دانلود بررسی فرآیند ذوب

بررسی فرآیند ذوب مقاله بررسی فرآیند ذوب در 12 صفحه ورد قابل ویرایش

دسته بندی	فنی و مهندسی
فرمت فایل	doc
حجم فایل	14 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	12

بررسی فرآیند ذوب

چکیده

در این مقاله به فرآیند ذوب و تکنیک های ذوب می پردازد.

فرآیند VAR

فرآیند VAR معروفترین روشی است که در آمریکا، به طور گسترده برای ذوب مجدد الکترودهای سوپر الیاژ VIM به کار می رود . نمایی از کوره VAR در فرآیند ذوب در یک بوته مسی که با آب خنک می‌شود در فشار  صورت می گیرد. حرارت مورد نیاز از قوس جریان بالا و ولتاژ پایین بین الکترود و فلز مذاب تامین می شود. نرخ ذوب برای این فرآیند به صورت تابعی از توان ورودی کنترل می شود و دماهای فوق ذوب پایین قابل دسترسی است. نرخ انجماد را می توان با نرخ ذوب و شدت خنک کاری بوته به وسیله آب کنترل کرد. نرخ انجماد کنترل شده VAR مضرات ویژه الکترودهای VIM را کم می کند. ولی، تنها می تواند آخالهای اکسیدی را که در اثر فلوتاسیون در فرآیند VIM اولیه به وجود آمده حذف کند.

واژه های کلیدی: فرآیند ذوب اولیه، فرآیند پالایش، فرآیند ذوب ثانویه

فهرست مطالب

مقدمه    ۴

تکنیک های ذوب    ۵
فرآیندهای ذوب اولیه    ۵
فرآیندهای پالایش    ۷
فرآیندهای ذوب ثانویه    ۸
فرآیند VAR    ۱۰
فرآیند ESR    ۱۰
فرآیند EBCHR    ۱۱
فرآیند VADER    ۱۲
فرآیند ISM    ۱۴
نتیجه گیری   15

مقدمه

هر فرآیند ذوب ایده آل برای تولید سوپر آلیاژهای با کیفیت بالا باید شرایط زیر را داشته باشد:

1- قابلیت استفاده از هر نوع قراضه و مواد خام را داشته باشد.

2- کنترل دقیق ترکیب شیمیایی و بازیابی همه عناصر آلیاژی امکان پذیر باشد.

4- بدون توجه به کلاس و طبقه بندی آلیاژ، انعطاف پذیری و تطابق کامل برای ذوب همه نوع سوپر آلیاژ را داشته باشد.

4- از نقطه نظر اثر واکنشهای اصلاح، پالایش و توالی انجماد کاملاً قابل کنترل باشد.

5- از هر نوع منبع آلودگی مانند گازها، ناخالصی ها و آخالهای غیر فلزی مبرا و مصون باشد.

6- بالاترین تولید با کمترین هزینه امکان پذیر باشد.

به سادگی می توان فهمید که ترکیبی از همه موارد بالا را نمی توان در تنها یک روش ذوب خلاصه کرد. به این ترتیب، ذوب سوپر آلیاژها را می توان در سه شاخه طبقه بندی کرد:

1- فرآیند ذوب اولیه، که در آن آلیاژ با ترکیب فلزات خالص، فرو آلیاژها، برگشتی‌ها و قراضه ها تهیه می شود.

2- فرآیند پالایش، که می تواند در یک مرحله مجزا و یا همراه با فرآیند ذوب اولیه برای حذف ناخالصی ها و کنترل میزان گازها بصورت بگیرد.

3- فرآیند ذوب ثانویه، که تاکید آن بر کنترل انجماد و تولید شمشهای با ساختار مناسب و بی عیب است. تهیه شمشهای با خلوص بالا بدون حضور عیبهای ناخواسته از مواد دیر گداز و یا اتمسفر هوا از اهداف این مرحله است.

تکنیک های ذوب

فرآیندهای ذوب اولیه

ساده ترین روش برای ذوب اولیه سوپر آلیاژها در مقیاس زیاد، ذوب در کوره قوس الکتریک (EAF) است. فرآیند ذوب در هوا صورت می گیرد و حرارت مورد نیاز نیز از قوس الکتریکی بیش الکترودهای گرافیتی و مواد شارژ تامین می شود. عموماً، از اکسیژن گازی نیز برای کاهش مقادیر کربن، هیدروژن و نیتروژن استفاده می شود. ذوب تهیه شده اغلب به صورت شمش برای محصولات نوردی و یا الکترود برای رسیدن به کیفیتهای بالاتر در فرآیندهای ذوب مجدد، ریخته می شود عمده مزایای (EAF) به ترتیب زیر است:

1- انعطاف پذیری در نوع و شکل مواد شارژ

2- کنترل دمایی خوب

3- سرباره فعال سیال برای پالایش متالورژیکی

4- بیشترین تولید با کمترین قیمت

معایب این روش نیز دارای ترتیب زیر است:

1- حضور مواد نسوز

2- هوای محیط

3- سرباره

فقدان شرایط هم زدن خوب باعث افزایش زمان پالایش شده و ذوب از لحاظ همگن بودن فقیر خواهد بود.

تعدادی از سوپر آلیاژها، به ویژه سوپر آلیاژهای پایه Co و Fe-Ni را می توان به وسیله روشهای مختلف ذوب در هوا که برای فولادهای زنگ نزن به کار می‌رود، ذوب و تهیه کرد. با این وجود، برای اغلب سوپر آلیاژهای پایه Ni و یا پایه Fe-Ni، فرآیند ذوب اولیه باید در کوره ذوب القایی در خلاء (VIM) صورت بگیرد. استفاده VIM مقدار گازهای بین نشین (N₂,O₂) را به مقادیر کمتر کاهش داده و شرایط بسیار خوبی را برای افزایش یو کنترل مقادیر Ti,Al (و دیگر عناصر نسبتاً فعال) فراهم می سازد. مقادیر سرباره و آخال نیز در مقایسه با روش ذوب در هوا به شدت کاهش می یابد.

شارژ اولیه برای کوره VIM ، آلیاژهای پایه است و عناصر آلیاژی فرار به آن اضافه نمی شود. بعد از آنکه شارژ در اثر یکسری واکنشهای خروج گاز و جوش ذوب شد، همگن سازی و پالایش انجام می شود. قبل از ریخته گری الکترودها، ترکیب مذاب کاملاً کنترل شده و اصلاح می شود. الکترودها را می توان هم در خلاء و هم تحت گاز خنثی ریخته گری کرد.

عمده معایب فرآیند VIM عبارت است از:

1- سایش نسوز و واکنشهای ذوب- نسوز که منجر به تولید آخالهای اکسیدی می‌شود.

2- عدم کنترل نرخ انجماد که منجر به تشکیل لوله انقباضی اضافی و جدانشینی انجمادی می شود.

3- درشت ساختار و ریز ساختار غیر یکنواخت.

فرآیندهای پالایش

سه فرآیند پالایش اولیه برای سوپر آلیاژهای تولید شده از فرآیند EAF مورد استفاده قرار می گیرد. گاززدایی در خلاء (VD) اولین مرحله برای بالا بردن کیفیت محصول کوره الکتریکی است. در این فرآیند، فلز مذاب در یک محفظه مجزا و در معرض فشارهای بسیار پایین پالایش می شود. تحت این شرایط گازهای حل شده مانند مونواکسید کربن، هیدروژن و نیتروژن کاهش می یابد. برخی تجهیزات مانند الکترودهای گرافیتی یا کویلهای القایی نیز برای حرارت دهی فلز مذاب در حین و یا در ادامه فرآیند گاززدایی استفاده می شود.

توسعه فرآیندهای گاززدایی منجر به فرآیند کربن زدایی با اکسیژن در خلاء (VOD) گردید که در آن، فولادهای زنگ نزن و سوپر آلیاژها را میتوان تحت شرایط بسیار کنترل شده عمل آورد. در این فرآیند پالایش، فلز مذاب تهیه شده از EAF که دارای مقادیر زیادی کربن و کروم است تحت خلاء و با تزریق اکسیژن کربن زدایی می‌شود. این عمل، اجازه می دهد تا در تولید سوپر آلیاژها، از مواد خام حاوی کربن زیاد با قیمت پایین تر استفاده کرد. برای بالا بردن کیفیت گاززدایی می توان مذاب را به وسیله آرگون و یا القاء و یا هر دو هم زد.

سومین روش پالایش، تکنیک کربن زدایی به وسیله آرگون و اکسیژن (AOD) است در این روش، فلز مذاب معمولاً با تزریق اکسیژن و آرگون کربن زدایی می شود. مخلوط اکسیژن و آرگون از نازلها یا افشانکهای مجزا تزریق و نسبت آرگون به اکسیژن با پالایش یا کربن زدایی به تدریج افزایش می یابد. پس از رسیدن کربن بهحد مورد نیاز، واکنش های مذاب سرباره، مانند احیاء کروم و گوگرد زدایی را می توان با هم زدن مذاب به وسیله تزریق آرگون خالص تشدید کرد. تزریق آرگون همچنین، گازهای حل شده دیگر را خارج می کند.

