مهندسی و علم مواد( Material Science & Engineering)

جوشکاری به روش MAG) GMAW)

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

دي اكسيد كربن از گازهاي ديگري كه در روش قوس الكتريكي استفاده مي شوند، ارزانتر است. اولين گازي كه در دستگاه هاي تمام اتوماتيك بكار رفت دي اكسيد كربن بود. اكنون هم از اين گاز در دستگاه هاي تمام اتوماتيك و نيمه اتوماتيك استفاده مي شود. دي اكسيد كربن خاصيت حفاظتي بسيار خوبي دارد و به طول قوس بسيار حساس است، در موقع استفاده از اين گاز بايد طول قوس را ثابت نگه داشت، بنابراين در دستگاه‌هاي تمام اتوماتيك و نيمه اتوماتيك كه طول قوس بايد ثابت نگه داشته شود استفاده از اين گاز ايده آل است. درموقع استفاده از اين گاز براي ثبات قوس و پيشگيري از ناجور شدن آن، از الكترودهاي روپوش شده يا تنه كار استفاده مي كنند. بيشترين گازي كه در جوشكاري فولاد معمولي بكار مي رود CO2 است. بزرگترين مزيت اين گاز همانطور كه گفته شد ارزان قيمت بودن آن است(1/0 بهاي آرگون) بر خلاف گازهاي اتمي، دي اكسيد كربن در محل قوس الكتريكي به اكسيژن و مونو اكسيد كربن تجزيه مي شود، هر چند گازهاي مزبور بعد از خنك شدن به CO2 تبديل مي شوند. در اين حالت گازها و ساير مواد موجود قبل از جامد شدن جوش از آن خارج مي شوند. جريان بيشتري كه در موقع استفاده از CO2 مصرف مي شود (در حدود %25) باعث تلاطم بيشتر حوضچه مذاب شده و در نتيجه حباب هاي گازهاي موجود در داخل جوش به سطح فلز صعود كرده و قبل از انجماد از آن خارج مي شوند، در نتيجه تخلخل جسم كمتر خواهد بود. چون درموقع جوشكاري مقداري مونو اكسيد كربن و حتي گازهاي اُزُن توليد مي شوند، كارگاه حتماً بايد بخوبي تهويه شود، به هر حال بايد از جمع شدن گازهاي سمي در اطراف جوش جلوگيري كرد.

نكته: دراين جوش از جريان مستقيم با قطب معكوس استفاده مي شود.
تجربه نشان داده كه درصورتي كه بتوانيم از ورود گازهاي موجود در هوا يعني اكسيژن و نيتروژن به منطقه جوش پيشگيري كنيم جوش از خواص شيميايي و فيزيكي بهتري برخوردار خواهد بود.جوشكاري قوس الكتريكي با گاز محافظ CO2 يك روش بسيار مفيد و فراگير است. اين روش براي جوشكاري فلزات سخت و غير سخت در تمامي ضخامت ها مورد استفاده قرار مي گيرد و يك روش بسيار مناسب براي جوشكاري صفحات فلزي نازك و مقاطع نسبتاً ضخيم فلزات غير سخت مي باشد كه در شركت ايران خودرو بعد از جوش مقاومتي بالاترين ميزان استفاده را در سالن هاي بدنه سازي به خود اختصاص داده است.
در اين روش قوس الكتريكي و حوضچه مذاب كاملاً براي جوشكاري واضح و آشكار است. در جوشكاري با CO2 گاهي يك لايه نازك سرباره روي گرده جوش را مي پوشاند كه بايد اين لايه از روي سطح جوش برطرف شود.


◄ مزاياي جوش MAG:
اين فرايند طوري است كه مي تواند در مورد بيشتر فلزات مغناطيسي و غير مغناطيسي مفيد باشد.
دراين شيوه ميزان جرقه كم مي باشد.
سيم جوش به طور مستمر تغذيه مي گردد، بنابراين زمان براي تعويض الكترود صرف نمي شود.
اين شيوه به راحتي مي تواند در تمام وضعيت ها استفاده شود.
حوضچه مذاب و قوس الكتريكي براحتي قابل مشاهده است.
سرباره حذف شده يا بسيار اندك است.
از الكترودي با قطر نسبتاً كم استفاده مي شود، كه باعث بالا رفتن چگالي جريان مي شود.
درصد بالايي از سيم جوش در منطقه اتصال رسوب مي كند.


◄ نكاتي راجع به استفاده صحيح از سيم جوش CO2
اندازه شيار قرقره كشنده واير فيدر دستگاه جوش بايد با قطر سيم جوش مصرفي همخواني داشته باشد.
نازل ورودي انتهاي تورچ جوشكاري دقيقاً در مقابل شيار قرقره كشنده جوش قرار گرفته باشد. ضمناً نوك اين نازل تيز باشد، زيرا باعث آسيب زدن به سيم جوش مي گردد.
فنر هدايت كننده سيم جوش در دادن غلاف تورچ داراي مشخصات زير باشد:
1- فنريت خود را در اثر گرم شدن از دست نداده باشد.
2- له شدگي نداشته باشد.
3- كوتاه نباشد.
فشار پيچ و فنر نگهدارنده قرقره هاي كشنده روي سيم جوش در حدي باشد كه:
سيم جوش له نشود.
سيم جوش به هنگام كار متوقف نگردد
پيچ و فنر در (ريل هاب) كه در مركز قرقره سيم جوش قرار دارد، بيش از حد لازم سفت يا شل نباشد، چون سفت بودن آن به موتور واير فيدر فشار وارد نموده و شل بودن آن باعث بيرون ريختن سيم از قرقره مي شود.
نازل سيم جوش از نظر قطر داخل با سيم جوش مصرفي همخواني داشته باشد. (گشاد يا تنگ نباشد) و همچنين رزوه آن با انبردست محكم شده باشد.
ميزان ريزش گاز محافظ با قطر سيم جوش تنظيم گردد. (ميزان گاز محافظ عبوري 10 برابر قطر سيم جوش باشد)
در صورت استفاده از گاز محافظ CO2 بعداز مانومتر كپسول، بايد گرمكن گاز نصب گردد و همواره قبل از شروع عمليات جوشكاري از صحت كاركرد گرمكن اطمينان حاصل شود. فنر تورچ در مدت زمان لازم (بستگي به ساعت كاركرد دارد) تميز و عاري از هر گونه آلودگي گردد، در غير اين صورت فنر دچار اشكال مي گردد. (براي تميز كردن فنر تورچ مي توان فنر را به صورت حلقه در آورد و در داخل بنزين قرار داد و سپس با فشار باد آن را تميز كرد).
آمپر و ولتاژ جوشكاري زماني با هم همخواني دارند كه ريزترين و مداوم ترين صداي ريزش قطرات سيم جوش هنگام كار شنيده شود.
بعد از تنظيم ولتاژ و آمپر بايد خروجي كابل اتصال منفي روي دستگاه جوش نسبت به ضخامت قطعه ميزان گرماي لازم انتقالي به قطعه، صحيح انتخاب گردد. در اين صورت پاشش جرقه جوشكاري زياد خواهد بود.
فاصله نوك نازل سيم جوش تا نوك شعله هنگام مصرف ازگاز CO2 به ميزان mm2 و هنگام استفاده ازاين گاز با مخلوطي ازآرگون mm8 داخل تر باشد. به هنگام جوش كاري، زاويه اين جوش نسبت به خط عمود بركار بيشتر از 25 درجه نباشد زيرا باعث خواهد شد:
فاصله سيم آزاد زياد شود.
گاز محافظ به طور كامل روي حوضچه جوش نريزد.
جهت جلوگيري از چسبيدن جرقه ها به داخل شعله جوش و اطراف نازل سيم جوش در ابتدا و همچنين در فواصل بين كار و بعد از تميز نمودن آثار جرقه ها از اسپري ضد جرقه استفاده گردد.


◄ معايب جوش MAG :
تا به حال تعدادي از قطعات و اتصالات فلزي مهم و ايمني دربدنه خودرو در اثر ايجاد بعضي عيوب در فلز جوش يا منطقه مجاور آن شكسته شده و موجب خسارات مالي و جاني فراواني شده‌اند. همانطور كه مي‌دانيم جوش ايده‌آل و خالي از نقص تقريباً غير ممكن است و معمولاً جوش‌ها داراي معايبي هستند، مخصوصاً جوشكاري‌هايي كه به صورت دستي انجام مي‌شوند.
در جوش CO2 به دليل اين كه تجهيزات و ادوات جوشكاري نسبت به جوش‌هاي ديگر بيشتر است لذا عيوب آن هم نسبت به جوش‌هاي ديگر بيشتر است كه در حد ممكن بايد از مواد مصرفي مناسب مانندگاز CO2 مرغوب و خالي از رطوبت، سيم جوش متناسب با زاويه جوشكاري و قطعه‌كار عاري از كثيفي مانند چربي، زنگ زدگي، اكسيده بودن، رنگ و رطوبت استفاده كرد.
البته بعضي از پارامترها در اختيار كنترل ما نيست به عنوان مثال اگر بدنه در ايستگاه قبل با دقت و توجه كم مونتاژ شده باشد و ورق مورد نظر براي جوشكاري داراي فاصله هوايي باشد ، جوشكار ناچار است به دليل به وجود نيامدن توقف در خط هر طور كه شده پروسه جوشكاري فلز روي بدنه و محل مورد نظر انجام دهد .
ورق هايي كه گالوانيزه هستند در حين جوشكاري فلزروي از طريق پوشش گالوانيزه وارد مذاب مي شود كه :
باعث تردي و بالا بردن ميزان حساسيت درمقابل ترك برداشتن مي شود .
دراثر سوختن و بخار شدن ايجاد دود سفيدي مي‌كند كه مشكلات تنفسي و عدم رويت كامل عمليات جوشكاري را براي شخص جوشكار به وجود مي‌آورد.
مي‌تواند باعث ايجاد حفره و تخلخل در گرده جوش شود.
عيوب جوش CO2 در اثر عوامل مختلف و متفاوت اعم از اتصال، مناسب نبودن مواد مصرفي شامل فلز قطعه‌كار، گاز CO2، سيم جوش مصرفي و پارامترهاي جوشكاري مانند ولتاژ، جريان، سرعت تغذيه سيم، قطر، سرعت حركت تورچ، نوع دستگاه و عدم مهارت جوشكار در نحوه انجام عمليات جوشكاري و نيز پيش‌گرم و يا پس‌گرم كردن مي‌توان نام برد.
هر كدام از عيوب جوش بنا به حساسيت كاربردي موضع اتصال، مجاز هستند. و همكاران در بخش QC (كنترل كيفيت) از طريق آزمايشات مختلف ميزان اين عيوب را با استانداردهاي مربوطه مقايسه كرده و آنها را قبول يا رد مي‌كنند.
عيوبي كه مي‌توانند در ايستگاه ايجاد شوند:
- عيوب مربوط به قطعه گذاري نامناسب
- عيوب ناشي از نامناسب بودن سطح كار (روغني بودن، آبكاري نامناسب، رنگ، زنگ‌زدگي)
- عيوب مربوط به خارج از اندازه بودن ابعاد جوش - مشكلات مربوط به تغيير حالت سرشاسي و دفرمگي قطعات و فاصله هوايي آنها
- تنظيم نبودن دستگاه از نظر جريان، ولتاژ، سرعت تغذيه سيم، ميزان عبور گاز محافظ،
- تورچ و شعله‌پوش
- عدم مهارت جوشكار دراجراي پروسه جوشكاري
ايرادهايي كه در اثر نادرست بودن تجهيزات دستگاه جوش MAGايجاد مي‌شوند :
- نازل سيم جوش از نظر قطر داخلي با سيم جوش مصرفي همخواني نداشته باشد .
- اطراف شعله جوش دچار خوردگي و سايئدگي شده باشد چون در پوشش منطقه اختلال ايجاد مي كند .
- اندازه شيار قرقره كشنده واير فيلدر Wire filder دستگاه با قطر سيم جوش مصرفي همخواني نداشته باشد .
- جهت جلوگيري از چسبيدن جرقه هابه داخل شعله پوش واطراف نازل سيم جوش در ابتدا و در فواصل بين كار از اسپري ضد جرقه استفاده گردد .


◄ نكته:
قطرات ريز را كه از منطقه جوش در بين اتصالات ذوبي به اطراف پرت مي شوند يا ترشح مي گويند . اين قطرات مي توانند از حوضچه جوش يا سيم جوش پركننده ناشي شده باشند . هنگامي كه دانه هاي كروي و مذاب قطرات از سيم جوش به طرف حوضچه جوش منتقل مي شوند و ايجاد پل در فاصله قوس مي كنند مدار بسته (اتصال كوتاه ) به وجود مي آيد كه عبور شدت جريان از آن باعث گداخته شدن فوق العاده اين پل مي شود كه با انفجار آن باراني از جرقه هاي گداخته به وجود مي آورد . جرقه هاي درشت در فرايند جوشكاري CO2با تورچ دستي در اثر قوس اضافي و جرقه هاي ريز ناشي از جريان اضافي مي باشد.
جرقه‌ها اغلب در حين پرواز در روي سطح فقط ايجاد لكه‌هايي مي‌كنند. اغلب جرقه‌هاي چسبيده بر روي سطح در فواصل دور، با برس سيمي و وسايل مشابه به راحتي تميز مي‌شوند. اما جرقه‌هاي چسبيده شده در نزديكي مسير اتصال به راحتي نمي شوند و ظاهر جوش را بد منظره مي كنند. علاوه براين جرقه و ترشح يكي از عواملي است كه باعث سوزاندن پوست و لباس جوشكار مي شود، كه با تنظيم پارامترهاي جريان، ولتاژ، قطب، سرعت تغذيه سيم، عبور گاز CO2 مي توان از بروز آنها جلوگيري كرد.


◄ - سوراخ شدن و ريزش جوش:
اگرفلز جوش بيش از حد در قطعات جوش دادني نفوذ كند حوضچه مذاب ، ريشه جوش را سوراخ كرده پايين مي ريزد . توليد شدن گرماي بيش از حد لزوم موجب سوختن سيم جوش ومقداري از سطح قطعه كار مي شود . اين ايراد بيشتر از نادرست بودن پارامترهاي دستگاه جوشكاري ناشي مي شود ، البته مهارت دست جوشكار هم بي تاثير نيست .
- نفوذ ناقص يا بيش از اندازه مذاب در قطعه كار:
اين نقص به علت پيشروي سريع جوشكار ممكن است ايجاد شود ، زيرا در اين حالت سيم جوش CO2 به طور كامل به محل اتصال دو قطعه كار نخواهد رسيد و باعث گود شدن و نفوذ بيش از حد مذاب در قطعه كار خواهد شد.


◄ - ايجاد خوردگي:
هنگامي كه جوش از كناره هاي لبه جوش پايين تر قرار گيرد عيب پديدار شده را خوردگي جوش مي نامند . عوامل بروز اين عبارتنداز : تمركز زياد حرارت در محل جوش ، بكارگيري روش نامتناسب براي انجام پروسه جوشكاري مورد نظر . با تنظيم دستگاه به طور دقيق ، ممانعت ا زرسيدن گرماي اضافي به ناحيه جوشكاري و انتخاب تكنيك صحيح جوشكاري از ايجاد انواع خوردگي در درزهاي اتصال مي توان جلوگيري كرد

تکنولوژی نانو پودر طلا و نقره

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

نگاه به فرآیندهای شیمیایی و بیولوژیکی از دید نانومتری یعنی در ابعاد اتمی اطلاعاتی به دست می‌دهد که بسیار راحت‌تر می‌توان مسیر حرکتی آن را مشخص و خواسته‌ها و نظرهای شخصی را در آن اعمال کرد. آنچه که امروز تحت عنوان نانوتکنولوژی مطرح است آشنا شدن و کنترل کردن بسیاری از پدیده‌ها در ابعاد اتمی و آنگسترومی است.

پیشرفت‌های اخیر در ساخت کربن تیوب، موتورهای بیومولکولی، سنسورهای با ابعاد باکتری، فیلترهای میکرونی و دیگر موارد موجبات تغییر و تحول در علوم مختلف از جمله کامپیوتر، الکترونیک، هوافضا، بیوشیمی، محیط‌زیست، شیمی و دیگر علوم را فراهم آورده است. در این زمینه، علم شیمی نیز بی‌بهره نبوده و با حضور روش‌های میکروسکوپی و الکترودهایی با ابعاد نانومتر امکان بررسی ساختار و شناسایی بسیاری از سطوح فلزی و غیرفلزی میسر شده است.

اولین اثر کاهش اندازه ذرات افزایش سطح است، افزایش نسبت سطح به حجم نانو ذرات موجب می‌شود که اتم‌های واقع در سطح اثر بسیار بیشتری نسبت به اتم‌های درون حجم ذرات بر خواص فیزیکی ذرات داشته باشند. این ویژگی واکنش‌پذیری نانو ذرات را به‌شدت افزایش می‌دهد به‌گونه‌ای که ذرات به‌شدت تمایل به آگلومره یا کلوخه‌ای شدن داشته باشند.

به عنوان مثال در مورد نانو ذرات فلزی به محض قرارگیری در هوا به سرعت اکسید می‌شوند. البته این خاصیت مزایایی هم دربر دارد. به عنوان مثال با استفاده از این خاصیت می‌توان کارایی کاتالیزور‌های شیمیایی را به نحو موثری بهبود بخشید و یا در تولید کامپوزیت‌ها با استفاده از این ذرات پیوند‌های شیمیایی مستحکم‌تری بین ماده زمینه و ذرات برقرار کرد.

علاوه بر این افزایش سطح ذرات فشار سطحی را تغییر داده و منجر به تغییر فاصله بین ذرات یا فاصله بین اتم‌های ذرات می‌شود. فاصله بین اتم‌های ذرات با کاهش اندازه آنها کاهش می‌یابد. البته این امر بیشتر برای نانو ذرات فلزی صادق است. در مورد نیمه ‌هادی‌ها و اکسید‌های فلزی مشاهده شده است که با کاهش قطر نانو ذرات فاصله بین اتم‌های آنها افزایش می‌یابد.

اگر اندازه دانه باز هم بیشتر کاهش یابد تغییرات شدید دیگری نیز رخ می‌دهد. از جمله این تغییرات آن است که اتم‌ها می‌توانند خودشان را در هندسه‌هایی که در جامدات توده‌ای غیرممکن است، آرایش دهند.


نانو مواد

نانو مواد به دو دسته کلی تقسیم می‌شوند: نانو ذرات و مواد نانو ساختار (یا مواد نانوکریستال) و مواد نانو ساختار به نانوسیم‌ها و نانو لوله‌ها، نانو لایه‌ها طبقه‌بندی می‌شوند.

تغییر در فاصله بین اتم‌های ذرات و نسبت سطح به حجم زیاد در نانو ذرات تاثیر متقابلی در خواص ماده دارد.برای مثال ترکیبات کاربیدی و نیتریدی پراکنده شده در یک ماتریس آمورف سختی‌های قابل مقایسه و یا بالاتر از الماس در مورد آنها گزارش شده است.

این تغییر در فاصله بین اتم‌های انرژی آزاد سطح پتانسیل شیمیایی را نیز تغییر می‌دهد.

این امر در خواص ترمودینامیکی ماده (مثل نقطه ذوب) تاثیرگذار است.

ملاحظه می‌شود که نقطه ذوب با کاهش اندازه ذرات کاهش می‌یابد و نرخ کاهش ذوب در اندازه خیلی کوچک بسیار شدید است.


روش‌های تولید نانو مواد

اصلی‌ترین روش‌های ساخت مواد نانو را می‌توان در دو روش کلی 1. روش بالا به پایین و 2. روش پایین به بالا خلاصه کرد.

1. روش بالا به پایین: در این روش با استفاده از یک سری ابزارها، مواد از جسم حجیم جدا شده و جسم کوچک می‌شود تا به اندازه‌های نانومتری برسد.


