آموزش حرفه و فن
مطالبی مفید و دانستنی هایی فراتر از کتاب های درسی
صفحات وبلاگ
آرشیو وبلاگ
نویسنده: علی خزائی - ۸ آبان ۱۳٩٠

مواد به دو دسته فلزی و غیرفلزی در متداولترین تقسیم­بندی، تقسیم می­شوند. مواد فلزی مانند آهن (Fe)، مس (Cu)، منیزیم (Mg)، روی (Zn)، سرب (Pb)، قلع (Sn)، تیتانیم (Ti)، وانادیم (V)، نیکل (Ni)، کبالت (Co)، تنگستن (W)، آلومینیوم (Al)، مولیبیدیم (Mo) دارای خواص فلزی (جلای فلزی، هدایت الکتریکی و حرارتی، شکل­پذیری بالا و مغناطیسی) می­باشند.

برخی از غیر فلزات معمولی، چوب، سیمان، شیشه، لاستیک­ها و پلاستیک­ها هستند. خواص این مواد بسیار متنوع است. اما عموما شکل­پذیری و استحکام کمتری نسبت به فلزات دارند.

ادامه مطلــبــــــــــ


تقسیم­بندی مواد

مواد به دو دسته فلزی و غیرفلزی در متداولترین تقسیم­بندی، تقسیم می­شوند. مواد فلزی مانند آهن (Fe)، مس (Cu)، منیزیم (Mg)، روی (Zn)، سرب (Pb)، قلع (Sn)، تیتانیم (Ti)، وانادیم (V)، نیکل (Ni)، کبالت (Co)، تنگستن (W)، آلومینیوم (Al)، مولیبیدیم (Mo) دارای خواص فلزی (جلای فلزی، هدایت الکتریکی و حرارتی، شکل­پذیری بالا و مغناطیسی) می­باشند.

برخی از غیر فلزات معمولی، چوب، سیمان، شیشه، لاستیک­ها و پلاستیک­ها هستند. خواص این مواد بسیار متنوع است. اما عموما شکل­پذیری و استحکام کمتری نسبت به فلزات دارند. نیز از فلزات سبک­تر بوده و قابلیت هدایت الکتریکی و حرارتی در آن­ها پایین است. مبنای انتخاب آن­ها عموما قابلیت برآورده­کردن خواص مورد نیاز است. در صورتی که هر دو نوع ماده برای کار مورد نظر مناسب باشند، عامل تصمیم­گیری، قیمت تمام­شده است. قیمت تمام­شده شامل

هزینه مواد، تولید و مونتاژ می­باشد. نکته: ترکیب مولیبیدیم، تنگستن، کبالت و وانادیم باعث ایجاد فولادهای تندبر یا HSS می­شود.

 

تقسیم­بندی خواص فلزات

این خواص فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی می­باشند. از جمله خواص فیزیکی، دانسیته (چگالی یا جرم مخصوص)، خواص هدایت الکتریکی و حرارتی، نقطه ذوب و جوش است.

خواص شیمیایی مانند وزن اتمی، ساختمان بلوری، ظرفیت شیمیایی و پارامتر شبکه است. خواص مکانیکی مانند مقاومت کششی، فشاری، خستگی، خزشی، ضربه­ای و سایشی در این نشریه مورد بحث ما خواهند بود.

 

آشنایی با خواص مکانیکی فلزات

در بیش­تر موارد هنگام انتخاب ماده خواصی که بیانگر چگونگی واکنش ماده در مقابل نیروهای وارد شده بر آن هستند، عامل تعیین­کننده در انتخاب مواد می­باشند. به این سری از خواص، خواص مکانیکی گفته می­شود. خواص مکانیکی را به دو دسته کلی خواص استاتیکی (ایستا) و خواص دینامیکی (جنبشی، محرکه) تقسیم می­کنند. خواص استاتیکی زمانی است که نیروهای اعمالی کاملا یا تقریبا ساکن  و ثابت باشند. خواص دینامیکی هنگامی است که نیروها به سرعت و یا به تناوب اعمال شوند.