فرآیند VAR

فرآیند VAR معروفترین روشی است که در آمریکا، به طور گسترده برای ذوب مجدد الکترودهای سوپر الیاژ VIM به کار می رود ]1،4[. نمایی از کوره VAR در فرآیند ذوب در یک بوته مسی که با آب خنک می‌شود در فشار  صورت می گیرد. حرارت مورد نیاز از قوس جریان بالا و ولتاژ پایین بین الکترود و فلز مذاب تامین می شود. نرخ ذوب برای این فرآیند به صورت تابعی از توان ورودی کنترل می شود و دماهای فوق ذوب پایین قابل دسترسی است. نرخ انجماد را می توان با نرخ ذوب و شدت خنک کاری بوته به وسیله آب کنترل کرد. نرخ انجماد کنترل شده VAR مضرات ویژه الکترودهای VIM را کم می کند. ولی، تنها می تواند آخالهای اکسیدی را که در اثر فلوتاسیون در فرآیند VIM اولیه به وجود آمده حذف کند.

فرآیند ESR

در سالهای اخیر به علت امکان تهیه و بهبود سوپر آلیاژهای بسیار تمیز ذوب ESR بسیار مورد توجه قرار گرفته است. ذوب ESR نیز در یک بوته مسی آبگرد صورت می گیرد. الکترود در یک سرباره تصفیه غوطه ور می شود و حرارت به وجود آمده در سرباره به وسیله جریان مستقیم الکتریکی که از میان الکترود و سرباره به حوضچه مذاب می رسد ایجاد می‌شود. اولین منرحله تصفیه و پالایش، از واکنشهایی که در حین تشکیل قطره بر روی نوک الکترود و فصل مشترک حوضچه مذاب- سرباره به وجود می آید نتیجه می شود. عمده ترین مزایای ESR عبارت است از:

1- بهبود تمیزی و کیفیت بالا.

2- فقدان مکانیزم هایی برای تشکیل «لکه های سفید» ]4[.

فرآیند ESR در مقایسه با VAR نسبت به کیفیت شمش (لوله انقباضی و تمیزی) کمتر حساس است. Klein و همکاران ]10[، تحقیقی بر روی شمش های IN718 تولیدی به دو روش VAR و ESR انجام دادند. نتیجه این تحقیقات نشان داد که شمش ESR از لحاظ یکنواختی ترکیبات شیمیایی بهتر، ریز ساختار دندریتی آن ریزتر و توزیع کاربیدهای آن بسیار یکنواخت تر است.

مضرات ESR نیز عبارت است از:

1- پتانسیل برای گیر کردن و به دام افتادن سرباره در مذاب

2- پتانسیل برای جدانشینی در شروع فرآیند

3- سرباره های ناپایدار

دانلود بررسی فرآیندهای جوشکاری مقاومتی

بررسی فرآیندهای جوشکاری مقاومتی مقاله بررسی فرآیندهای جوشکاری مقاومتی در 23 صفحه ورد قابل ویرایش

دسته بندی	فنی و مهندسی
فرمت فایل	doc
حجم فایل	22 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	23

بررسی فرآیندهای جوشکاری مقاومتی

فرآیندهای جوشکاری «مقاومتی»                   Resistance    Welding                    

مقدمه و کلیات : فرآیندهای جوشکاری مقاومتی با فرآیندهای قبلی تفاوت کلی دارد .اتصال دو سطح توسط حرارت و فشار توأماً انجام می گیرد .فلزات به دلیل مقاومت الکتریکی در اثر عبور جریان الکتریکی گرم شده و حتی به حالت مذاب نیز می رسند که طبق قانون ژول حرارت حاصل با رابطه زیر تعیین می شود .Q=KRI2t                    

=I         شدت جریان( آمپر) ، R مقاومت( اهم)، t زمان( ثانیه) وQ ،حرارت (ژول).

فرآیندهای قوس الکتریکی حرارت در روی کار بوسیله هدایت و تشعشع توزیع می شود اما در فرآیندهای جوشکاری مقاومتی حرارت در عرض داخلی و سطح مشترک دو ورق در موضع اتصال در اثر عبور جریان الکتریکی تولید و منتشر  می شود . جریان الکتریکی مذکور از طریق الکترودها و تماس آنها به سطح کار منتقل و یا از طریق ایجاد حوزه مغناطیسی احاطه شده در اطراف کا به قطعه القاء می شود . هر چند هر دو روش بر اساس حرارت مقاومتی پایه گذاری شده است اما معمولاً نوع اول فرآیند جوشکاری مقاومتی و دومی به فرآیند جوشکاری القائی نیز مرسوم شده است .

فاکتورهای شدت جریان و زمان از طریق دستگاه جوش قابل کنترل هستند ، اما مقاومت الکتریکی به عوامل مختلف بستگی دارد از جمله : جنس و ضخامت قطعه کار ، فشار بین الکترودها ، اندازه و فرم و جنس الکترودها و چگونگی سطح کار یعنی صافی و تمیزی آن .

مقاومت 3 مقاومت تماس بین دو ورق مهمترین قسمت است. فلزات دارای مقاومت الکتریکی کم بوده بالنتیجه مقاومتهای 1و3و5 اهمیت بیشتری پیدا           می کنند . مقاومتهای 2و4 بستگی به ضریب مقاومت الکتریکی و درجه حرارت قطعه کار دارد .مقاومتهای 1 و 5 ناخواسته بوده و باید حتی المقدور آنرا کاهش داد . تمیزی سطح کار و الکترود و نیروی فشاری وارد بر الکترود عوامل تقلیل دهنده این مقاومتها (1و5) می باشند .

از نظر اقتصادی لازم است که فاکتور زمان حتی المقدور کاهش یابد . که در نتیجه جریان الکتریکی لحظه ای بالا در حدود 10000 – 3000 آمپر با ولتاژ 10 – 5/0 ولت مورد نیاز است . انواع مختلف روش های جوشکاری مقاومتی به روش ایجاد مقاومت موضعی بالا و تمرکز حرارت در نقطه مورد نظر ارتباط دارد ، ولی به هر حال تماس فیزیکی بین الکترودهای ناقل جریان الکتریکی و قسمت هایی که باید متصل شوند نیز مورد نیاز است . بطور کلی فرآیندهای جوشکاری مقاومتی یکی از بهترین روش ها برای اتصالات سری است .

دستگاههای جوشکاری مقاومتی شامل دو واحد کلی است : واحد الکتریکی (حرارتی) واحد فشاری(مکانیکی) . اولی باعث بالا بردن درجه حرارت موضع مورد جوش و دومی سبب ایجاد فشار لازم برای اتصال دو قطعه لب رویهم در محل جوش است .

منبع معمولی تأمین انرژی الکتریکی ، جریان متناوب 220 یا250 ولت است که برای پائین آوردن ولتاژ و افزایش شدت جریان (به مقدار مورد لزوم برای جوشکاری مقاومتی) از ترانسفورماتور استفاده می شود .که سیم پیچ اولیه با سیم نازکتر و دور بیشتر و ثانویه با سیم کلفتر و دور کمتر (اغلب یک دور ) به الکترودها متصل است .

جریان الکتریکی از طریق دو الکترود (فک ها) به قطعه کار و موضع جوش هدایت می شود که معمولاً الکترود پائین ثابت و بالایی متحرک است .الکترود همانند گیره یا فک ها دو قطعه را دروضعیت لازم گرفته و جریان الکتریکی برای لحظه معین عبور می کند که سبب ایجاد حرارت موضعی زیر دو الکترود در سطح مشترک دو ورق می شود. جریان الکتریکی در سطح تماس باعث ذوب منطقه کوچکی از دو سطح شده و پس از قطع جریان و اعمال فشار معین و انجماد آن ، دو قطعه به یکدیگر متصل می شوند .

الکترود در فرآیند های مختلف مقاومتی می تواند به اشکال گوناگونی باشد که دارای چندین نقش است از جمله : هدایت جریان الکتریکی به موضع اتصال ، نگهداری ورقها بر رویهم و ایجاد فشار لازم در موضع مورد نظر و تمرکز سریع حرارت در موضع اتصال الکترود باید دارای قابلیت هدایت الکتریکی و حرارتی بالا و مقاومت «اتصالی» یا تماسی (contact     resistance)  کم و استحکام و سختی خوب باشد ،علاوه بر آن این خواص را تحت فشار و درجه حرارت نسبتاً بالا ضمن کار نیز حفظ کند .ازاین جهت الکترود ها را از مواد آلیاژی مخصوص تهیه می کنند که تحت مشخصه یا کد RWMA به دو گروه A آلیاژهای مس و B فلزات دیر گدار تقسیم بندی می شوند ، در جدول (1001) و (1101) مشخصات این دو گروه درج شده است .

مهمترین آلیاژهای الکترود مس ـکرم ، مس ـ کادمیم ، و یا برلیم ـکبالت  ـ مس می باشد .این آلیاژها دارای سختی بالا و نقطه انیل شدن بالائی هستند تا در درجه حرارت بالا پس از مدتی نرم نشوند ، چون تغییر فرم آنها سبب تغییر سطح مشترک الکترود با کار می شود که ایجاد اشکالاتی می کند که در دنباله این بخش اشاره خواهد شد .

