تبلیغات
وبلاگ مهندسی مکانیک - مطالب متالورژی و ریخته گری
 

نوشته شده توسط : سهیل پوررحیمی

اصول انتخاب مواد

Material selection fundamental_iran-mavad.com

شرح :

اصول انتخاب مواد : فرایند شناسایی و انتخاب مواد عبارت است از شناسایی، طراحی و بهینه سازی مواد مهندسی. در این فرایند با توجه به معیارهای تعیین شده توسط شرایط کاری و همچنین، با در نظر گرفتن خواص مکانیکی- فیزیکی مطلوب، ماده مناسب انتخاب و طراحی خواهد شد. در ادامه با بهینه سازی پارامتر های تولید، تلاش می شود تا با در نظر گرفتن کارآیی، حساسیت قطعه، جنبه اقتصادی و موارد دیگر، دستیابی به مناسب ترین خواص حاصل شود. علم انتخاب مواد، از جمله علوم پایه ای و اساسی است که عدم بکارگیری آن در سایر علوم امری غیر ممکن و محال خواهد بود. به دلیل اهمیت آگاهی از انتخاب مناسب ماده در قطعات مختلف کاربردی از قبیل تجهیزات و قطعات استفاده شده در خودرو سازی، پزشکی، هوا و فضا، پتروشیمی، نیروگاه ها، معادن، صنعت سیمان، سایر صنایع و کارخانجات، این مسئله توسط مسئولین و کارشناسان بسیار مورد توجه قرار می گیرد. بدین ترتیب، دستیابی به چنین دانشی نیازمند بررسی موضوع با دیدگاه های متالورژیکی و مکانیکی است که لازمه آن تجربه بالا در این زمینه و شناخت کافی از موضوع مورد بحث است. بر این اساس، تلفیق علم، تجربه، و مطالعات پیشرفته رهنمودی است به سوی دستیابی به صنایع و کارخانجاتی با حداقل خسارت های احتمالی در آینده که این مهم توسط ارجاع کار به کارشناسان و مشاوران مربوطه، محقق خواهد شد. روش های شناسایی مواد بسیار حائز اهمیت است. خواص فیزیکی و شیمیایی یک محصول به نوع مواد اولیه و ریزساختار آن بستگی دارد. بنابراین جهت شناسایی ویژگی های یک ماده جهت انجام پژوهش و نیز کنترل کیفیت محصولات صنعتی، نیاز به روش ها و تجهیزات شناسایی است.

قالب بندی : pdf

تعداد صفحات : ۴۱

حجم : ۹٫۳۷MB

لینک دانلود




:: مرتبط با: متالورژی و ریخته گری ,
:: برچسب‌ها: اصول انتخاب مواد Material selection fundamental_iran-mavad.com شرح : اصول انتخاب مواد : فرایند شناسایی و انتخاب مواد عبارت است از شناسایی , طراحی و بهینه سازی مواد مهندسی. در این فرایند با توجه به معیارهای تعیین شده توسط شرایط کاری و همچنین , با در نظر گرفتن خواص مکانیکی- فیزیکی مطلوب , ماده مناسب انتخاب و طراحی خواهد شد. در ادامه با بهینه سازی پارامتر های تولید , تلاش می شود تا با در نظر گرفتن کارآیی , حساسیت قطعه , جنبه اقتصادی و موارد دیگر ,

تاریخ انتشار : 1397/07/13 | نظرات
نوشته شده توسط : سهیل پوررحیمی

عملیات حرارتی پس از نورد

عملیات حرارتی پس از نورد (Heat treatment after rolling) ، با توجه به اینکه ساختار پایانی فولادها در ویژگی های فیزیکی و مکانیکی آن ها کارایی زیادی دارد، ضروری می باشد. عملیات حرارتی به صورت های بازیابی، تابکاری، رشد دانه و بازپخت با سیکل های حرارتی مناسب انجام می شوند.

فرایندهای نورد که در خلال آن ماده به اندازه بسیار زیادی تغییر شکل می یابد نمی توانند از فرایندهای عملیات حرارتی جدا باشند. عملیات حرارتی نه تنها به عنوان یک ضرورت بلکه برای رسیدن به ویژگی های بهینه از فراورده مطرح می باشند. بنابراین فراورده های نورد ، چه گرم و چه سرد، یک یا چند فرایند حرارتی را تجربه می کنند، تا از این روش هم فرایند شکل دهی با سادگی بیشتری انجام پذیرد و هم ساختار متالورژیکی و ویژگی های فیزیکی و مکانیکی فراورده ها بهبود یابد.  

چرا تابکاری؟

تغییر شکل فلزات در دمای اتاق سبب پیدایش کار سرد در فلز می شود. این موضوع رفتار فیزیکی و مکانیکی ماده را تغییر می دهد. عمده رفتار فیزیکی فلز که در اثر کار سرد دگرگون می شود، مقاومت الکتریکی آن است و عمده رفتار مکانیکی آن تنش تسلیم، تنش نهایی و سختی فلز است. رفتار مکانیکی در اثر کارسرد افزایش می یابد اما در عوض ویژگی چکش خواری فلز کاهش می یابد.

عمده انرژی مصرف شده برای کار سرد بصورت دما آشکار می شود و بخشی از این انرزی به صورت انرژی داخلی در ساختار کریستالی ماده ذخیره می شود. فرایند تابکاری یک عملیات حرارتی است که در خلال آن ساختار کریستالی ماده و در نتیجه رفتار فیزیکی و مکانیکی آن به شرایط پیش از تغییرشکل بازگشت داده می شود. این فرایند حرارتی به صورت حرارت دادن فلز کار سرد شده تا دمای معینی و سرد کردن آن انجام می پذیرد. چنانچه اندازه تغییر شکل بیش از اندازه چکش خواری فلز باشد، تغییر شکل در چند مرحله انجام می پذیرد و در بین مراحل فلز تابکاری میشود.

فرایند تابکاری می تواند تاثیر کار سرد را بگونه ای کامل و جزئی از بین ببرد که این به شرایط تابکاری یعنی دما و زمان تابکاری بستگی دارد.

فرایند تابکاری

تابکاری ساختار میکروسکوپی به هم ریخته و اعوجاج یافته فولاد را که در اثر کارسختی در نورد سرد ایجاد شده است همگن می کند، تنش های داخلی و ویژگی ناهمسانی ایجاد شده در فولاد را می زداید و ساختار کریستالی بازسازی شده و رشد دانه بدست می آید. به بیان دیگر، تابکاری سبب می شود که ویژگی چکش خواری و توانایی ماشین کاری فولاد افزایش یابد. افزون بر اینکه فولاد همه توانایی های اولیه خود را بدست می آورد. در شکل زیر که خط تابکاری پیوسته برای ورق را در کارخانه توشیبا نشان داده شده است، کوره تابکاری قابل مشاهده است:

خط آنیلینگ پیوسته

تابکاری جعبه ای بوسیله کوره های مسدود، یکی از مرسوم ترین نوع تابکاری فولاد است که در آن فولاد تنش زدایی شده و ویژگی های مکانیکی و فیزیکی آن بهبود می یابد. اتمسفر کوره با آب بندی مناسب کوره و به گردش در آوردن گاز درون آن به گونه ای کنترل می شود که اکسیدزدایی به طور کامل انجام پذیرد. در هر مرحله از عملیات تابکاری، شماری از کلاف های بدست آمده از نورد سرد به صورت مناسب درون کوره چیده می شوند. المان های حرارتی کوره، بسته به طراحی کوره، در درون و یا پیرامون کلاف ها برای حرارت دادن یکنواخت قرار دارند. دمای تابکاری بسته به نوع فولاد، در محدوده 790 تا 1080 درجه سانتیگراد می باشد.

انواع تابکاری فولاد

در مورد فولادها فرایند تابکاری با شیوه ها و کیفیت های مختلف ممکن است انجام پذیرد. اینها عبارتند از:

  1. فرایند تابکاری: در این فرایند با قرار دادن فولاد کار سرد شده در دمایی بیش از دمای تبلور مجدد، در مدت زمان معینی، ساختار متالورژیکی و ویژگی های مکانیکی مورد نظر در فولاد ایجاد می شود. هدف مهم این فرایند تنش زدایی و برگرداندن ویژگی های اولیه ماده، به فراورده است. این فرایند در کوره های پیوسته و یا کوره های جعبه ای انجام می پذیرد.
  2. تابکاری کامل: در این حالت فراورده در خلال یک برنامه زمانی – دمایی مشخص و از پیش تعیین شده، گرم و سرد می شود. ساختار نهایی فراورده از نوع پرلیت با دانه بندی درشت خواهد بود. در این شرایط ماده از ویژگی چکش خواری خوبی بهره مند می شود.
  3. تابکاری هم دمایی: در این نوع تابکاری، شیوه سرد کردن فولاد سریعتر از حالت پیش خواهد بود، به گونه ای که تغییر حالتهای متالورژیکی در شرایط همدمایی  انجام می پذیرد. نتیجه این نوع تابکاری، رسیدن به ساختار پرلیت با دانه بندی ریزتر است.
  4. تابکاری کروی: در این حالت به کمک بازپخت کردن فولاد و نرمالیز کردن آن کوشش می شود که ساختار فولاد بصورت کاربید کروی شود. در این روش زمان فرایند به دلیل نیاز به نگهداری طولانی فراورده در دمای زیر بحرانی، زیادتر از فرایندهای پیش می باشد.

منابع و پیوند ها

گردآوری شده توسط دپارتمان پژوهشی شرکت پاکمن


:: مرتبط با: متالورژی و ریخته گری ,
:: برچسب‌ها: عملیات حرارتی پس از نورد Heat treatment after rolling چرا تابکاری؟ کار سرد ساختار کریستالی فرایند تابکار ی تنش زداییفولادساختار متالورژیکیویژگی های مکانیکی تابکاری کاملتابکاری کرویشرکت پاکمن ,

تاریخ انتشار : 1397/07/13 | نظرات
نوشته شده توسط : سهیل پوررحیمی

راهنمای عملی انتخاب مواد و طراحی برای مهندسین مواد

تدوین : مهندس کاویانی نژاد

selection materials

شرح :

یکی از مشکلاتی که اغلب در طراحی بوجود می آید عدم دسترسی به اطلاعات صحیح علمی و عملی از خواص مواد است . انتخاب نادرست مواد در یک سیستم علاوه بر اتلاف وقت و مواد  ممکن است باعث ایجاد خسارات جبران ناپذیری نیز گردد . کتاب راهنمای عملی انتخاب مواد و طراحی برای مهندسین مواد در جهت دسترسی سریع به اطلاعات فنی در زمینه طراحی و انتخاب مواد به کاربران محترم تقدیم می گردد . این اطلاعات طی سال های متمادی تجربه نگارنده در انتخاب مواد از ده ها عنوان کتاب جمع آوری و بصورت جداولی با دسترسی سریع و آسان تدوین گردیده است با توجه به مواد موجود در بازار ایران ، جداول شامل اطلاعات مفیدی در اینگونه موارد نیز باشد که متاسفانه این نکته اساسی در ترجمه محض کتابهای مشابه از منابع بیگانه رعایت نمی گردد .