 

اهمیت خواص مکانیکی

اگر فلز به صورت قسمتی از یک سازه یا عنصری از یک دستگاه به کار رود، به آن نیرو وارد می­شود و در این صورت اطلاع از مقادیر حدی مقاومت در برابر شکست ضروری است. از طرف دیگر در مواری مانند تبدیل یک شمش ریخته شده به قطعه­ای دیگر مثل ورق یا میل­گرد، دانستن شرایط دما و نحوه بارگذاری که نیروهای لازم برای شکل دادن فلز را به حداقل برساند، الزامی و حائز اهمیت است.

تنش (Stress): تنش مقاومت داخل واحد سطح جسم به نیروهای اعمالی را گویند. نیروهای اعمالی می­توانند به صورت نیروهای میدانی و یا تماسی باشند. نیروهای میدانی مانند نیروی گرانش در کل حجم جسم پراکنده­اند. نیروهای تماسی مانند فشار هیدوراستاتیک در سطح جسم پراکنده­اند. به عبارت دیگر تنش یعنی نیرو در واحد سطح جسم. انواع تنش عبارتند از:

تنش کششی (Tension St.) که باعث افزایش طول می­شود. تنش فشاری (Compress St.) که باعث کاهش طول می­گردد. تنش برشی (Shear St.) که باعث لغزش لایه­های متناوب فلز بر روی هم می­شود.

کرنش (Strain): کرنش عبارت است از تغییر طول نسبی جسم، یعنی تغییرات طول در واحد جسم.

استحکام تسلیمی (y.s): نقطه­ای که در آن فلز در برابر نیروی وارده تسلیم می­شود.

استحکام کششی نهایی (UTS): نقطه­ای است که نیروی اعمالی به حداکثر مقدار خود می­رسد.

سفتگی یا چقرمگی: اگر ماده بتواند هر دو خاصیت قابلیت تغییر فرم پلاستیک و استحکام را تواما داشته باشد، گفته می­شود که دارای چقرمگی خوبی است. به عبارت دیگر چقرمگی عبارت است از قابلیت جذب انرژی بدون آن که جسم بشکند. تست ضربه معیاری برای تعیین چقرمگی (تافنش) مواد است.

خستگی (Fatigue): تا حالا دیده­اید که یک ورق فلزی را با خم و راست­کردن­های پیاپی می­توان شکست و برش داد. این عمل خسته­کردن فلزات نامیده می­شود. شکست­هایی که در شرایط بارگذاری دینامیک و تحت بارهای چرخشی یا متناوب رخ می­دهند، شکست­های خستگی نامیده می­شوند و تقریبا عامل 90 درصد شکست­های ناشی از دلایل مکانیکی در حین کار را شامل می­شود. این نوع شکست به دلیل این که کاملا ناگهانی و بدون آگاهی قبلی است، بسیار خطرناک می­باشد. از جمله وسایل و تجهیزاتی که تحت بارهای خستگی قرار دارند، می­توان به خودروها، هواپیماها، کمپرسورها، پمپ­ها و توربین­ها اشاره کرد.

سختی (Hardness): سختی را به عنوان مقاومت در مقابل تغییر شکل پلاستیکی می­توان تعریف کرد. همچنین سختی را می­توان به صورت­های زیر تعریف کرد:

1ـ   مقاومت در برابر فرورفتگی تحت نیروهای استاتیکی (ثابت) یا دینامکی (متحرک)

2ـ   مقاومت در برابر سایش

3ـ   جذب انرژی تحت نیروهای ضربه­ای

4ـ   مقاومت در برابر خراش

5ـ   مقاومت در برابر برش

روش تعیین سختی فلزات: یکی از روش­های تعیین سختی فلزات که بیشتر در مینرالوژی (مواد معدن­شناسی) به کار می­رود و سختی با استفاده از این که یک ماده روی ماده دیگر را خط می­اندازد، به دست می­آید. معروف­ترین این روش­ها به Moh مشهور است. در این روش الماس با سختی 10 و پودر تالک (نرم­ترین ماده شناخته شده) دارای سختی یک است و باقی مواد بین این دو قرار می­گیرند.