همانطور که قبلاً اشاره شد قسمت هائی که قرار است بیکدیگر متصل شوند باید کاملاً برروی یکدیگر قرار داشته و در تماس با الکترود باشند تا مقاومتهای الکتریکی «تماسی» R1  وR5 کاهش یابد . مقاومت الکتریکی بالا بین نوک یا لبه الکترود و سطح کار سبب بالا رفتن درجه حرارت در محل تماس می شود که اولاً مرغوبیت جوش را کاهش می دهد (جوش مقاومتی ایدآل جوشی است که علاوه بر استحکام کافی علامتی در سطح آن ملاحظه نشود ) .

د : “ له کردنی ” Mash   welding  :

این روش در تولید شبکه های سیمی نظیر سبد یا محافظ های توری لامپ های مختلف یا اسکلت مفتولی برای بتونهای مسلح و یا سیم ورق نظیر چرخهای بعضی از انواع اتومبیل بمیزان فراوان بکار گرفته می شود . سیم ها با طرح لازم بر روی فک ها با الکترودیی که به صورت مسلح با شکاف های پیش بینی شده قرار می گیرند و با یک فشار و پائین آوردن الکترود جریان الکتریکی از محل تماس سیمهای رویهم قرار داده شده عبور کرده و بر اساس جوش مقاومتی ذوب موضعی در این محلها بوجود آمده و پس از پایان عبور جریان الکتریکی عمل اتصال انجام می گیرد .

ح : فرآیند جوشکاری “ کوک” Stich  welding    :

یکی از الکترودها در این فرآیند بنحوی طرح شده است که توسط سیستم کنترل شده ای حرکت متناوب رفت و برگشتی (بالا و پائینی) دراد و همزمان با این حرکت صفحه کار نیز شبیه پارچه در زی چرخ خیاطی حرکت انتقالی افقی می کند . بدین ترتیب یک سری جوش نقطه ای بطور متوالی با فاصله معین بین ورق ها ایجاد می شود که شبیه بخیه های دوخته شده در زیر چرخ خیاطی است . می توان فاصله نقطه جوش ها را آنچنان کاهش داد تا دکمه های جوش کمی بر روی هم سوار شوند . در این حالت به شدت جریانی بیش از حد عادی نیاز است چون مقداری از جریان الکتریکی از جوش مجاور عبور می کند .

و : جوش “ پیش طرحی” Projection    welding      :

اصول کلی این روش شبیه جوشکاری نقطه مقاومتی است . ورق ها قبلاً تغییر فرم مناسبی داده می شوند . بطورکلی محلهای جوش شامل برجستگی های لازم است و هنگامیکه دو ورق در زیر الکترود (که می تواند شبیه فکهای پرسکاری دارای فرمهای خاصی باشد ) قرار گرفت و فشار و جریان الکتریکی لازم در الکترود اعمال شد جریان الکتریکی از محلهای تماس یا موضع های بر آمده عبور کرده و مطابق با اصول کلی جوشکاری مقاومتی در این نقاط ذوب موضعی ایجاد و سپس دو قطعه بیکدیگر متصل می شوند  .

تفاوت کلی این فرآیند همانطور که اشاره شد در شکل الکترودها است که شبیه فکهای پرس می باشد . همچنین فشار و شدت جریان بالاتر است . بدین ترتیب در یک سیکل عملیات چندین نقطه جوش داده می شوند . یکی از نکات حساس و مهم در این فر آیند جنس الکترود ها است که اولاً باید دارای ضریب هدایت الکتریکی و حرارتی کم و ثانیاً مقاومت و سختی خوب و درجه حرارت انیل شدن بالا باشند که قبلاً نیز به آنها اشاره شده است . از طرف دیگر سطوح این فکها باید کاملاً موازی باشند و به دلیل وسعت سطح آنها تا موازی بودن آنها موجب تغییرات در میزان فشار شده و درنتیجه چگالی جریان الکتریکی در نقاط تماس مختلف یکسان نخواهد شد . و در بعضی نقاط جوش ناقص و در برخی نقاط دیگر ممکن است جوش کامل باشد .

بدیهی این روش نیز برای مصارفی که میزان تولید زیاد است بسیار مناسب و اقتصادی است .

جوشکاری مقاومتی “ غلطکی ” یا نواری Seam     welding        :

این فرآیند نیز تقریباً نوع تکمیل شده فرآیند جوشکاری مقاومتی نقطه ای می باشد و برای جوشکاری اشکال استوانه ای و بشکه ای و لبه های بر روی هم مناسب است  . برای اتصال کافی است که لبه های بر روی هم ورق ها در زیر غلطک های دستگاه گذاشته شود تا عملیات جوش انجام گیرد . دو غلطک ورق کار را در میان خوفشار داده و جریان از داخل غلطکها عبور کرده و بطور متناوب قطع و وصل می شود که زمان قطع و وصل قابل تنظیم است و می تواند تا 50/1 ثانیه یا یک سیکل جریان متناوب HZ 50 تقلیل یابد . با قطع و وصل جریان الکتریکی و حرکت متناوب یا دائم قطعه کار بین غلطک ها دکمه های جوش به طور متوالی بین سطح مشترک دو ورق بوجود می آید . همانطور که در جوش “ کوک” اشاره شد دکمه های جوش در اینجا نیز می توانند از همدیگر فاصله داشته و یا بر روی یکدیگر سوار شوند.

اصول دستگاه از نظر ترانسفورماتور ، سیستم فشار دهنده و غیر شبیه بقیه دستگاههای جوش مقاومتی است . همچنین نکاتی که درمورد جنس الکترودها و مشخصات آنها قبلاً توضیح داده شده است در این مورد نیز صادق می باشد ، بویژه اینکه چگالی جریان بالا لبه تماس غلطک با سطح کار کم (حدود 4 ـ 3 میلیمتر ) می باشد .چسبیدن اکسیدها و ناخالصی ها بر روی لبه غلطک و یا گرم شدن زیاد و احیاناً تغییر شکل آن شرایط عملیات جوش “نواری ” را تغییر می دهد .برای این منظور معمولاً تدابیر خاصی برای پاک کردن و سرد نمودن غلطک ها در ضمن کار پیش بینی می شود. کنترل شدت جریان و نحوه قطع و وصل آن نکته تکنیکی و قابل توجه دیگری است که در طرح دستگاههای جوش نواری یا باندی در نظر گرفته می شود.

فهرست مطالب

سپاسگزاری

فرایندهای جوشکاری                                                                        1

فرایند جوشکاری مقاومتی نقطه ای                                                        11

اصطلاحات و بهسازی در نحوه جوشکاری نقطه ای                              21

جوشکاری مقاومتی غلطکی                                                                 25

اصطلاحات و بهسازی برای جوشکاری مقاومتی غلطکی                        28

فرایند جوش جرقه ای                                                                      31

فرایند جوش سربه سر                                                                      32

فرایند جوش تصادمی                                                                        32

نکات ایمنی در جوشکاری و برشکاری                                            33

دانلود بررسی فلز مس و کاربردهای آن

بررسی فلز مس و کاربردهای آن مقاله بررسی فلز مس و کاربردهای آن در 16 صفحه ورد قابل ویرایش

دسته بندی	فنی و مهندسی
فرمت فایل	doc
حجم فایل	55 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	16

بررسی فلز مس و کاربردهای آن

1- خلاصه

مس از محلول اسیدی سولفات در حضور اسید سولفور مس و یا استفاده از آندگرافیتی بررسی شده است . تأثیرات متغیرها نظیر غلظت دی اکسید سولفور ،‌‎ غلظت مس، غلظت اسید سولفوریک ، دانسیته جریان و دما بر روی ولتاژ پیل ، پتانسیل آندی ، توان مصرفی، بازدهی جریان ، کیفیت رسوب ، مورفولوژی سطح ، جهت یابی کریستالی و نوع پلاریزانسیون نیز مورد مطالعه قرار گرفته است . سایر مواد بکار رفته در آند مانند  و   ti و ti-Iro2 نیز برای بررسی تأثیراتشان روی فعالیت الکترولیت در اکسیداسیون so₂ و نیز کیفیت رسوب انجام شده است . کاتدی مستطیل شکل از جنس فولاد زنگ نزن با ابعاد نول  و عرض  و به ضخامت 2cm برای  مس بکار برده شده است . افزایش غلظت so₂ ، غلظت مس ، غلظت اسید سولفوریک و دما ، توان مصرفی را کاهش می دهند . این متغیرها تأثیری بر روی بازدهی جریان رسوب گذاری مس ندارند . حضور so₂ در الکترولیک مس ، منحنی های پلاریزاسیون آندی و کاتدی را تغییر می دهد . علاوه بر این باعث تغییر در جهات کریستالی در مورفولوژی سطح مس رسوب کرده نیز قابل مشاهده است . مشخص شده که توان مصرفی مینیمم و بازدهی جریان ماکزیمم و مورفولوژی بهبود یافتة ‌سطح با استفاده از آند گرافیکی ، قابل دلتایابی است.

2- مقدمه

در طی 20 سال گذشته استخراج مس دستخوش تحولات بسیاری قرار گرفته اند . فرآیندهای پیرو متالوژی و هیدورمتالوژی پیشرفت کرده اند و روشهای بدیعی برای انجام این فرآیندها گزارش شده است. مشکل اقتصادی تکنولوژی در ارتباط با so₂ از مس توسط فرآیندهای پیروستالورژیکی سبب پیشرفت فرآیندهای هیدروستالورژیکی جهت بازیافت مس از کنساتره های بیان گشته است . عملیات عمده ای که در پروسه های هیدرومتالورژی بکار می روند شامل تشویه ، لیچینگ و  می باشند.

