشد چون فولاد در حين عمليات آهنگري (فورج ) و نورد گرم از خود رفتار تردي نشان مي دهد و قطعه کار ترک مي خورد با وجود اين در مواردي که لازم است قابليت ماشين کاري فولاد افزايش يابد و به جاي براده هاي طويل براده هاي کوتاه تشکيل شود تا حد معيتي به فولاد (35/.-08/.)گوگرد اضافه مي کنند.
براي افزايش قابليت ماشين کاري فولاد مي توان از فولادهاي سرب دار و فسفردارنيز همرا ه با گوگرد (2/.-15/.) استفاده کرد.
فولادهاي خوش تراش براي عمليات آهنگري و نورد گرم که در دماي بالا انجام مي گيرد مناسب نمي باشد . فسفر نيز اگر مقدارش بيش از 2/. باشد مقاومت ضربه فولاد کاهش مي يابد .به طور کلي کاهش هزينه ماشين کاري در استفاده از فولادهاي خوش تراش ممکن است به دلايل زير باشد :
1- عمر طولاني ابزار به دليل اصطکاک پايين
2- سرعتهاي برش بالا
3 - قدرت مورد نياز پايين
4 - دقت بالا در قطعات ماشين کاري شده
5- سطح صاف قطعات بعد ازماشين کاري از عمليات بعدي جلوگيري مي کند
6- حداقل dressing ابزار به علت سايش بسيار پايين .

گروه پنجم: فولادهاي بلبرينگ و رولبرينگ
بلبرينگها و رولبرينگها قطعاتي هستند که تحت سايش و نيروهاي فشاري شديدي قرار دارند لذا بايستي از فولادهاي ساخته شوند که ضمن داشتن مقاومت به سايش بالا ، در اثر نيروهاي فشاري نيز لهيده نشوند.فولادهاي مناسب براي اين منظور بايستي حاوي کربن بالا (حدود يک درصد) و کرُم نسبتا بالا (حدود5/1 درصد ) باشند که پس از عمليات حرارتي سختي آنها تا 64HRC افزايش يابد.

گروه ششم : فولادهاي نيتروراسيون
با انجام عمليات حرارتي نيتروراسيون بر روي فولادها ، نيتروژن (ازت ) در سطح فولاد نفوذ داده مي شود اين عمليات در يک محيط حاوي نيتروژن در دماي 580-480 درجه سانتيگراد بر روي فولادهاي خاصي که در زير به آنها اشاره خواهد شد انجام مي شود.براي انجام اين عمليات قطعات ابتدا عمليات حرارتي ، تمپر و در صورت نياز ماشين کاري مي شوند.همچنين بعد از عمليات لازم نيست که قطعه از دماي بالا در محيطهاي سرد کننده قوي مانند آب يا روغن سرد شود لذا خطر ترک خوردن قطعه نيز کم خواهد بود. از مزاياي ديگر آن مي توان به ارزان بودن و عدم تغيير ساختار کريستالي اشاره کرد.سختي حاصله در اين عمليات نسبت به سختي حاصل از سمانتاسيون بيشتر و نفوذ آن کمتر است. فولادهاي حاوي آلومينيوم مهمترين نوع فولادهاي نيتروره شونده هستند.ازاين دسته فولادها مي توان به فولادهاي ابزار گرم اشاره کرد.

گروه هفتم:فولادهي زنگ نزن
اين فولادها در مواردي که نياز به مقاومت به خوردگي بالا باشد مورد استفاده قرار مي گيرند . عامل اصلي مقاومت به خوردگي اين فولادها ، کرُم است . کرُم در مقاديرنسبتا کم (1/.) موجب مقاوم شدن فولاد درمقابل خوردگي مي شود . ميزان کرُم در فولادهاي زنگ نزن بيش از 10درصد است.هر فولادي که درصد کرن آن زياد است در برابر خوردگي مقاوم نيست . پس فولادهاي زنگ نزن حاوي مقادير کم کرين هستند .براي بهبود ساير خواص فولادهاي زنگ نزن به اين فولادها نيکل ،موليبدن و آلومينيوم اضافه مي کنند.