2. روش پایین به بالا: این روش درست در جهت مخالف روش بالا به پایین است. در این روش مواد نانو با استفاده از به هم پیوستن بلوک‌های سازنده مانند اتم‌ها و مولکول‌ها و قرار دادن آنها در کنار یکدیگر و یا استفاده از خودآرایی، تولید می‌شوند. خودآرایی عبارت است از طراحی مولکول‌ها و ابرمولکول‌هایی که اساس تشکیل آنها مکمل بودن شکل ساختاری است.

باید توجه داشت که اتم‌ها و مولکول‌ها همیشه در جایی که مورد نظر ماست قرار نخواهند گرفت و عاملی که محل قرارگیری آنها را تعیین می‌کند انرژی آنها است. به این صورت که مولکول‌ها در جایی قرار خواهند گرفت که کمترین انرژی آزاد را داشته باشند و به سمت انرژی آزاد ( ) منفی تمایل دارند. انرژی آزاد در یک سیستم به‌وسیله استحکام پیوند و انتروپی تعیین می‌شود.

روش‌های تولید انبوه که در تولید مواد نانو متری به کار می‌روند عبارتند از:

1. روش مکانیکی

2. روش سل ـ ژل

3. واکنش حالت‌های جامد ـ مایع

4. چگالش فاز گازی


1. روش مکانیکی

این روش یک نمونه از روش‌های بالا به پایین است و براساس متلاشی شدن ساختار دانه‌های درشت استوار است.

تکنیک آلیاژسازی مکانیکی روشی است که در آن با استفاده از یک آسیاب ساچمه‌ای انرژی بالا مخلوط پودرهای مختلف را در سطح اتمی با یکدیگر آسیاب و ترکیب می‌کنند. با استفاده از این تکنیک علاوه بر پودرهای عنصری خالص از پودرهای آلیاژی و سرامیک‌ها، نظیر اکسیدها، نیتریدها و غیره برای ایجاد آلیاژها و کامپوزیت‌ها استفاده می‌شود. مکانیزمی که در حقیقت به‌کار می‌رود، مکانیزم سایش مکانیکی همراه با خرد شدن است.

شکست دانه‌ها در حقیقت به علت انرژی است که به آنها انتقال داده می‌شود، که این انرژی به سرعت دورانی (یا ارتعاشی)، محفظه، اندازه و تعداد توپ‌ها نسبت جرم توپ به ذرات، مدت سایش در حین فرآیند سایش بستگی دارد.

معایب این روش نیز به شرح زیر است:

آلودگی و ناخالصی ناشی از ماده ساینده.

ایجاد ساختار خشن در پودرهای تولیدی.

عدم یکنواختی در اندازه دانه‌ها.

ترکیب شیمیایی غیر یکنواخت.


2. سل ـ ژل

سل ژل عبارتست از یک فرآیند خودآرایی خود به‌هم پیوستگی یا خود انباشتگی که در طی آن نانو مواد تشکیل می‌شوند.

کلوئیدی که در یک مایع معلق شده است سل نامیده می‌شود. سوسپانسیونی که شکل خودش را حفظ می‌کند ژل نامیده شود. در نتیجه سل ‌ـ ژل‌ها سوسپانسیون‌هایی از کلوئید‌ها در مایعات هستند که شکل را نگه می‌دارند. فرآیند سل ـ ژل همان‌طوری که از نامش پیداست مستلزم تکمیل تدریجی شبکه‌ها از طریق تشکیل یک سوسپانسون کلوئیدی (سل) و ژله‌ای شدن سل ـ برای تشکیل شبکه‌ای در یک فاز مایع پیوسته (ژل) است. پیش ماده‌های لازم برای سنتز این کلوئید‌ها عموما شامل یون‌هایی از یک فلز است اما گاهی اوقات سایر عناصر از طریق گونه‌های فعالی که لیگاند‌ها نامیده می‌شوند احاطه شده‌اند. الکوکسید‌ها و الکوکسیلان‌ها بیشتر متداول هستند به دلیل این که سریعا با آب وارد واکنش می‌شوند. تشکیل سل ـ ژل در چهار مرحله به‌وقوع می‌پیوندد:

1. هیدرولیز

2. تراکم و پلیمری شدن منومر‌ها برای تشکیل ذرات

3. رشد ذرات

4. به‌هم چسبیدن ذرات و توده‌ای شدن آنها از طریق تشکیل شبکه‌هایی که در سراسر محیط مایع گسترش یافته‌اند سبب زخیم شدن آنها می‌شود که تشکیل یک ژل می‌دهد.


3. واکنش حالت‌های جامد ـ مایع

این روش از برگرفتن رسوب دانه‌ها از فاز محلول استفاده می‌شود و فرآیند آن بر پایه وجود هسته مورد نظر استوار است. برای مثال پودر دی اکسید تیتانیم با اندازه‌های بین 70 تا 300 نانومتر با استفاده از این روش، از تیتانیوم تترا ایزو پروپوکساید تولید می‌شود.


4. چگالش فاز گازی

این روش به‌طور کلی بر مبنای پیرولیز ماده اصلی تولید نانو ذرات استوار است و فرآیند آن بدین‌گونه است که یک گاز حامل بی‌اثر و خالص وارد محفظه حاوی مایع اصلی تولید نانو ذرات می‌شود. مایع در این محفظه توسط یک مشعل تجزیه شده و به‌وسیله گاز حامل به مبرد فرستاده می‌شود. بخارات در مبرد سرد شده و به صورت دانه یا خوشه در می‌آید اندازه دانه‌های تولید شده در این روش به عوامل زیر بستگی دارد:

نوع گاز بی‌اثر به‌کار برده شده.

فشار گاز بی‌اثر.

زمان باقی ماندن ذرات در محدوده رشد.

نسبت نرخ تبخیر به فشار بخار ماده تبخیر شده.

مزایا:

کنترل بهینه بر روی اندازه دانه‌ها.

خلوص محصولات تولیدی در سیستم‌های تولید خلاء بالا.

معایب:

بالا بودن قیمت تجهیزات و عدم امکان تولید در ابعاد صنعتی


کاربرد‌های نانو ذرات

یکی از خواص نانو ذرات نسبت سطح به حجم بالای این مواد است. با استفاده از این خاصیت می‌توان کاتالیزور‌های قدرتمندی در ابعار نانو متری تولید کرد. این نانو کاتالیزورها راندمان واکنش‌های شیمیایی را به‌شدت افزایش داده و همچنین به میزان چشمگیری از تولید مواد زاید در واکنش‌ها جلوگیری خواهند کرد. به‌کارگیری نانو ذرات در تولید مواد دیگر می‌تواند استحکام آنها را افزایش دهد و یا وزن آنها را کم کند. مقاومت شیمیایی و حرارتی آنها را بالا ببرد و واکنش آنها را در برابر نور و تشعشعات دیگر تغییر دهد. با استفاده از نانو ذرات نسبت استحکام به وزن مواد کامپوزیتی به‌شدت افزایش خواهد یافت. اخیرا در ساخت شیشه ضدآفتاب از نانو ذرات اکسید روی استفاده شده است. استفاده از این ماده علاوه بر افزایش کارایی این نوع شیشه‌ها عمر آنها را نیز چندین برابر کرده است. از نانو ذرات همچنین در ساخت انواع ساینده‌ها رنگ‌ها و لایه‌های محافظتی جدید و بسیار مقاوم برای شیشه‌ها و عینک‌ها (ضدجوش و نشکن) کاشی‌ها و در حفاظ‌های الکترومغناطیسی شیشه‌های اتومبیل و در پنجره استفاده می‌شود. پوشش‌های ضدنوشته برای دیوار‌ها و پوشش‌های سرامیکی برای افزایش استحکام سلول‌های خورشیدی نیز با استفاده از نانو ذرات تولید شده‌اند. وقتی اندازه ذرات به نانومتر می‌رسد یکی از خواصی که تحت تاثیر این کوچک شدن اندازه قرار می‌گیرد تاثیرپذیری از نور و امواج الکترومغناطیسی است. با توجه به این موضوع اخیرا چسب‌هایی از نانو ذرات تولید شده‌اند که کاربرد‌های مهمی در صنایع الکترونیکی دارند. نانو لوله‌ها در موارد الکتریکی مکانیکی اپتیکی بسیار مورد توجه بوده است مثلا کاربرد نانو لوله‌های طلا در الکترونیک و بیوشیمی و تولید آنها بر پایه محلول و فاز بخار که روش رشد نانو لوله‌ها در قالب توسط Martin مطرح شد.

نانو لایه‌ها در پوشش‌های حفاظتی با افزایش مقاومت در خوردگی و افزایش سختی در سطوح و فوتولیز و کاهش شیمیایی کاربرد دارد. نانو ذرات نیز به‌عنوان پیش ماده یا اصلاح‌ساز در پدیده‌های فیزیکی و شیمیایی مورد توجه قرار گرفته‌اند.

Haruta وThompson اثبات کردند که نانو ذرات فعالیت کاتالیستی وسیعی دارند مثل تبدیل مونو اکسید کربن به دی اکسید کربن، هیدروژنه کردن استیرن به اتیل بنزن و هیدروژنه کردن ترکیبات اولفیتی در فشار بالاو فعالیت کاتالیستی نانوذرات مورد استفاده در سنسورها که مثل آنتن الکترونی بین الکترود و الکترولیت ارتباط برقرار می‌کنند در پیوست در لیست بعضی از شرکت‌هایی که بر روی نانو کار می‌کنند آمده است.


نانو طلا و کاربرد‌های آن

با توجه به مطالب فوق مشخص است که تغییر خواص فیزیکی مواد با آرایش اتمی، اندازه جامد (در یک، دو و سه بعد) و ترکیب شیمیایی آنها ارتباط مستقیمی دارد. از گذشته نیز اثر ذرات کوانتومی روی خواص مواد مورد بررسی قرار گرفته بوده است. درکنار افزایش مطالعات بر روی خواص فیزیکی نانو ذرات به روش‌های مختلف نانوذرات فلزی توجه ویژه‌ای شد به‌ویژه در زمینه هسته‌گذاری، رشد بلور و انباشتگی ذرات. در این پروژه تهیه نانو ذرات فلزی طلا مورد اهمیت بوده است که از محلول حاصل از اسیدشویی که در مرحله نهایی طلا به‌دست آمده است به ذرات نانو تبدیل می‌شود. نانو ذرات طلا در وسایل نوری و الکترونیک و بیوشیمی، بیوتکنولوژی کاربرد فراوان دارد. از نانو ذرات طلا برای تولید الکترود با حساسیت و قابلیت انتخابی بالا برپایه خودآرایی نانو ذرات طلا و همچنین نشاندن ذرات طلا روی الکترود از طریق پیوندهای کووالانسی یا الکتروستاتیکی یا الکتروشیمیایی بررسی شده‌اند. به‌طور کلی نانو ذرات در الکتروشیمی به علت خواص فیزیکی و شیمیایی خود مورد استفاده قرار گرفته‌اند همچنین استفاده از الکتروشیمی در نانو تکنولوژی بسیار مورد توجه بوده است، کاربردهای نانو ذرات طلا در شیمی به‌عنوان کاتالیزور در زیر اشاره شده است:

1. پلیمر همراه ذرات طلا در تبدیل اپوکسید به کربامات همراه دی اکسید کربن.

2. استفاده از نانو ذرات طلا به‌عنوان کاتالیزور در تهیه پلی وینیل پیرولیدین در آب. در اینجا اندازه ذرات طلا بسیار مهم است زیرا هرچه اندازه ذرات کوچکتر باشد فعالیت کاتالیتی بیشتری دارد و اکسیژن بیشتری جذب می‌کند.

3. استفاده از نانو ذرات طلا به‌عنوان کاتالیزور برای بستن زنجیرهای اولفینی به‌صورت حلقه و نشانه‌گذاری کردن DNA.

4. استفاده از نانو ذرات طلای پوشش داده شده اِن اکتان تیولات به همراه Rh ـ دی فسفین (کایرال) به‌عنوان کاتالیزور.

5. تهیه نانو کلاسترهای آنانتیومری طلا توسط گروه فعال تیول و پنیسیلین آمین که برای تشخیص کایرالیته به‌کار برده می‌شوند.

6. افزایش قابلیت اکسیداسیون فوتو کاتالیتی AgCl به وسیله ذرات طلا در اکسیداسیون آب.

7. همچنین از خصوصیات نوری و دمایی پروب‌های نانو ذرات طلای جدا از هم و مجتمع، به‌عنوان یک روش تشخیص پزشکی استفاده می‌شود.


نانو نقره و کاربردهای آن

همان‌طور که گفته شد، خواص فیزیکی ماده ارتباط مستقیم با ترکیب شیمیایی، آرایش اتمی و اندازه جامد دارد. در ارتباط با نانو ذرات گزارشات متعددی در خصوص تغییرات خواص فیزیکی در اثر کاهش اندازه ذرات ارائه شده است.

علم ذرات فلز با آزمایش فاراده آغاز شد. بعد از فاراده ذرات فلزی متفاوت در اندازه مختلف سنتز شد. در زمینه نانو ذرات فلزی، هسته‌گذاری و رشد بلور و انباشتگی ذرات مورد توجه قرار گرفت.

در این‌جا برای ما ساخت نانو ذرات نقره از بین بقیه فلزات بیشتر اهمیت پیدا می‌کند زیرا در محلول حاصل از اسیدشویی مقدار قابل ملاحظه نقره دور ریخته می‌شود. در حال حاضر تلاش خواهد شد تا ضمن معرفی مواد نانوپودر نقره، به بررسی روش‌های مختلف برای تهیه نانوپودر نقره پرداخته شود. در تولید نانو ذرات نقره روش‌های مختلفی از جمله سنتز فلزی، فوتولیز، الکتروشیمیایی، کاهش شیمیایی وجود دارد.

روش‌های متعددی برای ساختن ذرات فلزی در ماتریس‌های سرامیک و پلیمرها نیز ارائه شده است.

نانوذرات نقره یکی از پرمصرفترین مواد در مهندسی موادند. چون خاصیت چکش‌خواری، ضد میکروبی و هدایت الکتریکی و گرمایی بالایی دارند.

استفاده از نانو پودرهای نقره توسط سر لوله‌های میکرو الکترود و سیم‌های‌ هادی در الکترونیک و همچنین استفاده از نانو نقره در سنسورهای بیولوژیکی و فوتو شیمی هم بررسی شده است.

به‌دلیل بالا بودن سطح مقطع نقره در این مقیاس، در برخورد با سلول‌ها خاصیت جالب‌توجهی از خود بروز می‌دهند که به ممانعت با متابولیسم سلولی از آن یاد می‌شود و جلوی تنفس و رشد و تکثیر هرگونه باکتری یا قارچ را می‌گیرد و اثرات موثری در بهبود زخم ، تاول، خارش یا بیماری دارد.

محصولاتی که امروزه از نانو نقره در آنها استفاده می‌شود فراوانند همچون دام و طیور، کشاورزی، باندهای زخم، ضدتاول، لوازم جراحی، ژل‌های مرطوب‌کننده، ضدجوش‌ها، در بهداشت زنان، زایمان، شلوارهای طبی، دستمال کاغذی و نیز کولرها، یخچال‌ها و غیره. نقره در ابعاد نانو بر متابولیسم، تنفس و تولید مثل میکرو اورگانیزم اثر می‌گذارد.

ذرات نقره ریز استفاده زیادی در الکترونیک، صنایع شیمیایی و دندانپزشکی، به‌خاطر مقاومت بالای اکسایش و مقاومت در برابر فعالیت‌های باکتریایی دارد.

مکانیزم اثرگذاری نقره را به سه دسته زیر می‌توان تقسیم کرد:

الف: تولید اکسیژن فعال توسط نقره

ب: دگرگون ساختن میکرو ارگانیزم

ج: افزایش بار مثبت نقره در ابعاد نانو که موجب تخریب غشاء سلولی میکرو اورگانیزم می‌شود.

استفاده از نانو سیلور همراه با مواد مختلف از جمله الیاف، رنگ، پلیمر، سرامیک ما را قادر می‌سازد محصولاتی تولید کنیم که محیط‌زیست ما را عاری از میکروب سازد و این در حالی است که ضرری را متوجه محیط‌زیست نمی‌کند.


روش‌های تولید نانو طلاو نقره

1. سنتز فازبخار

سنتز فازبخار ذرات، برای تولید نانو ذرات فلزی مناسب است به این صورت که مخلوط فاز بخار به‌طور دینامیکی ناپایدار است تا مواد در حد نانو تهیه شود ، ذرات به صورت همگن هسته‌گذاری می‌کنند و بعد از یکبار مرحله هسته‌گذاری، بخار فوق اشباع باقی مانده به وسیله متراکم شدن و واکنش با ذرات باعث رشد ذره‌ها می‌شود، در این جا رشد ذره بیش از مرحله هسته‌گذاری اتفاق می‌افتد (در ابتدا باید بخار فوق اشباع تشکیل داد به این صورت که یک جامد را حرارت می‌دهیم تا به‌صورت بخار در یک گاز پایه درآید، سپس با یک گاز سرد آن را مخلوط می‌کنیم تا دمای آن کاهش یابد بعد از این مرحله باید سیستم را خاموش کرد که با برداشتن منبع بخار فوق اشباع یا کاهش سینتیکی واکنش انجام می‌شود و از رشد ذرات جلوگیری می‌شود).


2. الکتروشیمیایی

برای تهیه نانو ذرات طلا و نقره از طریق روش‌های الکتروشیمیایی نیز اقداماتی شده است که سایز ذرات با تنظیم شدت جریان تغییر می‌کند. در روش‌های الکتروشیمیایی در تولید نانو ذرات اثرات پارامترهای گوناگون مثل دما، جنس کاتد، اورولتاژ، دانسیته جریان، زمان، نوع الکترولیت بر روی اندازه و ساختار ذات بررسی شده است یکی از روش‌های سنتز نانو ذرات فلزی طی روش الکتروشیمی الکترو پالس است این روش بر پایه استفاده از الکتروشیمی پالسی و شیمی صوت است و به تجهیزات بالا احتیاج دارد. روشی برای جانشینی الکتروستاتیکی طلا روی سطح الکترود در الکتروشیمی و ایجاد باند بین طلا با تیول‌ها و دی‌سولفیدها گزارش شده است.

رسوبگذاری الکتروشیمیایی بر پایه، سولفات، کلرید، برمید و یدید نقره انجام می‌شود. در تمام موارد لایه‌ای از نقره تشکیل می‌شود. از جمله فواید روش‌های الکتروشیمیایی برای تهیه نانو پودرها این است که به راحتی ایزوله و جدا می‌شوند و محصول فرعی حاصل از ماده کاهنده را هم تولید نمی‌کنند و بسیار انتخابی عمل می‌کنند. برای جلوگیری از جانشینی خودبخودی Ag+ روی سطح پتانسیل را باید کنترل کرد.


3. فوتولیز

سنتز نانو ذرات به روش پرتو کافت گاما نیز میسر است طی این کاهنده قوی به‌وجود می‌آید که باعث کاهش یون فلز شده و عدد اکسایش فلز را به صفر می‌رسانند.

اساس فولادهای مقاوم در برابر عوامل شیمیایی

موضوع :

اول – طبقه بندی 1-بر حسب حدود مصرف
الف: فولادهای زنگ نزن و ضد اسید
ب- فولادهای مقاوم در حرارت و پوسته شدن
2- بر حسب ساختمان مولکولی
الف- فولادهای فریتی ( فولادهای فریتی خالص و فولادهای فریت مارتنزیتی کرم دار)
ب – فولادهای اوستینتی ( فولادهای اوستینیتی کامل و فولادی اوستنیت فریتی )


دوم – اثر عناصر آلیاژِی در مقاومت به عوامل شیمیائی
الف- عناصر آلیاژی در فولادهای زنگ نزن
کرم – نیکل – مولیبدنم – مس – تیتانیوم – تانتالوم – نیوبیوم
ب- عناصر آلیاژی در فولادهای مقاوم در حرارت
کرم – نیکل – آلومینیوم – سیلیسیوم – تینایوم – نیوبیوم

کرم : کرم از 13% به بالا با تشکیل یک قشر حافظ اکسیدی فولاد را تا وقتی که دارای سطح خارجی بدون عیب و نقص باشد منفی نگه می دارد. در این حال فولاد زنگ نزن است با اضافه شدن کرم فولاد در مقابل بسیاری از اسیدها هم مقاومت پیدا می کند.
نیکل : این عنصر مقاومت شیمیائی زنگ نزنی و ضد اسیدی فولاد را بالا برده و در مقاومت فولاد در برابر گرما اثر مثبت دارد.
سیلیسیوم و آلومینیوم : این فلزات هر دو به مقاومت فولاد در گرما و پوسته شدن کمک می کنند و اثری مشابه کرم دارند. مخصوصاً مقاومت علیه پوسته شدن را زیاد می نمایند.
مولیدن و مس : این عناصر مقاومت ضد اسیدی فولاد را بالا می برند تا در برابر مواد خورنده مقاومت نمایند.
تیتانیوم – تانتالوم – نیوبیوم- این مواد مربوط به ثبات هستند که فولاد مقاوم در عوامل شیمیائی را از خوردگی انترکریستال یا ریختن گوشه ها حفظ می نماید. یعنی این مواد فولاد را در حال آلوتروپی خود که اغلب اوستنیت است ثابت نگه داشته و تغییرات درجه حرارت وضع آنها را عوض نمی کند و به این جهت نقطه ضعفی برای خورده شدن یا اکسیدشدن نشان نمی دهد.