در سالهای اخیر افزایش قابل توجهی در تولید مس به روش  صورت گرفته است . ایراد اصلی این عملیات ، نیاز آن به انرژی فراوان جهت  مس در مقایسه با انرژی مصرفی e.firing مس می باشد.

این پروسه تقریباً نیاز به 8 تا 10 برابر توان مصرفی در e.fin دارد .

این نیاز بالا در انرژی  مس سبب انجام تحقیقاتی به منظور کاهش انرژی مصرفی شده است . یکی از راههای ارائه شده ، جایگزین کردن یک واکنش آندی انتخابی به جای واکنش احیاء اکسیژن است . واکنش آندی انتخابی که ممکن است بکار رود بصورت زیر است :

1 )    

2 )    

3 )    

4 )    

واکنشهای فوق به غیر از واکنش 1 ،‌ در پتانسیل های پایین تری نسبت به پتانسیل احیاء اکسیژن می شوند . با این وجود ، واکنش 4 جاذبه بیشتری برای محققین داشته است . اکسیداسیون  محلول در آندهای کربین و گرافیتی توسط محققین متعددی بررسی شده است.

Wiesener به این نکته اشاره کرده است که آندهای کربنی بار یاکسیداسیون آندی  مناسب نیست. Pace و stauter نیز دریافتند که توان مصرفی برخلاف مقدار بدست آمده در روشهای متدوال ،  به ازای یک kg از مس می باشد.

Bharucha ، موفق به طراحی نوعی آندگرافیتی جهت  مس شد . به این صورت که مخلوطی از هوا و 12% الی 15%  بر روی یک گرافیت آندی متخلخل Spargod شد .

البته این روش بالاتر از محدودة مشخصی در مقیاس آزمایشگاه کاربرد ندارد .

امروزه تلاش زیادی جهت بررسی تأثیرات اسید سولفوریک بر روی  مس از الکترولین سولفاتی انجام می شود . اسید سولفوریک به عنوان منبع  بکار می رود زیرا استخراج محیطی  که عمدتاً به صورت اسید سولفوریک می باشد و انتقال آن به پیل مس جهت تغییر آن به  و کاهش هم زمان انرژی مصرفی ،‌ سبب سهولت بیشتری می شود .

ترکیبات متداول دیگری نظیر  و  برای جلوگیری از تشکیل سولفاتهاشان در پیل  مس بکار نمی رود زیرا ممکن است در  مس تأثیر بگذارند یک آند گرافیتی جهت بررسی تأثیرات اسید سولفوریک بر روی ولتاژ پیل ،‌ توسط سر پوشی از جنس شیشه پلاستیکی و نیز تدارکات لازم به منظور داخل کردن آندو کاتد ،‌ پوشیده شده است . کادهای بکار رفته مستطیل شکل و از جنس فولاد زنگ نزن هستند و ابعاد زیر را دارند : طول  ، عرض  و ضخامت 2mm . جهت اتصال الکتریکی به کاتد نوارهایی با جنس مشابه و با ابعاد زیر بکار می روند:

طول cm 11 و عرض cm 1 و ضخامت mm 2 که این نوارها به مرکز لبه فوقانی صفحات مستطیل شکل ، جوش خورده اند . آندهای بکار رفته متشکل از گرافیت ،  ،  ، Ti و ti-Iro2  می باشند . آندهای بکار رفته نیز ،‌ ابعادی مشابه کاتد دارند . یک الکترود کالومل به عنوان الکترود مرجع بکار می رود که یک سوکننده جریان برق می باشد و با ماکزیمم قدرت ، کالومل به عنوان الکترود مرجع بکار می رود که یک سو کننده جریان برق می باشد و با وارد کردن ولتامترهایی دقیق در مدار، اندازه گیری می شوند ، یک ترمستات نیز جهت فراهم کردن دمای مورد نیاز الکترولیت بکار می رود . محلول الکترولیک از شناساگر سولفات مس  اسید سولفوریک ، اسید سولفوروس و آب مقطر تشکیل شده است.

-3-  غلظت اسید سولفوریک

تأثیر غلظت اسید سولفوریک در طی  مس در محدوده  بررسی شده است و تأثیرات آن بر روی پتانسیل آندی و ولتاژ پیل در جدول 1 آروده شده است. ولتاژ پیل و پتانسیل آندی با افزایش غلظت اکسید تا  کاهش می یابند . اگر چه کاهش در ولتاژ اندک است . تغییرات غلظت اسید سولفوریک تأثیر قابل توجهی بر روی بازدهی جریان و توان مصرفی ندارد. نتایج مشابهی در این باره توسط  vinshra و coopen بدست آمده است . آنها ،‌ مس را در محلولهایی حاوی غلظت بالای اسید سولفوریک در حدود  می کنند و تنها کاهش جزئی در بازدهی جریان حاصل می شود.

4-3- دما

تأثیرات دما در حین  مس در محلولی حاوی آهن و  ، توسط coopen بررسی شده است وی نتیجه می گیرد که دما نقش مهمی در تعیین کیفیت رسوب کاتدی بازی می کند . در این بررسی ، تأثیر دما در محدودة 30  تا 60 درجه سانتیگراد بررسی شده است . ولتاژ پیل و پتانسیل آندی با  افزایش دمای حوضچه کاهش می یابند ( شکل 4 ) . هیچ تغییری در بازدهی جریان در محدوده دمای ذکر شده مشاهده نمی شود و حدود 98% کل می باشد . شکل 5 تأثیر دما را روی توان مصرفی نشان می دهد . با افزایش دما کاهش قابل توجهی در توان مصرفی مشاهده می شود . توان مصرفی تقریباً بصورت خطی با افزایش دمای حوضچه کاهش می یابد . مشخص شده که دمای بالاتر کیفیت رسوب را بهبـود می بخشد و این مطابق با نتایج گزارش شده توسط Coopon  می باشد.

5-3- چگالی جریان

تغییرات در چگالی جریان در حین  مس در محدودة 100 الی 300 بررسی شده است و تأثیرات آن بروی ولتاژ پیل ، پتانسیل آندی و توان مصرفی و بازدهی جریان مشاهده شده است . شکل 6 تأثیرات دانسیته جریان را بر روی ولتاژ پیل و پتانسیل آندی نشان می دهد . نتایج فوق نشان می دهند که ولتاژ پیل و پتانسیل آندی در حین  مس با افزایش دانسیته جریان ، افزایش می یابند . افزایش در ولتاژ پیل و پتانسیل آندی ممکنست به جهت افزایش پلاریزاسیون آندی و کاتدی نیز باشد . توان مصرفی با افزایش دانسیته جریان افزایش می یابد ( شکل 7 ) ، بازدهی جریان ثابت می ماند (98%) تا محدود  200 و رسوبات پودری با افزایش دانسیته جریان تشکیل می شوند . طبق گزارش misha وcoopen ، این مسئله ممکنست بخاطر تجاوز دانسیته جریان از حد بحرانی باشد.

6-3- جایگزینی آند

جنس آند ،‌ نقش مهمی در اکسیداسیون الکتریکی   دارد . تأثیرات جنسهای مختلف آند بر روی  مس در حضور  بررسی شده اند . نتایج در جدول 2 ، در حضور و غیاب  جهت مقایسه آورده شده است . شکل 8 ، ولتاژ پیل را برای 4 آند مختلف  و  و Ti – Iro2 و گرافیت ،‌ نشان می دهد . در این آزمایشها  در دمای  انجام شده است.

از آنجا که  در همه آزمایشها ،‌ ترکیب حوضچه ،‌ دما ، فاصله الکتروها ، دانسیته جریان و جنس کاتد ،‌ ثابت نگه داشته شده است ،‌ تغییرات مشاهده شده در ولتاژ پیل ممکنست بخاطر جنس های مختلف آند باشد . 

فهرست مطالب

- خلاصه ۴
۲- مقدمه ۵
۲-۲- الکترولیز ۸
۳-۲- اندازه گیری پلاریزاسیون ۸
۴-۲- آزمایش رسوب ۹
۳- نتایج ۹
۱-۳- غلظت دی اکسید سولفور ۹
۲-۳- غلظت مس ۱۰
۳-۳- غلظت اسید سولفوریک ۱۱
۴-۳- دما ۱۲
۵-۳- چگالی جریان ۱۳
۶-۳- جایگزینی آند ۱۳
۷-۳- رفتار پلاریزاسیون ۱۵
۱-۷-۳- رفتار پلاریزاسیون آندی ۱۶
۲-۷-۳- پلاریزاسیون کاتدی ۱۸
۸-۳- جهت یابی کریستالوگرافی ۱۹
۹-۳ – شکل شناسی ( مورفولوژی ) رسوب ۲۰
۴ ـ نتیجه گیری ۲۲

دانلود بررسی فلزات سنگین

بررسی فلزات سنگین مقاله بررسی فلزات سنگین در 17 صفحه ورد قابل ویرایش

دسته بندی	فنی و مهندسی
فرمت فایل	doc
حجم فایل	17 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	17

بررسی فلزات سنگین

فلزات سنگین

در کتب و مراجع گوناگون تعاریف و تفسیرهای مختلفی از فلزات سنگین به عمل آمده است. علت اطلاق لفظ سنگین، وزن مخصوص بالاتر از 6 گرم بر سانتیمتر مکعب می‌باشد، که این فلزات دارا هستند. این فلزات دارای نقاط ذوب و جوش بسیار متفاوتی می‌باشند.