کتاب راهنمای عملی انتخاب مواد و طراحی برای مهندسین مواد با تدوین مهندس کاویانی نژاد بعنوان ابزار بسیار مفیدی جهت مهندسین مواد و مکانیک در طراحی های صنعنی مورد استفاده قرار گیرد .

قالب بندی : PDF

تعداد صفحات :۱۲۵

حجم :۵٫۵MB

لینک دانلود

لینک کمکی




:: مرتبط با: متالورژی و ریخته گری ,
:: برچسب‌ها: راهنمای عملی انتخاب مواد و طراحی برای مهندسین مواد تدوین : مهندس کاویانی نژاد selection materials شرح : یکی از مشکلاتی که اغلب در طراحی بوجود می آید عدم دسترسی به اطلاعات صحیح علمی و عملی از خواص مواد است . انتخاب نادرست مواد در یک سیستم علاوه بر اتلاف وقت و مواد ممکن است باعث ایجاد خسارات جبران ناپذیری نیز گردد . کتاب راهنمای عملی انتخاب مواد و طراحی برای مهندسین مواد در جهت دسترسی سریع به اطلاعات فنی در زمینه طراحی و انتخاب مواد به کاربران محترم تقدیم می گردد . این اطلاعات طی سال های متمادی تجربه نگارنده در انتخاب مواد از ده ها عنوان کتاب جمع آوری و بصورت جداولی با دسترسی سریع و آسان تدوین گردیده است با توجه به مواد موجود در بازار ایران , جداول شامل اطلاعات مفیدی در اینگونه موارد نیز باشد که متاسفانه این نکته اساسی در ترجمه محض کتابهای مشابه از منابع بیگانه رعایت نمی گردد . کتاب راهنمای عملی انتخاب مواد و طراحی برای مهندسین مواد با تدوین مهندس کاویانی نژاد بعنوان ابزار بسیار مفیدی جهت مهندسین مواد و مکانیک در طراحی های صنعنی مورد استفاده قرار گیرد . قالب بندی : PDF تعداد صفحات :۱۲۵ حجم :۵٫۵MB لینک دانلود لینک کمکی ,

تاریخ انتشار : 1397/07/13 | نظرات
نوشته شده توسط : سهیل پوررحیمی

تین پلیت:ورق قلع اندود

بدون تردید بسته بندی فلزی بیشترین طرف داران را در بین دیگر موارد بسته بندی به خود اختصاص داده است و به طورطبیعی ورق فلزی هم به عنوان ماده اولیه ساخت قوطی های فلزی، در این بین نقشی تعیین کننده دارد. دراین مقاله سعی می شود، با معرفی کافی از ورق قلع اندود یا ورق حلب و فرآیند تولید آن و انواع ورق و کاربرد های آن ، علاقه مندان این صنعت را تا اندازه ای در انتخاب مناسب ورق و قوطی یاری دهند

تاریخچه
تاریخچه نگهداری مواد غذایی شاید به 5000 سال قبل از میلاد مسیح برسد. زمانی که انسان با نمک پاشی به مواد غذایی آن را برای مدتی محدود نگه می داشت.
اولین بار در سال 1240 میلادی، بوهمیا برای ساخت ظروف آشپزخانه و کتری و آب خوری تولید و مورد استفاده قرار گرفت.پس از انقلاب صنعتی در اروپا در جنگ های ناپلئون بناپارت که ارتش نیازمند حمل غذاهای آماده برای رزمندگان بود، استفاده از مواد غذایی کنسرو شده در شیشه های دهان گشاد که درب آن با چوپ پنبه بسته می شد، در فرانسه ابداع شد.
تولید ورق قلع اندود به 1375 میلادی در آلمان بر می گردد. در 1665 میلادی آهن سفید در انگلستان تولید شد. در 1804 نیکولاس اولین کنسرواسیون را در فرانسه انجام داد. مدتی بعد در انگلستان پیتر دورانت با ساخت قوطی های فلزی غیر قابل نفوذ با استفاده از ورق قلع اندود به این روند، تکامل بخشید. طرح تولید قوطی توسط استیونسن در 1874 ارایه شد.در 1850 قوطی آلمینیومی تولید شد.

تعاریف

ورق فلزی 
در ساخت قوطی فلزی می‌توان از ورق های فولادی و یا آلومینیومی استفاده نمود. 
 رق فولادی 
ورق‌های فولادی مورد استفاده در ساخت قوطی های فلزی باید ویژگی های لازم از قبیل تركیب آلیاژی، خواص مكانیكی، پوشش فلزی محافظ و غیره را دارا باشد. 
عناصر تشكیل دهنده فولاد به شرح زیر می باشد :
منگنز، كربن، فسفر ،گوگرد، سیلیكون، مس، نیكل، كروم، مولیبدن و ارسنیك

ورق فولادی سیاه 
این نوع ورق از فولاد نرم كم كربن ساخته می‌شود كه فاقد هر گونه پوشش محافظی در سطح می‌باشد.

سختی سنجی راكول 
روش تعیین سختی ورق فولادی است كه با استفاده از دستگاه سختی‌سنج راكول انجام می‌شود و دارای درجه بندی مختلفی است. سختی ورق های فولادی مورد استفاده در ساخت بسته بندی‌های فلزی با مقیاس (HR30T) و یا (HR15T) بیان می‌شوند.

تمپر
مشخصه‌ای است كه خواص مكانیكی ورق فولادی مانند سختی، مقاومت در برابر كشش، مقاومت در برابر تنش و غیره را نشان می‌دهد، كه هر یك از این خواص به تنهایی گویای مشخصات ورق فولادی نیستند. كدگذاری تمپر یك نوع كدگذاری تو افقی است كه در مورد ورق‌های یك بار نورد شده بر اساس سختی راكول انجام می‌گیرد و قابلیت شكل پذیری را نشان می‌دهد. در مورد ورق های دوبار نورد شده بر اساس حد تنش گسیختگی بیان می‌شود.

ورق فولادی دوبار نورد شده (DR)
ورق‌های فولادی نرم كم كربن كه یك بار دیگر پس از عملیات حرارتی به حالت سرد، نورد می‌شوند تا سختی لازم را به دست آوردند را ورق فولادی دوبار نورد شده گویند.
دو بار نورد سرد برای انواعی از ورق فولادی به کار می رود که پس از آنیلینگ، یکبار دیگر در آنها کاهش قابل توجه ضخامت ایجاد شده است. این نوع ورق در ضخامت های اسمی 14/0 تا29/0میلی متر با فواصل 005/0 میلی متر تولید می شود و دارای استحکام بیشتری نسبت به نوع SR است.

ورق فولادی یكبار نورد شده sr
ورق فولادی نرم كه با كاهش ضخامت در یك مرحله و معمولاً با نورد كردن در حالت سرد ساخته می‌شود. 
یکبار نورد سرد، برای انواعی از ورق فولادی كم كربن به کار می رود که در یک فرآیند نورد سرد به ضخامت مورد نظر رسیده و سپس آنیلینگ و نورد حرارتی شده اند.
از ورق های فولادی سیاه كه فاقد هرگونه پوشش فلزی محافظ سطحی است، نمی‌توان در ساخت قوطی فلزی جهت بسته‌بندی موادغذایی استفاده كرد.

تركیب آلیاژی 
تركیب آلیاژی مختلفی در ساخت ورق های فولادی كاربرد دارد. اما باید به این نكته توجه داشت كه تركیب آلیاژی ورق نباید دارای عناصر سمی و مضر برای سلامتی انسان باشد.

پوشش محافظ فلزی
ورق مورد استفاده در ساخت قوطی مواد غذایی در سطوح داخلی و خارجی باید دارای پوشش محافظ فلزی مناسبی باشد.

ورق فولادی قلع‌دار
ورق فولادی نرم كم كربنی است كه پوششی از فلز قلع، در دو طرف ورق فولادی (در سطوح داخلی و خارجی) به منظور محافظت آن در برابر خوردگی، داشته باشد.
ورق قلع‌دار از سطح به سمت داخل باید دارای چهار لایه به شرح زیر باشد:
الف-لایه روغنی 
این لایه جدا شدن ورق ها را از هم تسهیل كرده و از خوردگی آنها جلوگیری و به چسبندگی پوشش محافظ ثانویه كمك می‌كند. روغن مورد استفاده باید از انواع غیر مضر برای سلامتی انسان باشد. بدین منظور معمولاً از تركیباتی مانند دی‌اكتیل سباسات و یا استیل‌تری بوتیل سیترات استفاده می‌شود. 
ب- لایه غیر فعال شده 
این لایه مانع از به وجود آمدن و گسترش اكسید قلع در سطح ورق شده و به آن قابلیت لاك پذیری و چاپ پذیـری می‌دهد. ساختار این لایه شامل پوششی از فلز كرم، اكسیـد كرم و اكسید كرم هیدراته بر روی سطوح قلع می‌باشد.
پ- قلع 
ت- لایه آلیاژ آهن و قلع 
این لایه مابین سطح فولاد كم كربن و قلع ایجاد می‌شود. این لایه در نگهداری قلع بر روی سطح ورق آهنی است. ورق قلع اندود شده به روش غوطه‌وری در قلع مذاب فاقد این لایه می‌باشد.

ورق های مورد استفاده در بسته بندی مواد غذایی
مهم ترین فلزاتی كه در صنعت بسته بندی قوطی و حلبی بهداشتی به كار می روند، فولاد و آلومینیوم است. ورق های فولادی نیز به دو دسته تقسیم می شوند :
الف- ورق های قلع اندود شده 
ب- ورق های عاری از قلع

ورق فولادی پایه و تولید ورق قلع اندود
ورق فولادی پایه که برای تولید ورق های قلع اندود مورد استفاده قرار می گیرند، از نوع فولاد کم کربن است که دارای آلیاژ مخصوصی است و به روش ریخته گیری مداوم (پیوسته )تولید می شود. این فولاد که در فرآیند نورد گرم به یک نوار طولانی ورق فولادی تبدیل شده، در فرآیندهای متعدد، نورد سرد شده، به ضخامت مورد نظر کاهش می یابد و به روش های آنیلینگ بچ یا پیوسته ویژگی های مکانیکی از جمله سختی و مقاومت کششی، در آن به اندازه تعیین شده می رسد.