سوم – انواع خورندگی های شیمیائی
1- خورندگی سطحی:
در این حالت خورندگی در تمام سطح به طور یکنواخت پخش شده و منضماً از ضخامت می کاهد( زنگ زدن- پوسته شدن – حل شدن در اسیدها)
2- خورندگی موضعی یا عمقی :
این نوع خورندگی در اثر نفوذ یونهای محلولهای حاوی هالوژنها ( کلر- ید – برم – فلوئور) به قشر حافظ اکسیدی است زیرا این قشر عملاً هیچگاه بدون نقش نمی باشد و ممکن است مواد خورنده از نقاط ضعیف نفوذ نمایند. در بسیاری از اوقات می توان با اضافه کردن مولیبدن به فولاد از این اثر جلوگیری به عمل آورد.
3- خورندگی شکاف :
در این حالت در شکافهای کوچک و ترکها یکنواختی قشر حافظ اکسیدی به هم خورده و ممکن است به خوردگی شیمیائی منجر شود.
4- خورندگی اتصالی:
این نوع خورندگی وقتی پیدا می شود که دو فلز با اختلاف پتانسیل مختلف به هم وصل شده و ماده محرکه ای ( الکترولیت) پیدا شود. در این صورت یک پیل گالوانی تشکیل شده و تجزیه شیمیائی ( الکترولیز) انجام می گیرد.
5- خورندگی در ترکهای ناشی از تنش :
چنانچه در اثر تنش در قطعه ترکهائی پیدا شود و ماده خورنده ضعیفی هم یافت شود این نوع خوردگی به وجود می آید. اغلب در این ترکها پیش روی انترکریستال ( پارگی ) پیدا می شود.
6- خورندگی انترکریستال :
با جدا شدن کربن هنگام سرد شدن فولاد و تشکیل کربور کرم که همراه این پدیده است کرم در فولاد کم شده و در حدود گوشه ها مقاومت شیمیائی خود را از دست می دهد و ممکن است هنگام اثر اسیدها از داخل خورده شود.

این نوع خوردگی یعنی خوردگی انترکریستال را می توان به طرق زیر برطرف کرد:

با تاباندن در حمام نمک مذاب تا 1050 درجه سانتیگراد و سرد کردن بلافاصله و سریع آن
با کاهش مقدار کربن به کمتر از 1/0% در فولاد و ثابت کردن آن با تیتانیوم با تانتالوم و یا نیوبیوم.
با کاهش مقدار کربن تا حداکثر 03/0


چهارم : اثر عناصر آلیاژ در ساختمان مولکولی
الف – تشکیل دهندگان فریت
کرم – مولیبدن – سیلیسیوم – آلومینیوم - تیتانیوم – تانتالوم – نیوبیوم
ب- تشکیل دهندگان اوستنیت
نیکل – کربن – منگنز – ازت
ساختمان مولکولی فولادی را می توان از دیاگرام شفلر پیدا کرد. بر حسب ترکیبات فولاد عواملی به نام هم ترازی کرم و هم ترازی نیکل محاسبه می شود که با تقاطع این دو مقدار حساب شده در دیاگرام شفلر می توان نوع ساختمان مولکولی فولاد را تشخیص داد. هم ترازی نیکل شامل تمام عوامل تشکیل دهنده اوستنیت و همترازی کرم شامل همه عوامل تشکیل دهنده فریت می باشد.

تحقیق برشكاري حرارتي

فرآيند‌هاي برشكاري براي برش و جدا سازي قطعات، تكه‌برداري و پخ‌سازي لبه‌هاي مورد جوش و يا برداشتن مناطقي از جوش عيب‌دار كاربرد دارد. براي آماده‌سازي اجزاء يك اسكلت نيز اغلب عمليات برشكاري قبل از جوشكاري ضروري است. يكي ديگر از موارد كاربردي آن با برشكاري سيستم‌هاي راهگاهي و تغذيه و قسمت‌هاي اضافي قطعات ريختگي مي‌باشد.

عمليات برشكاري مي‌تواند بوسيله وسايل مكانيكي (اره، ماشين‌كاري، و سنگ زدن)، ذوب كردن با شعله‌ و واكنش‌ شيميائي ( اكسيد كردن) و يا ذوب كردن با قوس‌الكتريكي بعدي كه خود شامل چندين نوع است موضوع اين بخش را تشكيل مي‌دهد. برشكاري با اكسيژن (ox fuel gas) Oxygen – cutting، برشكاري با فلاكس شيميايي chemical flux – cutting برشكاري با پودر فلزي Metal powder cutting برشكاري قوس- اكسيژن oxygen – arc cutting گروهي از فرآيند‌هاي برشكاري را تشكيل مي‌دهد كه حرارت مسير برشكاري را ذوب كرده و اكسيژن آنرا اكسيد كرده و از درز برش به بيرون ريخته مي‌شود.

گروه ديگر از فرآيند‌هاي برشكاري فلزي كه موضوع پروژه مي‌باشد. به كمك حرارت ناشي از قوس‌الكتريكي بين الكترود و سطح كار ذوب شده و مذاب بر اساس نيروي ثقل يا بكمك فشار پلاسما جت هوا يا اكسيژن به بيرون جاري مي‌شود و شامل فرآيند‌هاي برشكاري: هوا – كربن ARI- Carbon الكترود فلزي – گازGas metal- arc، الكترود تنگستن – گاز Gas tungsten – arc قوس پلاسما plasma- arc والكترود پوشش‌دار shielded metal- arc مي‌باشد.

ترجمه شده توسط: صادق بیگدلی

بازرسی جوش

مقدمه:

در بسیاری از برنامه های تدوین شده توسط سازنده جهت کنترل کیفیت محصولات،از آزمون چشمی به عنوان اولین تست و یا در بعضی موارد به عنوان تنها متد ارزیابی بازرسی ،استفاده می شود.اگر آزمون چشمی بطور مناسب اعمال شود،ابزار ارزشمندی می تواند واقع گردد.

بعلاوه یافتن محل عیوب سطحی، بازرسی چشمی می تواند بعنوان تکنیک فوق العاده کنترل پروسه برای کمک در شناسایی مسائل و مشکلات مابعد ساخت بکار گرفته شود.

آزمون چشمی روشی برای شناسایی نواقص و معایب سطحی می باشد.نتیجتا هر برنامه کنترل کیفیت که شامل بازرسی چشمی می باشد،باید محتوی یک سری آزمایشات متوالی انجام شده در طول تمام مراحل کاری در ساخت باشد.بدین گونه بازرسی چشمی سطوح معیوب که در مراحل ساخت اتفاق می افتد،میسر میشود.

کشف و تعمیر این عیوب در زمان فوق،کاهش هزینه قابل توجهی را در بر خواهد داشت.بطوری که نشان داده شده است بسیاری از عیوبی که بعدها با روشهای تست پیشرفته تری کشف می شوند،با برنامه بازرسی چشمی قبل،حین و بعد از جوشکاری به راحتی قابل کشف می باشند.سازندگان فایده یک سیستم کیفیتی که بازرسی چشمی منظمی داشته است را بخوبی درک کرده اند.

میزان تاثیر بازرسی چشمی هنگامی بهتر می شود که یک سیستمی که تمام مراحل پروسه جوشکاری(قبل،حین و بعد از جوشکاری) را بپوشاند،نهادینه شود.



قبل از جوشکاری:



قبل از جوشکاری ،یک سری موارد نیاز به توجه بازرس چشمی دارد که شامل زیر است:



مرور طراحی ها و مشخصات Wps
چک کردن تاییدیه پروسیجرها و پرسنل مورد استفاده PQR
بنانهادن نقاط تست
نصب نقشه ای برای ثبت نتایج
مرور مواد مورد استفاده
چک کردن ناپیوستگی های فلز پایه
چک کردن فیت آپ و تراز بندی اتصالات جوش
چک کردن پیش گرمایی در صورت نیاز


اگر بازرس توجه بسیار دقیقی به این آیتم های مقدماتی بکند،می تواند از بسیاری مسائل که بعدها ممکن است اتفاق بیافتد،جلوگیری نماید.مساله بسیار مهم این است که بازرس باید بداند چه چیزهایی کاملا مورد نیاز می باشد.این اطلاعات را می توان از مرور مستندات مربوطه بدست آورد.با مرور این اطلاعات،سیستمی باید بنا نهاده شود که تضمین کند رکوردهای کامل و دقیقی را می توان بطور عملی ایجاد کرد.





نقاط نگهداری:



باید بنا نهادن نقاط تست یا نقاط نگهداری جایی که آزمون باید قبل از تکمیل هر گونه مراحل بعدی ساخت انجام شود، در نظر گرفته شود. این موضوع در پروژه های بزرگ ساخت یا تولیدات جوشکاری انبوه،بیشترین اهمیت را دارد.





روشهای جوشکاری:



مرحله دیگر مقدماتی این است که اطمینان حاصل کنیم آیا روشهای قابل اعمال جوشکاری ،ملزومات کار را برآورده می سازند یا نه؟مستندات مربوط به تایید یا صلاحیت های جوشکاران هر کدام بطور جداگانه باید مرور شود.طراحی ها و مشخصات معین می کند که چه فلزهای پایه ای باید به یکدیگر متصل شوند و چه فلز پرکننده باید مورد استفاده قرار گیرد.برای جوشکاری سازه و دیگر کاربردهای بحرانی،جوشکاری بطور معمول بر طبق روشهای تایید شده ای که متغیرهای اساسی پروسه را ثبت می کنند و بوسیله جوشکارانی که برای پروسه ،ماده و موقعیتی که قرار است جوشکاری شود،تایید شده اند،انجام می گیرد.در بعضی موارد مراحل اضافی برای آماده سازی مواد مورد نیاز می باشد.بطور مثال در جاهایی که الکترودهای از نوع کم-هیدروژن مورد نیاز باشد،وسایل ذخیره آن باید بوسیله سازنده در نظر گرفته شود.





موادپایه:



قبل از جوشکاری ، شناسایی نوع ماده و یک تست کامل از فلزات پایه ای مربوطه باید انجام گیرد.اگر یک ناپیوستگی همچون جدالایگی صفحه ای وجود داشته باشد و کشف نشده باقی بماند روی صحت ساختاری کل جوش احتمال تاثیر دارد.در بسیاری از اوقات جدالایگی در طول لبه ورقه قابل رویت می باشد بخصوص در لبه هایی که با گاز اکسیژن برش داده شده است.




مونتاژ اتصالات:

برای یک جوش،بحرانی ترین قسمت ماده پایه،ناحیه ای است که برای پذیرش فلز جوشکاری به شکل اتصال،آماده سازی می شود.اهمیت مونتاژ اتصالات قبل از جوشکاری را نمی توان به اندازه کافی تاکید کرد.بنابراین آزمون چشمی مونتاژ اتصالات از تقدم بالایی برخوردار است. مواردی که قبل از جوشکاری باید در نظر گرفته شود شامل زیر است:

زاویة شیار (Groove angle)
دهانه ریشه (Root opening)
ترازبندی اتصال (Joint alignment)
پشت بند (Backing)
الکترودهای مصرفی (Consumable insert)
تمیز بودن اتصال (Joint cleanliness)
خال جوش ها (Tack welds)
پیش گرم کردن (Preheat)
هر کدام از این فاکتورها رفتار مستقیم روی کیفیت جوش بوجود آمده،دارند.اگر مونتاژ ضعیف باشد،کیفیت جوش احتمالا زیر حد استاندارد خواهد بود.دقت زیاد در طول اسمبل کردن یا سوار کردن اتصال می تواند تاثیر زیادی در بهبود جوشکاری داشته باشد.اغلب آزمایش اتصال قبل از جوشکاری عیوبی را که در استاندارد محدود شده اند را آشکار می سازد،البته این اشکالات ،محلهایی می باشند که در طول مراحل بعدی بدقت می توان آنها را بررسی کرد.برای مثال،اگر اتصالی از نوع T (T-joint) برای جوشهای گوشه ای(Fillet welds)، شکاف وسیعی از ریشه نشان دهد،اندازه جوش گوشه ای مورد نیاز باید به نسبت مقدار شکاف ریشه افزوده شود. بنابراین اگر بازرس بداند چنین وضعیتی وجود دارد،مطابق به آن ،نقشه یا اتصال جوش باید علامت گذاری شود، و آخرین تعیین اندازه جوش به درستی شرح داده شود.




حین جوشکاری:

در حین جوشکاری، چندین آیتم وجود دارد که نیاز به کنترل دارد تا نتیجتا جوش رضایتبخشی حاصل شود.آزمون چشمی اولین متد برای کنترل این جنبه از ساخت می باشد.این می تواند ابزار ارزشمندی در کنترل پروسه باشد.بعضی از این جنبه های ساخت که باید کنترل شوند شامل موارد زیر می باشد:




(1) کیفیت پاس ریشه جوش() weld root bead



(2) آماده سازی ریشه اتصال قبل از جوشکاری طرف دوم



(3) پیش گرمی و دماهای میان پاسی



(4) توالی پاسهای جوش



(5) لایه های بعدی جهت کیفیت جوش معلوم



(6) تمیز نمودن بین پاسها



(7) پیروی از پروسیجر کاری همچون ولتاژ،آمپر،ورود حرارت،سرعت.







هر کدام از این فاکتورها اگر نادیده گرفته شود سبب بوجود آمدن ناپیوستگی هایی می شود که می تواند کاهش جدی کیفیت را در بر داشته باشد.





پاس ریشه جوش:



شاید بتوان گفت بحرانی ترین قسمت هر جوشی پاس ریشه جوش می باشد.مشکلاتی که در این نقطه وجود دارد...



در نتیجه بسیاری از عیوب که بعدها در یک جوش کشف می شوند مربوط به پاس ریشه جوش می باشند.بازرسی چشمی خوب روی پاس ریشه جوش می تواند بسیار موثر باشد.وضعیت بحرانی دیگر ریشه اتصال در درزهای جوش دو طرفه هنگام اعمال جوش طرف دوم بوجود می آید. این مساله معمولا شامل جداسازی سربار() slag و دیگر بی نظمی ها توسط تراشه برداری(chipping)،رویه برداری حرارتی(thermal gouging) یا سنگ زنی(grinding) می باشد.وقتی که عملیات جداسازی کاملا انجام گرفت آزمایش منطقه گودبرداری شده قبل از جوشکاری طرف دوم لازم است.این کار به خاطر این است که از جداشدن تمام ناپیوستگی ها اطمینان حاصل شود.اندازه یا شکل شیار برای دسترسی راحت تر به تمام سطوح امکان تغییر دارد.





پیش گرمی و دماهای بین پاس:



پیش گرمی و دماهای بین پاس می توانند بحرانی باشند و اگر تخصیص یابند قابل اندازه گیری می باشند.محدودیت ها اغلب بعنوان می نیمم،ماکزیمم و یا هر دو بیان می شوند.همچنین برای مساعدت در کنترل مقدار گرما در منطقه جوش،توالی و جای تک تک پاسها اهمیت دارد .بازرس باید ازاندازه و محل هر تغییر شکل یا چروکیدگی(shrinkage) سبب شده بوسیله حرارت جوشکاری آگاه باشد. بسیاری از اوقات همزمان با پیشرفت گرمای جوشکاری اندازه گیری های تصحیحی گرفته می شود تا مسائل کمتری بوجود آید.





آزمایش بین لایه ای:



برای ارزیابی کیفیت جوش هنگام پیشروی عملیات جوشکاری،بهتر است که هر لایه بصورت چشمی آزمایش شود تا از صحت آن اطمینان حاصل شود.همچنین با این کار می توان دریافت که آیا بین پاسها بخوبی تمیز شده اند یا نه؟ با این عمل می توان امکان روی دادن ناخالصی سرباره در جوش پایانی را کاهش داد.بسیاری از این گونه موارد احتمالا در دستورالعمل جوشکاری اعمالی،آورده شده اند.

در این گونه موارد،بازرسی چشمی که در طول جوشکاری انجام می گیرد اساسا برای کنترل این است که ملزومات روش جوشکاری رعایت شده باشد.





بعد از جوشکاری:



بسیاری از افراد فکر می کنند که بازرسی چشمی درست بعد از تکمیل جوشکاری شروع می شود.به هر حال اگر همه مراحلی که قبلا شرح داده شد،قبل و حین جوشکاری رعایت شده باشد،آخرین مرحله بازرسی چشمی به راحتی تکمیل خواهد شد.از طریق این مرحله از بازرسی نسبت به مراحلی که قبلا طی شده و نتیجتا جوش رضایت بخشی را بوجود آورده اطمینان حاصل خواهد شد. بعضی از مواردی که نیاز به توجه خاصی بعد از تکمیل جوشکاری دارند عبارتند از:



(1) ظاهر جوش بوجود آمده



(2) اندازه جوش بوجود آمده



(3) طول جوش



(4) صحت ابعادی



(5) میزان تغییر شکل



(6) عملیات حرارتی بعد از جوشکاری



هدف اساسی از بازرسی جوش بوجود آمده در آخرین مرحله این است که از کیفیت جوش اطمینان حاصل شود. بنابراین آزمون چشمی چندین چیز مورد نیاز می باشد.بسیاری از کدها و استانداردها میزان ناپیوستگی هایی که قابل قبول هستند را شرح می دهد و بسیاری از این ناپیوستگی ها ممکن است در سطح جوش تکمیل شده بوجود آیند.





ناپیوستگی ها:



بعضی از انواع ناپیوستگی هایی که در جوشها یافت می شوند عبارتند از:



۱- تخلخل



۲- ذوب ناقص



۳- نفوذ ناقص در درز



۴- بریدگی( سوختگی ) کناره جوش



۵- روی هم افتادگی



۶-ترکها



۷- ناخالصی های سرباره



۸- گرده جوش اضافی



در حالی که ملزومات کد امکان دارد مقادیر محدودی از بعضی از این ناپیوستگی ها را تایید نماید ولی عیوب ترک و ذوب ناقص هرگز پذیرفته نمی شود.

برای سازه هایی که تحت بار خستگی و یا سیکلی (cyclic) می باشند، خطر این ناپیوستگی های سطحی افزایش می یابد. در اینگونه شرایط،بازرسی چشمی سطوح ،پر اهمیت ترین بازرسی است که می توان انجام داد.

وجود سوختگی کناره (undercut)،رویهم افتادگی(overlap) و کنتور نامناسب سبب افزایش تنش می شود؛ بار خستگی می تواند سبب شکستهای ناگهانی شود که از این تغییر حالتهایی که بطور طبیعی روی می دهد، زیاد می شود.به همین خاطر است که بسیاری اوقات کنتور مناسب یک جوش می تواند بسیار با اهمیت تر از اندازه واقعی جوش باشد،زیرا جوشی که مقداری از اندازه واقعی کمتر باشد،بدون ناخالصی ها و نامنظمی های درشت،می تواند بسیار رضایت بخش تر از جوشی باشد که اندازه کافی ولی کنتور ضعیفی داشته باشد.

