متالورژی ،از سپیده دم تاریخ تا امروز_بخش۶
شکل دادن
در فرآیند شکل دادن روشهای مختلفی برای تهیه محصول به صورت شکل نهایی بکار برده می شوند. این روشها شامل نورد، آهنگری، اکستروژن، کشیدن، پرس کاری، چرخشی، چرخشی برشی، انفجاری، الکترومغناطیسی، الکترو هیدرولیکی و غیره می باشند که برخی از مهمترین این روشها در زیر بررسی می گردند.
نورد (غلتک کاری)
قسمت اعظم فولادی که در کارخانه های فولاد سازی به صورت شمش تهیه می گردد، توسط دستگاه های نورد به ورق، تیر آهن، تسمه های فولادی، ریل، انواع پروفیل، لوله و سیم تبدیل می شود. دستگاه نورد به طور ساده و ابتدایی از دو غلتک استوانه ای که روی هم قرار گرفته اند، تشکیل شده است. استوانه های مذکور بوسیله موتورها در جهت عکس یکدیگر حرکت دورانی نموده و بدین ترتیب اگر شمش بین انها هدایت گردد، استوانه ها آن را گرفته و از شکاف بین خود عبور می دهند. در اثر این عمل جسم پهن و طویل می شود. با انجام این عمل به دفعات و نزدیک تر کردن استوانه ها به یکدیگر؛ جسم پهن تر، نازک تر و طویل تر خواهد شد.
محصولات نورد شامل میل گرد، میل چهار گوش، تسمه باریک، نبشی، تیر آهن، ناودانی، ریل، ورق و صفحه های فولادی با ضخامت های متفاوت و لوله های بدون درز هستند.
آهنگری (فورجینگ- پتک کاری)
عملیات آهنگری توسط ضربه چکش یا دستگاه پرس انجام می پذیرد. این روش شامل کار روی فلز توسط چکش کاری یا پرس کاری تا حصول شکل نهایی با قالب یا بدون قالب است. چکش کاری به دو روش دستی و ماشینی قابل انجام است که امروزه اکثرا چکش های ماشینی بکار گرفته می شوند. این چکش ها با بخار یا هوای فشرده کار می کنند و با اعمال ضربه های سنگین چکش کاری قطعات را انجام می دهند. برای ساخت قطعات سنگین نیز ازدستگاه های پرس استفاده می شود. امروزه برای خم کردن و شکل دادن ورق نیز از پرس استفاده می شود.
اکستروژن (حدیده کاری)
اکستروژن فرآیندی است که بوسیله آن می توان قطعات و اشکالی را تولید نمود که تقریبا با هر روش ساخت دیگری غیر ممکن می باشد. در این روش فلز را تحت تاثیر نیروی زیاد وارد قالبی نموده و به شکل مورد نظر (لوله ، سیم و مقاطع مخصوص ) بیرون می آورند. آلومینیم، سرب، روی ، قلع و برخی از فولادها از جمله موادی هستند که تحت فرآیند اکستروژن قرار می گیرند.
کشیدن
کشیدن عبارت است از امتداد دادن و کشیدن ورق برای تولید اشکال با سطوح مختلف. در این روش ورق فلزی حداقل در یک جهت کشیده شده و در جهات دیگر فشرده می شود. این فرآیند می تواند به صورت کشیدن قطعه از درون قالب نیز (برخلاف روش اکستروژن) انجام پذیرد. قطعاتی نظیر لوله های بدون درز، قطعات سقف اتومبیل، پوکه های فشنگ، سینک ظرفشویی و انواع قوطی نوشابه به این روش تهیه می شوند.
جوشکاری
به طور کلی جوشکاری عمل اتصال دادن قطعات فلزی به یکدیگر توسط گرم کردن محل های تماس تا حالت ذوب یا خمیری است که اتمهای هر دو قطعه فلز در منطقه جوش درهم نفوذ کرده و پس از سرد شدن اتصال محکمی ایجاد می نمایند.
برای ایجاد حالت ذوب یا خمیری انرژیهای الکتریکی و شیمیایی به عنوان منابع حرارتی بکار برده می شوند. بسته به نوع جوشکاری به ابزار دیگری نظیر الکترود، انبر جوشکاری، ماسک، مشعل، کپسول گاز، میز کار، پرده های حفاظتی و غیره نیاز می باشد. الکترود، مفتول فلزی می باشد که جنس آن به نوع فلز جوش دادنی بستگی دارد.
اطراف این مفتول از ترکیبات شیمیایی مختلف پوشیده شده تا از نفوذ اکسیژن، ازت و هیدروژن به فلز مذاب جلوگیری کنند. فلزات مصرفی در الکترود ها و سیم جوشها عموما انواع فولادها، چدن ها و فلزات غیر آهنی مانند مس، برنج، برنز و آلومینیم می باشند. جوشکاری و لحیم کاری از هنرهای قدیمی محسوب شده و در زمانهای گذشته توسط رومیان برای اتصال ذرات طلا در زیور آلات بکار گرفته می شده است .
امروزه روشهای جوشکاری متعددی به کار برده می شوند که به چهار گروه جوشکاری فشاری، جوشکاری ذوبی، جوشکاری زرد و لحیم کاری تقسیم می شوند.
ماشین کاری
فرآیند ماشین کاری عبارت از شکل دادن مواد توسط تراش و برش می باشد. این عمل بوسیله ابزارها و ماشین های تراش و برش انجام می گیرد. در برش کاری (قیچی کردن) نیز برای برش و جدا کردن فلز از دو نیروی متقابل استفاده می شود، این نیروها توسط دو تیغه (با فاصله از یکدیگر) اعمال شده که با نیروی کافی موجب از هم گسیختگی و شکست فلز می گردند.
در ماشین کاری قطعات بر حسب نوع کار از ماشین های تراش، فرز، مته صفحه تراش، کله زنی، سنگ زنی، تیز کاری و سوراخ کن استفاده می شود که معمولا این قطعات خود محصول فرآیندهای ریخته گری، آهنگری، نورد و غیره می باشند. ماشین کاری فلز با وسایل تخلیه الکتریکی پر فرکانس نیز فرآیند نسبتا جدیدی است که به میزان وسیعی بکار گرفته می شود.
با جمع بندی مطالب ذکر شده می توان چنین نتیجه گرفت که تقریبا غیر ممکن است تصور کنیم، هر شیئی که در زندگی روزمره بکار می بریم، حاوی فلز نبوده یا نیازی به فلز برای ساخت و تولید آن نباشد. کلیه اشکال حمل و نقل، شامل اتومبیل، کشتی، هواپیما و قطار برای حرکت به فلزات یا اجزا فلزی نیازمند می باشند و تقریبا همه چیز از آسمان خراش ها، ابزارها، ماشین آلات و غیره تا توزیع الکتریسیته به فلزات وابسته است. به عبارتی دیگر امروزه متالورژی در کلیه صنایع نقش ایفا می کند. لذا، برای پیشرفت در تمامی صنایع، کسب دانش وسیع و عمیقی از مواد، فرآیندها و ابزارهای لازم برای تبدیل مواد به محصولات تمام شده، ضروری است.
مراجع
۱‐ M.B.Bever, Encyclopedia of Materials Science and Engineering, Pergamon Press,1986
۲- رضا اسلامی فارسانی، متالورژی، تاریخچه – شناخت، مجله دانشمند، آذر ماه ۱۳۷۴
۳-حبیب ناظری، آشنایی با علم متالورژی، فصلنامه معادن و فلزات
۴- مهدی فرشاد، تاریخ مهندسی در ایران، نشر بلخ،۱۳۶۲