فولادهاي زنگ نزن به 4 دسته تقسيم مي شوند:

1- فولادهاي زنگ نزن آستنيتي
2- فولادهاي زنگ نزن فريتي
3- فولاهاي زنگ نزن مارنزيتي
4- فولادهاي زنگ نزن سختي رسوبي شونده

1 ) فولادهاي زنگ نزن آستنيتي(نگير)
درصد کرم اين فولادها (26-16)و درصد نيکل (20-6)است . اين مقدار نيکل موجب مي شود که فولاد حاصل غير مغناطيسي (نگير) شود. در برخي از فولادهاي اين گروه منگنز جانشين نيکل مي شود و اين فولادها عمليات حرارتي پذير نيستند. تنها عمليات حرارتي که بر روي اين فولادها انجام مي گيرد عمليات حرارتي تنش گيري و آنيل کامل است . اين گروه در ميان ساير گروههاي فولادهاي زنگ نزن مقاومت به خوردگي بالاتري دارد و در بسياري از محيطهاي خورنده غير فعال است.

2 ) فولادهاي زنگ نزن فريتي (بگير)
اين فولادها کم کربن (1/.) و حاوي 10الي 27درصد کرُم هستند. اين فولادها نيز عمليات حرارتي نمي شوند.اين فولادها مغناطيس شونده (بگير )هستند و تنها عمليات حرارتي که بر روي اين فولادها انجام مي گيرد عمليات آنيل است . مقاومت به خوردگي اين فولادها نسبت به گروه آستنيتي کمتر و نسبت به گروه مارتنزيتي بيشتر است.

3 ) فولادهاي زنگ نزن ماتنزيتي ( بگير )
مقدار کربن اين گروه 4/.-1/.درصد و حاوي 14-11درصد کرُم هستند. اين فولادها بعلت داشتن کربن نسبتا زياد مي توانند همانند ساير فولادهاي کربني و آلياژي سخت شونداما درجه سخت کاري اين فولادها بالا تر است.دراين فولادها لزوما با افزايش کرُم مقاومت به خوردگي افزايش نمي يابد زيرا همانطوري که مي دانيم ميل ترکيبي کربن با کرُم زياد است و کاربيدهاي درشت کرُم خود ممکن است منبع خورندگي باشد به همين دليل مقاومت به خورندگي با افزايش زياد کرم ممکن است کاهش يابد.

4 ) فولادهاي زنگ نزن سختي رسوبي شونده
سختي اين فولادها را مي توان با عمليات حرارتي تا 42HRC افزايش داد.اما روش سخت کاري اين فولادها متفاوت با ساير فولادها بوده و اساسا شبيه سخت کاري آلياژهاي غير آهني است.

[ghasem motamedi]

فلزات غیرآهنی یا فلزات رنگی به فلزاتی گفته می شود که فاقد آهن و یا آلیاژهای آن باشندمانند مس – برنج برنز- آلومینیوم- منگنز- روی و سرب. تمام فلزات رنگین را با کمیدقت و مهارت و آشنائی با اصول جوشکاری می توان جوش داد و برای جوشکاری این نوعفلزات بایستی خواص فلز را در نظر گرفت.