برای تعیین اینکه مطابق استاندارد بوده است ،بازرس باید کنترل کند که آیا همه جوشها طبق ملزومات طراحی از لحاظ اندازه و محل(موقعیت) صحیح می باشند یا نه؟اندازه جوش گوشه ای(Fillet) بوسیله یکی از چندین نوع سنجه های جوش برای تعیین بسیار دقیق و صحیح اندازه تعیین می شود.

در مورد جوشهای شیاری(Groove) باید از لحاظ گرده جوش مناسب دو طرف درز را اندازه گیری کرد.بعضی از شرایط ممکن است نیاز به ساخت سنجه های جوش خاص داشته باشند.





عملیات حرارتی بعد از جوشکاری:



به لحاظ اندازه،شکل، یا نوع فلز پایه ممکن است عملیات حرارتی بعد از جوش در روش جوشکاری اعمال شود.این کار فقط از طریق اعمال حرارت(گرما) در محدوده دمایی بین پاس یا نزدیک به دمای آن ،صورت می گیرد تا از لحاظ متالورژیکی خواص جوش بوجود آمده را کنترل نمود. حرارت دادن در درجه حرارت دمای بین پاس،ساختار بلوری را به استثناء موارد خاص تحت تاثیر قرار نمی دهد.بعضی از حالات ممکن است نیاز به عملیات تنش زدایی حرارتی داشته باشند.بطوری که قطعات جوش خورده بتدریج در یک سرعت مشخص تا محدوده تنش زدایی تقریبا °F1100 تا F °1200 (590 تا 650 درجه سانتی گراد) برای اکثر فولادهای کربنی گرما داده می شود.

بعد از نگهداری در این دما به مدت یک ساعت برای هر اینچ از ضخامت فلز پایه،قطعات جوش خورده تا دمای حدود °F600 (315 درجه سانتی گراد) در یک سرعت کنترل شده سرد می شود. بازرس در تمام این مدت مسئولیت نظارت بر انجام کار را دارد تا از صحت کار انجام شده و تطابق با ملزومات روش کار اطمینان حاصل نماید.





آزمایش ابعاد پایانی:



اندازه گیری دیگری که کیفیت یک قطعه جوشکاری شده را تحت تاثیر قرار می دهد صحت ابعادی آن می باشد. اگر یک قسمت جوشکاری شده بخوبی جفت و جور نشود،ممکن است غیر قابل استفاده شود اگرچه جوش دارای کیفیت کافی باشد.

حرارت جوشکاری ، فلز پایه را تغییر شکل داده و می تواند ابعاد کلی اجزاء را تغییر دهد.بنابراین، آزمایش ابعادی بعد از جوشکاری ممکن است برای تعیین متناسب بودن قطعات جوشکاری شده برای استفاده موردنظر مورد نیاز واقع شود.

ممانعت كننده ها Inhibitors

ممانعت كننده ها افزودنی هایی هستند كه با ایجاد تغییر و تحول بر روی سطح فلزات ، محیط و یا هر دو خوردگی را تحت كنترل در آورده ، شیوه عمل آنها ایجاد تغییرات در واكنش های آندی ، كاتدی و یا هر دو آنها است . ممانعت كننده های بسیار زیادی با تركیبات مختلف موجود می باشند ؛ اكثر این مواد با آزمایشات تجربی پیدا شده و اصلاح یافته اند و بسیاری از آنها با نام های تجاری عرضه می گردند و تركیب شیمیایی آنها مخفی نگه داشته می شود . به همین دلیل فرآیند حفاظت به این روش به طور كامل مشخص و روشن نیست . ممانعت كننده ها را می توان بر حسب مكانیزم و تركیب طبقه بندی نمود . با توجه به تركیب ممانعت كننده ها به دو دسته اصلی معدنی ( Inorganic) و آلی ( Organic) تقسیم می گردند . بر حسب مكانیزم عمل دو نوع مشخص بازدارنده وجود دارد :

نوع A : كه لایه یا فیلمی محافظ روی سطح فلز تشكیل داده یا نوعی واكنش با فلز انجام می دهند ( مثلا روئین كردن )


نوع B : موادی كه قدرت خورندگی محیط را كم می كنند.


ضمنا بازدارنده های AB هم وجود دارند كه هم می توانند با فلز واكنش انجام داده و هم قدرت خورندگی محیط را كم كنند ، ولی همیشه یكی از خاصیت ها حاكم بر دیگری است. بازدارنده های نوع A بسیار متداول بوده در حالیكه بازدارنده های نوع B كمتر متداول هستند . انواع اصلی بازدارنده ها به ترتیب زیر طبقه بندی می شوند :


نوع ІA: بازدارنده هایی كه سرعت خوردگی را كم می كنند ولی كاملا مانع آن نمی شوند .


نوع ІІA : بازدارنده هایی كه باعث به تاخیر انداختن حمله خوردگی برای مدت زیادی می شوند . به طوری كه فلز در مقابل خوردگی مصونیت موقتی پیدا می كند.


نوع ІІІA : بازدارنده های روئین كننده كه لایه های روئین بر سطح فلز تشكیل می دهند . این لایه ها غالبا اكسید یا نمك های غیر محلول فلزی هستند ، مانند فسفات و كرمات برای فولاد . اگر مقدار بازدارنده ای كه به محلول اضافه می گردد كم باشد لایه های ناپیوسته تشكیل می گردد كه ممكن است خوردگی حفره ای یا حمله تسریع شده موضعی بوجود آید.


نوع ІB : بازدارنده هایی هستند كه واكنش خوردگی را آهسته می كنند . بدون آنكه كاملا مانع آن شوند . این بازدارنده ها غالبا در ضمن عمل حفاظت مصرف می شوند . مانند هیدرازین و سولفیت سدیم .


نوع ІІB : بازدارنده هایی هستند كه در اثر تركیب با موادی كه باعث خوردگی در یك محیط مشخص می شوند ، خوردگی را به تاخیر می اندازند.


به طور كلی بازدارنده های نوع ІA ، ІІA ، ІІB تركیبات آلی هستند و انواع ІІІA و ІB مواد معدنی .


موارد عمده كاربرد ممانعت كننده ها مربوط به 4 محیط زیر است :


1- محلول های آبی از اسید هایی كه در فرآیند های تمیز كردن فلزات بكار می روند مثل اسید شویی


2- آب های طبیعی ، آب های تهیه شده برای سرد كردن در مقیاس صنعتی با PH طبیعی


3- محصولات اولیه و ثانویه از نفت و پالایش و حمل و نقل آن


4- خوردگی گازی و اتمسفری در محیط های محدود در حین حمل و نقل و انبار كردن و موارد مشابه


صنایعی همانند نفت كه با H2S و CO2 در ارتباط اند . در مجاورت آب و بخصوص آب شور و دیگر ناخالصی ها مشكلات ناشی از خوردگی را دو چندان می نمایند . ممانعت كننده هایی همانند نفتنیك ، آمین و دی آمین های ( RNH(CH2)n) بكار گرفته می شوند كه R یك زنجیر هیدرو كربوری و n = 2-10 است.


لازم به ذكر است كه ممانعت كننده ها از نظر فلز ، محیط خورنده ، درجه حرارت و غلظت معمولا منحصر به فرد هستند. غلظت و نوع ممانعت كننده ای كه در یك محیط خورنده بایستی استفاده شوند با آزمایش و تجربه تعیین می گردند و اینگونه اطلاعات را معمولا از تولید كننده گان آن مواد می توان دریافت نمود . در صورتی كه غلظت ممانعت كننده كمتر از اندازه كافی باشد ، ممكن است خوردگی تسریع شود ، مخصوصا خوردگی های موضعی مثل حفره دار شدن .


لذا در صورتی كه غلظت ممانعت كننده ها كمتر از اندازه كافی باشد ، خصارت بیشتر از موقعی خواهد بود كه ممانعت كننده اصلا بكار برده نشود . برای پرهیز از این خطر بایستی غلظت ممانعت كننده همواره بیش از مقدار مورد نیاز باشد و غلظت آن به طور متناوب تعیین گردد . موقعی كه دو یا چند ممانعت كننده به یك سیستم خورنده اضافه گردند ، تاثیر آنها گاهی اوقات بیشتر از تاثیر هر كدام به تنهایی است .


اگرچه در موارد بسیاری از ممانعت كننده ها به خوبی می توان استفاده نمود ، ولی محدودیت هایی نیز برای این نوع محافظت از خوردگی وجود دارد . ممكن است اضافه كردن ممانعت كننده به سیستم بخاطر آلوده كردن محیط عملی نباشد . به علاوه بسیاری از ممانعت كننده ها سمی بوده و كاربرد آنها محدود به محیط هایی است كه به طور مستقیم یا غیر مستقیم در تهیه مواد غذلیی یا محصولات دیگری كه مورد استفاده انسان قرار می گیرد ، نمی باشند.

متالوگرافی:

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

آماده سازي نمونه متالوگرافي را تا حد زيادي مي توان يک هنر دانست معمولا در آزمايشگاه هاي مختلف از شيوه هاي متفاوتي براي آماده سازي نمونه استفاده مي شود با توجه به اينکه فلزات از نظر سختي و بافت با يکديگر متفاوت هستند و از اين نظر با توجه به نوع فلز مورد آزمايش روش آماده سازي نمونه ممکن است کمي متفاوت باشد ولي بطور کلي عمليات آماده سازي نمون ها مشابه است به منظور آشنايي با فرايند آمده سازي يک نمونه متالوگرافي روش رايج در مورد آهن و فولاد مورد بررسي قرار مي گيرد آنچه که مورد بحث قرار مي گيرد تنها يک توضيح کلي است و براي دستيابي به اطلاعات دقيق تر بايد به مرجع مناسب تري مراجعه شود آماده سازي نمونه متالوگرافي را تا حد زيادي مي توان يک هنر دانست معمولا در آزمايشگاه هاي مختلف از شيوه هاي متفاوتي براي آماده سازي نمونه استفاده مي شود با توجه به اينکه فلزات از نظر سختي و بافت با يکديگر متفاوت هستند و از اين نظر با توجه به نوع فلز مورد آزمايش روش آماده سازي نمونه ممکن است کمي متفاوت باشد ولي بطور کلي عمليات آماده سازي نمون ها مشابه است به منظور آشنايي با فرايند آمده سازي يک نمونه متالوگرافي روش رايج در مورد آهن و فولاد مورد بررسي قرار مي گيرد آنچه که مورد بحث قرار مي گيرد تنها يک توضيح کلي است و براي دستيابي به اطلاعات دقيق تر بايد به مرجع مناسب تري مراجعه شود شرح :يک نمونه کوچک که از يک قطعه فولادي جدا شده را در نظر بگيريد که يک سطح تخت مناسب در يک طرف اين نمونه بوسيله اره کردن و سنگ زني آمده شده است روش معمول اينست که اين نمونه در يک قرص پلاستيکي با قطر يک اينچ 25 ميليمتر و ضخامت يک دوم اينچ نصب مي شود به طوري که آن سطح از نمونه که قرار است پوليش شود در يک طرف ديسک قرار بگيرد دريک روش براي توليد اين قرص نمونه در داخل يک قالب ساده استوانه اي قرار داده شده و سپس رزين اپوکسي مايع در داخل قالب ريخته مي شود اين مراحل به چهار مرحله مختلف طبقه بندي مي شود.

1) سايش نرم
2) پرداخت خشن
3) پرداخت نهايي
4) اچ کردن

در سه قسمت اول هدف اصلي کاهش ضخامت لايه تغيير شکل يافته زير سطح نمونه است عمليّات برش سنگ زني و سايش فلز نزديک به سطح را به شدت تغيير شکل مي دهند ساختار واقعي فلز تنها زماني آشکار مي شود که لايه تغيير شکل يافته کاملا از روي سطح برداشته شود چون هر مرحله از آماده سازي نمونه نيز به خودي خود باعث تغيير شکل در سطح مي شود ، بنابراين در هر مرحله بايد از ساينده هاي نرم تر از قبلي استفاده شود هر ساينده سبب جدا شدن لايه تغيير شکل يافته ناشي از مرحله قبل مي شود در حالي که همين ساينده ، يک لايه اعوجاج يافته با عمق کمتر نيز توليد مي کند سايش نرم در اين مرحله سطح نمونه با استفاده از پودر هاي کاربيد سيليسيم که بر ريو کاغذ هاي مخصوص تعبيه شده اند ساييده مي شود ممکن است نمونه بصورت دستي روي کاغذ سنباده اي که روي يک سطح تخت نظير يک تکه شيشه تخت قرار دارد ساييده شود همچنين ممکن است کاغذ سنباده روي سطح يک چرخ دوار افقي و تخت چسبانيده شده و سپس نمونه متالوگرافي روي آن قرار داده شود در هر دو روش معمولا از آب به عنوان يک روانساز استفاده مي شود که باعث حمل ذرات جدا شده از سطح نيز مي شود سه نوع ساينده با شماده هاي 320 ،400، 600 که در آنها به ترتيب اندازه ذرات کاربيد سيليسيم برابر 33 ، 23 ، 17 ميکرون است مورد استفاده قرار مي گيرند در هر يک از مراحل سايش اوليه نمونه بصورتي روي يک سطح حرکت داده مي شود که خراش ها فقط دريک جهت تشکيل شود هنگام تعويض يک کاغذ سنباده نمونه به اندازه تقريبي 45 درجه دوران داده مي شود که در نتيجه خراش هاي جديد تشکيل شده در روي سطح با خراش هاي قبلي زاويه مي سازند سايش تا زماني ادامه مي يابد که خراش هاي تشکيل شده از مراحل قبل ناپديد شوند.پرداخت خشن اين مرحله بسيار حساس است در حال حاضر ماده ساينده مورد استفاده براي عمليات پرداخت خشن پودر الماس با اندازه دانه تقريبي 6 ميکرون است پودر الماس در خميري قابل حل در روغن نگه داري و حمل نقل مي شود در اين مرحله مقدار کمي از اين خمير بر روي سطح يک چرخ دوار که با يک پارچه نايلوني پوشيده است قرار مي گيرد روانساز مورد استفاده در حين عمليات پرداخت روغني مخصوص است نمونه روس چرخ دوار با فشار قابل ملاحظه اي فشار داده مي شود در طول اين مرحله نمونه در يک محل خاص و ثابت روي چرخ دوار با فشار قابل ملاحظه اي فشار داده مي شود در طول اين مرحله نمونه در يک محل خاص ثابت روي چرخ پرداخت نگه داشته نمي شود و د حول چرخ و در جهت مخالف دوران چرخ حرکت داده مي شود در نتيجه عمل پرداخت با يکنواختي بالايي انجام مي شود ذرات الماس خاصيت داده مي شود در نتيجه عمل پرداخت با يکنواختي بالايي انجام مي شود ذرات الماس خاصيت برش شديدي داشته و در جدا کردن لايه عميق تغيير شکل يافته ناشي از عمليات سايش اوليه بسيار موثرند پودر الماس 6ميکرون قادر به جدا سازي لايه تغيير شکل يافته حاصل از ساينده کاربيد سيليسيم 17 ميکروني در مرحله آخر سايش اوليه است پرداخت نهايي در اين مرحله خراش هاي ظريف و لايه هاي اعوجاج يافته بسيار ريز که از مرحله پرداخت خشن باقي مانده اند جدا مي شوند ماده پرداخت مورد استفاده اغلب پودر آلومينا از نوع گاما با اندازه دانه 05/0 ميکرون است اين پودر روي يک چرخ دوار پوشيده شده با پارچه ريخته شده و از آب مقطر به عنوان رونساز استفاده مي شود بر خلاف پارچه نايلوني بدون پرز استفاده شده در پوليش خشن ، پارچه مورد استفاده در مرحله عموما پرزدار است چنانچه اين مرحله و مرحله قبلي با دقت کافي انجام شوند ، سطحي عاري از خراش و تقريبا بدون هيچ لايه فلزي اعوجاج يافته قابل تشخيص تشکيل مي شود اچ کردن معمولا در نمونه متالوگرافي ساختار داده ها پس از پايان عمليات پرداخت نهايي در زير ميکروسکوپ مشخص نيست ضخامت مرز دانه هاي يک فلز در بهترين حالت در حد ضخامت چند اتم است در حالي که توان آشکار سازي يک ميکروسکوپ بسيار کمتر از حد لازم براي تشخيص آنهاست تنها در فلزي که بلور هايي با رنگ هاي مختلف در تماس با يکديگر باشند ، قابل رويت ساختن مرز دانه ها نمونه هاي متالوگرافي اچ مي شوند که اين عمليات با فرو بردن سطح نمونه پوليش شده در يک محلول اچ ضعيف اسيدي يا قليايي انجام مي شود رايج ترين محلول مورد استفاده براي فولاد هاي نايتال نام دارد که محتوي محلول 2% اسيد نيتريک در الکل است در بعضي حالات مي توان عمل اچ را توسط مالش ملايم يک تکه پنبه آغشته به محلول اچ بر روي سطح انجام داد در هر صورت در نتيجه اين عمل مقداري از سطح فلز حل شده و از سطح خارج مي شود چنانچه محلول اچ مورد استفاده مناسب باشد سطح فلز بصورت يکنواخت حل نمي شود گاهي عامل اچ کننده به مرز دانه ها سريع تر از سطح دانه ها حمله مي کند ساير محلول ساير محلول هاي اچ ، دانه هاي مختلف را بر اساس جهت گيري آن ها حل خواهند کردپس از اچ کردن مرز ها به صورت پله هايي کم عمق در سطح ظاهر مي شوند جداره هاي عمودي اين پله ها نور را همانند سطوح بلوري نسبتا صاف به عدسي هاي شيئ ميکروسکوپ منعکس نمي کنند و در نتيجه محل مرز بلوري در زير ميکروسکوپ قابل رويت مي شوند پرداخت الکتريکي و اچ الکتريکي در فلزاتي نظير فولاد زنگ نزن تيتانيم و زير کونيم که از بين بردن لايه هاي سطحي اعوجاج يافته بسيار مشکل است پوليش مکانيکي مناسب نيست بنابراين اغلب اين مواد توسط روش پرداخت الکتريکي در آخرين مرحله پرداخت مي شوند در اين حالت نمونه به عنوان آند و يک ماده غير قابل حل به عنوان کاتد در يک حمام الکتروليتي به صورت مناسب قرار مي گيرند چنانچه از دانسيته جريان مناسب استفاده شود مي توان سطح نمونه را به صورتي حل کرد که يک سطح پرداخت مناسب توليد شود در روش پرداخت الکتريکي حمام و دانسيته جريان بايد به صورت مجزا طوري کنترل شوند که سطحي صاف و بودن پستي و بلندي توليد شود همچنين با تغيير ترکيب شيميايي حمام و دانسيته جريان مي توان سطحي با پستي بلندي هاي مناسب عمليات اچ را توليد کرد به اين مراحل پرداخت الکتريکي گويند

بررسی انواع خوردگی

خوردگی از 8 روش می تواند به سطوح فلزی حمله کند . هشت دلیل موجه برای به کارگیری کامپوزیت ها در سازه های نظامی و غیرنظامی . این 8 روش عبارتند از :

حمله یکنواخت Uniform Attack در این نوع خوردگی که متداول ترین نوع خوردگی محسوب می شود ، خوردگی به صورتی یکنواخت به سطح فلز حمله می کند و به این ترتیب نرخ آن از طریق آزمایش قابل پیش بینی است .
خوردگی گالوانیک Galvanic Corrosion
این نوع خوردگی وقتی رخ می دهد که دو فلز یا آلیاژ متفاوت ( یا دو ماده متفاوت دیگر همانند الیاف کربن و فلز ) در حضور یک ذره خورنده با یکدیگر تماس پیدا کنند . در منطقه تماس ، فرایندی الکترو شیمیایی به وقوع می پیوندد که در آن ماده ای به عنوان کاتد عمل کرده و ماده دیگر آند می شود . در این فرآیند کاتد در برابر اکسیداسیون محافظت شده و آند اکسید می شود .

خوردگی شکافی Crevice Corrosion
این ساز و کار وقتی رخ می دهد که یک ذره خورنده در فاصله ای باریک ، بین دو جزء گیر کند . با پیشرفت واکنش ، غلظت عامل خورنده افزایش می یابد . بنابراین واکنش با نرخ فزاینده ای پیشروی می کند.