خزش (Creap): خزش تغییر شکل تدریجی است نسبت به زمان که تحت تنش یا نیروی ثابتی صورت گیرد. در تنش­های پایین اگر درجه حرارت زیاد باشد، تحت تنش ثابت،

فلز شروع به تغییر شکل پلاستیک نموده و چنان چه زمان نگه­داری طولانی باشد، فلز خواهد شکست.

بنابراین باید در انتخاب مواد اولیه برای ساخت یک وسیله به خواص مکانیکی آن کمال توجه را نمود.

 

فرآیندهای اساسی تولید

 

این فرآیندها به صورت زیر تقسیم­بندی می­شوند:

 

  • ·    فرآیندهای ریخته­گری (Casting): این روش، استفاده از فلز مذاب و یک قالب توخالی است که مذاب پس از انجماد شکل قالب را به خود می­گیرد. قالب­های مورد استفاده به دو دسته موقت و دائم تقسیم می­شوند. برای قالب­های موقت از ماسه، گچ و سرامیک (ریخته­گری دقیق) استفاده می­شود. برای قالب­های دائمی از قالب­های فلزی استفاده می­شود.
  • ·     فرایند­های شکل­دادن (Forming): شکل­دادن و بریدن فلزات به دو صورت کلی کارگرم (Hot Working) و کارسرد (Cold Working) انجام می­شود. اگر درجه حرارت تغییر شکل بیش­تر از دمای تبلور مجدد فلز باشد، کارگرم و در غیر این صورت کارسرد گفته می­شود. از جمله فرآیندهای شکل­دادن می­توان به نورد (Rolling)، آهنگری (Forging)، حدیده­کاری (Extrusion)، کشش سیم (Drawing)، کشش لوله و ... اشاره نمود.
  • ·     فرآیندهای ماشین­کاری (فلزتراشی): برداشتن ماده از قسمت­های مشخصی از یک قطعه به منظور ایجاد شکل خاص در قطعه مانند مته­کاری، فرزکاری و ... را شامل می­شود.
  • ·     فرآیندهای اتصال و مونتاژ: جزء یکی از بزرگ­ترین فرآیندها از نظر تنوع و کمیت تولید می­باشد که شامل موارد زیر است:

 

o       بستن مکانیکی (پیچ و مهره، پرچ)

 

o       لحیم­کاری نرم (دمای زیر 450 درجه سیلیسیوس) و لحیم­کاری سخت (دمای بالای 450 درجه سیلیسیوس)

 

o       جوشکاری ذوبی مانند الکترود دستی و جوشکاری نقطه­ای و جوشکاری غیرذوبی مانند اصطکاکی

 

o       سوارکردن انقباظی

 

  • ·     عملیات سطحی و پرداخت­کاری: عموما برای تمیزکاری، حذف زائده­های بازمانده از ماشین­کاری یا ایجاد سطح محافظ روی قطعه استفاده می­شود مانند رنگ­آمیزی، آبکاری، روی اندودکردن (گالوانیزاسیون) و ....
  • ·     عملیات حرارتی: گرم و سرد کردن فلز به منظور ایجاد تغییرات در خواص متالوژیکی و مکانیکی آن. نمونه آن فرآیندهای آنیل­کردن، نرماله­کردن، سخت­کردن، تنش­زدایی و غیره است.
  • ·     روش متالوژی پودر: طی این روش مقطع تولیدی به وسیله فشردن پودر در یک قالب فلزی به شکل مورد نظر و تف­جوش (Sintering) پودر فشرده بعد از خارج­کردن از محفظه قالب برای زمان مشخص و دمائی پایین­تر از نقطه ذوب پودر مصرفی، به شکل نهایی در می­آید.

 

منبع: آقای مهندس ظهور، استاد دانشگاه فردوسی مشهد

علی خزائی
دبیر حرفه و فن مدرسه راهنمایی ابوریحان بیرونی - سرگروه حرفه و فن و عضو کمیسیون فناوری اطلاعات و ارتباطات مقطع راهنمایی شهرستان اسدآباد
نویسندگان وبلاگ:
کدهای اضافی کاربر :


تماس با ما

.

.

.

.

مشاهده جدول کامل ليگ برتر ايران