به طوری که در این گروه جیوه Hg پائین‌ترین نقطه جوش یعنی ^oc87/38- و مولیبدن (Mo) بالاترین نقطه جوش یعنی c ⁰ 4612 را دارا می‌باشد.

اکسید فلزات سنگین در جدول تناوبی هرچه به طرف گازهای نادر پیش برویم، در طبیعت پایدارتر است، و در سیستم بیولوژی با مولکول‌های آلی ایجاد کمپلکس‌های پایدار می‌نماید.

حضور برخی از این عناصر از نظر تغذیه حائز اهمیت می‌باشد. در حالی که در شرایط مشابه حضور برخی از آنها در بافت زنده مضر می‌باشد. نیاز پستانداران به روی و مس به مراتب بیشتر از ید و سلینیوم و غلظت آهن و روی در بافت‌های حیوان ضروری‌تر از منگنز و کبالت می‌باشد.

برخی عناصر غیر ضروری مانند برم (Br) و ربیدیوم (Rb) و سیلیکون در مقایسه با فلزات کمیاب ضروری با غلظت بالا در بافت نرم و خون حضور دارند.

فلزات سنگین نظیر آهن- روی و مس برای تعداد زیادی از آنزیم‌ها در حکم یک کانون فعال هستند. این فلزات در غلظت‌های پائین در بدن یافت می‌شود، ولی اثر فوق‌العاده‌ای در بدن دارند.

فلزات سنگین نظیر نقره (Ag)، کادمیوم (Cd)، قلع (Sn)، جیوه (Hg)، سرب (Pb)، و فلزاتی که خاصیت الکترونگاتیویته زیادی دارند مانند مس، نیکل و کبالت، میل ترکیبی شدیدی با گروه‌های آمینی و سولفیدریل دارند.

آنزیم‌ها به وسیله این فلزات متلاشی شده و قدرت آنزیمی خود را از دست می‌دهند. به علاوه این فلزات در عمل سوخت و ساز بدن وارد شده و عمل متابولیسم را مختل می‌نمایند.

درجه سمی بودن فلزات سنگین را از میزان الکترونگاتیویتة آنها می‌توان طبقه بندی نمود، که به این ترتیب با پایداری کمپلکس‌های مشتق شده از این فلزات هماهنگی می‌کند. طبقه‌بندی این فلزات به صورت زیر می‌باشد.

Hg- Cu- Sn- Pb- Ni- Co- Cd- Fe- Zn- Mn- Mg- Ca- Sr- Cr

1-نقش بهداشتی فلزات سنگین

در دهه گذشته تحقیقات زیادی بر روی اهمیت فلزات سنگین در سیستمهای بیولوژیکی انجام گرفته است. علت این بررسی‌ها افزایش نگرانی کسانی بوده است، که در مناطق صنعتی زندگی می‌کنند، و در تماس دائمی و مستقیم با این عناصر بوده‌اند، که امکان اثر بیولوژیکی محیط بر روی اینها وجود داشته است. در حقیقت نقش عناصر جزیی و اثرات مفید و مضر آنها بر روی سیستم بیولوژیکی انسان از اهمیت خاصی برخوردار است. از 90 عنصر شیمیایی که در پوسته زمین یا اتمسفر وجود دارد، فقط 12 تای آنها به میزان زیادی در بدن انسان وجود دارند که عبارتند از:

Cn- Fe- Mg- Cl- Na- S- K- P- N- H- C- O

از این عناصر چهارتای اول 96% وزن کل ارگان زنده را تشکیل می‌دهد و بقیه 6/3% آن را شامل می‌گردد، و حدود 70 عنصر باقیمانده 4/0 بقیه را شامل می‌شوند، که اینها عناصر جزئی می‌باشند. چنین بنظر می‌رسد، که از این 70 عنصر 14تای آنها برای متابولیسم بدن انسان ضروری می‌باشند.

جورج موریسون   عناصر جزئی را به سه دسته تقسیم می‌کند.

الف) آنهایی که برای جانوران عالی ضروری می‌باشند.

ب) آن دسته از عناصر که ضرورت آنها ممکن می‌باشد.

ج) آن دسته از عناصر که ضروری نمی‌باشند.

عناصر ضروری برای متابولیسم بدن انسان عبارتند از: کرم، کبالت، مس، فلوئور، آهن، ید، منگنز، مولیبدن، نیکل.

2-  شناسایی عوامل آلوده کننده آبها از نظر فلزات سنگین

بطور کلی آبها به چهارطریق ممکن است به فلزات سنگین آلوده شوند.

1- هوا

2- خاک

3- فاضلاب‌های صنعتی- خانگی

4- زباله (شیرابه زباله)

پس آبهای صنعتی- مواد زائد حاصل از فعالیت‌های روزمره زندگی، (زباله) و تخلیه انواع فضولات حیوانی و انسانی به داخل آبهای سطحی و زیرزمینی، سهم مهمی در ایجاد این نوع آلودگی‌ها را، در آب دارا هستند.

احتمال آلوده شدن آبها بخصوص آبهای سطحی از طریق هوا، (هنگام بارندگی بویژه بارندگی‌های شدید بسیار بالاست). مقادیر زیادی از انواع آلوده کننده‌ها، نظیر مواد موجود در گرد و غبار و گازهای ناشی از فعالیت‌های صنعتی در باران حل شده، و در نتیجه این آلودگیها به آبهای پذیرنده وارد می‌گردد. (به علت PH اسیدی باران، برخی از عناصر مانند کادمیوم در آب باران حل می‌شود).

خاک یکی دیگر از منابع آلودگی آبها می‌باشد. جنس خاک نقش موثری در آلودگیهای آب می‌تواند داشته باشد. به عنوان مثال آب پس از عبور از لایه زیرزمینی، که جنس آن سنگ گالن می‌باشد؛ به علت وجود سرب در آن، در انتقال سرب پذیرنده نقش دارد؛ و به علت استفاده از آفت‌کش‌ها در کشاورزی و کاربرد کودهای شیمیایی، مقادیر معتنابهی از فلزات سنگین می‌توانند وارد آبها شوند. کیفیت آبها در اثر وجود مواد آلوده کننده بر هم خورده، و در این میان تاثیر مواد آلوده کننده، مانند فلزات سنگین بیشتر می‌باشد .

8-3- آرسنیک

آرسنیک شبه فلزی است که در طبیعت فراوان می‌باشد و می‌تواند مسمومیت حاد یا مزمن در انسان ایجاد کند. تا کنون هیچ یک از ترکیبات آرسنیک بعنوان ماده غذایی لازمی شناخته نشده است. معهذا این ماده را سابقاً بعنوان محرک رشد به غذای دامها اضافه می‌کردند.

آرسنیک به طور طبیعی در محیط مادی یافت می‌شود، معمولاً وجود آن در طبیعت به شکل ترکیب با گوگرد و فلزات دیگری مانند مس، کبالت، سرب، روی و غیره می‌باشد. آرسنیک در بسیاری ازفرآیندهای صنعتی مانند سرامیک سازی، صنایع چرم و دباغی مصرف می‌شود. سازندگان حشره‌کش‌ها و سموم دفع آفات نباتی جزء اصلی‌ترین مصرف کنندگان آرسنیک محسوب می‌شوند.

املاح آرسنیک به سرعت از طریق دستگاه گوارش جذب می‌شوند. آرسنیک از طریق ریه و پوست نیز جذب می‌گردد. این موضوع به اثبات رسیده که آرسنیک 3 ظرفیتی سمی است، و آرسنیک 5 ظرفیتی سمیّت چندانی ندارد. احتمال اینکه آرسنیک ایجاد سرطان نماید مورد تردید است. و اثر سرطان زا در روی پوست می‌تواند داشته باشد. حداکثر غلظت مجاز آرسنیک در آب آشامیدنی 5% میلی‌گرم در لیتر می‌باشد.

9-3- جیوه

بوسیله نمکهای محلول خود یکی از سمی‌ترین فلزات سنگین می‌باشد. 1 تا 2 گرم کلرور جیوه کشنده است. با وارد شدن جیوه به معده در دستگاه گوارش اختلال بوجود می‌آید. ناراحتی‌های عصبی و ضایعات کلیوی نیز از عوارض آن است.

با عمل میکروبی که در لجن صورت می‌گیرد میتل جیوه تولید می‌شود که بسیار سمی است و باعث ضایعات عصبی شده و حافظه را مختل و بالاخره دیوانگی و جنون و مرگ را موجب می‌شود. حتی به مقدار کم نیز اختلالات کروموزومی به بار می‌آورد.