آبشویی ترجیحی Selective Leaching این نوع خوردگی انتخابی وقتی رخ می دهد که عنصری از یک آلیاژ جامد از طریق یک فرآیند خوردگی ترجیحی و عموما ً با قرار گرفتن آلیاژ در معرض اسیدهای آبی خورده می شود . متداول ترین مثال جدا شدن روی از آلیاژ برنج است . ولی آلومینیوم ، آهن ، کبالت و زیرکونیم نیز این قابلیت را دارند .

خوردگی درون دانه ای Intergranular Corrosion
این نوع خوردگی وقتی رخ می دهد که مرز دانه ها در یک فلز پلی کریستال به صورت ترجیحی مورد حمله قرار می گیرد . چندین عامل می توانند آلیاژی مثل فولاد زنگ نزن آستنیتی را مستعد این نوع خوردگی سازند . از جمله حضور ناخالصی ها و غنی بودن یا تهی بودن مرزدانه از یکی از عناصر آلیاژی .
خوردگی حفره ای Pitting Corrosion این نوع خوردگی تقریبا ً همیشه به وسیله یون های کلر و کلرید ایجاد می شود و به ویژه برای فولاد ضد زنگ بسیار مخرب است ؛ چون در این خوردگی ، سازه با چند درصد کاهش وزن نسبت به وزن واقعی اش ، به راحتی دچار شکست می شود . معمولا ً عمق این حفرات برابر یا بیشتر از قطر آنهاست و با رشد حفرات ، ماده سوراخ می شود .

خوردگی فرسایشی Erosion Corrosion این نوع خوردگی وقتی رخ می دهد که محیطی نسبت به یک محیط ثابت دیگر حرکت کند ( به عنوان نمونه مایع یا دوغابی که درون یک لوله جریان دارد ) یک پدیده مرتبط با این گونه خوردگی ، سایش Fretting است که هنگام تماس دو ماده با یکدیگر و حرکت نسبی آنها از جمله ارتعاش به وجود می آید . این عمل می تواند پوشش های ضد خوردگی را از بین برده و باعث آغاز خوردگی شود .

خوردگی تنشی Stress Corrosion این نوع خوردگی وقتی رخ می دهد که ماده ای تحت تنش کششی در معرض یک محیط خورنده قرار گیرد . ترکیب این عوامل با هم ، ترک هایی را در جزء تحت تنش آغاز می کند .

منبع: فصلنامه كامپوزيت

جوشکاري به روش GTAW


جوشکاري قوسي با الکترود تنگستني و در پناه گاز محافظ که گاهي اوقات Heliarc و يا جوش تيگ TIG(جوشکاري با تنگستن و گاز خنثي) نيز ناميده مي شود، در سال 1930 براي جوشکاري فلز منيزيم اختراع شد.Russell Meredith از الکترود تنگستني همراه با گاز خنثي هليوم براي جوشکاري فلز منيزيم استفاده کرد.اين روش جايگزين روش پرچ براي اتصال قطعات هواپيما از جنس آلومينوم و منيزيم شد.روش جوشکاري Heliarc در طي اين مدت تا کنون اصلاح زيادي يافته است ولي مکانيسم اصلي آن همان است که مرديت آن را بکار برده بود.
درجه حرارت ذوب براي اتصال از نگهداري قوس بين الکترود تنگستن و قطعه کار فراهم مي شود.(شکل1) دماي حوضچه مذاب تا 2500 C ميرسد.گاز خنثي حوضچه مذاب را احاطه مي کند وآنرا در مقابل آلودگي هاي اتمسفري محافظت مي کند.معمولا گاز خنثي آرگون،هليوم و يا مخلوطي از آن دو است.

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

کاربردها:
روش جوشکاري با الکترود تنگستن و گاز محافظ براي جوشکاري فولادهاي زنگ نزن ،آلومينوم ،منيزيم،مس و فلزات فعال(مثل تيتانيوم و تانتالوم) ونيز فولادهاي کربني و آلياژي استفاده مي شود.در جوشکاري فولادهاي کربني معمولا براي جوشکاري پاس هاي ريشه کار مي رود.

◄ مزايا و محدوديت ها:
مزاياي روش GTAW عبارتند از:

· جوش با کيفيت بالا و اعوجاج کم توليد مي کند.
· پاشش مذاب در مقايسه با روش هاي ديگر در اين روش وجود ندارد.
· در هر دو حالت با و بدون فلزپرکننده مي توان استفاده کرد.
· منابع نيروي مختلفي رامي توان بکار گرفت.
· انواع مختلفي از فلزات حتي فلزات غيرمشابه را مي توان با اين روش جوشکاري کرد
· کنترل دقيقي بر روي ميزان گرماي توليدي و ورودي مي توان دشات.
روش GTAW زماني استفاده مي شود که به جوش با کيفيت بالا نياز باشد.همانطوريکه در بالا اشاره شد، گرماي توليدي که ميتواند اثر منفي بر فلز داشته باشد،بدقت کنترل مي شود و نيز حوزه ديد جوشکار بوسيله دودهاي حاصله محدود نمي شود.

محدوديت هاي اين روش در زير آمده اند:

· نرخ رسوب آن در مقايسه با جوشکاري با الکترودهاي مصرفي پايين تر است.
· به جوشکار ماهر نياز دارد.(نسبت به SMAW,GMAW)
· براي جوشکاري ضخامت هاي بيشتر از 9.5 mm مقرون به صرفه نمي باشد.
· در وضعيت هاي جوشکاري غير تخت جوشکاري مشکل است زيرا حفاظت قوس کامل نيست.


علاوه بر مشکلات يادشده مي توان به برخي از مشکلات اين روش نيز در ذيل اشاره کرد:


· در صورتيکه الکترود تنگستني با حوضچه مذاب تماس داشته باشد، آخالهاي تنگستن مي تواند وارد فلز جوش شود.
· اگر حفاظت قوس و مذاب توسط جريان مداوم گاز خنثي انجام نشود و يا مختل شود،فلز مذاب آوده مي شود.
· آلودگي يا حفره در مذاب تحت تاثير نشتي آب از تورچها سرد شونده با آب
· وزش و يا انحراف قوس مثل روش هاي ديگر

منابع نيرو براي GTAW از نوع جريان ثابت همراه با منحني ولتاژ – آمراژ منفي مي باشند.راکتورهاي قابل اشباع و نيز واحدهاي کنترل شده با تريستور نيز مرسوم هستند.پيشرفت هايي که در صنايع الکتريکي اتفاق افتاده است،در اين حوزه نيز موثر بوده وباعث شده است که منابع نيروي با کارايي بيشتر و با وزن کمتر توليد شوند.امروزه منابع نيروي ترانزيستوري با جربان مستقيم نيز بسيار استفاده مي شوند و منابع نيرو يکسوکننده –مبدل ها بسيار پيچيده تر هستند.مبدل هاي نيرو شامل سه نوع تبديل هستند:

· جريان متناوب اوليه 60 mHz به جريان مستقيم تبديل مي شود.
· جريان مستقيم به جريان متناوب با فرکانس بالا تبديل مي شود.
· اين جريان متناوب به جريان مستقيم تبديل مي شود.

مبدل ها را مي توان از حالت جريان مستقيم به جريان متناوب براي جوشکاري GMAW تغيير داد و بکار برد که اين سبب کاهش هزينه و صرفه جويي در آن خواهد شد.منابع نيرو که با مبدل کنترل مي شوند در مقايسه با منابع سيليکوني SCR زمان هاي پاسخ سريعتري دارند.در شکل 2 رفتار دو نوع ماشين جوشکاري با کنترل مبدلي و با کنترل تريستوري نشان داده مي شود.

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

ساختمان تورچ: تورچ جوشکاري الکترود را نگهداشته و جريان الکتريکي را به سمت قوس هدايت مي کند و گاز لازم براي محافظت قوس و مذاب را به محل جوش انتقال مي دهد. قطعات تورچ در شکل 3 نشان داده مي شود.

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

تورچهاي جوشکاري که زير جريان 200 A بکار ميروند،معمولا با هوا سرد مي شوند،به عبارتي گاز خنثي از اطراف کابل حرکت ميکند و سردايش لازم را فراهم مي کند.اما در جوشکاري هاي پيوسته که با آمپراژهاي بالا سروکار دارد،و نيز در روش ماشيني از تورچهايي استفاده مي شود که با آب سرد مي شوند.
الکترودها.الکترودهاي غيرمصرفي که در روش GTAW بکار مي روند ، از تنگستن و يا آلياژهاي آن ساخته مي شوند.متداولترين اين آلياژها،آلياژ 2% ThO2-W يا EWTh-2 مي باشد.اين آلياژ از ويژگي هاي کاري خوبي برخوردار است و پايداري بهتري دارد.توريا راديواکتيو بوده وفلذا هنگام تيز کردن آن بايد مواظب بود که گرد و غبار آن استنشاق نشود.سنگ زني مي تواند خطرات جدي در پي داشته باشد و بايد قوانين زيست محيطي را رعايت کرد.الکترودهاي لانتانوم دار EWLa-1 و ايتريم دار الکترودهايي هستند که ويژگي هاي شروع خوبي داشته و پايداري قوس آنها حتي در ولتاژهاي کم نيز قابل قبول و مناسب است.الکترودهاي تنگستن سريم دار EWCe-2 نسبت به الکترودهاي توريم دار از لحاظ پايداري قوس و نرخ ذوب کردن کمي بهترند.هرکدام از الکترودهاي مذکور جوش هاي قابل قبولي توليد مي کنند.توانايي آسان ساطع کردن الکترون در ولتاژ پايين الکترودهاي لانتالوم دار ازعلل اصلي کارکرد خوب آنهاست.
تنگستن خالص در جوشکاري ac استفاده مي شود وبالاترين نرخ مصرف را دارند.گاهي اوقات از الکترودهاي زيرکني نيز استفاده ميشود.الکترودهاي تنگستن براساس ترکيب شيمايي شان طبقه بندي مي شوند.(جدول1)شرايط لازم براي اين الکترودها در AWS A5.12 ذکر مي شود.شکل نوک الکترودها بر شکل حوضچه مذاب موثر است.الکترودهايي که زاويه 60-120° دارند،پايدارترند و عمق نفوذ خوبي را دارند.الکترودهاي با زاويه کمتر 5-30° براي جوش شياري مناسب هستند تا از ايجاد قوس بين ديواره هاي محل اتصال جلوگيري کند.
سيستم تغذيه سيم:از تعدادي قطعه تشکيل شده است که از سيستم ساده تا پيجيده را در بردارند.سيستم اصلي آن درواقع وسيله اي است که سيم را با قلاب گرفته و سپس آن را از قرقره کشيده و بعد آنرا از طريق لوله راهنما به سمت محل جوشکاري انتقال مي دهد.براي حرکت موتور و نيز کنترل آن از کنترل و سوئيچ هاي الکترونيکي استفاده مي شود.
کابل،شلنگ و رگولاتورها براي انتقال جريان الکتريکي،آب و گاز خنثي به محل جوشکاري لازم مي باشند.

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

نوسان قوس در هر دو حالت جوشکاري دستي و ماشيني استفاده مي شود.مزاياي موجوددر جوشکاري دستي پايه و اساس کنترل جوش هنگام تنظيم تغييرات اتصال جوش و گپ موجود است.در جوشکاري ماشيني،نوسان از طريق حرکت مکانيکي تورچ جوشکاري و يا حرکت دادن پلاسماي قوس با کمک ميدان مغناطيسي خارجي انجام مي شود.نوسان باعث مي شود که گرماي توليدي در محل هاي دقيق انتقال داده شود.اين وضعيت براي زماني که جوشکاري قطعات با اشکال پيچيده انجام مي شود،يک مزيت بشمار مي رود.وقتي از نوسان جوش استفاده مي شود،تعداد پاس ها و نيز مقدار کل گرماي توليدي کاهش مي يابد زيرا هزينه حذف انقباض ها و عيوب ديگر را از هزينه کلي جوش کم مي کند.
شکل 4 اثر نوسانات مغناطيسي بر اعوجاج را نشان مي دهد.در برخي از آلياژها لازم است که از چند پاس براي ايجاد اثر برگشتي پاس هاي بعدي و بصورت جوش مستقيم string استفاده شود که در اين صورت نوسان Oscillation بکار نمي رود.براي پايداري قوس،کمتر کردن وزش قوس و نيز حرکت دادن پلاسماي قوس در امتداد حرکت تورچ مي توان از ميدان مغناطيس خارجي استفاده کرد.اينکار سبب مي شود ظاهر جوش بهتر شده و سرعت جوشکاري افزايش يابد.

◄ پارامترهاي فرايند:
جريان جوشکاري: جريان جوشکاري يکي از مهمترين پارامتر هاي جوشکاري است که بايد در هر روش جوشي کنترل شود زيرا بر عمق نفوذ،سرعت جوشکاري،کيفيت جوش و نرخ رسوب موثر است.

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

در کل سه نوع انتخاب براي جريان جوشکاري وجود دارد:

جريان مستقيم الکترود منفي DCEN
جريان مستقيم الکترود مثبت DCEP
جريان متناوب
در شکل هاي 5 و6 تاثير نوع جريان (ac,dc) بر شکل ظاهري جوش نشان داده مي شوند. هم چنين نوع جريان نسبت به ماده انتخابي در جدول 2 آورده شده است.
در جريان متناوب ،در 60 Hz پولاريته بين قطعه کار و الکترود تغيير مي کند. اين تغيير سريع در پولاريته باعث مي شود که يک نوع فرايند کاتدي ايجاد شود که در حذف لايه هاي اکسيدي در سطح فلزات بالاخص فلزات آلومينوم ومنيزيم بسيار مفيد است.در هر نيم سيکل که شرايط DCEP برقرار مي شود، الکترودها گرم مي شوند.لازمه اين کار اينست که از الکترودهاي با قطر بزرگ که از تنگستن خالص ساخته شده اند، استفاده شود. در فرايند GTAW بيشتر از جريان مستقيم با الکترود منفي استفاده مي شود.در اين حالت، گرماي بيشتري وارد قطعه کار شده و در نتيجه نرخ ذوب افزايش مي يابد.

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

بررسي انواع عيوب ريخته گري در قطعات آلومينيومي ريختگي تحت فشار (HPDC)

مقدمه و تاريخچه:
دايکاست يا ريخته گري تحت فشار عبارت است از روش توليد قطعه از طريق فلز مذاب و تحت فشار به درون قالب که پس از بسته شدن قالب ، مواد مذاب به داخل يک نوع پمپ يا سيستم تزريق هدايت شود سپس در حاليکه پيستون پمپ مواد مذاب را با سرعت از طريق سيستم تغذيه قالب به داخل حفره مي فرستد ، هواي داخل حفره از طريق سوراخهاي هواکش خارج مي شود . اين پمپ در بعضي از دستگاهها داراي درجه حرارت محيط و در برخي ديگر داراي درجه حرارت مذاب مي باشد .
از ابتداي قرن 20 کاربرد قطعات ريخته گري آلومينيوم رشد خود را آغاز نمود اولين محصولات آلومينيوم مختص به وسايل آشپزخانه و قطعات تزئيني بود بعد از جنگ جهاني دوم رشد سريعي در صنعت ريخته گري آلومينيوم بوقوع پيوست و علت اصلي آن نسبت وزن / استحکام عالي آلياژهاي AL بود .
از سال 1945 به دليل توسعه صنايع ريخته گري تزريقي ، ميزان مصرف و کاربرد آلومينيوم ريختگي شديدا افزايش پيدا نمود و بيشترين آن در صنايع اتومبيل سازي بود بخصوص در کشورهايي مثل ژاپن سرعت رشد مصرف آلياژهاي AL به صورت صعودي رو به افزايش بوده است که از طريق مواد آلومينيوم مي تواند وزن اتومبيل را کاهش دهند


توجه: يک عيب در دايگست هميشه قراردادي است زيرا به نوع استفاده و نحوه برداشت هر مشتري از عملکرد و کارآيي قطعه بستگي دارد بنابراين آنچه براي يک مشتري عيب محسوب مي شود ممکن است براي مشتري ديگر نقطه ضعف به حساب نيايد تعريف اين که چه چيز عيب محسوب مي شود به عهده مشتري است و مسأله اصلي نيازهاي خاص هر قطعه مي باشد



◄ عيب سرد جوشي:
سردجوشي عبارت است از برخورد دو جبهه از فلز مذاب اکسيد شده که باعث ناپيوستگي در قطعه ريخته شده مي شود . در صورتي که انجماد فلز خيلي پيشرفته باشد اتصال دو جبهه مذاب بطور کامل انجام شده و سردجوشي به صورت کشيدگي در قطعه ظاهر مي شود .

نحوه ايجاد عيب سرد جوشي:
سردجوشي نتيجه تقسيم شدن موج مذاب در طول پر شدن قالب مي باشد اين تقسيم شدن مي تواند در اثر وجود يک مانع در راه عبور مذاب ( پين يا ماهيچه ) باشد و يا در اثر يک انسداد ناشي از جاري شدن به صورت جت مي باشد حضور اکسيد در فلز مذاب قبل از ريخته گري پديده سردجوشي را شديدتر مي نمايد

◄ عيب نيامد:
نيامد عيبي است که در اثر نرسيدن مذاب به قسمت هايي از قطعه ايجاد مي شود اين عيب مي تواند در نواحي نازک قطعه ايجاد شود و از نظر ظاهري به عيب سردجوشي شبيه است

نحوه ايجاد عيب نيامد:
عيب نيامد نتيجه تقسيم شدن جبهه مذاب در حين پر شدن قالب است فلز خيلي سرد بوده و يا زمان پر شدن قالب خيلي طولاني مي باشد و يا حتي ممکن است جهت حرکت مذاب در قالب در حين پرشدن قالب نامناسب باشد به طوري که مذاب مسير طولاني را براي رسيدن به هدف بپيمايد در اين حال قبل از اينکه قالب توسط مذاب پر شود انجماد آغاز شده و نيامد ايجاد مي شود .

◄ عيب مک هاي گازي:
اين عيب به صورت مک هايي با ديواره صاف ظاهر مي شود که شکل کروي داشته و با سطح خارجي نيز ارتباطي ندارند سطح داخلي اين مک ها معمولا ً براق بوده اما گاهي ممکن است تا حدودي اکسيده نيز شده باشد که بستگي به منشأ ايجاد مک ها دارد .

نحوه ايجاد عيب مک هاي گازي:

الف ) حبس هوا در حين پر شدن قالب : پرشدن قالب هاي ريخته گري تحت فشار معمولا ً به صورت تلاطمي انجام شده و اين تلاطم باعث حبس هوا در قالب مي شود .

ب) حبس هوا در محفظه نگهدارنده مذاب : در ماشين هاي محفظه سرد در هنگام اولين فاز تزريق ذوب هوا مي تواند وارد مذاب شده و در هنگام پر شدن قالب هوا در بخش هاي زيادي از مذاب محبوس گردد .

پ) حبس گاز در محفظه سيلندر تزريق : اين حالت در اثر تبخير و يا تجزيه ماده حلال موجود در روانساز پيستون ايجاد مي شود در نتيجه در هنگام ورود مذاب به اين قسمت ها بايد ماده روانساز به صورت خشک باشد .

ت) حبس گاز از طريق مواد مذاب : همان فرآيند ذکر شده در فوق مي باشد که ناشي از تبخير ناقص روانساز قالب و يا تجزيه آن هنگام رسيدن مذاب مي باشد .

ث) آزاد شدن گاز حل شده در فلز مذاب : آلومينيوم و آلياژهاي آن به راحتي آب و ديگر ترکيبات هيدروژن دار ( مانند روغن و گريس ) را تجزيه مي نمايند هيدروژن آزاد شده در هنگام اين تجزيه در فلز حل شده و هر چه دما باشد ميزان ورود هيدروژن به فلز نيز بيشتر خواهد بود برعکس حلاليت هيدروژن درآلومينيوم در حالت جامد عملا ً ناچيز است در نتيجه در حين انجماد هيدروژن حل شده در مذاب آزاد شده و ايجاد سوراخ هاي ريز مي نمايد .