◄ جوشکاری مس با گاز :
بهترین طریقه برای جوشکاری مس جوشکاری با اکسیژن است( جوش اکسیژن = اتوگن= استیلن= کاربید اصطلاحات مختلف متداول می باشند) ضمناً می توان جوشکاری مسرا با قوس الکتریک یا جوش برق نیز انجام داد.
ورقه های مس را مانند ورقه هایآهنی برای جوشکاری آماده می کنند یعنی سطح بالائی را تمیز نموده و از کثافات و روغنپاک نموده و در صورت لزوم سوهان می زنند. ولی چون خاصیت هدایت حرارت مس زیادتر استباید مقدار آمپر را قدری بیشتر گرفت. بهتر است همیشه با قطب مستقیم جوشکاری راانجام داد ( با جریان مستقیم و الکترود مثبت) زاویه الکترود نسبت به کار مانندجوشکاری فولاد است. طول قوس حداقل باید 10 تا 15 میلی متر باشد, برای جوشکاری مس میتوان از الکترودهای ذغالی استفاده کرد. الکترودهای جوشکاری مس بیشتراز آلیاژ مس وقلع و فسفر ساخته شده اند و گاهی نیز از الکترودهای که دارای فسفر- برنز- سیلکان یاآلومینیوم هستند استفاده می کنند چون انبساط مس در اثر گرم شدن زیاد است فاصله درزجوش را در هر 30 سانتیمتر در حدود 2 تا 3 سانتیمتر زیادتر در نظر می گیرند. خمیرروانساز مس معمولاً در حرارت 700 تا 1000 درجه ذوب می شود و به صورت تفاله (گل جوش) سبکی روی کار قرار می گیرد و از تنه کار به علت کف کردن در روی کار نباید استفادهشود. بدون روانساز هم می توان مس را جوش داد و معمولاً از براکس استفاده می گردد. مس را به وسیله شعله خنثی جوش دهیم تا تولید اکسید مس نکند چون ضریب هدایت حرارت مسزیاد است باید پستانک جوشکاری مشعل 1 تا 2 نمره بیشتر از فولاد انتخاب شود. بهتراست مس را قبل از جوشکاری گرم نمائیم و با سیم جوشکاری مخصوص جوش داد برای جوشکاریصفحه 5 میلیمتری سیم جوش 4 میلیمتری کافی است و از وسط ورق شروع به جوشکاری مینمائیم و وقتی فلز هنوز گرم است روی آن چکش کاری می شود تا استحکام درز جوش زیادشود.

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

◄ جوشکاری چدن با برنج یا لحیم سخت برنج :
چدن را می توان با برنج جوش داد. قطعات چدنیرا باید همان طوری که برای جوشکاری با سیم جوش چدنی آماده می شوند برای برنج جوشآماده ساخت. لبه های درز جوش را باید به وسیله سوهان یا ماشین تراشید و هیچگاه لبههای درز قطعات چدنی را با سنگ سمباده پخ نزنید. زیرا ذرات گرافیت روی ذرات آهنمالیده می شوند و لحیم سخت خوب به چدن نمی چسبد. قطعات چدنی را قبل از شروع به جوشدادن حدود 210 تا 300 درجه سانتی گراد گرم کنید و گرد جوشکاری مخصوص چدن به کاربرید تا بهتر به هم جوش بخورد.
نقطه ذوب سیمهای برنجی باید در حدود 930 درجهسانتی گراد باشد. سیمهای برنجی که برای جوش دادن قطعات چدنی به کار می روند دارایمقدار زیادی مس است و کمی نیکل نیز دارند . نیکل اتصال لحیم را به چدن آسان می کندو نقطه ذوب زیاد آن موجب سوختن گرافیت درز جوش می شود . در جوشکاری چدن با برنج ازشعله ملایم پستانک بزرگ با فشار کم استفاده کنید. اگر فشار شعله زیاد باشد گردجوشکاری از درز خارج می شود و در نتیجه قطعات چدنی خوب به هم جوش نمی خورند. قطعاتچدنی را باید پس از جوشکاری در محفظه یا جعبه ای پر شن یا گرد آسپست قرار داد تابتدریج خنک شود و سبب شکنندگی و ترک و سخت شدن چدن نگردد.

◄ جوشکاری منگنز :
از منگنز به صورت خالص استفاده نمی شود در جهت عکس از آلیاژهایماگنزیوم استفاده می شود که برای ریختگی فشاری از آن استفاده می گردد . به جایآلیاژهای Mg. Mn و Mg. Al و Mg AlZn امروزه از آلیاژهای مخصوصاً محکم Zr و Th استفاده می شود.
برای جوشکاری ماگنزیوم و آلیاژهای آن از همان شرایط جوشکاریآلومینیوم استفاده می گردد.
قابلیت هدایت حرارت زیاد و انبساط سبب پیچش زیادکار می شود. ماگنزیوم در درجه حرارت محیط به سختی قابل کار کردن است و در 250 درجهمی توان به خوبی کار گرد.