در ریختن مواد در قالب به طور پیوسته مواردی که مد نظر قرار می گیرد عبارتند از:
عملیات ریختن مواد در قالب، شامل غیر فلز، دما( 1500-1550 )، زمان ریختن مواد در قالب، سطح، رویه عبور ، دما (870-900 )، ضخامت و عمق، پهن بودن سطح

درکویل ها مواردی که مد نظر قرار می گیرد عبارتند از:
بازرسی سطح، دما ( 570-680 درجه سانتی گراد )، وضعیت لبه

روش نورد گرم، برای فلزات، موجب تولید سطوح صاف و یکنواخت با ضخامت یکسان در ورق های قلع اندود، می شود. با ابداع این فرآیند در سال 1830 میلادی، قیمت تمام شده ورق های قلع اندود کاهش قابل توجهی پیدا کرد. فولاد آلیاژی به روش ریخته گری پیوسته به شمش هایی با ضخامت 200 میلی متر تبدیل می شوند. شمش گداخته با مشعل های برش در طول معین بریده می شود که به آنها شمشال گفته می شود. شمشال های گداخته در فرآیند نورد گرم در چند مرحله کاهش ضخامت داده می شوند تا ورق گرم نوردیده ای به طول صد ها متر تولید شود. ضخامت این ورق 2تا 3 میلی متر است. این ورق طولانی به شکل کویل پیچیده می شود و می تواند تا 20 تن وزن داشته باشد. با اعمال یک روش مکانیکی لایه ای از زنگ و اکسید را که روی ورق را پوشانیده، خرد و نرم می کنند و در یک حمام از اسید های هیدروکلریک یا سولفوریک، زنگ آن را تمیز می کنند. پس از اسیدشویی سطح ورق های آهنی با محلول هیدروکلرریدریک و اسید سولفوریک و آبکشی و خشک کردن، ورق بریده می شود و در صورت لزوم بر روی سطح آن روغن مالیده می شود. برای رسانیدن ضخامت ورق به حدود 13/0تا 49/0 میلی متر یک فرایند 5 یا 6 مرحله ای نورد سرد روی آن لازم است. ورق در انتهای نورد سرد دارای سرعتی حدود 145 کیلومتر در ساعت است. به خاطر گرمای زیادی که حین نورد سرد ایجاد می شود، از امولوسیونی از آب و روغن پالم یا یك ترکیب مشابه برای خنک کاری و روغن کاری بین غلتک ها استفاده می شود. در جریان نورد سرد ضخامت ورق تا 90 % کاهش می یابد و فشردگی مولکولی آن به حدی می رسد که به علت سختی و فنریت، نمی توان آن را برای تولید بدنه و سر و کف قوطی مورد استفاده قرار داده یا فرم دهی نمود. لذا در یک فرآیند آنیلینگ کریستال های ورق تغییر شکل داده می شود تا فشردگی و سختی آن کاهش یابد. این عمل در دمای 600 تا 800 درجه انجام می شود. البته قبلا باید کویل ورق، چربی زدایی شده باشد. برای تولید ورق های با درجه سختی بالاتر از یک کوره آنیلینگ پیوسته و برای تولید ورق با درجه سختی پایین تر از یک کوره بچ آنیلینگ استفاده می شود. در زمان آنیلینگ هوای موجود در داخل کوره با یک اتمسفر فاقد اکسیژن جایگزین می شود تا از اکسید شدن ورق ها و ایجاد زنگ در سطح آنها جلوگیری شود. حرارت غیر مستقیم ناشی از سوختن گاز طبیعی و دمای 600 تا 800 درجه، ساختار کریستالی ورق را که در فرآیند سرد به شکل کشیده و سوزنی در آمده، پس از 3 روز نگهداری در دمای مزبور و سپس خنک کردن آن تغییر شکل می دهد. در کوره های آنیلینگ پیوسته ورق ها از میان لوله های سرامیک مخصوصی عبور می کنند که دارای تشعشع حرارتی ناشی از سوختن گاز طبیعی است. در این شیوه نیز اتمسفر حفاظتی فاقد اکسیژن اطراف ورق ها را فرا می گیرد و زمان آنیلینگ بسیار کوتاه است. سختی ورق هایی که در این فرآیند آنیل می شود، بیشتر از سختی ورق هایی است که در سیستم غیر پیوسته آنیل شده اند. برای ایجاد ویژگی فرم پذیری و نرم کردن ورق، متعاقبا از یک فرآیند نورد گرم و خشک هم استفاده می شود. با این عمل ضخامت ورق به مقدار ناچیزی در حد 1 % کاهش می یابد و در سطح ورق زبری و ناصافی لازم برای قلع اندود شدن در سیستم الکترولیز ایجاد می شود. هنگامی که تولید ورق با ضخامت پایین و استحکام بالاتر مورد نظر باشد، نورد گرم خشک با یک فرآیند نورد سرد ثانوی، جایگزین می شود که ضخامت ورق را بین 10 تا 26 % کاهش می دهد. این ورق پس از پوشش دهی با قلع یا کروم برای استفاده در تولید قوطی های فلزی مواد غذایی می تواند استفاده شود.

مجددا سر و ته کویل ها به هم جوش داده می شوند تا به صورت یک نوار چند هزار متری پیوسته در آمده و در یک فرآیند الکترولیتی با قلع پوشش داده می شوند. پس از پوشش با الکترولیز برای ایجاد براقیت باید ورق ها را به دمایی بالاتر از نقطه ذوب قلع (232 درجه) رساند و سپس آن را در آب سرد کرد. در خاتمه با یک فرآیند شیمیایی به نام پسیویشن لایه سطحی در ورق قلع اندود از نظر شیمیایی غیر فعال می شود تا به وجود آمدن و گسترش اکسید قلع جلوگیری شده و قابلیت لاک زنی و چاپ پذیری ورق افزایش یابد. لایه غیر فعال شامل پوششی از فلز کروم و اکسید کروم و اکسید کروم هیدراته بر روی پوشش قلع است که با غوطه وری ورق قلع اندود در داخل محلول کرومات سدیم یا بدون اعمال جریان الکتریکی پدید می آید.

قبل از بسته بندی ورق ها های تولید شده به صورت ورق یا کویل ، سطح آن با چند میلی گرم روغن در هر متر مربع آغشته می شود تا لغزندگی و حفاظت لازم را ایجاد کند. روغن مورد استفاده باید از انواع غیر مضر برای سلامتی انسان باشد، مانند دی اکتیل سباسات و یا استیل تری بوتیل سیترات .

قلع اندود کردن
تا سال 1934 میلادی قلع اندود کردن ورق ها به روش غوطه وری انجام می شدکه در آن سال، روش الکترولیز برای قلع اندود کردن ورق ها در انگلستان مورد استفاده قرار گرفت. پس از آن فرآیند پیوسته تولید برای نوارهای فولادی، جایگزین روش تولید غیر پیوسته ورق شد که هزینه تولید ورق قلع اندود را بسیار كاهش داد. اصطلاح فولاد قلع اندود ‌ به صفحه فولاد با كربن كم اطلاق می گردد كه ضخامتی بین 10/0 – 5/0 میلی متر داشته و روكش قلع آن بین 8/2 – 7/1 گرم در متر مربع (ضخامت 4/0 تا 5/2 میكرومتر) روی هر كدام از دو روی آن باشد. ضخامت فولاد قلع اندود بر حسب اختلاف در وزن روكش قلع روی هر صفحه طبقه بندی می گردد. استفاده توام فولاد و قلع ماده ای با استحكام بالا و كیفیت مناسب و مقاوم در برابر خوردگی و دارای سطحی براق و مناسب برای چاپ و پذیرش لاك به وجود می‌آورد. بدیهی است كه تركیب شیمیایی استیل اثر بسزائی روی مقاومت ظروف حاصل از آن در برابر خوردگی دارد. حداکثر مقدار مجاز فلز قلع در مواد غذایی 250 میلی گرم به ازای هر کیلوگرم وزن بدن است.

لایه قلع به روش الكترو شیمیایی و یا غوطه‌وری در قلع مذاب ایجاد می شود. ضخامت قلع بسته به نوع كاربرد و نوع مواد غذایی تعیین می‌شود. 
الف: ورق‌های قلع دار شده به روش غوطه‌وری در قلع مذاب 
این نوع ورق‌ها دارای ضخامت قلع زیاد و یكسان در دو طرف ورق هستند. 
ب: ورق‌های قلع دار شده به روش الكترولیز 
این ورق‌ها می‌توانند ضخامت‌های متفاوتی و یا یكسانی از قلع در دو سطح داشته باشند. قلع 
اندود شده بر روی دو طرف ورق یكنواخت است. 
ورق های استیل به یكی از دو روش زیر قلع اندود می شوند :
الف – روش غوطه وری 
ب- روش الكترولیت 
تا قبل از جنگ جهانی دوم عملا تمام ورق های TP با روش غوطه وری ساخته می شدند. حال آن كه امروزه كمتر از 6 درصد از كل ورق های تولیدی به روش مذكور تهیه می شوند. با روش غوطه وری هیچ گاه امكان پوشش یكنواخت قلع به میزان كمتر از 6/19 گرم در متر مربع در دو رویه میسر نبوده اما در روش الكترولیت كه پس از جنگ جهانی توسعه یافته است، می توان تا 6/5 گرم در متر مربع در مجموع دو سطح فولاد را از قلع به طور یكنواخت پوشاند. یك نوع از ورق های TP تهیه شده به طریقه غوطه وری اصطلاحا ورق فولادی قلع اندود نامیده می شود (90% سرب 10 درصد قلع) این ورق ها كه ورق های SCMT نیز نامیده می شوند، به دلیل خاصیت مسموم كنندگی سرب برای مواد غذائی نباید استفاده شوند .

پوشش قلع بر روی سطح ورق های مخصوص مواد غذائی، 15 تا 80 میلیونیوم یك اینچ بر هر طرف سطح ورق می باشد. ورق فولاد مورد استفاده، ضخامتی حدود یك صدم یك اینچ را دارد كه پس از تمیز نمودن آن را از حمام محلول رقیق اسید سولفوریك یا اسیدكلریدریك عبور داده و سپس ورق ها را ازحمام های الكترولیت كه در قطب آند (مثبت) ورق های قلع قرار گرفته اند و در قطب كاتد (منفی) ورق های فولادی قرار می گیرند، عبور می دهند و به این طریق دو سطح ورق های فولادی قلع اندود می شوند و مهم ترین مزیت روش الكترولیت آن است كه كنترل دقیقی از پوشش قلع را بر روی ورق امكان پذیر نموده است. ورق های قلع اندود در یك اندازه 20*14 اینچ به صورت 112 ورق در یك جعبه (بسته) بسته بندی شده است كل ناحیه ورق 21360 اینچ مربع است كه اصطلاحا به عنوان یك جعبه اصلی كه یك مقیاس صنعتی است، شناخته شده است .

متداول ترین وزن های پوشش قلع 25/0 ، 5/0 ، 75/0 و 1 پوند در هرجعبه اصلی می باشد كه اصطلاحا ورق های مذكور به ترتیب ورق شماره 25 ،‌50 ، 75 ،‌100 نامیده می شود. در حال حاضر 75 درصد ورق های تولیدی از نوع ورق های شماره 25 می باشند.