◄ عيب مک هاي انقباضي :
مک هاي انقباض به صورت حفره با فرم و اندازه متغير مي باشند اين مک ها بر عکس مک و حفره هاي گازي سطوح صاف و براق نداشته و کم و بيش حالت کندگي و سطوح دندريتي دارند .

نحوه ايجاد عيب مک هاي انقباضي:
در هنگام انجماد فلز دچار انقباض حجمي گرديده و در صورت عدم وجود فلز مذاب جبران کننده انقباض ، اين انقباض به صورت يک يا چند حفره ظاهر مي گردد اين حفره ها مي توانند در سطح قطعات ريختگي ظاهر شوند ( مثلا ً در مواردي که مذاب در شمش ريزي منجمد مي شود ) و يا برعکس به صورت بسته در داخل قطعه محبوس گردند که معمولا ً در ريخته گري تحت فشار مشاهده مي شود .

◄ عيب آبلگي :
عيب آبلگي همانند حفره هاي گازي است اما در سطح قطعه ظاهر مي شود همچنين در مورد قطعات نازک اين عيب مي تواند در دو سطح قطعه نيز ظاهر شوند .

طريقه ايجاد عيب آبلگي :
روش ايجاد آبلگي همانند ايجاد عيب حفره هاي گازي است ولي در اين مورد آزاد شدن هيدروژن حل شده بر خلاف ايجاد حفره هاي گازي ، به صورت غير کافي انجام مي گيرد در اين حال در صورتي که درجه حرارت قطعه در هنگام باز کردن قالب بيش از حد بالا باشد مقاومت مکانيکي آلياژ بسيار ضعيف بوده و حفره هاي گازي ايجاد شده تحت فشار فوق العاده قوي موجب تغيير شکل قطعه در نواحي نزديک سطح مي شوند همچنين در صورت نازک بودن قطعه نسبت به قطر حفره گازي نيز عيب فوق به وجود مي آيد

◄ عيب مک هاي سوزني ( ريزمک) :
ريز مک هاي سطحي به صورت سوراخ هاي بسيار ريز ( چند صدم ميلي متر ) و اغلب به صورت گروهي مشاهده مي گردند .

نحوه ايجاد عيب مک هاي سوزني

الف ) حبس گاز : در اين مورد تاول هاي ريزي به وسيله حباب هاي گازي که در نواحي بسيار نزديک سطح محبوس گرديده اند ايجاد مي شود .

ب) اکسيدها : اکسيدهاي موجود در فلز نيز مي توانند عيب فوق را ايجاد نمايند .

◄ عيب ترک خوردگي:
عيب ترک خوردگي به صورت ايجاد ترک هاي کم و بيش نازک و عميق ظاهر مي شود در برخي موارد اين ترک ها مي توانند حتي ضخامت قطعه را نيز طي نمايند .

نحوه ايجاد عيب ترک خوردگي:
اين نوع ترک ها بين دانه اي بوده و به فرم هاي غيرمنظم مي باشند اين ترک ها هنگامي ايجاد مي شوند که آلياژ در انتهاي انجماد تحت تنش باشد . در اغلب موارد خطر ايجادترک در نواحي از قطعه که مستعد ايجاد تنش مي باشند و در نقاط گرم بيشتر است .

◄ عيب سخت ريزه:
اين عيب به صورت ناهنجاري ساختاري و يا حضور اجسام خارجي مي باشد که در حين ساخت و يا فرسايش و يا شکست ابزار برش ايجاد مي شوند .

نحوه ايجاد عيب سخت ريزه:
عيب سخت ريزه در ريخته گري تحت فشار مي تواند مبدأ متفاوتي داشته باشد .

الف ) ترکيبات بين فلزي

الف – 1 – ترکيبات m-Al(Fe,Mn)Si

اين ترکيبات بر روي برش هاي قطعات به صورت سوزن هاي کوتاه ديده مي شود که در حقيقت به صورت ذرات بريده مشاهده مي شود .

الف – 2 – ترکيبات x-Al(Fe,Mn)Si

اين ترکيبات به فرم خطوط چيني ريز مشاهده مي شوند اين ترکيبات نسبت به ترکيبات قسمت قبل (m-Al(Fe,Mn)Si) بر روي خواص مکانيکي ضرر کمتري داشته و در فرآيند ساخت عملا ً مشکلي را ايجاد نمي نمايند .

الف – 3 – ترکيبات c-Al(Fe,Mn)Si

اين ترکيبات به شکل بلورهاي چند وجهي با طول متغير مي باشند اين نوع ترکيبات هنگامي ايجاد مي شوند که درجه حرارت حمام مذاب به کمتر از حد معيني باشد که اين حد بستگي به مقدار آهن ، منگنز و کروم در آلياژ دارد .

ب) اکسيداسيون ، واکنش با ديرگدازه ها

آلياژهاي آلومينيوم مخصوصا ً در حالت مايع طبيعتا ً بسيار اکسيد شونده هستند روي حمام آلياژ مذاب معمولا ً لايه اي از اکسيد آلومينيوم ايجاد مي شود که به آن اکسيد آلومينيوم گاما مي گويند اين لايه به شدت محافظت کننده است اما طي چند ساعت يا چند ده ساعت به اکسيد آلومينيوم آلفا تبديل مي شود سرعت تبديل تابعي از درجه حرارت مي باشد از طرفي سرعت اکسيداسيون همچنين به حضور برخي عناصر آلياژي و از همه مهم تر در ريخته گري تحت فشار بستگي به حضور فلز روي در آلياژ دارد .

پ) ذرات خارجي

آزمايش سيستماتيک بر روي تعداد زيادي از نمونه ها به کمک ميکروسکوپ الکترونيکي نشان داده اند که اغلب ذرات خارجي موجود در قطعات ، متشکل از ذرات ديرگدازنشان داده اند که اغلب ذرات خارجي موجود در قطعات ، متشکل از ذرات ديرگداز ،(احتمالا ً با شکل تغيير يافته در اثر واکنش با آلومينيوم و يا ذرات بوته ) مي باشند .

◄ عيب قطره هاي سرد:
قطرات سرد به صورت طبله هاي کم و بيش کروي به صورت محبوس در روي قطعه ظاهر مي شوند واغلب موارد نيز قابل حل شدن و ايجاد پيوستگي ساختاري با فلز اطراف خود نمي باشند تنها راه تشخيص اين عيوب ، بررسي ريز ساختار آنها مي باشد .

نحوه ايجاد عيب قطره هاي سرد:
قطرات سرد قسمت هايي از فلز هستند که به سمت ديواره هاي قالب و يا ماهيچه پاشيده شده اند و بلافاصله نيز منجمد گرديده اند بدون آنکه بتوانند توسط مذاب بعدي حذف گردند اين قطرات منجمد در داخل قطعه محبوس شده ، بدون آنکه ذوب مجدد شده باشند اين قطرات فقط باعث ايجاد يک غيرهمگوني در ساختار فلزي مي شوند .

◄ طبقه بندي علل عيوب قطعات آلومينيومي ريختگي تحت فشار:
◄ علل عيب سرد جوشي:
عدم تنظيم حرکت پيستون تزريق
طرح نامناسب سيستم مذاب رساني
پايين بودن سرعت دومين فاز مرحله تزريق
بيش از حد بودن مقدار مذاب تزريق شونده
سرد بودن قالب
سرد بودن مذاب هنگام تزريق
کوتاه بودن کورس ( زمان ) دومين مرحله تزريق

◄ علل عيب مک هاي گازي:
طرح نامناسب سيستم مذاب رساني
کم بودن سرعت دومين مرحله تزریق
بالا بودن سرعت دومين مرحله تزريق
طولاني بودن زمان مرحله تزريق
مشکل قالب گيري
عدم وجود هواکش به ميزان کافي در قالب
کيفيت نامناسب مذاب ( تميز نبودن يا حضور اکسيدها
عدم تنظيم سرعت مرحله اول تزريق

◄ علل عيب مک هاي انقباضي:
فشار نامناسب مرحله سوم ( تزريق
عدم تنظيم حرکت پيستون تزريق
طرح نامناسب سيستم مذاب رساني
سرعت خيلي پايين مرحله دوم تزريق
گرم بودن قالب
کيفيت نامناسب مذاب ( تميز نبودن يا حضور اکسيدها


◄ علل عيب آبلگي:
عدم تنظيم حرکت پيستون تزريق
سرعت پايين مرحله دوم تزريق
بالا بودن سرعت مرحله دوم تزريق
طولاني بودن زمان مرحله دوم تزريق
مشکل قالب گيري
عدم وجود هواکش به اندازه کافي در قالب
کيفيت نامناسب مذاب ( تميز نبودن يا وجود اکسيدها
عدم تنظيم سرعت مرحله اول تزريق

◄ علل عيب مک هاي سوزني:
طرح نامناسب سيستم مذاب رساني
طولاني بودن زمان مرحله دوم تزريق
زمان نامناسب قالب گيري
عدم وجود هواکش به ميزان کافي در قالب
کيفيت نامناسب آلياژ مذاب ( تميز نبودن يا وجود اکسيدها
عدم تنظيم سرعت مرحله اول تزريق

◄ علل عيب ترک خوردگي:
نامناسب بودن عمل تزريق
فشار نامناسب مرحله سوم تزريق
گرم بودن قالب
گرم بودن مذاب تزريق شونده
مشکل قالب گيري
کيفيت نامناسب مذاب ( تميز نبودن يا وجود اکسيدها


◄ علل عيب سخت ريزه:
نامناسب بودن ترکيب شيميايي آلياژ
نامناسب بودن زمان انجماد
وجود ترکيبات بين فلزي در آلياژ
اکسيد شدن آلياژ و واکنش با ديرگدازه ها
وجود هر گونه ذرات خارجي در آلياژ

◄ علل عيب قطرات سرد:
عدم تنظيم حرکت پيستون تزريق
طرح نامناسب سيستم مذاب رساني
پايين بودن سرعت مرحله دوم تزريق
سرد بودن مذاب تزريق شونده
کوتاه بودن زمان مرحله دوم تزريق

◄ بررسي روش هاي جلوگيري از ايجاد عيوب در قطعات آلومينيومي ريختگي تحت فشار:
◄ مشکلات تزريق:

مشکلات مربوط به تزريق مذاب منجر به ايجاد ترک در حد قابل توجهي مي شوند به خصوص هنگامي که بيرون اندازه ها به طور موضعي روي قطعه فشار وارد کرده و قطعات هنگام خروج دچار تغيير شکل شوند در اين حال فشار زيادي بر قطعات وارد شده و منجر به شکست يا ايجاد ترک مي گردد جهت حل اين عيب سه راه حل وجود دارد .

الف ) کوتاه کردن بيرون اندازه ها .

ب) افزايش ضخامت راهگاه در محل تماس با قطعه .

پ) بازبيني نحوه توزيع بيرون اندازه ها روي قطعه و يا افزايش قطر آنها .

◄ اضافه فشار يا زمان بالا آمدن ذوب:

تأثير فشار اضافي در فاز سوم با دو فاکتور در ارتباط مي باشد مقدار فشار اعمال شده و تأخير در کاربرد اين فشار

الف ) مقدار فشار اعمال شده : فشار اضافي اثر مطلوبي بر کاهش عيوب به ويژه در مورد مک هاي انقباضي به وسيله اعمال فشار در فاز يوتکتيکي دارد در اين حال تأثير اين فشار اضافي بر روي حفره هاي گازي کمتر محسوس مي باشد حداکثر فشار قابل اعمال بستگي به نيروي بسته شدن قالب دارد .

ب) تأخير در اعمال فشار : با ايجاد تأخير در اعمال فشار اضافي در مرحله سوم ريخته- گري تحت فشار ، انجماد سريعا ً انجام مي پذيرد به همين دليل لازم است فشار مرحله سوم بلافاصله پس از پر شدن قالب اعمال گردد در غير اين صورت قسمت هاي نازک قطعات منجمد گرديده و مانع هر گونه انتقال فشار بر بقيه قسمت هاي قطعه مي گردد .

◄ گريپاژ يا توقف نابهنگام پيستون تزريق:

حرکات ناگهاني پيستون تزريق عامل ايجاد انواع عيوب است از جمله سرد جوشي ، نيامد، مک هاي انقباضي و حتي عيب قطرات سرد ، گريپاژ پيستون به راحتي قابل تشخيص است به شرط آنکه منحني جابجايي و فشار آن را در اختيار داشته باشيم .

منشأ گريپاژ پيستون اغلب در سرد شدن نامناسب پيستون بوده که خود دو علت دارد .

الف ) کارکرد نامناسب سيستم خنک کننده پيستون تزريق .

ب) دبي غير کافي آب که ، نياز به بازبيني و رگلاژ دارد .

از طرفي علت هاي ديگري نيز جهت گريپاژ پيستون وجود دارند :

الف ) سرد شدن بيش از حد پيستون تزريق

ب) بسته شدن شير تزريق و يا ديگر عيوب مربوط به سيستم هيدروليک

پ) گرفتگي فلر در سيلندر تزريق

ت) طرح سيستم تغذيه قالب

چند عامل جهت نامناسب بودن قالب را مي توان ذکر نمود :

الف ) روش طراحي – سيستمي که از طريق تجربي طراحي شده باشد و يا حتي بدتر از آن طراحي بدون محاسبه موجب ايجاد عيوب مي گردد .

ب ) کوتاه بودن طول راهگاه ورودي مذاب – در اين حال برخي نقاط قطعه به سختي از مذاب تغذيه شده و يا برعکس موجب چرخش مجدد مذاب در داخل قالب مي گردد.

تبدیل درصد وزنی و اتمی به یکدیگر

الف تبدیل درصد وزنی به اتمی:

در ابتدا باید وزن را برحسب گرم در نظر گرفت. پس در ۱۰۰ گرم از آلیاژ Fe-7wt%C به میزان ۷ گرم کربن و ۹۳ گرم آهن وجود دارد.

وزن اتمی آهن ۵۶ و وزن اتمی کربن ۱۲ است. عدد آووگادرو ۶/۰۲۲ x 1023 می باشد.

تعداد اتمها در ۷ گرم کربن برابر است با:

۷ ضربدر عدد آووگادرو تقسیم بر وزن اتمی کربن

۷ x 6.022 x 1023 / 12= 3.513 x 1023

برای ۹۳ گرم آهن به همین ترتیب داریم:

۹۳ x 6.022 x 1023 / 56= 10.000 x 1023

بنابراین درصد اتمی کربن برابر است با:

تعداد اتمهای کربن ضربدر ۱۰۰% بخش بر مجموع اتمهای کربن و آهن

۳/۵۱۳ x 1023x 100 / (3.513 + 10.000) x 1023= 26%

پس آلیاژ Fe-7wt%C معادل با Fe-26at%C می باشد.


--------------------------------------------------------------------------------

الف تبدیل درصد اتمی به وزنی:

سمانتیت در Fe-25at%C تشکیل می شود. این فاز را درچه درصد وزنی خواهیم داشت؟

در نظر بگیرید یک نمونه دارای ۱۰۰ اتم می باشد. برای مثال، نمونه ای از Fe-25at%C دارای ۲۵ اتم کربن و ۷۵ اتم آهن است.

وزن ۲۵ اتم کربن= ۲۵ ضربدر وزن اتمی کربن بخش بر عدد آووگادرو= ۴/۹۸ واحد جرم اتمی

وزن ۷۵ اتم آهن= ۷۵ ضربدر وزن اتمی آهن بخش بر عدد آووگادرو= ۶۹/۷۴ واحد جرم اتمی

بنابراین:

درصد وزنی کربن = وزن اتمهای کربن ضربدر ۱۰۰ بخش بر مجموع وزن اتمهای کربن و آهن=

۴/۹۸ x 100 / (4.98 + 69.74)= 6.66%

پس at%C 25 معادل با ۶/۶۶wt%C است.

رسم نمودار فازی بخش اول

چگونه یک نمودار فازی رسم کنیم:


یک دیاگرام فازی دوتایی نشان دهنده فازهای تشکیل شده و موجود در درصدهای مختلف از مخلوط دو عنصر و در یک دامنه دمایی می باشد.

ترکیب شیمیایی از ۱۰۰ درصد در مورد عنصر A در سمت چپ نمودار آغاز و با در نظر گرفتن تمامی مخلوطهای ممکن به ۱۰۰ درصد از عنصر B در سمت راست پایان می یابد.

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

ترکیب شیمیایی یک آلیاژ به شکل A - x%B نشان داده می شود. برای نمونه Cu - 20%Al دارای ۸۰ درصد مس و ۲۰ درصد آلومینیوم می باشد.

برای نشان دادن خواص عناصر آلیاژی معمولا از درصد وزنی (Weight percentage ) استفاده می شود از درصد اتمی ( Atomic percentage ) هم می توان استفاده نمود.د درصد وزنی با wt% و درصد اتمی باا at%نشان داده می شود. در این نوشته ما از درصد وزنی استفاده می کنیم.

تفاوت درصد وزنی و اتمی را با یک مثال نشان می دهیم:

وقتی از Cu-27at%Al حرف می زنیم، یعنی در این آلیاژ ۲۷% اتمها مربوط به آلومینیوم و ۷۳ % اتمها مس هستند و هنگامی که آلیاژ به شکل Cu-27wt%Al باشد، ۲۷% از وزن آلیاژ Al و ۳۷% Cu خواهد بود.

رسم نمودار فازی بخش دوم

تمایل در آلیاژها انجماد در یک دامنه دمایی (به جای انجماد در دمایی خاص مانند آنچه در عناصر خالص رخ می دهد)، می باشد.

در هر یک از دو سر نمودار فازی فقط یکی از عناصر (۱۰۰% A یا ۱۰۰%B) و در نتیجه یک نقطه ذوب خاص وجود دارد.

در برخی مواقع نیز مخلوطهایی وجود دارند که مانند عناصر خالص در یک دمای ویژه منجمد می شوند. این نقطه به نام نقطه یوتکتیک نامیده می شود. امکان وجود بیش از یک نقطه یوتکتیک در برخی نمودار های فازی وجود دارد. نقطه یوتکتیک نقطه ای است که واکنش یوتکتیک رخ می دهد.

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

نقطه یوتکتیک را می توان به صورت تجربی با رسم نمودارهای نرخ سرد شدن در دامنه ای از ترکیب شیمیایی آلیاژ به دست آورد.


نمودارهای فازی برای آلیاژهای بسیار ساده دوتایی دارای نقطه یوتکتیک نیست. در این حالت مخلوط مذاب (مایع) در یک دامنه انجماد (دامنه دمایی) سرد شده و محلی جامد از دو عنصر تشکیل دهنده بوجود می آید.

این نمودار ساده فازی معمولا فقط وقتی بوجود می آید که دو عنصر بسیار شبیه به هم تشکیل آلیاژی را داده و یا بخشی از یک نمودار فازی پیچیده باشند.

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

رسم نمودار فازی بخش سوم

با سرد کردن آلیاژ از حالت مذاب و ثبت کردن نرخ سرد شدن آن، می توان دمای شروع انجماد را مشخص و در نمودار فازی رسم نمود. با انجام دادن آزمایشات تجربی به تعداد کافی در دامنه ای از ترکیب شیمیایی، یک منحنی شروع انجماد را در نمودار می توان رسم نمود. این منحنی به سه نقطه انجماد ساده (Single) ختم می شود و به خط لیکیدوس معروف است. بالای این خط فقط حالت مایع از آلیاژ وجود خواهد داشت.

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

به همان روشی که شکر در چای داغ حل می شود(محلول مایع)، برای یک عنصر نیز امکان اینکه در یک عنصر دیگر حل شده ،در حالی که هر در حالت جامد باقی بمانند، وجود دارد. به این امر حلالیت جامد می گویند که مشخصاً تا چند درصد وزنی وجود دارد. این حد حلالیت معمولا با دما تغییر می کند.