◄ جوشکاری برنج با گاز :
برنج مهمترین آلیاژ مس است و از مس و روی و گاهی قلع و مقداری سربتشکیل می شود، این فلز در مقابل زنگ زدگی و پوسیدگی مقاوم است. چون روی در حرارتنزدیک ذوب برنج تبخیر می گردد بنابراین جوشکاری با این فلز مشکل می باشد. برنج از 60 درصد مس و 40% روی و گاهی مقداری سرب تشکیل شده است. درموقع جوشکاری روی به علتبخار شدن و اکسید روی محل جوش را تیره کرده و عمل جوشکاری را مشکلتر می نماید. ضمناً گازهای حاصله خطرناک بوده و باید از محل کار تخلیه گردند. درموقع جوشکاری رویحرکت دست بسیار مهم است و باید حتی الامکان سرعت دست را زیاد کرده وگرده جوش کمتریایجاد نمود تا فرصت زیادی برای تبخیر روی نباشد. برنج را می توان با الکترودهایگرافیتی و معمولی جوشکاری نمود، درجوشکاری برنج از قطب معکوس استفاده می شود.
فاصله قوس الکتریکی باید حداقل 5 تا 6 میلیمتر باشد. برنج ساده تر از فولاد وچدن و مس جوش داده می شود و استحکام و قابلیت انبساط آن درمحل درز جوش بسیار خوباست. توجه شود چون انقباض و انبساط برنج زیاد است نمیتوان به وسیله چند نقطه جوش بههم وصل کرد بلکه بایستی به کمک بست هائی که در حین جوشکاری می توان آنها را به هممتصل نمود از پیچیدگی جلوگیری شود.
توجه شود که در جوشکاری از سیمهای مخصوصجوشکاری برنج که مقدار مس آن 42 تا 82 درصد است استفاده نمائید و برای جلوگیری ازاکسیداسیون از گرد جوشکاری استفاده می شود و از استعمال تنه کار در جوشکاری برنجباید خودداری شود زیرا درز جوش را خورده سوراخ سوراخ و متخلخل می سازد و شعله راباید طوری تنظیم کرد که اکسیژن آن از استیلن بیشتر باشد زیرا روی در حرارت 419 درجهذوب و در 910 درجه تبخیر می شود و رسوبی از روی و اکسید روی در کنار درز جوش بهوجود می اید. مقدار اکسیژن شعله بستگی به نوع آلیاژ دارد و می توان قبلاً قطعه ایاز آن را به طور آزمایشی جوش داد و اگر درز جوش سوراخ و خورده نشد خوب است. واکسیژن زیاد هم باعث کثیف شدن جوش می شود . ورقهای نازکتر از 4 میلیمتر را از راستبه چپ و ورقهای ضخیم تر از 4 میلیمتر را از چپ به راست جوش می دهند. به چکش کاری وخروج دود خطرناک و استفاده از ماسک مخصوص وباز نمودن پنجره وهواکش باید توجه نمود.

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

◄ جوشکاری فولادهای مولیبدونی :
وقتی که به فولاد مولیبدون اضافه شود مقاومت آن را بالا می بردمخصوصاً در حرارتهای زیاد ، بنابراین موارد استعمال این نوع فولاد بیشتر در لولههائی که تحت فشار و حرارت زیاد باشد بیشتر است. بعضی از فولادهای مولیبدونی دارایمقداری کرم نیز هستند این آلیاژ را که مولی کرم می نامند بیشتر در ساختن قطعاتمقاوم هواپیما به کار برده می شوند. جوشکاری این فولاد مانند جوشکاری آهن می باشدبا این تفاوت که برای مقاوم بودن جوش باید از الکترود نوع E_7010 وE_7012 و E_7020 استفاده شود و برای قطعات ضخیم که گرده های پهن مورد احتیاج است می توان ازفولادهای قلیائی (E_7016 ، E_7015 (LOWHYDROGE استفاده نمود. در مورد جوشکاریورقهای 5 میلیمتر و ضخیمتر لازم است بعد از جوشکاری 1200 الی1250 درجه فارنهایت گرمکرده و برای ضخامت 5/12 میلیمتر به مدت یک ساعت گرم نگهداشت و بعد از آن باید قطعهبه آهستگی سرد نمود به طوری که در هر ساعت 200 الی 250 درجه فارنهایت از حرارت آنکاسته شود وقتی که قطعه به 150 درجه فارنهایت رسید بعد می توان قطعه را در هوایمعمولی سرد کرد.