با كاربرد گسترده ورق های الكترولیت برای اغلب محصولات غذائی، تولید كنندگان ورق های Tp برای صرفه جوئی بیشتر به ورق با پوشش متفاوت روی آورده اند چنین ورقی دارای یك پوشش سنگین تر (5/0 ، 75/0 و 1) بر روی سطح داخلی قوطی و یك پوشش سبك (25/0) پوند قلع بر روی سطح بیرونی می باشد.

مزایا و معایب ورق های TFS,TP 
در ورق های TFS به دلیل نداشتن نقطه ذوب پایین كه مربوط به عدم وجود قلع می باشد، می توان صفحات آن را در كوره با درجه حرارت های بالاتر از TP قرار داده و بدین صورت زمان بازپخت را كوتاه تر كرد .
ورق های TFS در مقابل خوردگی كم تر از ورق های TP مقاومت دارند. بنابراین نیاز به سیستم لاك و روكش در دو سطح دارند.ورقTP از چاپ پذیری بهتری برخوردار است.
از معایب دیگر ورق های TFS در مقایسه با ورق های TP این است كه ظروف ساخته شده از این ورق ها را نمی توان با سرب یا قلع جوش داد زیرا دوخت مضاعف، موجب ترك خوردن لایه كروم می شود و دلیل آن شكننده بودن كروم است. بنابراین این ظروف را نمی توان با روش های متداول در ظروف TP به یكدیگر متصل كرد و جوش داد. بلكه باید از روش جوش دادن مقاومتی یا استفاده از چسب های آلی، عمل مرتبط ساختن و دوخت و در نهایت ساختن ظروف را انجام داد.
قلع به جز از میزان 8/2 گرم بر متر مربع به دلایل زیر به عنوان پایه مقاوم در برابر ماده غذایی تلقی نخواهد شد:
الف- افزایش قیمت ورق پایه با مصرف قلع بالاتر
ب- پیچیدگی فرآیند در تولید ورق قلع اندود با قلع بالا
پ- شرایط سخت نگهداری قوطی لاک نخورده در مقابل عوامل محیطی مانند رطوبت
ت- مقررات جهانی کنترل میزان مهاجرت قلع به داخل غذا

ورق های 2CR
در سال1960 شركت فولاد ایالات متحده ورق فرولیت یعنی نوع جدیدی از ورق قلع اندود برای قوطی ها را به بازار عرضه كرد. این ورق جدید كه تا دو برابر ضخامت آن كاهش یافته است، از ورق قلع معمولی نازك تر می باشد اما سختی خوبی داشته و تولید آن ارزان تر تمام می شود و نسبت به ورق های معمولی با قیمت پایین تر در هر جعبه اصلی به فروش می رسد. این نوع ورق ها اصطلاحا ورق های 2CR نامیده می شوند كه سه نوع تجاری DR-10 , DR-8 , DR-9 به بازار عرضه شده است. نوع DR-10 از درجه سختی و استحكام بالاتری برخوردار است از این ورق ها هر چند در ابتدا برای آشامیدنی های گازدار استفاده شد ولی امروزه عمومیت بیشتری پیدا كرده است.
برش ورق به 2 صورت برش مستقیم ، برش زیگزاگ انجام می گیرد .

استانداردهای مواد
معتبرترین استانداردها شامل موارد زیر است: 
الف - استانداردهای بین المللی ISO برای ورق های قلع اندود
ب - استانداردهای اروپایی EN برای ورق های قلع اندود الکترولیتی
پ - استانداردهای آمریکایی برای ورق های قلع اندود
که برای مواد مختلف به صورت زیر به کار می رود:
نوار باریک فولادی پوشش نیافته رول شده سرد برای فرم دهی سرد- شرایط فنی تحویل با استاندارد: 139 12.97 DIN EN 10
نوار باریک فولادی رول شده سرد- رواداری های ابعادی با استاندارد: DIN EN114010.96
مشخصات استاندارد برای تولیدات قلع – ملزومات عمومی با استاندارد: ASTM A 623-02
مشخصات استاندارد برای تولیدات قلع – ملزومات عمومی با استاندارد( متریک ): ASTM 623M-02
مشخصات استاندارد برای تولیدات قلع- ورق قلع اندود الکترولیتیک – ملزومات عمومی با استاندارد:ASTM 625/A 624M-98
برای تولیدات قلع ورق سیاه یکبار نورد شده – ملزومات عمومی با استاندارد: ASTM A 623-02 
برای تولیدات قلع ورق قلع اندود الکترولیتیک دوبار نورد شده با استاندارد: 626/A 626M-98 ASTM
روش های آزمون استاندارد برای تعیین وزن پوشش قلع برای ورق قلع اندود الکترولیتیک با استاندارد: ASTM A 630-98
برای تولیدات قلع ورق سیاه با پوشش کروم الکترولیتیک، یکبار و 2 بار نورد شده استاندارد: ASTM A 657M-98a

نشانه گذاری و بسته بندی
نشانه گذاری ورق و رول قلع اندود
الزامات دیگری نیز برای ورق های قلع اندود که به صورت ورق یا رول تولید می شوند که مهم ترین آنها یکنواختی ضخامت ورق و پوشش آن در نقاط مختلف اعم از جهت عرضی و جهت طولی است. عدم وجود کمانش در لبه ورق و خارج از گونیا نبودن نیز از الزامات دیگر است.
در بسته بندی کویل ها نقطه ای که دو لبه ورق با جوش نقطه ای بهم می رسند باید دقیقا" با نشانه گذاری مناسب مشخص شده باشند. هم پوشانی ورق ها در نقاط جوش کاری شده نباید از 10 میلی متر تجاوز کند. 
تولیدات یکبار و دوبار نورد که با استاندارد اروپا تحت پوشش قرار می گیرند با مشخصات زیر به ترتیب طراحی و نشانه گذاری می شوند:
تعریف ماده ( کویل یا ورق قلع اندود یا کویل یا ورق ECCS )، شماره استاندارد اروپا ( EN 10202 . (، نمادی برای تولیدات قلع، درجه خاصیت مکانیکی، نوع آنیل کردن، نوع تمام کردن 
در حالت قلع اندود ورق، جرم های پوشش و ترکیبات آنها، E ( برای پوشش یکنواخت در دو طرف) یا D ( برای پوشش متفاوت در دو طرف) و در حالت کویل یا ورق ECCS حروف آن به صورت ECCS ( 5.6/5.6 E یعنی 5.6 گرم بر متر مربع در هر طرف و 2.8 /5.6 D یعنی 5.6 گرم بر متر مربع در یک طرف و 2.8 گرم بر متر مربع در طرف دیگر )
در حالت قلع اندود ورق ،رواداری پوشش وپسویشن 
ابعاد به میلی متر برای کویل ها ضخامت ضربدر عمق رول و برای ورق ها ضخامت ضربدر عمق رول ضربدر طول برش 
مثال : ورق قلع اندود یکبار نورد سرد مطابق با استاندارد اروپایی با درجه فولاد S275 بچ آنیل شده، تمام سنگ، پوشش یکنواخت با جرم پوششی 8/2 گرم بر متر مربع برای سرعت بالای لحیم کاری ، 300 پسویشن با ضخامت .22 میلی متر، رول با عمق 800 میلی متر و برش 900 میلی متر طراحی شود : Tinplate sheet EN 10202-TS275-BA-ST-E2,8/2,8-HS-300-0.22*800*900 
ضخامت ماده بایستی به صورت زیر تایید شود :
انحراف از ضخامت اندازه گیری شده در مرکز خط نوار نبایستی از 5 % تجاوز کند.
انحراف از ضخامت اندازه گیری شده در هر نقطه با 6 میلی متر لبه برش بیستی بین 5-8 درصد باشد.
ضخامت متوسط نبایستی از ضخامت اسمی2 % بیشتر با شد.

بسته بندی
کلاف ها
به حالت عمودی بسته بندی می گردد که قطر داخلی 420+10 و 420-15 یا 580+10 و 580-15 میلی متر می باشد مگر این که متقاضی به نحو دیگری در خواست نماید
ورق ها
روی پالت با وزن تقریبی بین 1000 تا 2000 کیلو گرم عرضه می شود که معمولا وزن آن مضرب 100 است.

نتیجه گیری
به طور کلی ورق های قلع اندود به دلیل تقسیم بندی های متنوعی که در بالا اشاره شد، دامنه وسیعی از کاربرد را ارائه می کند که استفاده کننده از آن در صورتی که کاربرد های انواع مختلف آن را بداند می تواند به صورت بهینه در بسته بندی قوطی فلزی برای محصولات غذایی مختلف از آن بهره ببرد و محدودیت خاصی ندارد، به جز اینکه وزن آن نسبت به آلومینیم بیشتر و قیمت قلع بالاست که اگر این موارد محدودیت اهمیت چندانی برای سازنده قوطی نداشته باشد، یک ورق خوب برای استفاده در بسته بندی قوطی فلزی به شمار می رود.




:: مرتبط با: روش های تولید , متالورژی و ریخته گری ,
:: برچسب‌ها: تین پلیت:ورق قلع اندود ورق قلع اندود یا ورق حلبقوطی آلمینیومیسختی سنجی راكول تمپرورق فولادی دوبار نورد شده (DR)ورق فولادی یكبار نورد شده srورق فولادی نرم آنیلینگ و نورد حرارتیپوشش محافظ فلزیورق فولادی قلع‌دار فلز كرم , اكسیـد كرم و اكسید كرم هیدراته لایه آلیاژ آهن و قلع ورق فولادی پایه و تولید ورق قلع اندودمزایا و معایب ورق های TFS , TP ورق های 2CRشركت فولاد ایالات متحده ورق فرولیتاستانداردهای اروپایی EN139 12.97 DIN EN 10DIN EN114010.96ASTM A 623-02ASTM 623M-02ورق ECCSپالت ,

تاریخ انتشار : 1397/01/24 | نظرات
نوشته شده توسط : سهیل پوررحیمی

فولادهای سمانتاسیون آلیاژی

فولادهای سمانته  به دو دسته با استانداردهای مختلف تقسیم می شوند که به شرح زیر می باشند :
 

نوع اول
این فولاد سمانته به علت دارا بودن کرم و نیکل بالا در مقابل فشار و اصطکاک مقاومت بسیار عالی دارد. برای ساخت انواع چرخ دنده پیستون میله های هزار خار - گژن پین میل فرمان و ... به کار می رود و با پلیش عالی در صنایع پلاستیک و ملامین نیز به کار می رود. با استاندارد 5919 (7210 آساب) تقریبا خواص مشابهی دارد.
 