مهمترین منابع بزرگ جیوه در محیط گازهایی است، که از پوسته زمین به طور طبیعی خارج می‌گردد. علاوه بر این فعالیت‌های صنعتی نیز به طور غیرمستقیم بر میزان جیوه محیط می‌افزایند. از سال 1500 جیوه برای درمان بیماری سفلیس استفاده می‌شده است. مهمترین زمینه‌های کاربرد جیوه عبارتند از: کارخانجات کلر، که کلروهیدروکسید سدیم تولید می‌کنند و در رنگهای نگاهدارنده رنگ دانه در دندانسازی و در کشاورزی (خصوصاً به عنوان چاشنی بذر)، کاربرد دارد.

جذب جیوه معدنی، از طریق تنفس بخارات جیوه و با تماس طولانی با فلز جیوه، صورت می‌گیرد. در سال 1960، در بین اعضاء خانواده ماهیگران شهر ساحلی میناماتای  ژاپن، بیماری عجیبی 111 نفر را علیل کرد، و 43 نفر از آنان را از بین برد. علت این بیماری، تخلیه فاضلاب صنعتی به رودخانه میناماتا، بعد از سال 1958 بود. در سال 1945 در نیگاتا ، به علت خروج جیوه از یک کارخانه صنعتی، اپیدمی دیگری از همین بیماری (میناماتای) به وجود آمد. گیاهان نسبت به ترکیبات سمی جیوه حساس نیستند، اما مصرف جیوه توسط پرندگان، موجب اختلال در تغذیه و کاهش رشد آنان می‌گردد. حداکثر غلظت مجاز جیوه در آب آشامیدنی 001/0 میلی‌گرم در لیتر توصیه شده است.

10-3- نیکل

نیکل در همه جا موجود است، و خاکهای عادی 10-100 میلی‌گرم در کیلوگرم نیکل دارند. حضور این فلز، در تجهیزات خط تولید فرایندهای مواد غذایی، باعث آلودگی مواد غذایی به این عنصر می‌گردد. نیکل عنصر نسبتاً غیر سمی می‌باشد. ازدیاد ناگهانی آن در آب، دلیل آلودگی به فاضلاب صنعتی است. برای حداکثر غلظت مجاز نیکل در آب آشامیدنی، مقدار دقیقی به عنوان رهنمود داده نشده است.

11-3- نقره

عنصر نسبتاً کمیابی است که حلالیت آن در آب کم و بین 1/0 تا 10 میلی‌گرم در لیتر می‌باشد که این مقدار بستگی به PH و غلظت کلرید موجود در محلول دارد.

در پوسته زمین، غلظت نقره در حدود 1/0 میلی‌گرم، در کیلوگرم می‌باشد. املاح نقره به علت دارا بودن خاصیت میکروب‌کشی، به عنوان یک عامل پیشگیری در ضدعفونی آب، مورد استفاده قرار می‌گیرد. نقره ممکن است، باعث آرژیریا  شود. که یک بیماری دائمی است و از علائم آن، مایل به قهوه‌ای شدن پوست و چشمان است، و شخص مانند اشباح به نظر می‌رسد. حداکثر غلظت مجاز نقره در آب آشامیدنی، 5% میلی‌گرم در لیتر است.

فهرست مطالب

فلزات سنگین ۴
۱-نقش بهداشتی فلزات سنگین ۶
۲- شناسایی عوامل آلوده کننده آبها از نظر فلزات سنگین ۷
۳- فلزات سنگین (اثرات- منابع- کاربرد) ۹
۱-۳- کروم ۱۰
۲-۳- کبالت ۱۱
۳-۳- کادمیوم ۱۲
۴-۳- سرب ۱۳
۵-۳- مس ۱۴
۶-۳- وانادیوم ۱۵
۷-۳- روی ۱۶
۸-۳- آرسنیک ۱۷
۹-۳- جیوه ۱۸
۱۰-۳- نیکل ۱۹
۱۱-۳- نقره ۲۰
۱۲-۳- آلومینیم ۲۰
۱۳-۳- آهن ۲۱
منابع ۲۲

دانلود بررسی کاربرد ریخته گری در سیستم های اندازه گیری(متالورژی پودر)

بررسی کاربرد ریخته گری در سیستم های اندازه گیری(متالورژی پودر) مقاله بررسی کاربرد ریخته گری در سیستم های اندازه گیری(متالورژی پودر)در 86 صفحه ورد قابل ویرایش

دسته بندی	فنی و مهندسی
فرمت فایل	doc
حجم فایل	1124 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	86

بررسی کاربرد ریخته گری در سیستم های اندازه گیری(متالورژی پودر)

ریخته گری و متالوژی پودر:

مقدمه: ریخته گری در اشکال مختلف آن یکی از مهمترین فرایندهای شکل دهی فلزات می باشد. گرچه روش ریخته گری ماسه ای یک فرایند متنوع بوده و قادر به تولید ریخته با اشکال پیچیده از محدوده زیادی از فلزات می باشد، ولی دقت ابعادی و تشکیل سطح مختلف ساخته شده به این روش نسبتاً ضعیف می باشد. علاوه بر این ریخته گری ماسه ای عموماً برای حجم تولید بالا مناسب نمی باشد. به ویژه در جایی که ریخته ها احتیاج به جزئیات دقیق دارد، جهت از بین بردن این محدودیت ها فرایندهای ریخته‌گری دیگری که هزینه تولید کمتری هم دارند به وجود آمده اند، این روش شامل:

(i) قالب گیری پوسته‌ای

( ii ) قالب‌گیری بسته‌ای

(iii ) دای کاست یا ( ریخته گری حدیده ای که علاوه برفرآیندهای ریخته گری شکل دهی قطعات با استفاده از پودرهای فلزی نیز شامل این فصل می باشد.

 قالب گیری پوسته ای: این فرآیند را می توان به عنوان فرآیند گسترش داده شده ریخته گری ماسه ای دانست. اصولاً این روش از 2 نیمه مصرف شدنی قالب یا پوسته قالب از ماسه مخلوط شده با یک چسب مناسب جهت ایجاد استحکام در برابر وزن فلز ریخته شده، پخته شده است تشکیل می شود.

شکل دهی پوسته:

برای تشکیل پوسته ابتدا یک نیم الگوی فلزی ساخته می شود که معمولاً از جنس فولاد یا برنج می باشد و به صفحه الگو چسبانده می شود. یک الگوی راه گاه بر روی این صفحه تعبیه می شود. بر روی الگو یک زاویه 1 تا 2 درجه برای راحت جدا شدن ایجاد می شود. همچنین بر روی صفحه الگو دستگیره هایی برای جدا کردن صفحات ایجاد می شود.

پخت جزعی: این مجموعه تا درجه حرارت  در کوره یا توسط هیترهای مقاوم الکتریکی که در داخل الگو نصب شده اند گرم می شوند. از هر کدام از روشهای حرارت دهی که استفاده شده باشد صفحه الگو به جعبه های ماسه مخلوط شود. با چسب تر متوسط متصل می شود این جعبه سپس وارونه شده تا مخلوط ماسه و چسب بر روی الگوی حرارت دیده ریخته شود تا رزین یا چسب ذوب شده و باعث چسبیدن ماسه شود. پس از 10 تا 20 ثانیه را برگردانده تا یک لایه ( حدوداً  نیمه پخته شده پوسته که به الگو چسبیده باقی بماند.

 پخت نهایی و ریزش:

مجموعه صفحه الگو به همراه پوسته به داخل کوره براه شده تا پخته نهایی در درجه حرارت 300 الی  در مدت زمان 1 الی 5 دقیقه صورت گیرد. زمان و درجه حرارت دقیق جهت این کار بستگی به نوع رزین مصرف شده دارد. پس از پخت پوسته از صفحه الگو جدا می شود هر دوی پوسته ها به این روش ساخته می شود. و قالب به هم چسباندن 2 نیمه توسط چسب یا کلمپ یا پیچ کامل می شود.

قالب همگون آماده ریختن می باشد. در جاهایی که احتیاج به قسمتهای تو خالی
می باشد. فنری قرار داده می شود و این ماسه مشابه روش ریخته گری ماسه ای انجام
نمی شود. مراحل ساخت یک پوسته قالب در شکل (1. 2) نشان داده شده است.

مراحل تهیه و ساخت قالب گری پوسته ای:

در مقایسه با روش ریخته گری ماسه ای قالب گیری پوسته ای دارای مزایای زیر
می باشد:

a) دقت ابعادی بهتر یا تلرانس (  ).

b) تکمیل سطح بهتر یا قابلیت دوباره تولید جزئیات دقیق تر.

c) این فرآیند جهت کارکردهای غیر ماهر یا با مهارت کم می توانند استفاده کنند.

اشکال این روش قسمت بالای الگوها و ماسه قالب گیری آنها می باشد. ( هر چند ) چون فرآیند نیمه مکانیزه می باشد زمان تولید یک پوسته قالب در مقایسه با ساخت یک قالب برای ریخته گری ماسه ای به صورت قالب ملاحظه ای کمتر می باشد. بنابراین این فرآیند جهت تولید ریخته  اثر بالا که هزینه های اولیه در آن قابل جبران می باشد مناسب می باشد.