◄ جوشکاری مونل واینکونل :
فلز مونل آلیاژی است از 67 % نیکل 30% مس و مقدار کمی آهن وآلومینیوم ومنگنز.
فلز اینکونل آلیاژی است از 80% نیکل ، 15% گرم و 5% آهن.
این دو فلز به علت مقاومت زیادی که در مقابل زنگ زدگی دارند برای ساختن تانکر وظروف حامل مایعات به کار می روند.
مونل و اینکونل را می توان با الکترودهایپوشش دار به آسانی آهن جوشکاری کرد.
بنابراین جوشکاری این فلزات در تمام حالتهاامکان پذیر است ولی بهتر است که درحالت تخت عمل انجام گیرد. قطعاتی که ضخامت آنهاکمتر از 5/1 میلیمتر است نباید با قوس الکتریکی جوشکاری نمود. برای جوشکاری مونلواینکوئل باید عملیات زیر را انجام داد.
قشر نازک اکسید تیره رنگ را از نقاطیکه باید جوشکاری کرد به وسیله برس یا سمباده پاک نمائید.
به گرم کردن قبلیاحتیاجی نیست.
از الکترودهای با پوشش ضخیم استفاده به عمل اید.
درموردجوشکاری حالت تخت زاویه الکترود نسبت به خط قائم درجه و در مورد حالتهای دیگرالکترود عمود بر صفحه باید باشد.
– گرده های باریک ایجاد گردد.

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

[ghasem motamedi]