جدول استانداردها و نام های بین المللی

HRC

عملیــــات حرارتـــــــی

آنالـــیـــــــــــــــز

استاندارد آلمان

سختی به راکول

درجه حرارت برگشت

محیط خنک کردن

آبکاری

تابانیدن

آهنگری

C

Si

Mn

Cr


Ni



DiN

W.Nr

60

170-210

روغن
آب حمام نمک
 160-250C
فرو بردن در آب فقط برای قطعات بزرگ با اشکال ساده

800-830

650-700
 در کوره به آهستگی خنک شود

1150-850

0.18

0.3

0.5

2.0


2.0



18crNi8

5920

 

 

 

روسیه
Gost

ایتالیا
UNi

انگلیس B.S

امریکا AISI

آساب سوئد

پلدی چک و CSN

تایسن آلمان (TEW)

روشلینگ آلمان (زاراشتال)

بـهـلــــــــر

نام قدیم

نام جدید

15Ch2GN
2T

 

EN320

 

تقریبا بهتر از
7210

بهتر از
CNI
CSN:16321

E22Z

RECN

ECN200

E220

 

نوع دوم
این فولاد سمانته نیز برای ساخت کلیه قطعاتی که باید دارای سطح بسیار سخت و مغز نرم باشند به کار می رود.مانند انواع مختلف چرخ دنده - میل فرمان - کرانویل و پیتیون و غیره در صنایع پلاستیک نیز استفاده می شود. با استاندارد 7147 تقریبا خواص مشابهی دارد. برای ساخت پوسته های فک آسیاب و میل جک های هیدرولیکی نیز به کار می رود.

 

 

HRC

عملیــــات حرارتـــــــی

آنالـــیـــــــــــــــز

استاندارد  آلمان

سختی به راکول

درجه حرارت برگشت

محیط خنک کردن


آبکاری

تابانیدن

آهنگری

C

Si

Mn

Cr





DiN

W.Nr

60

170-210

روغن
آب حمام نمک (160-250C)فرو بردن در آب فقط برای قطعات بزرگ با اشکال ساده


810-840

650-700

1150-850

0.17

0.3

1.2

1.0





16MnCr5

7131


روسیه
Gost

ایتالیا
UNi

انگلیس B.S

امریکا AISI

پلدی چک و CSN

بـهـلــــــــر

نام قدیم

نام جدید

18ChG

16MC5

527M17 527A19 (~EN207)

5115

CE2
CSN:14220

EB 80

E410

 




:: مرتبط با: متالورژی و ریخته گری ,
:: برچسب‌ها: فولادهای سمانتاسیون آلیاژی , فولادهای سمانته , استاندارد 5919 (7210 آساب) , روسیه Gost ایتالیا UNi انگلیس B.S امریکا AISI پلدی چک و CSN بـهـلــــــــر ,

تاریخ انتشار : 1396/05/12 | نظرات
نوشته شده توسط : سهیل پوررحیمی

سخت کاری سطحی به روش کربوناسیون و نیتراسیون

انواع عملیات حرارتی سطح
– عملیات بهبود مقاومت سایشی
– عملیات سطحی فقط برای بهبود خواص سطح فولاد
عملیات و پوششهای سطحی که در این فصل شرح داده می‌شوند، فقط برای افزایش مقاومت سایشی سطح فولادها هستند. این عملیات و پوششها نمی‌توانند از ابزارها و قالبهایی که دارای طراحی ضعیف هستند، به درستی عملیات حرارتی نشده‌اند و یا جنس آنها مناسب نیست، محافظت نمایند و دیگر عیوب فولاد را بپوشاند.
پوششهای سطحی باید یک زیرکار صلب و محکم به عنوان تکیه‌گاه داشته باشند. همچنین باید نوع فولادی که به عنوان یک زیرکار (Substrate) انتخاب می‌شود، مناسب باشد. مثلاً اگر ابزار در معرض ضربه است و باید چقرمه باشد، باید از یک فولاد و هم روش عملیات یا پوششی سطحی با دقت انتخاب شوند، ابزار حاصل در تولید خیلی خوب عمل خواهد کرد. مزایای استفاده از یک ابزار خوب عبارتند از:
• یک روند تولید طولانی و بدون وقفه،
• کاهش نگهداری و تعمیر ابزار و قالب،
• کاهش مصرف مواد روانکار،
• افزایش عمر ابزار و کارآیی آن و
• تولید قطعاتی با کیفیت بالاتر.
برای بهبود هر چه بیشتر توان کاری یک ابزار، مثلاً کاهش سایش در قالبها، کاهش نیاز به مواد روانکار و محافظت از سطح ابزارها، لازم است عملیات سطحی یا پوششهای سطحی (نظیر آبکاری کرم، نیتراسیون یونی، نفوذ حرارتی و غیره) بر روی ابزارها و قالبها اجرا گردد.
عملیات سطحی نباید بر روی قطعاتی که دارای عیوب ساختاری هستند و با دقت ساخته نشده‌اند، انجام شوند، زیرا این عملیات نمی‌تواند اینگونه عیوب و ضعفها را برطرف کند. حتی ممکن است اجرای عملیات سطحی به تشدید عیوب در یک قطعه منجر شود و به علاوه زمان و پول نیز به هدر خواهد رفت. عملیات سطحی باید بر روی ابزارهایی که از فولادهای مرغوب ساخته شده‌اند و شزایط ساخت بهینه‌ای داشته‌اند، انجام شود.

یک زیرساختار محکم
خواص فولاد به کار رفته در یک قالب یا ابزار، که زیرساخت عملیات سطحی آن نیز محسوب می‌شود، در عمر کار آن بیشترین تأثیر را دارد. بنابراین برای اینکه یک زیرساخت، بتواند پایه‌ای مناسب برای اجرای عملیات یا پوششهای سطحی باشد، باید کیفیتهای زیر را احراز کند:
• دارای طراحی خوبی باشد، یعنی حتی‌المقدور عاری از فرمهای تنش‌زا باشد تا در عملیات حرارتی یا به هنگام تولید دچار ترک و خرابی زودرس نشود،
• از فولاد مناسبی ساخته شده و سطح سختی آن نیز متناسب با نوع فولاد و کاربرد ابزار باشد تا بتواند خواص فیزیکی و متالورزیکی مورد انتظار را برآورده کرده و حداکثر کارآیی را از خد نشان دهد و به هنگام عملیات حرارتی، دقت و توجه کافی به جنبه‌های مختلف این عملیات شده باشد، تا علاوه بر سختی، دیگر خواص فیزیکی و متالورژیکی مورد نیاز در آن ایجاد گردد.
بسیاری از ابزارها و قالبها به دلیل وجود عیوب حاصل از طراحی نامناسب، عملیات حرارتی ضعیف و انتخاب فولاد نامناسب، به هنگام تولید خیلی زود از بین می‌روند. البته تجربه نشانداده است که علت اصلی این عیوب، عملیات حرارتی نامناسب بر روی فولاد بوده است. عدم توانایی در حفظ ترکیب شیمیایی سطح فولاد به هنگام گرم کردن، کوئنچ کردن فولاد در حالی که هنوز به قدر کافی گرم نشده است، عملیات تمپرینگ ناکافی و گرم کردن بیش از حد فولاد برای سختکاری از جمله این علل هستند. بنابراین بدون در نظر گرفتن اینکه عملیات سطحی می‌تواند بر کیفیت مقاومت سایشی فولاد بیفزاید، باید ابزار فولاد با دقت و حوصله و در شرایط بهینه عملیات حرارتی شود.
عملیات حرارتی
عملیات حرارتی (Heat Treatment) فلزات و آلیاژهای فلزی در مفهوم کلی عبارت است از گرم و سرد کردن کنترل شده در حالت جامد و بدون ایجاد تغییر شکل در آنها، جهت رسیدن به خواص مطلوب فیزیکی و مکانیکی.
گاهی سهوا حین فرایند تولید، که شامل گرم کردن و سرد کردن می باشد نیز ممکن است این عملیات رخ دهد مانند؛ فرایندهای جوشکاری و شکل دهی

اهمیت تجاری عملیات حرارتی
نکته حائز اهمیت این است که تقریبا اکثر فلزات و آلیاژها قابلیت انجام عملیات حرارتی را دارند ولی عکس العمل آنها در برابر این تغییر متفاوت بوده و با توجه به نوع فلز و آلیاژ فرق می کند. به عنوان مثال؛ تقریبا هر فلز و آلیاژی را می توان با عملیات حرارتی نرم کرد ولی آلیاژهایی که با عملیات حرارتی سخت شوند، محدود است.
یکی از علل مهمی که تولید فولاد بالا بوده و کاربردهای فراوانی در صنعت دارد، واکنش آن نسبت به عملیات حرارتی می باشد. بسیاری از آلیاژهای غیر آهنی نیز مانند آلومینیوم، نیکل، منیزیم و تیتانیوم را می توان با روش های عملیات حرارتی مشابه عملیات فولادها مقاوم کرد که البته درجه مقاوم شدن در این دو مورد کاملا متفاوت است.
دسته بندی فرآیندهای عملیات حرارتی
عملیات حرارتی انواع مختلفی داشته و هر کدام اثرات ریز ساختاری متفاوتی دارد. عنوان هایی که از نظر علمی و تکنیکی برای فرایندهای مختلف عملیات حرارتی به کار می رود، مناسب است اما در بعضی موارد به دلیل اینکه یک نوع عملیات حرارتی برای هدف های مختلف انجام می شود، تناسبی بین عملیات حرارتی و روند آن وجود ندارد. مثلا؛ عملیات تنش گیری(Stress relieving) و برگشت (Temper) هر دو با تجهیزات مشابه و پروسه های یکسان از نظر دما و زمان انجام می شود، ولی هدف از انجام آنها متفاوت است.
کل فرایندهای عملیات حرارتی از نظر نوع ماده به دودسته آهنی و غیرآهنی تقسیم می شود، که آهنی ها شامل فولاد و چدن و غیر آهنی ها شامل آلیاژهای آلومینیوم، منیزیم، تیتانیوم، مس و موارد دیگر می باشد.
عملیات حرارتی فولادها و چدن ها
عملیات حرارتی که در مورد فولادها و چدن ها به کار می رود به چند دسته اصلی تقسیم می شود که در زیر آورده شده است:
۱- همگن کردن – homogenization
۲- آنیل کردن (بازپخت) Annealing-
عملیات بازپخت خود به چند دسته تقسیم می شود:
• بازپخت کامل – Full Annealing
• نرمالیزاسیون – Normalizing
• تنش گیری – Stress relieving
محدوده حرارت دهی برخی فرایندها در شکل زیر آورده شده است.