گستردگی منطقه حلالیت جامد را می توان در نمودار فازی رسم کرده و نامگذاری نمود. محلول جامدی از عنصر Bدر A(یعنی عمدتا عنصر A وجود داشته باشد)، به نام فاز آلفا(فاز تشکیل شده در سمت چپ نمودار) و وارون این حالت بتا (فاز تشکیل شده در سمت راست نمودار)نامیده می شود.


نکته قابل توجه در در مورد برخی از عناصر این است که برخی از این عناصر در حالت آلیاژی با یکدیگر دارای حلالیت صفر هستند(در همدیگر حل نمی شود). یک شاهد بسیار خوب آلیاژ های Al – Si است که آلومینیوم در سیلیکون حلالیت برابر با صفر دارد.

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

رسم نمودار فازی بخش چهارم

اگر ترکیب شیمیایی یک آلیاژ در منطقه کوچک محلول جامد و یا در کناره های نمودار فازی قرار نگیرد، آلیاژ در نقطه یوتکتیک به شکل کامل جامد می شود که این به شکل خط یوتکتیک در نمودار فازی نشان داده شده است.
در دماها و ترکیبات شیمیایی بین شروع انجماد و نقطه ای که جامد کامل به دست می آید(دمای یوتکیتیک)، مخلوطی خمیری از هر دو فاز آلفا یا بتا به شکل توده های جامد با مخلوطی مایع از A و B بوجود خواهد آمد. این منطقه را که به صورت جزیی جامد شده است، در نمودار فازی زیر می توانید مشاهده کنید.

منطقۀ قرار گرفته در زیر خط یوتکتیک و خارج از منطقۀ محلول جامد، مخلوطی از آلفا و بتا خواهد بود

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

خطوط ارتباطی و قانون اهرم Lever

آلیاژی را که در نمودار زیر نشان داده شده است، در دما و ترکیب مشخص ده در نظر بگیرید. در این دما آلیاژ مخلوطی از فازهای آلفا و مایع(مذاب) است اما ترکیب دقیق شیمیایی در این دما چیست؟

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

یک خط ایزوترمال(دمای ثابت) از نقطه مورد نظر رسم کنید. این خط دو منحنی حلالیت مجاورش را قطع می کند و به نام خط ارتباطی نامیده می شود(Tie Line). دوسر انتهایی این خط نشان دهنده ترکیب شیمیایی دو فاز موجود در حالت تعادل با دیگر فاز در این دما می باشد.

از نمودار می دانیم که فازهای آلفا و مذاب وجود دارند. خط ارتباطی نشان می دهد که فاز آلفا ۵/۲% B و فاز مذاب ۳۴/۵%B در این دما است. توجه داشته باشید که ترکیب کلی نمونه بدون تغییر مانده و ما فقط ترکیب شیمیایی فازهای تشکیل دهنده نمونه را تعیین می کنیم.

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

برای یک آلیاژ که در ترکیب شیمیایی Co و دمای Tx سرد شده است، خطوط ارتباطی برای جواب دادن به پرسشهای زیر بکار می رود:

-چه فازهایی وجود دارند؟

- ترکیب شیمیایی آنها چیست؟

- اگر دما تا Ty کاهش یابد، ترکیب شیمیایی دو فاز چگونه تغییر می کند؟

چون ترکیب شیمیایی Co و دمای Tx در منطقه فازی بتا + مذاب همدیگر را قطع می کنند، بنابراین فاز بتا و مذاب فازهای موجود هستند.

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

پاسخ پرسش دوم دربارۀ ترکیب شیمیایی:

بایستی خطی افقی از نقطه مورد نظر به نزدیکترین مرزهای نمودار فازی رسم کرد. این خط نشان دهنده موارد زیر خواهد بود:

<!--[if !supportLists]-->- <!--[endif]-->مذاب: X درصد وزنی از B

<!--[if !supportLists]-->- <!--[endif]-->فاز بتا: Y درصد وزنی B

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

با کاهش دما تا Ty خط جدیدی از نقطه مورد نظر که از تقاطع این دما و ترکیب شیمیایی به دست می آید، رسم کنید.

ترکیب شیمیایی عبارتست از:

<!--[if !supportLists]-->- <!--[endif]-->مذاب: X’ درصد وزنی از B

<!--[if !supportLists]-->- <!--[endif]-->فاز بتا: Y’ درصد وزنی B

بنابراین، هر دو فاز مذاب و بتا وقتی نمونه سرد شود،غنی تر از عنصر A می شود.

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

اکنون ما ترکیب شیمیایی دو فاز را می دانیم و نیاز به این داریم دریابیم که چه مقدار از هر فاز در دمای داده شده وجود دارد.

نسبت کسری از هر دو فاز را بوسیله قانون اهرم Lever می توان به دست آورد.

در نگاه اول این قانون گیج کننده به نظر می رسد. در واقع این قانون تبدیل جرم بوده و می توان آن را به شکل ریاضی تبدیل کرد.

ما ابتدا با یک ترکیب شیمیایی کلی Co آغاز کردیم. از خط ارتباطی رسم شده دریافتیم که دو فاز موجود در یک دمای خاص دو ترکیب شیمیایی مختلف دارند، اما مقدار کلی این دو ترکیب شیمیایی بایستی به مقدارترکیب کلی آلیاژ اضافه شود. این اساس قانون اهرم است.

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

EBSD 1

برای مبتدیانEBSD
مقدمه:
پراش الکترونی از الکترونهای برگشتی(EBSD) روشی است که برای بدست آوردن اطلاعات کریستالوگرافیک از یک نمونه در میکروسکوپ SEM است.در این راهنما سعی شده است که مفید بودن این تکنیک و مکانیسم آن توضیح داده شود.
مواد کریستالی و ریزساختار آنها:
مواد شناخته شده مانند فلزات، مواد معدنی و سرامیکها جزء مواد کریستالی هستند. در مواد کریستالی اتمها که تشکیل دهنده ماده هستند، در فضا به صورت متناوب تکرار می شوند.
به شبکه ۳ بعدی از نقاط که اتمها در این نقاط قرار گرفته اند، شبکه کریستالی می گویند. البته مشخص است که اندازه اتمها و فاصله بین گروههای تکرار شونده اتمها بسیار کوچک است. برای مثال در فلز آلومینیوم، اتمها در گوشه ها و وجوه یک مکعب قرار گرفته اند. هر ضلع مکعب طولی برابر ۰/۴۰۵ نانومتر (هر نانومتر برابر ۹-۱۰ متر است) دارد.

در مقیاس اتمی ساختار کربستالی مواد بسیار منظم و با قاعده است. برخی اوقات اتمها می توانند تشکیل تک کربستال ایی را می دهند که حتی در مقیاس میلیمتری دارای ساختار یکنواخت می باشند. همه ما شکل ظاهری کریستالهای طبیعی معدنی مانند کوارتز را می شناسیم. در این موارد شکل و تقارن کربستال نشان دهنده وجود نظم و قاعده در ساختار اتمی است. همچنین تک کریستالها را می توان به روشهایی ساخت. برای نمونه، قرصهای سیلیکونی تک کریستال مورد استفاده در صنایع میکروالکترونیک را می توان نام برد که دارای پهنهایی تا ۳۰ میلیمتری هستند.

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
سلول واحد آلومینیوم. اتمها در گوشه ها و مرکز وجوه مکعب قرار گرفته اند

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
سلول واحد آلومینا شامل اتمهای آلومینیوم (قرمز) و اکسیژن (سبز)

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
مواد معمولا تجمعی از دانه های تک کریستال هستند

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
ساختار کربستالی قابل مشاهده در یک قطعه ریختگی

به هر حال ساختار کربستالی فقط در فواصل کوتاه یکنواخت است. معمولا مواد متشکل از توده ای از دانه های تک کربستال هستند. برخی مواد به نام پلی کریستال معروف هستند که اندازه دانه ها می تواند از چند نانومتر تا دانه هایی که به چشم غیر مسلح قابل دیدن باشند، متغیر باشد. حتی در تک کریستال ها هم دانه ها دارای شبکه کامل و بدون نقص نیستند و می توانند دارای نقایصی باشند که اثر قابل توجهی بر رفتار مواد دارند. ریزساختار یک ماده وابسته به اجتماعی از دانه ها با یکدیگر به همراه دیگر اجزای میکروسکوپی از قبیل حفرات و آخال ها می باشد. مواد مهندسی از قبیل فولادها و آلومینیوم مواد پلی کربستال بوده و درنتیجه استفاده از روشهایی که بتوان ساختار این مواد را به صورت کامل و با آنالیز کرد، ضروری است. از نقطه نظر EBSD دو فاکتور مهم در مواد پلی کریستال وجود دارد که در آنالیز کردن این مواد کاربرد دارد. نخست اینکه در مواد پلی کریستال، کریستالها در دانه های مختلف دارای جهت گیری (Orientation) متفاوت هستند. یعنی اینکه لبه های شبکه کریستالی در دانه های مختلف دارای جهت گیری متفاوت هستند.در این باره بیشتر توضیح خواهد داده شد. دوم اینکه مواد پلی کربستال شامل مناطقی هستند که دانه های مختلف همدیگر را ملاقات می کنند، که به این نواحی مرزدانه می گوبند

پدیده اکسیداسیون در بوته های ذوب

منظور از اکسیداسیون یک بوته ذوب تغییر بافت شیمیایی و فیزیکی مواد آن- که نتیجه سوختن و از بین رفتن آرام و آهسته گرافیت می باشد- است.
گرافیت جزء اصلی بوته های رسی- گرافیتی است. این ماده در بوته های کاربید سیلیکونی نیز وجود دارد. حضور گرافیت یک هدایت دمایی و الکتریکی خوب و یک مقاومت به شوک دمایی عالی را تضمین می کند.این ماده نسبت به حملات شیمیایی مقاومت بسیار بالایی داشته و تنها در مذاب آهن حل می شود.گرافیت به عنوان یک جزء بوته، در دمای حدود 700 درجه سانتیگراد در حضور اکسیژن شروع به سوختن می کند.
از این رو، کلیه بوته های محتوی گرافیت لعاب داده می شوند. این لعاب باعث کاهش سوختن گرافیت بوته در فرایند ساخت حین پروسه آتش کاری و نیز موقع استفاده از آن در کارگاه ریخته گری خواهد شد.
با وجود این، اکسیداسیون عارضه عادی کلیه بوته های کهنه استفاده شده در ریخته گری های ذوب آلومینیوم است.
اگر بوته ها بدرستی جابجا و نگهداری شوند، سایش مکانیکی زیادی از خود نشان نخواهند داد؛ اما به هر حال در نهایت مجبور خواهیم شد به علت هدایت دمایی نامطلوب آنها را تعویض نماییم.
از طرف دیگر؛ بوته های ذوب فلزات سنگین توسط فلاسکهای ذوبی مذاب و شلاکه های مایع بتدریج فرسوده و از بین رفته ، و در نتیجه کاهش ضخامت دیواره در نهایت می بایست آنها را تعویض نماییم.
بوته های رسی- گرافیتی تنها دارای یک لعاب هستند. بوته های سیلیکونی بطور اضافه ای توسط مواد خاصی- که به طرز موثر از اکسیداسیون زودرس گرافیت ممانعت میکند- عمل آورده می شوند. این بدان معنی است که- با بعضی استثنائات- بوته های کاربید سیلیسیمی به دلیل دوام بهترشان، جهت ریخته گری آلومینیوم ترجیح داده می شوند.
منشاء اصلی اکسیداسیون به عنوان عارضه عادی استهلاک بوته های کهنه مورد استفاده همانا وقوع ترکهای مویی در لعاب، به علت تغییرات مکرر درجه حرارت است. در اینجا اتمسفر اکسید کننده کوره به داخل مواد بوته نفوذ کرده و اجازه سوختن بوته را می دهد.
در ریخته گری های آلومینیوم- بویژه تا آنجا که به بوته های نگهدار مرتبط است- دماهای کوره ها آنقدر پایین است که امکان Seal شدن برای این ترکها ی ظریف مقدور نخواهد بود.
در ریخته گری های فلزات سنگین، دماهای بالاتر، ترکهای مویی روی لعاب را مسدود خواهد کرد در نتیجه در اینجا اکسیداسیون- به شرطی که اتمسفر کوره بشدت اکسیدان نباشد- ناچیز خواهد بود.
اکسیداسیون عادی یک بوته بصورت ذیل پیشرفت می کند:
این پدیده را نمی توان روی بوته رویت کرد. افزایش آهسته از دست دادن گرافیت با کاهش ظرفیت حرارتی بوته معلوم می گردد.به عبارت دیگر؛ زمان به ازای هر بار ذوب و مصرف انرژی افزایش می یابد. هیچ چیزی نمی تواند مانع این پروسه گردد. در نهایت، هدایت حرارتی این بوته تا آن حد تنزل خواهد کرد که مجبور خواهیم شد آنرا با بوته ای نو تعویض نماییم.
با شکستن یک چنین بوته استفاده شده ای، بوضوح تغییر رنگی در مواد آن آشکار می شود:
این سطح شکسته دیگر رنگ آبی- سیاه اصلی، درخشش کریستال های SiC و ذرات گرافیت را از خود نشان نمی دهد، و توده ای متخلخل، تیره و کدر با تنها تعدادی کریستال SiC با رنگ روشن تا تیره خاکستری رنگ نشان خواهد داد.
به علت سوختن گرافیت، مواد اکسیده شده بوته: وزن، استحکام مکانیکی، هدایت الکتریکی، هدایت دمایی و مقاومت به شوک حرارتی خود را از دست می دهند. آنها متخلخل، ترد و عایق حرارت می گردند. آنها تحت تنشهای حرارتی بالاتر قرار گرفته، پوسته پوسته شده و فرو خواهند ریخت.
شروع و پیشرفت اکسیداسیون بستگی به روش حرارت دهی کوره و اتمسفر کوره دارد.
با توجه به حساسیت بوته به اکسیژن، شعله می بایست خنثی یا اندکی اکسیدی باشد.
المنتهای حرارتی در کوره های الکتریکی مقاومتی اتمسفر اوزنی O3 بوجود آورده که منجر به اکسیداسیون سریع بوته خواهند شد.
سازنده ها بوته های مورد استفاده در یک چنین کوره هایی را با لعابهای مخصوص در برابر این اکسیداسیون زودرس محافظت می کنند.
معمولا شرایط مشابهی در کوره های گاز سوز به علت افزوده شدن بخار آب محتوی در گازهای خروجی بوجود می آید.
در کوره های گازوئیل سوز شرایط اتمسفر کوره متفاوت است. اگر نوک زبانه های شعله در دودکش، رنگ سبز روشن به خود بگیرد، اتمسفر اندکی اکسیدان بوجود می آید.
یک شعله- از اندکی بیشتر- اکسیدان وقتی بوجود می آید که در همان محل زبانه های بلند و به شدت سبز مشاهده شود. این چنین شعله ای اکسیداسیون بوته را افزایش می دهد و می بایست از آن اجتناب کرد. در این اکسیداسیون نرمال و عادی بوته های مستعمل – کل جداره خارجی دیواره- بویژه در ذوب آلومینیوم- تحت تاثیر عارضه های این پدیده قرار می گیرد.
این امر بویژه در لبه بوته آنجا که بوته با سرپوش یا کاور کوره تلاقی میکند، مشاهده می گردد به علاوه، اتمسفر گردشی در داخل بوته ها باعث اکسیداسیون جداره داخلی آنها به سمت پایین تا سطح مذاب خواهد گشت. در این چنین مواردی منطقه لبه به سرعت ترد شده، در چندین نقطه ترک خورده، شکسته و فرو خواهد ریخت.
برای کاهش این اثرات، استفاده از یک طوقه محافظ آهنی توصیه می شود.
وقوع سایش در کوره هایی که بوته در آنها فرو برده می شود؛ نظیر انواع گذاشتن و برداشتن بوته بعید بنظر می رسد.
اکسیداسیون زیاد تری در جداره داخلی دیواره بوته وقوع خواهد یافت اگر بوته حرارت دیده تنها تا اندازه ای پر شده باشد یا حتی در مدت مدیدی خالی بماند.
برخی حالتها نیز وجود دارند که در آنها بدلایل ذیل، اکسیداسیون تنها به بعضی قسمتهای بوته محدود خواهد شد:
1- جذب رطوبت حین حمل انبار داری
2- آسیب های مکانیکی حین حمل و نقل
3- آسیب های مکانیکی حین استفاده
4- از دست دهی لعاب به علت تنظیم غلط شعله
جذب حتی اندکی رطوبت منجر به ترکیدن و ریختن لعاب حتی حین اولین حرارت دهی بوته شده و باعث تجزیه و حل شدن لعاب در بخشهای پائینی بوته خواهد شد. حتی بعد از چند ذوب اول، گرافیت بطور کامل سوخته، می بایست به علت عملکرد ضعیف بوته آنرا تعویض نماییم.
(شکل 1)
لبه های ته این بوته در نتیجه سوختن عمیق به طرز شدیدی آسیب دیده است. این بوته در حین جابجایی و حمل بصورت غلتاندن و یکبر کردن روی زمین آسیب دیده است. لعاب از لبه ته شکسته و از جداره پایین بوته شل شده است. اکسیداسیون از همان لحظه اول شروع شده و نواحی وسیعی را در بر گرفته است: از این طریق بوته عملا بی مصرف شده است.(شکل 2)
لبه های بوته نشان دهنده آسیب هایی است که از برخورد و ضربات مکرر ابزارها(مثلا میله های همزنی، پاتیل ها، ابزارهای کف و شلاکه گیر و...) ایجاد گشته است. این نقاط آسیب دیده و فرسوده ممکن است از هل دادن شمشها روی بوته نیز حاصل شده باشد.(شکل3)
شمشها می بایست به کمک انبر در داخل بوته قرار داده شوند ته داخل بوته تحت نیرویی که از طرف ابزارها جهت کندن و تراشیدن شلاکه ها به آن وارد آمده آسیب دیده است. دیواره بوته به دلیل آغاز اکسیداسیون پوسته پوسته شده و ریخته، و آنچنان نازک شده که در موقع قرار دادن شمش بعدی احتمالا خواهد شکست.
یک مشعل بد تنظیم شده باعث ایجاد شعله ای کوتاه و سخت گشته، این شعله بطور مستقیم به روی بوته برخورد داشته و از این طریق باعث بیش از حد حرارت دیدن آن از یک جانب گشته است.
لعاب چکه چکه ریزش کرده، اکسیداسیون شدید شروع شده و مواد سوخته شده بوته بصورت لایه هایی شکسته و ریخته شده است. اما در بقیه قسمتهای بوته هیچ عارضه ای ناشی از بیش از حرارت دیدگی غیر عادی مشاهده نمی شود.(شکل4)
یک شعله سخت و شدید- که گاهی بدلیل ایجاد مانعی جزیی جلوی نازل حاصل می آید- باعث ایجاد یک ناحیه گداخته به اندازه یک کف دست گشته است. دمای این ناحیه آنچنان بالا بوده که پروسه زینتر شدن منجر به ایجاد ترکهای انقباضی عمیقی گردیده است.(شکل5)
یک بوته برای ذوب برنز که در معرض شعله ای سخت و کوتاه بوده، لعاب بوته از این ناحیه ذوب شده و ریخته است. از این بدتر اپراتورها با شعله ای که مشخصا اکسید کننده بوده کار میکرده اند؛ و یک اکسیداسیون شدید و سریع در این ناحیه بی حفاظ بوته آغاز گشته است. بوته عملکردش را به سرعت از دست داده و تنها بعد از چند ذوب دهی مجبور شده اند آنرا تعویض نمایند

مهندسی معکوس چیست؟

مقدمه :

اگر سابقه ی صنعت و چگونگی رشد آن در کشورهای جنوب شرقی آسیا را مورد مطالعه قرار دهیم به این مطلب خواهیم رسید که در کمتر مواردی این کشورها دارای ابداعات فن آوری بوده اند و تقریبا در تمامی موارد، کشورهای غربی (‌آمریکا و اروپا) پیشرو بوده اند. پس چه عاملی باعث این رشد شگفت آور و فنی در کشورهای خاور دور گردیده است؟

در این نوشتار به یکی از راهکارهای این کشورها در رسیدن به این سطح از دانش فنی می پردازیم.