شکل دادن
عمل شکل دادن فلز نظیر کشش عمیق عبارتست از امتداد وکشیدن ورقه های مسطح برای تولید اشکال با سطح مرکب . عملیات شکل دادن ساده ، از قبیل شکل دادن نوردی یا شکل دادن با ترمز پرسی تنها شامل عمل خمکاری می شوند، در صورتیکه سایر عملیات شکل دادن نظیر شکل دادن چرخشی برشی به جریان فلزی و تغییر ضخامت فلزی قابل ملاحظه ای نیاز دارند.
شکل دادن نوردی پیوسته
شکل دادن نوردی پیوسته به روش شکل دادن تسمه نوارها گفته می شود.این فرایند عملا ً اتوماتیک است.عمل ساخت ابزار و آماده سازی مناسب ماشین آلات تنها یک بار انجام می شود. در شکل دادن نوردی پیوسته هزینه های حمل،قدرت وآزمایشگاهی به نحو قابل توجهی کمتر از هزینه های شکل دادن با اهرم پرسی است.
با این وجود،به علت ابزارکاری گران شکل دادن نوردی اقتصادی نیست مگراینکه تولید مورد لزوم بزرگتر از حدود 25000 فوت طولی باشد. هنگام شکل دادن نوردی پیوسته،تسمه نوار بایستی از درون تعدادی از غلتکها عبور کند.هر کدام از غلتکها نقش مهمی در ایجاد شکل نهایی بازی می کنند. برای اینکه تسمه نوار اندکی کشیده شود ،قطر غلتکها که معمولاً حدود 5 اینچ است ، به هنگام پیشرفت نوار به اندازه 5/0 تا 1 در صد افزایش می یابد. بازگشت فنری به وسیله زیاد خم کردن وسپس بازگشت خمشی به شک مورد نظر کنترل می شود.
غلتکها باید طوری طرح شوند تا از سختکاری مفرط تسمه در هر عبور (کالیبر)
جلوگیری شود.
نمونه هایی از قطعات نوردی پیوسته عبارتند از:
لوله درزدار،اجزاء قاب پنجره و غربال،کناره های چرخ دوچرخه ، قالب فلزی
کشیدن
کشیدن فرایندی است که برای تولید مفتولهای فلز ورقی و قطعات فلز ورقی انحناء دار مرکب به کار می رود.
به عنوان مثال می توتن قطعات زیر را نام برد:
لوله های بدون درز،ماهی تابه ها ،طشت ها،ظروف حلبی،قطعات سقف اتومبیل،پوکه های فشنگ
ورق فلزی حداقل در یک جهت کشیده شده ودر جهات دیگر فشرده می شود .
شکل دادن با بستر لاستیکی
در شکل دادن با تشک لاستیکی، قطعه کار را بین ماتریس پایینی و یک تشک لاستیک لایه ای در یک ظرف متصل به کوبه بالایی نگهداری می شود. تحت فشار 1000تا 2000 psi،لاستیک باسانی جریان پیدا می کند ،و با اعمال نیروی هیدرو دینامیکی صفحه خام در اطراف ماتریس شکل می گیرد .
مارفرمینگ
مارفرمینگ، برای کشش های عمیق تر از فرایند تشک لاستیکی و دارای چین خوردگیکمتر به کار می رود.فشار نگه دارنه قطعه خام بطور اتوماتیک بوسیله سیال هیدرولیکی تنظیم می شود.
فرایندهیدرو فرم
فرایند هیدروفرم برای کشیدن عمیق قطعات دارای اجزاءتیز مناسب است.
در این فرایند از یک دیافراگم پلاستیکی خم شویی استفاده می شود که بوسیله فشار روغن تقویت می شود.سر پوش گنبدی شکل پایین آورده می شود تادیا فراگم بتواند قطعه کار نشده را بپوشاند و سپس فشار اولیه روغن اعمال می شود. وقتی سنبه بال آورده می شود فشار روغن فلز را شکل می دهد.
شکل دادن هیدرو دینامیکی
شکل دادن هیدرو دینامیکی ،همراه با مارفرمینگ و هیدرو فرمینگ فرایند های انحصاری هستند.
شکل دادن هیدرو دینامیکی ،از فشار روغن یا آب استفاده کرده بر قطعه کار نشده نیرو اعمال می کند و آن را به شکل محفظه قالب در می آورد.این فرایند تنها برای شکل دادن قطعات تو خالی بکار می رود ولی آنچه را که در سایر روشها ممکن است به چندین مرحله نیاز داشته باشد ، این فرایند در یک عمل تمام می کند.
شکل دادن کششی
بوسیله شکل دادن کششی ،می توان اشکال تو خالی دارای سطوح بزرگی را تولید کرد.کشیدن به تنهایی فلز را به اندازه کافی تغییر شکل نمی دهد که تنش آن را از حد الاستیک تجاوز کند وشکل دائم مورد نظر را به قطعه بدهد.