Untitled


ادامه مطلب

:: مرتبط با: متالورژی و ریخته گری ,
:: برچسب‌ها: آبکاری گرم سخت کاری سطحی سختکاری شعله‌ای نفوذ حرارتی نیتروکربوره کردن فریتی , مواد سمانته , سمانتاسیون , سخت کاری سطحی , hardening ,

تاریخ انتشار : 1396/05/12 | نظرات
نوشته شده توسط : سهیل پوررحیمی

نحوه تولید آهن اسفنجی

مشخصات محصول و مواد اولیه

 

آهن اسفنجیآهن اسفنجی خوراک با عیار بالا برای ساخت آهن وفولاد می‌باشد که از احیای کانی‌های آهن طبیعی یا فرآوری شده بدون رسیدن به دمای ذوب، به دست می آید. محصول واحد احیاء بدون گذراندن قسمت خنک کاری در کوره و با دمای در حدود ۶۰۰ درجه سانتی گراد توسط سیستم انتقال مواد ویژه به بخش فولادسازی برای شارژ مستقیم کوره انتقال می‌یابد.

آهن اسفنجی پس از ذوب و احیا در فولاد سازی، در فرآیند ریخته گری به شکل محصولات مورد نیاز در می‌آید و به سه شکل اسلب (تختال)، بیلت( شمش) و میلگرد مورد استفاده قرار می‌گیرد. امروزه در حدود ۵% از فولاد جهان از آهن اسفنجی (DRI) تولید می‌شود و این روند رو به افزایش است.

گندله ترکیبی از آهن می‌باشد که از تغلیظ سنگ آهن (کنتسانتره ) بدست می‌آید. میزان ضریب مصرف گندله در تولید DRI حدود ۴۵/۱ تن به ازای هر تن محصول می‌باشد. این بدین معناست که به منظور ایجاد واحد مورد نظر با ظرفیت ۱,۷۰۰,۰۰۰ تن آهن اسفنجی، حدود ۲,۴۶۵ هزارتن گندله مورد نیاز است.

گازطبیعی مورد نیاز net Gcal/t DRI 35/2 می‌باشد.

 

آهک به عنوان ماده اصلی سیستم آهک پاشی گندله بر روی نوار تغذیه کننده کوره، قبل از ورود به کوره بکار می‌رود. این فرآیند نیازمند ۵/۰ تا ۵/۲ کیلوگرم آهک به ازای هر تن گندله بسته به میزان سیلیس موجود در گندله می‌باشد.

کاتالیست داخل لوله‌های ریفرمر آکنده از مواد کاتالیستی حاوی اکسید نیکل با میزان فعالیت کاتالیستی متفاوت در ارتفاعات مشخصی از لوله پر می‌شود.میزان کاتالیست مصرفی ۰۴/۰ کیلوگرم به ازای هر تن آهن اسفنجی می‌باشد.

 

برق مصرفی در واحد احیاء به ازای تولید ۱ تن محصول به شرح زیر می‌باشد:

• ۱۰۰ کیلووات ساعت برای تولید HDRI(شارژ گرم)

• ۱۱۰ کیلووات ساعت برای تولید CDRI(شارژ سرد)

آب در واحد احیاء به عنوان خنک کننده ماشین آلات و جهت شستشو و کاهش دمای گازهای پروسسی استفاده می‌شود. میزان آب مصرفی ۲/۱ متر مکعب به ازای هر تن محصولHDRI می باشد.

 

روش‌های تولید آهن اسفنجی

 

تولید آهن اسفنجی بااستفاده از گازطبیعی

 

تکنولوژی تولید آهن با استفاده از گاز طبیعی بهسه روش رایج و اصلی انجام می‌شود که بصورت اجمالی عبارتند از:

الف) روش H.Y.L

ب) روش پروفر

ج) روش میدرکس

 

- تولیدآهن با استفاده از زغال حرارتی

 

الف) فناوری‌های تولید آهن اسفنجی مبتنی بر روش (RHF) Rotary Heart Furnace

ب) تولید آهن به روش ITmK3

ج) فن‌آوری تولید آهن اسفنجی در کوره دوار به روش SL/RN

د) فرآیند Corex

 

تولیدآهن اسفنجی به روش احیاء مستقیم میدرکس

 

فرآیند میدرکس براساس پشتیبانی های فنی اعمال شده از سوی شرکت های مهندسی معتبر و دارای دانش فنی مورد نیاز و همچنین براساس انجام تحقیقات علمی و عملی فراوان در مراکز پیشرفته صنعتی و نیمه صنعتی در راستای انجام اصلاحات و بهینه سازی فرآیند تولید دچار تغییرات فراوانی از دیدگاه افزایش راندمان تولید، کاهش حجم تعمیرات و زمانهای توقف، کاهش هزینه های تولید و کاهش هزینه های سرمایه گذاری گردیده و از این بابت به عنوان پرطرفدارترین روش تولید آهن اسفنجی به روش احیاء مستقیم در سراسر دنیا به شمار می‎رود.

به طور کلی اصول اساسی فرآیند میدرکس نیز منطبق بر چهارچوب اصلی سایر روشهای احیاء مستقیم یعنی عبور گاز احیایی از روی بستر سنگ آهن به صورت گندله و احیای سنگ آهن به آهن اسفنجی توسط حذف اکسیژن موجود در سنگ آهن می‎باشد. در این روش مکانیزم تولید گاز احیایی بر پایه استفاده از دی اکسید کربن تولید شده در درون کوره احیا و مقدار کمی بخار آب (جهت اکسایش جزئی گاز طبیعی و تبدیل آن به گاز احیایی در درون گازشکن) استوار گردیده است و براساس نوع فرآیند بکار گرفته شده در این روش، برای هر مدول تولیدی آهن اسفنجی، یک گازشکن(ریفرمر) مجزا در نظر گرفته می شود.

بخش های اصلی یک واحد احیاء مستقیم سنگ آهن عبارتند از:

• سیستم کوره احیایی (Reduction Furnace)

• سیستم گازشکن (Reformer)

• سیستم انتقال گندله ومحصول (Material Handling system)

• سیستم تهیه وتوزیع گاز خنثی (Inert Gas system)

• سیستم سولفور زدایی از گاز طبیعی(انتخابی در صورت نیاز)

• سیستمهای آب خنک کننده (Water system) برای آب مورد نیاز پروسس و آب مورد نیاز ماشین آلات و مبدلهای حرارتی.




:: مرتبط با: متالورژی و ریخته گری ,
:: برچسب‌ها: نحوه تولید آهن اسفنجی ,

تاریخ انتشار : 1396/02/22 | نظرات
نوشته شده توسط : سهیل پوررحیمی

کروماتوگرافی گازی (Gas Chromatography (GC

کروماتوگرافی گازی (Gas Chromatography (GC

کروماتوگرافی گازی (Gas Chromatography) یکی از روش‌های کروماتوگرافی است که برای بررسی و جداسازی مواد فرار بدون تجزیه‌شدن آن‌ها، بکار می‌رود.

در کروماتوگرافی گازی، فاز گازی یک فاز بی اثر (برای مثال هلیوم، نیتروژن، آرگون و دی اکسید کربن) است و به فاز متحرک گاز حامل نیز می گویند. فاز ساکن یک جسم جامد جاذب و یا لایه نازکی از یک مایع غیر فرار است که به دیواره داخلی ستون یا به صورت پوششی روی سطح گلوله های شیشه ای یا فلزی قرار داده شده است. در صورتی که فاز ساکن جسم جامد جاذب باشد اصطلاحا کروماتوگرافی گازی گویند و اگر فاز ساکن مایع غیر فرار باشد آن را کروماتوگرافی گاز مایع گویند. اما هردو به کروماتوگرافی گازی معروف هستند.

نمودار یک کروماتوگراف گازی

نمودار یک کروماتوگراف گازی

در کروماتوگرافی گازی، جداسازی اجزا یک مخلوط متناسب با میزان توزیع اجزا تشکیل دهنده مخلوط بین فاز متحرک گازی و فاز ساکن جامد یا مایع صورت میگیرد. در این روش گاز حامل مخلوط را درون ستون حرکت میدهد و بین دو فاز در حالت تعادل (گاز-مایع) اجزا تشکیل دهنده مخلوط توزیع می شوند. بنابراین فاز متحرک اجزا تشکیل دهنده نمونه را به طرف بیرون ستون حرکت میدهد و هر مولکولی که با ارتباط سست‌تر جذب ستون شده است، زودتر و جزیی که قدرت جذب بیشتری با ستون دارد، دیرتر از ستون خارج می شوند. بنابراین، اجزا مخلوط از یکدیگر جدا می شوند. کروماتوگرافی گازی برای جداسازی و شناسایی اجزا تشکیل دهنده یک مخلوط و تجزیه کمی آنها نیز کاربرد دارد.

ابتدا نمونه را توسط سرنگ داخل injector تزریق می کنیم. نمونه پس از ورود به injector به بخار تبدیل شده و با فاز متحرک مخلوط شده ، وارد ستون می شود. نمونه جذب ستون می شود و در زمانهای مختلف به وسیله گاز بی اثر از ستون بیرون می اید و وارد دتکتور می شود. ستون قلب دستگاه است زیرا عمل اصلی که جداسازی است در آنجا انجام می شود. دتکتور شناسایی را انجام می دهد جهت شناسایی مواد با GC از Rt) Retention time ) استفاده می شود. Retention time زمانی است که طول می کشد تا جسم از دتکتور بیرون بیاید ، یعنی از زمان تزریق نمونه تا زمان ظاهرشدن پیک ها روی دستگاه که برای یک ماده تحت شرایط ثابت ، مقداری ثابت است. بنابراین از مقایسه Rt معلوم با Rt مجهول، می توان اجزای موجود در مجهول را تشخیص داد. اگر مجهول و استاندارد، Rt یکسان داشتند، می توان نتیجه گرفت که هر دو نمونه یکی هستند.
پارامتر مهم دیگر در GC ، سطح زیر منحنی ( AUC ) است. رکوردر به ما کروماتوگرامی می دهد که در راس هر پیک Rt را می نویسد و AUC مربوط به آن را هم می دهد پس کروماتوگرام حاوی دو اطلاع ارزنده است:
۱- Rt برای شناسایی کیفی جسم
۲- AUC برای تعیین مقدار کمی جسم

گاز حامل:

یک گاز بی اثر است (He,( H2, N2 ، He از همه بهتر است ولی چون گران است کاربرد کمی دارد. نگهداری H2 هم خطرناک است چون قابلیت انفجار دارد، بنابراین N2 استفاده می شود.

اجزا تشکیل دهنده دستگاه کروماتوگرافی گازی
این سیستم دارای قسمتهای: منبع گازی حامل، سیستم تنطیم کننده مقدار گاز، محل تزریق نمونه، ستون کروماتوگرافی، کوره و سیستم تنطیم درجه حرارت محل تزریق، آشکار ساز و سیستم شناساگر می‌باشد.

منبع گاز حامل
یک کپسول گاز با فشار زیاد به عنوان منبع گاز کامل استفاده می شود. غالبا این گاز نیتروژن با خلوص ۹۹/۹۹ درصد میباشد اما گاز های دیگری همانند هلیوم، آرگون و دی اکسید کربن نیز استفاده می شود.