 قالب گیری Invesment )   (بسته‌ای)

این روش ریخته گری قدمتی مانند ریخته گری ماسه ای دارد توسط قدیمیان جهت ساخت قطعات با جزئیات دقیق مانند دسته شمشیر و جواهرات مورد استفاده قرار گرفته است. در طول قرن ها این فرآیند محدود شده بود به مجسمه های برنزی و به درستی تنی فرآیندی است که امروزه در این حرفه مورد استفاده قرار می گیرد در پانزده سال اولیه این قرن بوده که قالب گیری Invesmemt جهت فرآیندهای صنعتی به ویژه در جابه جائی که ریخته ها با دقت ابعادی و تکمیل سطح بالا مورد نیاز است مناسب تشخیص داده شده.

اساساً رویه فوم از مراحل ساختن و شکل دادن تشکیل شده است که از مواد نسوز (مقاوم در مقابل حوادث ) برای شکل دادن قالب پوشانده می شود.

وقتی پوشانده سخت می شود فوم مذاب از حفره های قالب بیرون زده و از آهن مذاب پر می شود. زمانی که آهن مذاب به درجه انجماد رسید و قالب نسوز شکسته
 شد، چدن ریخته گری ظاهر می شود.

I) مدل ساخته می شود.  II) مدل پوشانده می شود. III ) آهن ریخته گری می شود.

ساختن مدل

برای رویه فوم به یک قالب دو نیمه ای لازم است که اساساً از یک یا دو روش زیر ساخته می شود.

1) زمانیکه انتظار دوام طولانی داشته باشیم، قالبها معمولاً از آهن، استیل، برنج، آلومینیوم ساخته می شوند. شکل معکوس قالب را در فلز تراش داده و آن را برای راحتی انقباض مقداری بزرگ می سازند، که مقدار دقت و مهارت در این مرحله خیلی بالاست. دقیقاً مانند مرحله ساخت قالبهای پلاستکی.

2) اگر دوام قالب مهم نباشد. از قالبهای ارزانی که با آلیاژ های نقطه ذوب پائین ساخته شده استفاده می شود. مراحل در شکل (2-2) نشان داده شده است.

اولین لازمه قالب اصلی است که از برنج یا استیل ساخته شده است که از سطح صاف و صیقلی ساخته شده، برای انقباض موم مقداری اندازه آن را بزرگ می سازند. شکل تا

عمق نصف قالب داخل ماسه فرو می رود و قالب استیلی دور بقیه شکل قرار داده میشود و با آلیاژهای بانقطه ذوب پائین 19 درجه سانتیگراد پر میشود.

پس از انجماد شدن آلیاژ دو نیمه قالب از هم جدا می شود و ماسه اطراف آن عوض میشود با همان آلیاژ نقطه ذوب پائین مانند قبل.

هر کدام از روشهای ساخت نوع قالب استفاده شده را معین می کند. و پس از انتخاب موم گداخته شده را داخل آن تزریق می کنیم و آن را مونتاژ می کنیم. بعد از انجماد موم قالب را دو نیمه کرده و موم شکل گرفته را از آن خارج می کنیم.

پوشاندن مدل:

به پوشش نسوزی که به روی شکل کشیده می شود که قالب را تکمیل کند و به آن پوشاننده می گویند. و در دو مرحله انجام می گیرد.

پوشانده اولیه از رنگ کردن یا فرو بردن شکل در آبی که مخلوطی از سدیم سلیکات و اکسید کرومیک و آرد زارگون است تشکیل شده قبل از خشک شدن پوشش معمولاً مقداری پودر خاک نرم روی آن ریخته، برای پوشاندن و زمینه را برای پوشاندن نهائی فراهم می کند. بعد از خشک شدن یک قالب فلزی دور شکل پوشیده شده می گیرند و با پوشش دوم که معمولاً از موادی که آب با آلومینیوم گداخته شده یا خاک رس مذاب تشکیل شده پر می کنند. برای اطمینان مواد نسوز دور اولین لایه پوشش را فرا می گیرد و معمولاً قالب را تکان می دهند. قالب را در کوره با درجه حرارت کم قرار می دهند تا اینکه هم پوشش سخت می شود و هم موم ذوب می شود و از قالب خارج می شود که در دفعات بعد استفاده شود. این مراحل معمولاً 8 ساعت در دمای 95 درجه سانتیگراد طول می کشد. زمان و حرارت دقیقاً به نوع جنس موم بستگی دارد. سپس درجه حرارت تا 1000 درجه سانتیگراد افزایش می یابد. تا اینکه قالب کاملاً سخت شده و هیچگونه اثری از موم باقی نماند. قالب برای قالبگیری آماده است. (در شکل 4-2)

قالب گیری فلز:

زمانیکه قالب گرم است آنرا در کوره ای که با برق گرم می شود و مواد مذاب در آن موجود است قرار می دهند (شکل 5-2) در درجه حرارت مناسب کوره را بر عکس کرده تا مواد مذاب وارد قالب شود. برای اطمینان از اینکه مواد مذاب درون تمام حفره‌ها را پر کرده، معمولاً مواد را با فشار زیاد تزریق می کنند. بصورتیکه تمام جزئیات نشان داده شود. سپس بعد از سرد شدن (انجماد) قالب کوره به حالت اولیه برگردانده می شود و قالب برداشته می شود. سپس با چکش های باید و قلم مواد را از قالب خارج
می کنند.

مزایای پوشاندن قطعه:

برتریهای این رویه بطور خلاصه در زیر توضیح داده شده است.

الف ) این نوع قالب گیری دقت دقیقی دارد و با تلرانس 8/0+ میلی متر ممکن است.

ب ) سطح صیقلی بسیار مناسبی دارد که دیگر به صاف کاری احتیاج ندارد و این در قالب گیریهائی که با فلز درست می شوند و سخت هستند مهم می باشد، برای عملیات دوباره صاف کاری (آلیاژهای کروم و نیکل) در پروانه توربینها استفاده می شود.

برتریهای این رویه بطور خلاصه در زیر توضیح داده شده است.

الف) این نوع قالب گیری دقت دقیقی دارد و با تلرانس 8/0 + میلی متر ممکن است.

ب) سطح صیقلی بسیار مناسبی دارد که دیگر به صاف کاری احتیاج ندارد و این در قالب گیریهائی که با فلز درست می شوند و سخت هستند مهم می باشد، برای عملیات  دوباره صاف کاری ( آلیاژهای کروم و نیکل ) در پروانه توربینها استفاده می شود.

ج) از آنجائی که شکل موم دقیقاً مانند قالب نهائی است و تمام قسمتها مشخص
می شود و به قطعات ریز دیگر احتیاجی نمی باشد.

د) قطعات ممکن است در یک واحد درست  بشوند. اگر از روش دیگر استفاده
می گردید، ممکن بود قطعه از چند قسمت تشکیل شود و در کنار همدیگر مونتاژ شود.

شکل اصلی این رویه این است که وسایل و هزینه تولید بسیار بالاست ولی چون تراشکاری اضافی احتیاج نمی باشد. مانند قالب گیریهای دیگر این هزینه سنگین با صرفه و مورد قبول است.

قالب ریخته گری فلزی:

در قالب گیری که توضیح دادیم از پوششهای مصرفی استفاده می کنیم. ولی قالبهای ریخته گری بر مبنای استفاده از قالبهای فلزی دائمی است که به اسم قالبها می باشند. از آنجائیکه طراحی و تولیدشان گران است و از ماشین های گران قیمت استفاده می شود. این روش زمانی اقتصادی است که در حجم زیاد تولید شود.

فلزقالب ریخته گری فلز:

فلز مورد استفاده برای قالب ریخته گری بطور کلی محدود به گروهی از فلزات غیر آهنی است، بدین ترتیب برای مدت زیادی عمر می کنند که نقطه ذوب آنها پایین تر از آلیاژها است.

دو شرط در این است که باید سیالیت خوب داشته باشند و در ضمن در برابر «تردی داغ» هم حساس نباشد. تردی داغ عبارتی است که برای توصیف تردی قطعات ریختگی در دمای بالا به کار می رود آلیاژهای مورد استفاده شامل آلیاژهای پایه آلومینوم روی منیزیم قلع و سرب و به مقدار محدودی برنج و برنز هستند تا کنون رایج ترین فلزات مورد استفاده در این روش آلیاژهای پایه آلومینیوم به صورت زیر است:

مس 4% سیلسیم 5% آهن 3% نیکل 2% و منیزیم 5/0% از قطعات ریخته گری تحت فشار آلومینیوم در جاهایی استفاده می شود که نسبت به استحکام به وزن بالایی موردنیاز است یک آلیاژ پایه روی معمولی شامل 4% آلومینیوم 7/2% مس و 3% منیزیم است این آلیاژ خواص ریخته گری خوبی دارد و به علاوه این مزیت را هم دارد که دمای ریخته گری آن در مقایسه با آلیاژهای پایه قلع و سرب محدود است کاربرد اصلی آنها در ساخت یاتاقانهای فشار پایین و قطعاتی دیگر است که در آنها استحکام یک فاکتور با اهمیت نیست آلیاژهای منیزیم که گاهی اوقات با نام تجاری Elektron شناخته می شوند در بین آلیاژهای فوق از همه سبکتر هستند و در جایی استفاده می شود که مسئله وزن و مقاومت در برابر خوردگی بهترین ملاحظات موجود باشند.

فرآیند دای کست (ریخته گری تحت فشار)

ریخته گری تحت فشار به طور عمده شامل دو نوع فرایند است.