این مشکل به وسیله شکل دادن کششی فلز حل شده، بدین صورت که بمنظور تجاوز فلز از حد الاستیک آن،در همان موقع که سنبه سنبه برای شکل دادن فلز نیرو وارد می کند،یک نیروی دیگراز قسمت جلو بوسیله گیره های هیدرولیکی برآن وارد می شود.در شکل دادن کششی مقدار بازگشت فنری حاصل مینیمم است.حدیده ممکن است از جنس چوب،روی،مازونیت،چدنیا سایر مواد آسان کار باشد.
شکل دادن خیلی سریع
شکل دادن خیلی سریع در سالهای اخیر بنحو بسیار موفقیت آمیزی برای فلزاتی که شکل دادنشان دشوار است،اشکال بزرگ متجاوز از توانائی پرس های بزرگ،و برای بهبود تلورانس ها و خواص مکانیکی قطعه بکار رفته است .
سه فرایند شکل دادن سریع فلزات عبارتند از:
شکل دادن انفجاری،شکل دادن الکترو مغناطیسی و شکل دادن الکترو هیدرولیکی
شکل دادن انفجاری
شکل دادن انفجاری از انرزی ذخیره شده در مواد منفجره شیمیایی استفاده می کند.
در فرایند مذکور یک بار منفجره در تانک آبی که محتوی قطعه کار وا ماتریس است منفجر می شود.
موجهای ضربه ای حاصل از انفجار در سراسر مایع منتشر می شوند و با نیروی کافی به قطعه کار ضربه وارد کرده آن را درون ماتریس داخلی یا مادگی می رانند .
شکل دادن الکترو مغناطیسی
شکل دادن الکترو مغناطیسی از نیروئی که بر روی قطعه کار به وسیله یک میدان مغناطیسی مضمحل کننده سریع ایجاد شده استفاده می کند.نیروی الکتریکی ذخیره شده در یک بانک خازن به درون یک کویل الکترومغناطیسی تخلیه شده و اطراف کویل کار یک میدان مغناطیسی ایجاد می شود . این میدان مغناطیسی متغیر جریانهای گردابی را در قطعه کار واقع در میدان القاء می کند . جریانهای گردابی ،میدان مغناطیسی ثانویه ایجاد می کنند که در برابر میدان اولیه مقاومت نموده ودر نتیجه نیرویی بر روی قطعه کار ایجاد می کند .به ازای میدان مغناطیسی 000ر500 گوس،فشاری در حدود 0000ر90 psi برروی قطعه کار اعملا می شود .
شکل دادن الکترو هیدرولیکی
شکل دادن الکتروهیدرولیکی از خیلی جهات شبیه به شکل دادن انفجاری است با این تفاوت که نیرو از تخلیه یک گرو خازن دارای ولتاز زیاد واقع در زیر آب به دست می آید.این تخلیه بین دو الکترودی صورت میگیرد که ممکن است در بعضی موارد به وسیله یک سیم تحت کشش قرار داشته باشند. هنگام تخلیه سیم یا آب یونیزه
می شود.انبساط بخار فلز یا مایع یونیزه شده یک ضربه فشاری قوی ایجاد می کند
که بطور شعاعی به طرف خارج حرکت کرده ،قطعه کار را تغییر شکل می دهد .
کشیدن با قالب(حدیده)
کشیدن با ماتریس شبیه فرایند اکستروزن است با این تفاوت که ماده به جای آنکه به درون ماتریس فشار داده شود از درون آن کشیده می شود. برای کاهش معینی در قطر یک زاویه ماتریسی وجود دارد که نیروی کشیدن تحت آن زاویه مینیمم است . بسته به نوع جنس ماتریس و قطعه کار، زوایای ماتریسی معمولاً تا حدود 15 در صد قرار دارند. همچنین یک حداکثر کاهشی وجود دارد که بعد از آن،میله تحت نیروی کشش خواهد شکست .توزیع تنش باقیمانده در یک میله کشیده شده نیرو های کششی را در سطح و نیرو های فشاری را در مرکز نشان می دهد.مقدار تنشهای باقیمانده تابع کاهش، شکل هندسی ماتریس ، و درجه حرارت است.
شکل دادن چرخشی (منگنه کاری چرخشی )
شکل دادن چرخشی عبارت است از شکل دادن قطعاتی که روی یک سنبه یا شاه میله همراه با یک ابزار یا غلتک دارای تقارن چرخشی هستند.
شکل دادن چرخشی مرسوم
شکل دادن چرخشی مرسوم ضخامت دیواره ماده را تغییر نمی دهد. این ماده در معرض تنشهای کمپرس سختکاری قرار می گیرد .بسیاری از قطعاتی که باش کل دادن چرخشی مرسوم تولید می شوند ممکن است با کشیدن نیز ساخته شوند ، انتخاب بین این دو فرایند به خواص ماده،کمیت تولید ، هزینه های ابزار،و پرداخت سطحی نیاز دارد.