ستون و کوره

اون(Oven) در دستگاه کروماتوگراف گازی


GC_Oven_inside

اون(Oven) در دستگاه کروماتوگراف گازی

ستون در داخل کوره قرار دارد و در واقع به منزله قلب دستگاه کروماتوگرافی گازی هستند. ستون‌ها دو نوع هستند ۱- ستون‌های پر شده ۲- ستون‌های مویین.

سلیندر:
حاوی گاز حامل، در بیشتر دستگاه ها از گاز ازت که گازی خنثی، ارزان و در دسترس است استفاده می شود.

فلومتر:
توسط این قسمت از دستگاه تنظیم فشار گاز حامل صورت می گیرد که اگر نمونه سریعتر بیرون بیاید ممکن است دو پیک روی هم بیفتند. هر چه فلو بیشتر باشد، مواد سریعتر از ستون خارج می شوند.. فلو برحسب ml/min است. ( در کار با GC باید نوع گاز حامل و flue آن ذکر شود ).

محل تزریق نمونه (injector) :
دو محل تزریق در بالا و پائین وجود دارد که نمونه را به سرعت و توسط یک سرنگ در یکی از آنها بسته به اینکه از ستون بالایی یا پایینی استفاده می کنیم تزریق می کنیم. با GC می توان نمونه های با حجم های بسیار کم تا دهم های میکرولیتر را اندازه گیری نمود.

ستون (column) :
ستون نقش اصلی جداسازی را به عهده دارد که از جنس های مختلف می باشد:ستون فولادی،مسی ، شیشه ایی یا استیل باشد که سخت پر می شود و حتما باید توسط کارخانه سازنده پر شود.
ستون مسی انعطاف پذیری خوبی دارد و به راحتی پر می شود زیرا می توان آن را به صورت مستقیم پر کرد و سپس به صورت مارپیچ در آورد. ولی عیب آنها تشکیل اکسید مس در جداره ستون می باشد که می تواند برخی واکنش ها را کاتالیز کند. در حالی که ستون های فولادی این عیب را ندارند. ستون های شیشه ای که مزیت آنها این است که داخل آنها را می توانیم مشاهده کنیم بنابراین اگر هوا گرفته باشد متوجه می شویم و عیب آنها شکننده بودنشان است.

ستون های فولادی خیلی مستحکمند و باید در کارخانه بصورت مارپیچ در ایند ، بنابراین پرکردن آنها مشکل است و احتیاج به دستگاه ویبراتور داریم. یک ویژگی مهم و تاثیر گذار در ستون ها پلاریته آنهاست که توسط کارخانه سازنده مشخص می شود که بر این اساس می توان ستون های مشابه را انتخاب کرد.
برای فاز مایع از خاکه آجر یا chromosorb p که بی اثر است برای تثبیت مایع استفاده می کنند آن را پر می کنند. و مایع دیرجوش را روی خاکه آجر می دهند و تثبیت می کند که معمولا پارافین یا silicon greas است.

اون(Oven):
Oven قسمت گرم کننده است. سه قسمت از دستگاه باید گرم شوند. Injector, oven و Column (که دو عدد هستند و در بالا و پایین oven قرار می گیرند) و نیز Detector قرار دارد. دمای ستون باید چند درجه بالاتر از نقطه جوش دیر جوش ترین جزء موجود در نمونه باشد مثلا اگر بالاترین نقطه جوش ۱۵۰ درجه سانتیگراد باشد، دمای ستون ۱۷۰ درجه سانتیگراد باشد. دمای injector باید چند درجه بالاتر از ستون و دمای دتکتور هم چند درجه بالاتر از injector باشد با ستون با دو برنامه دمایی می توان کار کرد: اگر روش کار ایزوترمال باشد به oven یک دمای ثابت می دهیم اما اگر به روش برنامه ریزی کار کنیم ، باید به آن برنامه دمایی بدهیم.

روش Isothermal :
در این روش با یک دمای ثابت کار می کنیم ، بیشتر زمانی استفاده می شود که در نمونه فقط یک ماده مورد شناسایی وجود دارد یا اگر چند ماده وجود دارد، نقطه جوش آنها نزدیک به هم است.

روش برنامه ریزی دمایی (programming) :
در مواقعی استفاده می شود که مواد موجود در نمونه Range وسیعی از نقطه جوش دارند و اگر ابتدا دمای Oven را بالاتر از نقطه جوش دیر جوش ترین ماده قرار دهیم ، مواد با نقطه جوش کمتر تجزیه خواهد شد و نمی توان آنها را شناسایی کرد. بنابراین طوری دما را تنظیم می کنیم که با سرعت مشخصی از چند درجه بالاتر ازمواد به ترتیب نقطه جوش از ستون بیرون می ایند یعنی هر چه تعداد کربن های ماده بیشتر باشد دیرتر بیرون می ایند و پیک آنها دیرتر ظاهر می شود. وقتی نمونه ای حاوی چند جزء با طیف وسیع BP است نمی توان از روش ایزوترمال استفاده کرد زیرا با داشتن فقط یک دما ، ممکن است یک جزء خیلی سریع بیرون بیاید و از دست برود یا بیرون آمدن آن ، زمان طولانی ببرد. بنابراین باید از روش Programming استفاده کنیم ، یعنی از چند Oven استفاده کرده و به هر یک ، دمایی خاص می دهیم.

آشکارسازها

دتکتور بر اساس پاسخی که می دهد به دو دسته تقسیم می شود :
دتکتور انتگرالی ، که پاسخ انتگرالی می دهد. که امروزه منسوخ شده است.
دتکتور تفکیکی ، پاسخ این دتکتور به این صورت است که وقتی گاز حامل به تنهایی می اید، خط صاف و وقتی به همراه نمونه می اید یک پیک می دهد.
یکی از دتکتورهای تفکیکی که در GC استفاده می شود Flame Ionization Detector (FID)می باشد. نمونه ها بعد از اینکه از ستون خارج می شوند وارد دتکتور می شوند. نمونه ها در شعله دتکتور می سوزند و ایجاد یون و الکترون می کنند. آنچه مهم است الکترون هایی است که تولید می شوند. الکترونها جریانی را که از FID عبور می کند افزایش می دهند و غلظت نمونه متناسب با افزایش میزان جریان است.
برای تشکیل شعله از سوخت هیدروژن با اکسیژن هوا استفاده می شود. برای تامین اکسیژن هم از کپسول هوا استفاده می شود. نشانه روشن بودن دستگاه دتکتور این است که بخار آب از آن خارج شود. FID حساسیت بالایی دارد و عیب آن تخریب نمونه است. ( نوع دتکتور هم باید در کار تحقیقاتی ذکر شود ).

آشکارسازهای متداول در کروماتوگرافی گازی چهار نوع هستند:
یونش شعله‌ای
هدایت حرارتی
نورسنج شعله‌ای
الکترون گیر
استفاده از آشکارساز یونش شعله‌ای رایج‌تر است.

منحنی های وان دیمتر (Van deemeter curves)
منحنی های وان دیمتر ارتباط میان سرعت جریان خطی گاز حامل و بازدهی و کارایی ستون را به بهترین صورت ممکن نشان می دهد. یکی از نتایج سودمندی که از منحنی های وان دیمتر قابل استخراج است سرعت جریان بهینه گاز حامل است. با چنین سرعتی کارایی سیستم کروماتوگرافی حداکثر خواهد شد زیرا در این شرایط ارتفاع هم ارز از سینی های فرضی (h) کمترین مقدار خود را دارد. همچنین از نمودارهای وان دیمتر می توان دانست که دامنه تغییرات مجاز سرعت گاز حامل چقدر است.

رکوردر ؛ چگونگی تنظیم دما:
دمای ستون را چند درجه بالاتر از نقطه جوش دیر جوشترین جزء موجود در نمونه قرار می دهیم و دمای injector را چند درجه بالاتر از ستون و نیز دمای دتکتور نیز چند درجه بالاتر از دمای injector قرار می دهیم.

برنامه دمایی ایزوترمال:
۷۰ درجه سانتیگراد = oven
۹۰ درجه سانتیگراد = Injector
۱۰۰ درجه سانتیگراد = Detector
mLit = مقدار تزریق

علت استفاده از استاندارد داخلی :
در روش AUC باید از استاندارد داخلی استفاده کنیم که علت استفاده از استاندارد داخلی ، حذف خطای حاصل از حجم تزریق می باشد. زیرا حجم تزریق کم است و احتمال اشتباه زیاد می باشد و برای استفاده کمی و حذف این خطا از یک استاندارد داخلی که از لحاظ ساختمان شیمیایی نزدیک به نمونه باشد استفاده می کنیم مثلا برای تعیین مقدار اتانول ، از بوتانول به عنوان استاندارد داخلی استفاده می کنیم زیرا از لحاظ ساختمان شیمیایی نزدیک به نمونه اتانول است بنابراین ضمن اینکه پیک های مربوط به هر کدام جدا می باشد، خیلی هم از هم فاصله ندارند.

فایل های مرتبط با دستگاه کروماتوگرافی گازی (GC (Gas Chromatography

مبانی کروماتوگرافی گازی

کتابچه سرویس و راهبری GC-2550TG (جهت آشنایی بیشتر با دستگاه و روش کار دستگاه و نرم افزار آن)

ویدئوهای دستگاه دستگاه کروماتوگرافی گازی (GC (Gas Chromatography

کروماتوگرافی گازی (قسمت اول)

کروماتوگرافی گازی (قسمت دوم)

کروماتوگرافی گازی (قسمت سوم)




:: مرتبط با: متالورژی و ریخته گری ,
:: برچسب‌ها: تگ ها : Gas Chromatography GC کروماتوگرافی گازی , آنالیز شیمیایی , درصد مواد , آنالیز عناصر گاز ,

تاریخ انتشار : 1395/11/18 | نظرات
نوشته شده توسط : سهیل پوررحیمی
کوانتومتر دستگاهی است که به کمک آن می توان میزان حضور عناصر مختلف در یک قطعه را اندازه­ گیری کرد. بدین صورت که ابتدا یک سطح قطعه مورد آماده سازی و سنگ زنی قرار گرفته به طوری که سطح آن کاملاً صاف و یکدست و از هر گونه آلودگی و چربی ( مانند روغن، گریس و...) پاک شده و نمونه درست از همان قسمت پرداخت شده بر روی محلی که قرار است اسپارک زده شود قرار داده می شود. اصول این آزمایش بر پایه نشر نوری می باشد. نمونه مواد در اثر تخلیه الکتریکی تبخیر می شود، اتم ها و یون های حاصل از تبخیر اتمی تحریک شده و تابش می کند که نور تابش شده از طریق یک فیبر نوری از درون یک طیف سنج نوری عبور می کند. با توجه به محدوده طول موج نشر نور هر عنصر، مناسب ترین خط نشری برای اندازه گیری غلظت آن عنصر در نمونه انتخاب می شود.
شدت نشر برای هر عنصر متناسب با غلظت آن عنصر در نمونه بوده و با استفاده از نمونه های استاندارد و منحنی های کالیبراسیون می توان بطور مستقیم درصد عناصر را در نمونه محاسبه نمود.
باید توجه داشت که در بعضی دستگاه­ها محدودیت فضا برای کار بر روی نمونه های مختلف وجود ندارد و حتی می توان نمونه ها را بدون تخریب مورد بررسی قرار داد. ولی در اکثر دستگاهها بعلت محدودیت محل قرارگیری نمونه نمی توان نمونه ها را با هر سایزی مورد تست قرار داد و باید در ابعاد مشخصی تهیه و مورد آزمایش قرار داده شوند. البته لازم به ذکر است که نتایجی حاصل از این دستگاهها دارای دقت بالاتری نسبت به دستگاههای است که قطعه را در فضای باز مورد اسپارک قرار می دهند.
اسپارک چیست ؟
اسپارک در اصطلاح همان جرقه ای است که الکترود دستگاه بر روی سطح قطعه ایجاد می کند تا توسط طول موجهای که از قبل برای دستگاه تعریف شده است به میزان عناصرموجود در قطعه پی برده شود.
کوانتومتر oes