1) ثقلی                         2) فشار بالا (تحت فشار)

لنزهای موازی

فعالیت این لنز از فشرده سازی منبع نور در میله نوری موازی می باشد، این اندازه‌گیری پرتو افکن برای کار اهمیت بسیاری دارد که با تابش نور روشن شده توسط میله موازی نوری اندازه ثابتی را پرتو افکن می نماید.

با مطالعه تصویر 12. 3 به این اصل پی خواهید برد.

پروژه عدسی

عمل کرد این نوع عدسی ها به این صورت است که یک تصویری از عملکرد وابسته و مناسب بزرگ سازی و توسعه در روی پروژه می باشد.

نوع بزرگ سازی سودمند مفید آن شامل درصدهای یعنی از 10، 15، 25، 50، 100
می باشد در این پروژه عدسی نشان می دهد که در شکل 11. 3 که مشابه عدسی گفته شده می باشد که کفایت کننده آن می باشد.

از نوعی از عدسی های نامناسب برای پروژه های برنامه نویسی استفاده می شود. هر چند که این نوع ممکن است احیاء کننده با ملاحظه توسط فرهنگ نوری باشد که در یک نوع سیستم کلی عدسی به کار می رود که در شکل 13. 3 نمایش داده می شود.

انواع پرتو افکن ها

در ابتدا استحکام و درست شدن پرتو افکن ها از وسایل موجود در کارگاه ها و در میان پیوستگی انجام می شد عدسی ها منبعی برای روشن سازی استفاده می شود. این پرده و عدسی ها ثابت بود و در روی دیوار که پروژه تصویری روی آن انجام می شد مطابق کار پرتو افکن ها ایجاد می شود.

این سیستم یک اشکالی دارا بود که در وضعیت اصلی و در یک مساحت کم بزرگ سازی می کرد که برای دوربین مخصوص فواصل دور استفاده می شد.

پرتو افکن های امروزی هر چند دارای یک نظام بسته کاملاً نوری بودند که در یک محفظه بسته مناسب وجود دارد. که این محفظه ممکن است عمودی یا از نوع افقی باشد که در شکل 14. 3 نمایش داده شده است.

روشهای اندازه گیری

روشهای اندازه‌گیری در این پروژه اندازه‌گیری یک روش ساده بوسیله بکار بردن قانون فولادها می‌باشد. این روش معقول قوانین فولادی می‌تواند بکار برده شود.

برای اندازه‌گیری با دقت از mm 3/0 میلیمتر بکار می‌رود و اگر چه بوسیله این دقت کار به خوبی انجام شدنی می‌باشد که با زیاد کردن دورهای بزرگ سازی می‌توان آن را بهتر کرد.

این بدان منظور است که برای مثال وقتیکه یک بزرگ سازی از ضریب15 را به کار می‌بریم وقت واقعی وابسته به آن انجام می‌شود تا بزرگی آن به 02/0، 15/3 میلیمتر برسد.

برای راحتی و بالا بردن اعتبار معمولاً اندازه‌گیری خطی ابعاد متناسب با پایه انجام می‌شود.

این اختراع واحد اندازه‌گیری برای این کار بود که در یک وسیله حرکت برای کنترل مقدار عددی در دو صورت هدایت کننده می‌باشد که در  درجه یکدیگر را در بخش افقی مماس هم می کنند. این کار برد اولین موقعیت در مقابل یک ماخذ و منبع در به شکل درآوردن یک خط عرضی و مارپیچ روی پرده و مطالعه روی یک میکرومتر مناسب می‌باشد و در آن منبع یک میکرومتر دیگری مطالعه می‌شود که تفاوتهایی که در این دو مطالعه وجود دارد که نشانگر دقت ابعاد اندازه‌گیری گوشه‌ای از این ابعاد ممکن است از نظر مقدار مشابه روش قبلی باشد که در این دقت یک پرده سنجش را انجام داده که به طور واحد به کار برده می‌شود. که این کار با یک کنترل کننده مقدار میکرومتر یا درجه‌بندی فرعی تنظیم می‌شود که در شکل 15/3 نمایش داده می‌شود.

پروژه‌ای از نمودارهای پیچیده:

در بازرسی و بازدید پروژة نوری بکار برده شده و رسیدگی کردن اجزائی از شکل پیچیدة e.g  که شکل ابزار و نوعی نمودار فرانوری می‌باشد. این کار اغلب دست یابی بوسیله سنجش نمودار با یک الگو می‌باشد. این آمادگی مخصوص بوسیله بزرگی نقشهای نمودار می‌باشد که ( متناظر با بزرگ‌سازی نوری ) وابسته به یک فیلم و اشکال شفاف کننده می‌باشد.که معمولاً نصب می‌شود در روی شیشه برای محافظت از نور نصب می‌شود و عموماً وقتی که این منبع در جلو قرار می‌گیرد انجام می‌شود و تلرانس اجزاء متعلق به آن نمایش داده می‌شود. بنابراین ساختن آن ممکن است با تاریخچه دایر کردن آن یکی شود. اگر اجزاء درون آن در اندازه مخصوص ساخته شده باشد وقتی که پروژه نوری که در شکل وجود دارد مانند پیچاندن باریک خطی می باشد که این کار بوسیله هجوسازی اشکال انجام می‌شود که در شکل 16/3 نمایش داده می‌شود که شکل مورد نظر به دو صورت a b می‌باشد که هر دو شکل در صفحة بعد نمایش داده می‌شود.

روشن است که یکی از مؤثرترین هم تراز کننده یک ریسمان مارپیچ است که این کار با هجوسازی ممکن است. معمول‌ترین کار قبول مدل این پروژه می‌باشد. که اول سنجش شکل خارجی نقطه اثر که از خارج آن اندازه‌گیری می‌شود.

این هجوسازی یک نوع بلعیدگر و همچنین که این حاشیه و لبه پوشیده می‌شود. بعد از این که نشان دادن شکل ممکن شد برای سیمای درونی نقاط و تولید نقاط و پیدا کردن صحیح نمودار می‌باشد.

شکل درونی هر یک از اشکال باریک نمی‌تواند بصورت یک پروژه مستقیم باشد. تنها راه ممکن پیروزی این مسئله در ساختن یک پروژة صحیح و کلی از همان راه برای اشکال باریک می‌باشد. در این روش از اشکال باریک مهم‌ترین عمل آن است که در بخش خارجی آن را غیر جدی گرفته شود و بی‌توجهی همچنین به کوچکترین شکل خطری از تعریف آن می‌باشد.

فهرست مطالب

ریخته گری و متالوژی پودر ۶
شکل دهی پوسته ۷
پخت نهایی و ریزش ۷
مراحل تهیه و ساخت قالب گری پوسته ای ۸
قالب گیری Invesment ) (بسته‌ای) ۹
پوشاندن مدل ۱۲
قالب گیری فلز ۱۳
مزایای پوشاندن قطعه ۱۴
قالب ریخته گری فلزی ۱۵
فلزقالب ریخته گری فلز ۱۵
دای کست ثقلی ۱۶
دای کست تحت فشار (فشار بالا) ۱۷
قالب های ریخته گری تحت فشار ( دای کست ) ۲۰
ویژگیهای مراحل مختلف قالب ریزی ۲۲
متالوژی پودری ۲۲
همگن سازی ۲۴
محدودیت ها و ملاحظات طرح ۲۵
اندازه گیر ۲۸
تطبیق گرها ۲۸
تطبیق گر مکانیکی ۲۹
تطبیق گر با تسمه پیچشی ۳۰
تطبیق گر الکترونیک ۳۲
تطبیق گر نوری ۳۴
روش های اندازه گیری فشار باد ۳۵
روشهای اندازه گیری ۳۷
لنزهای موازی ۴۱
پروژه عدسی ۴۱
انواع پرتو افکن ها ۴۲
روشهای اندازه گیری ۴۳
پروژه‌ای از نمودارهای پیچیده ۴۴
کاربردهای اتوکولیماتور ۴۹
اندازه گیری گوشه‌ها و زوایا ۵۳
زاویه دکور: ( Dekkor ) 54
تراز دقیق ۵۶
اندازه‌گیری سطح تمام شده ۵۷
آرایش ۵۸
سیستم اندازه‌گیری ۵۸
روشهای اندازه‌گیری ۵۹
وسایل ثبت الکتریکی ۶۲
آزمایشات برای مرغک ماشین تراش ۶۴
محور موازنه ماسوره با بخش متحرک ماشین تراش ۶۵
گونیای متحرک لغزنده مقطع ( عرضی ) با محور ماسوره ۶۶
محور موازنه انتهای بدنه تیغه همراه با بستر ۶۷
آزمایش هایی برای ماشین های فرز افقی ۶۷
میز متحرک موازی با تی اسلات مرکزی ۶۷
گونیای محور ماسوره‌ای با تی اسلات مرکزی ۶۸
میز گونیای شکل با استفاده از شیوه‌های عمودی ۶۹
آزمایش‌های ماشین‌های سوراخکاری ۷۰
حدود و انطباق‌ها ۷۲
سیستم های محدودیات و تناسبها ( timit -&-fits ) 76
انحراف اساسی ۷۷
تعیین نوع اندازه مبنا ۷۹
حد اندازه‌گیری ۸۱
تلرانسهای مقیاسی ( نمونه ) و دقت مجاز فرسایشی ۸۳