شکل دادن چرخشی برشی
شکل دادن چرخشی برشی از تکنیک شکل دادن چرخشی استفاده می کند ولی متضمن فشردن و اکسترود کردن شدید فلز نیز می شود . کاهش ضخامت صفحه خام در فولاد کم کربن تا 90 درصد گزارش شده است . کاهش ضخامت با سرد کاری و تغییرات بعضی از خواص فلز همراه است.مزیت اصلی این فراین آن است که قطعات بزرگ وسنگین دارای متقارن چرخشی میتوانند در یک زمان کوتاه با اتلاف فلز کم وبا خواص مکانیکی بهتر تولید شوند. از موارد استعمال اصلی شکل دادن برشی می توان تولید قطعات فضایی نظیر قطعات ریختگی برشی در تولید ریختگی موتورراکت و مخروطهای دماغه موشک را نام برد.
اوسفرمنیک(شکل دادن اوستنتی )
نوعی عمل گرم کاری جدید که نوید بیشتری برای تولید قطعات فولادی پر استقامت می دهد،فرایند اوسفرمینک باشکل دادن اوستنیتی است .
اوسفرمینک ترکیبی از فرایندهای گرمکاری و عمل آوردن حرارتی است که برای بهبود سفتی، مومت کششی ،قابلیت انعطاف و سختی فولادهای معین طرح شده اند.اصولاً فرایند اوسفرمینک عبارت است از گرم کردن قطعه کار تا درجه حرارت اوستنتی شدن ،کار کردن برروی آن در فاز اوستنتی تاشکل مورد نظر ،و به دنبال آن آب دادن برای تکمیل عمل تبدیل به مارتیزیت . به طور کلی دمای اوسفرمینک اولیه حول F1000 دور می زند.چون فلز در حال عمل تغییر شکل سرد می شود لذا قبل از اینکه عمل تبدیل مارتنزیتی شروع شود بایستی همه عملیات کار کردن کامل شده باشند. فرایند فلزهای فلزکاری که در عملیات اوسفرمینک بکار می روند عبارتند از :
نورد ،اکستروزن ،شکل دادن چرخشی برشی،شکل دادن انفجاری،و غیره
فولادهایی که میتوانند بنحو موفقیت آمیزی به روش اوستنیتی تغییر شکل حاصل کنند آنهایی هستند که دیاگرام T_I دارای یک منطقه اوستنتی هستند. به طور کلی فولادی که اوسفرم می شود بایستی حد اقل 10/0 درصد کربن داشته باشد.از عواملی که مربوط به شیمی فولاد می شوند می توان پارامترهای زمان و درجه حرارت را نام برد. تبدیل ازاوستنیت به پرلیت در بالاتر از F 1100 نسبتاً سریع رخ می دهد . بنابراین، عمل گرمکاری بایستی نسبتاًبه سرعت کامل شود. درجه حرارت اوسفرمینک بر اساس نسبتهای مقاومت سیلان و مقاومت کششی که به نوبه خود به درجه حرارت مربوط می شوند ،انتخاب می گردد .
درجه حرارت های بالا ترنیرو های گرمکاری و نیز مقدار زمان مجاز برای تکمیل عمل را کاهش می دهد. وقتی که فولاد در درجه حرارت های اوسفرمینک پایین تر تغییرشکل زیادی می یابد،افزایش بسیار شدیدی در مقاومت فولاد ایجاد می شود .
اوسفرمینک برای قطعاتی که نسبتهای استحکام_به_ وزن بالائی دارند مانند:
پیچ ها،اجزاء موتور و فنر تخت اتومبیل استعمال فراوانی پیدا کرده است .
اکستروزنExtrusion
اکستروزن فرایندی است که بوسیله آن می توان قطعات واشکالی را تولید کرد که تقریباً با هر روش ساخت دیگر غیر ممکن است .
در اکستروزن، بیلتی (شمشال) با سطح مقطع مدور را وارد استوانه ای جدار ضخیم کرده و به وسیله یک پتک یا سنبه پرس می کنند .سپس این فلز را تحت تاثیر نیروی زیاد وارد سوراخ حدیده ماشین کاری شده نموده و به شکل دلخواه بیرون می آورند. بسیاری از فلزات آهنی که اکسترود می شوند عبارتند از:

آلومینیم ، سرب ، روی و قلع. بعضی از فولاد ها نیز اکسترود می شوند ولی به علت بالا بودن دماهای مورد نیاز ، حدیده و مواد آستری مخصوصی نیاز دارند. فولاد گرم را اکثراً قبل از اکستروزن در شیشه پودر شده نورد می کنند و میگذارند تا شیشه ذوب شده بصورت یک ماده روان کننده ( ضد اصطحکاک )از سایش حدیده بکاهد.