:: مرتبط با: متالورژی و ریخته گری ,
:: برچسب‌ها: کوانتومتر دستگاهی است که به کمک آن می توان میزان حضور عناصر مختلف در یک قطعه را اندازه­ گیری کرد. بدین صورت که ابتدا یک سطح قطعه مورد آماده سازی و سنگ زنی قرار گرفته به طوری که سطح آن کاملاً صاف و یکدست و از هر گونه آلودگی و چربی ( مانند روغن , گریس و...) پاک شده و نمونه درست از همان قسمت پرداخت شده بر روی محلی که قرار است اسپارک زده شود قرار داده می شود. اصول این آزمایش بر پایه نشر نوری می باشد. نمونه مواد در اثر تخلیه الکتریکی تبخیر می شود , اتم ها و یون های حاصل از تبخیر اتمی تحریک شده و تابش می کند که نور تابش شده از طریق یک فیبر نوری از درون یک طیف سنج نوری عبور می کند. با توجه به محدوده طول موج نشر نور هر عنصر , مناسب ترین خط نشری برای اندازه گیری غلظت آن عنصر در نمونه انتخاب می شود. شدت نشر برای هر عنصر متناسب با غلظت آن عنصر در نمونه بوده و با استفاده از نمونه های استاندارد و منحنی های کالیبراسیون می توان بطور مستقیم درصد عناصر را در نمونه محاسبه نمود. باید توجه داشت که در بعضی دستگاه­ها محدودیت فضا برای کار بر روی نمونه های مختلف وجود ندارد و حتی می توان نمونه ها را بدون تخریب مورد بررسی قرار داد. ولی در اکثر دستگاهها بعلت محدودیت محل قرارگیری نمونه نمی توان نمونه ها را با هر سایزی مورد تست قرار داد و باید در ابعاد مشخصی تهیه و مورد آزمایش قرار داده شوند. البته لازم به ذکر است که نتایجی حاصل از این دستگاهها دارای دقت بالاتری نسبت به دستگاههای است که قطعه را در فضای باز مورد اسپارک قرار می دهند. اسپارک چیست ؟ اسپارک در اصطلاح همان جرقه ای است که الکترود دستگاه بر روی سطح قطعه ایجاد می کند تا توسط طول موجهای که از قبل برای دستگاه تعریف شده است به میزان عناصرموجود در قطعه پی برده شود. ,

تاریخ انتشار : 1395/01/19 | نظرات
نوشته شده توسط : سهیل پوررحیمی

معرفی متالوگرافی غیر مخرب (رپلیکا)

مقدمه

بررسی ساختار فلزات معمولاً روی مقاطعی انجام می‌گیرد كه از قطعه اصلی جدا شده‌اند این روش متالوگرافی مخرب نام دارد. در بعضی مواقع قطعات قابل جدا شدن از محل اتصال نیستند و باید در محل مورد بررسی قرار گیرند كه در این صورت از متالوگرافی غیر مخرب           استفاده می‌شود. به طور كلی سه مرحله برای تعیین ساختار فلزات وجود دارد كه عبارتند از:

1-    آماده سازی سطحی

2-    گسترش طرحهای سطح فلز به گونه أی كه بازتاب دهنده ساختار باشد.

3-    مشاهده آن

 معرفی

استفاده از نوار نسخه برداری(Replica) روشی غیرمخرب برای ثبت توپوگرافی یك نمونه متالوگرافی بر روی فیلم پلاستیكی می‌باشد. رپلیكا می‌تواند توسط میكروسكپ نوری(LM) یا میكروسكپ الكترونی(SEM) مورد بررسی قرار گیرد. نمونه‌هایی كه توسط SEM مطالعه می‌گردند در خلاء پوشش داده می‌شوند تا رسانا شوند. آماده‌سازی سطح نمونه مورد آزمایش برای بررسی دقیق در محل بسیار مهم و حیاتی است.

آماده‌سازی سطح

همانطور كه ذكر شد در متالوگرافی غیر مخرب مرحله آماده سازی سطحی نقش بسیار مهمی در موفقیت عملیات بر عهده دارد. آماده سازی سطحی می‌تواند توسط روشهای پولیش دستی، مكانیكی یا الكترولیتیكی انجام پذیرد. در این مورد می توان از استاندارد ASTM  E3 استفاده كرد . البته باید این استاندارد با توجه به نیازهای متالوگرافی غیر مخرب‌‌‌‌‌‌‌                           (در محل for field use) مورد بازنگری قرار گیرد.لازم به یادآوریست كه نكات ظریفی نیز در امر آماده‌سازی سطحی وجود دارد كه حتما باید مورد توجه قرار گیرد از جمله اگر قطعه قبلا با روش ذرات مغناطیسی (magnetic particle) مورد آزمایش قرار گرفته باشد حتما باید دی‌مغناطیس شده و سپس عملیات آغاز گردد.از جمله مسائل دیگری كه باید به آن توجه نمود مسئله لایه دی كربوره سطحی است. سختی قطعه در حین عملیات سمباده زنی باید توسط دستگاه سختی سنج پرتابل مورد بررسی قرار گیرد تا پس از اتمام ناحیه دی كربوره، عملیات آماده سازی نهایی سطح و در نهایت مشاهده ساختار آغاز گردد. البته اگر هدف اولیه، بررسی ناحیه دی كربوره باشد مسلماً عملیات آماده سازی سطحی باید روی این ناحیه متمركز گردد.

 از جمله نكات دیگری كه توجه به آنها می‌تواند كیفیت متالوگرافی غیر مخرب را افزایش دهد دقت در برداشته نشدن رسوبها، كاربیدها و آخالهای غیر فلزی (اكسیدها و سولفیدها) در حین عملیات پولیش یا اچ است.پس از آماده سازی سطحی، مرحله اچ كردن از اهمیت خاصی برخوردار می‌شود كه باید مطابق استاندارد ASTM E 407 به انجام برسد.

 تكنیكهای تهیه رپلیكا

به طور كلی مساحتی در حدود 12×18 میلیمتر مربع برای تهیه رپلیكا در نظر گرفته می‌شود و سپس توسط یكی از دو روش زیر نسخه‌أی از توپوگرافی توسط رپلیكا ثبت می‌گردد:

1-  یك طرف فیلم پلاستیكی توسط حلال مناسبی نظیر استون یا متیل استات پوشیده شده و سپس روی ناحیه آماده سازی شده قرار می‌گیرد.

2-  سطح آماده شده توسط یك حلال مناسب (استون یا متیل استات) پوشیده می‌شود و سپس نوار پلاستیكی ( معمولاً استات سلولز) روی آن قرار می گیرد.

در تهیه رپلیكا هم نكاتی باید مورد توجه قرار گیرد از جمله بلافاصله پس از آماده سازی سطح از رپلیكا استفاده گردد تا اثراتی نظیر اكسید شدن سطح یا آلودگی آن به رپلیكا منتقل نگردد.نكته حائز اهمیت دیگر این است كه پس از خشك شدن فیلم پلاستیكی، باید آن را در محفظه‌أی خشك نگهداری كرد و آن را دور از هر گونه ضربه یا آسیب دیگری نگه‌داشت. 

بررسی میكروسكپی رپلیكا

برای افزایش كنتراست رپلیكا در زیر میكروسكپ(به ویژه در بزرگنمایی‌های پایین)معمولاً رپلیكا روی یك آینه قرار می‌گیرد. اگر رپلیكا نیاز به بررسی‌های SEM  داشته باشد، استفاده از طلا به‌عنوان پوشش توصیه شده است.(ASTM  STP  547)

در در تهیه گزارش توجه به این موضوع لازم است كه مشخصات ساختار باید به وضوح ذكر شود مثلاً در مورد جوش باید ساختار فلز پایه ، فلز جوش و ناحیه متاثر از جوش(HAZ) حداقل در ناحیه‌أی به طول 13 میلیمتر بررسی گردد. در ضمن تمام مرز دانه ها، رسوبهای مرزدانه ای، تركهاو حفره ها باید در حد امكان به وضوح مشخص شده باشند. رسوبها و آخالهایی كه بزرگتر از 1/0 میكرون می‌باشند باید به طور كامل روی رپلیكا ثبت شده باشند. در ضمن همانطور كه قبلاً نیز اشاره شد كاربیدهای اولیه و ثانویه، كربونیتریدها یا آخالهای غیر فلزی نباید در مرحله پولیش یا اچ از بین رفته باشند.

گزارش نویسی

1-  معمولاً بررسیها برروی رپلیكا برای میكروسكپ نوری در بزرگنمایی 50 تا 1000 برابر و برای بررسی با SEM در دامنه 500 تا 5000 برابر گزارش می‌شوند.

2-    هر رپلیكا باید كاملاً معرفی گردد. حداقل معرفی شامل شماره، نام، وجود پوشش روی رپلیكا و نام آماده كننده باشد.




:: مرتبط با: جوشکاری و NDT , متالورژی و ریخته گری ,
:: برچسب‌ها: معرفی متالوگرافی غیر مخرب (رپلیکا) استفاده از نوار نسخه برداری(Replica) روشی غیرمخرب برای ثبت توپوگرافی یك نمونه متالوگرافی بر روی فیلم پلاستیكی می‌باشد. رپلیكا می‌تواند توسط میكروسكپ نوری(LM) یا میكروسكپ الكترونی(SEM) مورد بررسی قرار گیرد. نمونه‌هایی كه توسط SEM مطالعه می‌گردند در خلاء پوشش داده می‌شوند تا رسانا شوند. آماده‌سازی سطح نمونه مورد آزمایش برای بررسی دقیق در محل بسیار مهم و حیاتی است. استاندارد ASTM E 407 ,

تاریخ انتشار : 1394/12/4 | نظرات