در صورتی که به طور خاص کشور ژاپن را زیر نظر بگیریم، خواهیم دید که تقریبا تمامی مردم دنیا از نظر کیفیت، محصولات آنها را تحسین می کنند ولی به آنها ایراد می گیرند که ژاپنی ها از طریق کپی برداری از روی محصولات دیگران به این موفقیت دست یافته اند.

این سخن اگر هم که درست باشد و در صورتی که کپی برداری راهی مطمئن برای رسیدن به هدف باشد چه مانعی دارد که این کار انجام شود. این مورد، به خصوص درباره ی کشورهای در حال توسعه و یا جهان سوم به شکاف عمیق فن آوری بین این کشورها و کشورهای پیشرفته دنیا، امری حیاتی به شمار می رود و این کشورها باید همان شیوه را پیش بگیرند (البته در قالب مقتضیات زمان و مکان و سایر محدودیت ها) به عنوان یک نمونه، قسمتی از تاریخچه ی صنعت خودرو و آغاز تولید آن در ژاپن را مورد بررسی قرار می دهیم:

تولید انبوه خودرو در ژاپن قبل از جنگ جهانی دوم و در سال 1920 بوسیله ی کارخانه های "ایشی کاواجیما" آغاز شد که مدل ژاپنی فورد آمریکایی را کپی کرده و به شکل تولید انبوه به بازار عرضه نمود.

همچنین شورلت ژاپنی AE جزو اولین خودرو های کپی شده آمریکایی توسط ژاپنی ها بود که به تعداد زیاد تولید می شد. سپس با تلاش های فراوانی که انجام شد (آنهم در شرایط بحرانی ژاپن در آن دوره) مهمترین کارخانه‌ی خودروسازی ژاپن یعنی "تویوتا" درسال 1932 فعالیت خود را با ساخت خودرویی با موتور "کرایسلر" آغاز نمود ، در سال 1934، نوع دیگری از خودرو را با موتور "شورلت" ساخته و وارد بازار نموده و از سال 1936، اولین تلاش ها برای ساخت خودروی تمام ژاپنی آغاز شد. البته تا مدت ها ژاپنی ها مشغول کپی برداری از اتومبیل های آمریکایی و اروپایی بودند.

آنها خودروی پاکارد و بیوک آمریکایی و رولزرویس، مرسدس بنز و فیات اروپایی را نیز تولید کردند که همین تولیدها زمینه ساز گسترش فعالیت خودروسازی ژاپن شد و سرانجام در دهه ی 1960 میلادی پس از سعی و کوشش فراوان ، اولین اتومبیل تمام ژاپنی که ضمنا دارای استاندارد جهانی بود، تولید و به بازار عرضه شد.

در تمامی مطلب فوق رد پای یک شگرد خاص و بسیار مفید به چشم می خورد که "مهندسی معکوس"(Reverse Engineering ) نام دارد.

مهندسی معکوس روشی آگاهانه برای دستیابی به فن آوری حاضر و محصولات موجود است. در این روش، متخصصین رشته های مختلف علوم پایه و کاربردی از قبیل مکانیک، فیزیک و اپتیک، مکاترونیک، شیمی پلیمر، متالورژی،الکترونیک و ...جهت شناخت کامل نحوه ی عملکرد یک محصول که الگوی فن آوری مذکور می باشد تشکیل گروه های تخصصی داده و توسط تجهیزات پیشرفته و دستگاه های دقیق آزمایشگاهی به همراه سازماندهی مناسب تشکیلات تحقیقاتی و توسعه های R&D "سعی در به دست آوردن مدارک و نقشه های طراحی محصول فوق دارند تا پس از مراحل نمونه سازی (Prototyping) و ساخت نیمه صنعتی (Pilot plant) در صورت لزوم ، تولید محصول فوق طبق استاندارد فنی محصول الگو انجام خواهد شد . همان گونه که اشاره شد استفاده از روش مهندسی معکوس برای کشورهای در حال توسعه یا عقب مانده روش بسیار مناسبی جهت دسترسی به فن آوری ، رشد و توسعه ی آن می باشد. این کشورها که در موارد بسیاری از فن آوری ها در سطح پایینی قرار دارند، در کنار روش ها و سیاست های دریافت دانش فنی، مهندسی معکوس را مناسب ترین روش دسترسی به فن آوری تشخیص داده و سعی می کنند با استفاده از روش مهندسی معکوس، اطلاعات و دانش فنی محصولات موجود ، مکانیزم عمل کرد و هزاران اطلاعات مهم دیگر را بازیابی کرده و در کنار استفاده ار روش های مهندسی مستقیم (Forward Engineering) و روش های ساخت قطعات ، تجهیزات ، تسترهای مورد استفاده در خط مونتاژ و ساخت مانند قالب ها ،گیج و فیکسچرها و دستگاههای کنترل، نسبت به ایجاد کارخانه ای پیشرفته و مجهز جهت تولید محصولات فوق اقدام نمایند. همچنین ممکن است مهندسی معکوس، برای رفع معایب و افزایش قابلیت های محصولات موجود نیز مورد استفاده قرار می گیرد. به عنوان مثال در کشور آمریکا ، مهندسی معکوس توسط شرکت "جنرال موتور" بر روی محصولات کمپانی "فورد موتور" و نیز برعکس، برای حفظ وضعیت رقابتی و رفع نواقص محصولات به کار برده شده است.

بسیاری از مدیران کمپانی های آمریکایی، هر روز قبل از مراجعت به کارخانه، بازدیدی از جدیدترین محصولات عرضه شده در فروشگاه ها و نمایشگاه های برگزار شده انجام داده و جدیدترین محصولات عرضه شده مربوط به محصولات کمپانی خود را خریداری نموده و به واحد تحقیق و توسعه (R&D) تحویل می دهند تا نکات فنی مربوط به طراحی و ساخت محصولات مذکور و آخرین تحقیقات ، هر چه سریع تر در محصولات شرکت فوق نیز مورد توجه قرار گیرد.

جالب است بدانید که مهندسی معکوس حتی توسط سازندگان اصلی نیز ممکن است به کار گرفته شود . زیرا به دلایل متعدد، نقشه های مهندسی اولیه با ابعاد واقعی قطعات (مخصوصا زمانی که قطعات چندین سال پیش طراحی و ساخته و به دفعات مکرر اصلاح شده اند)مطابقت ندارد برای مثال جهت نشان دادن چنین نقشه هایی با ابعاد واقعی قطعات و کشف اصول طراحی و تلرانس گذاری قطعات، بخش میکروسوئیچ شرکت(Honywell) از مهندسی معکوس استفاده نموده و با استفاده از سیستم اندازه گیری (CMM Coordinate Measuring Machine) با دقت و سرعت زیاد ابعاد را تعیین نموده و به نقشه های مهندسی ایجاد شده توسط سیستم CAD منتقل می کنند.

متخصصین این شرکت اعلام می دارند که روش مهندسی معکوس و استفاده از ابزار مربوطه، به نحو موثری زمان لازم برای تعمیر و بازسازی ابزارآلات ، قالب ها و فیکسچرهای فرسوده را کم می کند و لذا اظهار می دارند که "مهندسی معکوس زمان اصلاح را به نصف کاهش می‌دهد."

مهندسین معکوس، اضافه بر اینکه باید محصول موجود را جهت کشف طراحی آن به دقت مورد مطالعه قرار دهند، همچنین باید مراحل بعد از خط تولید یعنی انبارداری و حمل و نقل را از کارخانه تا مشتری و نیز قابلیت اعتماد را در مدت استفاده ی مفید مورد تجزیه و تحلیل قرار دهند. چرا که مثلا فرایند آنیلینگ مورد نیاز قطعه،ممکن است برای ایجاد مشخصات مورد نظر در هنگام عمل کرد واقعی محصول یا در طول مدت انبارداری و حمل و نقل طراحی شده و لزوم وجود آن تنها در هنگام اجرای مراحل مذکور آشکار خواهد شد.

چه بسا که بررسی یک پیچ بر روی سوراخی بر بدنه ی محصول (که به قطعات و اجزای دیگر متصل نشده) ، متخصصان مهندسی معکوس را ماه ها جهت کشف راز عملیاتی آن به خود مشغول کند، غافل از اینکه محل این پیچ، امکانی جهت تخلیه ی هوا، تست آب بندی یا امکان دسترسی به داخل محصول جهت تست نهایی می باشد. از سوی دیگر مهندسین معکوس باید عوامل غیر مستقیمی را که ممکن است در طراحی و تولید محصول مذکور تاثیر بگذارند، را به دقت بررسی نمایند. به دلیل اینکه بسیاری از این موارد با توجه به خصوصیات و مقتضیات زمانی و مکانی ساخت محصول مورد نظر، توسط سازندگان اصلی توجیه پذیر باشد اما ماجرای آن به وسیله ی مهندسین معکوس فاجعه ساز باشد. مثلا فرایند تولید قطعات تا حدود قابل توجهی بستگی به تعداد محصولات مورد نیاز و ... دارد . اگر تعداد محصولات مورد نیاز جهت کشور ثانویه در بسیار کمتر از کشور اصلی که در حد جهانی و بین‌المللی فعالیت نموده باشد پس به عنوان مثال تعیین فرایند یک قطعه با باکالیتی (نوعی مواد پلیمری) از طریق ساخت قالب های چند حفره ای با مکانیزم عملکرد خود کار با توجه به معضلات پخت قطعه در داخل قالب ، می تواند برای مجریان مهندسی معکوس فاجعه ساز باشد ( اگر که این مهندسان از فرایند های ساده تر با توجه به تیراژ تولید محصول و نیز خصوصیات تکنولوژیکی کشور خود استفاده نکنند.) بنابراین، مرحله ی بعد از کشف طراحی، تطبیق طراحی انجام شده بر مقتضیات زمانی و مکانی کشور ثانویه می‌باشد که باید به دقت مورد توجه متخصصین مهندسی معکوس واقع شود.

خلاصه اینکه مهندسی معکوس ممکن است یک کاربرد غیر معقول و نامناسب از کاربرد هنر و علم مهندسی به نظر برسد، اما آن یک حقیقت از زندگی روزمره ی ما به شمار می رود.


منبع :

کد:

---

www.hamedmonsef.com

---

جوشکاري قوس برقي و جوشکاري با گاز يا شعله

◄ تاريخچه مختصراز جوشکاري دستي قوس برقي(S.M.A.W):
قوس برقي در سال 1807توسط سرهمفري ديوي کشف شد ولي استفاده از آن در جوشکاري فلزات به يکديگر هشتاد سال بعد از اين کشف ، يعني در سال 1881 اتفاق افتاد. فردي به نام آگوست ديمري تنز در اين سال توانست با استفاده از قوس برقي و الکترود ذغالي صفحات نگهدارنده انباره باطري را به هم متصل نمايد.بعد از آن يک روسي به نام نيکولاس دي بارنادوس با يک ميله کربني که دسته اي عايق داشت توانست قطعاتي را به هم جوش دهد. وي در سال 1887 اختراع خود را در انگلستان به ثبت رساند.اين قديمي ترين اختراع به ثبت رسيده در عرصه جوشکاري دستي قوسي برقي مي باشد.فرايند جوشکاري با الکترود کربني در سالهاي 1880و1890در اروپا و آمريکا رواج داشت ولي استفاده از ولت زياد (100 تا 300ولت)و آمپر زياد (600تا 1000آمپر)در اين فرايند و فلز جوش حاصله که به علت ناخالصيهاي کربني شکننده بود همه باعث مي شد اين فرايند با اقبال صنعت مواجه نشود.
جهش از اين مرحله به مرحله فرايند جوشکاري با الکترود فلزي در سال 1889 صورت گرفت.در اين سال يک محقق روس به نام اسلاويانوف و يک آمريکايي به نام چارلز کافين(بنيانگذار شرکت جنرال الکتريک)هرکدام جداگانه توانستند روش استفاده از الکترود فلزي در جوشکاري با قوس برقي را ابداع نمايند.
در آغاز قرن بيستم جوشکاري دستي با قوس برقي مورد قبول صنعت واقع شد. عليرغم ايرادهاي فراوان(استفاده از مفتول لخت و بدون روکش)مورد استفاده قرار گرفت.در آمريکااز مفتول لخت که داراي روکش نازکي از اکسيد آهن که ماحصل زنگ خوردگي طبيعي و يا بخاطر پاشيدن عمدي آب بر روي کلافهاي مفتول قبل از کشيده شدن نهايي بود استفاده مي شد و گاهي اين مفتول لخت با آب آهک آغشته مي شد تا در هر دو وضعيت بتواند ثبات قوس برقي را بهتر فراهم آورد.آقاي اسکار کجل برگ سوئدي را بايد پدر الکترودهي روکش دار مدرن شناخت وي نخستين شخصي بود که مخلوطي از مواد معدني و آلي را به منظور کنترل قوس برقي و خصوصيات مورد نظر از فلز جوش حاصله با موفقيت به کار برد.وي اختراع خود را در سال 1907 به ثبت رساند.ماشينهاي جوشکاري با فعاليت هاي فوق الذکر به روند تکاملي خود ادامه مي دادند.در سالهاي 1880 مجموعه اي از باطري پر شده به عنوان منبع نيرو در ماشين هاي جوشکاري به کار گرفته شد.تا اينکه در سال 1907 نخستين دستگاه Generator جوشکاري به بازار آمريکا عرضه شد.

◄ جوشکاري با گاز يا شعله:
جوشکاري با گاز يا شعله يکي ازاولين روشهاي جوشکاري معمول در قطعات آلومينيومي بوده و هنوز هم در کارگاههاي کوچک در صنايع ظروف آشپزخانه و دکوراسيون و تعميرات بکارميرود. در اين روش فلاکس يا روانساز يا تنه کار براي برطرف کردن ليه اکسيدي بکار ميرود.
مزايا:سادگي فرايند و ارزاني و قابل حمل و نقل بودن وسايل
محدوده کاربرد:ورقهاي نازک 8/0تا 5/1ميليمتر
محدوديتها:باقي ماندن روانساز لابلاي درزها و تسريع خوردگي - سرعت کم – منطقه H.A.Zوسيع است .
قطعات بالاتر از 5/2ميليمتر را به دليل عدم تمرکز شعله و افت حرارت بين روش جوش نميدهند.
حرارت لازم در اين روش از واکنش شيميايي گاز با اکسيژن بوجود مي ايد.
حرارت توسط جابجايي و تشعشع به كار منتقل مي شود. قدرت جابجايي به فشار گاز و قدرت تشعشع به توان چهارم درجه حرارت شعله بستگي دارد. لذا تغيير اندکي در درجه حرارت شعله مي تواند ميزان حرارت تشعشعي و شدت آنرا بمقدار زيادي تغيير دهد.درجه حرارت شعله به حرارت ناشي از احتراق و حجم اکسيژن لازم براي احتراق و گرماي ويژه و حجم محصول احتراق(گازهاي توليد شده) بستگي دارد. اگر از هوا براي احتراق استفاده شود مقدار ازتي که وارد واکنش سوختن نمي شود قسمتي از حرارت احتراق راجذب کرده و باعث کاهش درجه حرارت شعله مي شود.بنابرين تنظيم کامل گاز سوختني و اکسيژن لازمه ايجاد شعله بادرجه حرارت بالاست. گازهاي سوختني نظير استيلن يا پروپان يا هيدروژن و گاز طبيعي نيز قابل استفاده است که مقدار حرارت احتراق و در نتيجه درجه حرارت شعله نيز متفاوت خواهد بود. در عين حال معمولترين گاز سوختني گاز استيلن است.
تجهيزات و وسايل اوليه اين روش شامل سيلندر گاز اکسيژن و سيلندر گاز استيلن يا مولد گاز استيلن و رگولاتور تنظيم فشار براي گاز و لوله لاستيکي انتقال دهنده گاز به مشعل و مشعل جوشکاري است.
استيلن با فرمول C2H2 و بوي بد در فشار بالا ناپيدار و قابل انفجار است و نگهداري و حمل و نقل آن نيازبه رعايت و مراقبت بالا دارد.فشار گاز در سيلندر حدود psi 2200است و رگولاتورها اين فشار را تا زير psi 15 پايين مي آورند.و به سمت مشعل هدايت مي شود.(در فشارهاي بالا ايمني کافي وجود ندارد).توجه به اين نکته نيز ضروري است که اگر بيش از 5 مترمکعب در ساعت ازاستيلن استفاده شود از سيلندر استن بيرون خواند زد که خطرناک است.
بعضي اوقات از مولدهاي استيلن براي توليد گاز استفاده مي شود. بر اساس ترکيب سنگ کاربيد با آب گاز استيلن توليد ميشود.
CaC2 + 2 H2O = C2H2 + Ca(OH)2


روش توليد گاز با سنگ کاربيد به دو نوع کلي تفسيم ميشود.

1-روشي که آب بر روي کاربيد ريخته ميشود.
2-روشي که کاربيد با سطح آب تماس حاصل ميکند و باکم و زياد شده فشار گاز سطح آب در مخزن تغييرمي کند.

رگولاتورها(تنظيم کننده هاي فشار) هم داراي انواع گوناگوني هستند و براي فشارهاي مختلف ورودي و خروجي مختلف طراحي شده اند.رگولاتورها داراي دو فشارسنج هستند که يکي فشار داخل مخزن و ديگري فشار گاز خروجي را نشان ميدهند. رگولاتورها در دو نوع کلي يک مرحله اي و دو مرحله اي تقسيم ميشوند که اين تقسيم بندي همان مکانيزم تقليل فشار است. ذکر جزييات دقيق رگولاتورها در اينجا ميسر نيست اما اطلاع از فرايند تنظيم فشار براي هر مهندسي لازم است(حتما پيگير باشيد).

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

کار مشعل آوردن حجم مناسبي از گاز سوختني و اکسيژن سپس مخلوط کردن آنها و هدايتشان به سوي نازل است تا شعله مورد نظر را يجاد کند.

◄ اجزا مشعل:
الف-شيرهاي تنظيم گاز سوختني و اکسيژن
ب-دسته مشعل
ج-لوله اختلاط
د-نازل

قابل ذکر اينکه طرحهاي مختلفي درقسمت ورودي گاز به لوله اختلاط مشعل وجود دارد تا ماکزيمم حرکت اغتشاشي به مخلوط گازها داده شود و سپس حرکت گاز در ادامه مسير در ادامه مشعل کندتر شده تا شعله اي آرام بوجود ايد.
در انتها يادآور مي شود مطالب بسيار زيادي در اين خصوص وجود داشت که بدليل عدم امکان نمايش تصاوير که عمدتا اسکن هم نشده اند بيش از اين به شرح و توضيح آنها نپرداختم.از جمله ين مطالب شناسايي نوع شعله(از لحاظ قدرت و کاربرد) بود. يا نشان دادن چند نوع رگولاتور از نماي شماتيک و ... .

◄ پيچيدگي (Distortion) :
پيچيدگي و تغيير ابعاد يکي ازمشکلاتي است که در اثر اشتباه طراحي و تکنيک عمليات جوشکاري ناشي ميشود. با فرض اجتناب از ورود به مباحث تئوريک تنها به اين مورد اشاره ميکنيم که حين عمليات جوشکاري به دليل عدم فرصت کافي براي توزيع يکنواخت بار حرارتي داده شده به موضع جوش و سرد شدن سريع محل جوش انقباضي که ميبايست در تمام قطعه پخش ميشد به ناچار در همان محدوده خلاصه ميشود و اين انقباض اگر در محلي باشد که از نظر هندسي قطعه زاويه دار باشد منجر به اعوجاج زاويه اي(Angular distortion) ميشود.در نظر بگيريد تغيير زاويه اي هرچند کوچک در قطعات بزرگ و طويل چه ايراد اساسي در قطعه نهايي ايجاد مي کند.
حال اگر خط جوش در راستي طولي و يا عرضي قطعه باشد اعوجاج طولي و عرضي(Longitudinal shrinkage or Transverse shrinkage) نمايان ميشود. اعوجاج طولي و عرضي همان کاهش طول قطعه نهايي ميباشد. اين موارد هم بسيار حساس و مهم هستند.
نوع ديگري از اعوجاج تاول زدن يا طبله کردن و يا قپه (Bowing) ميباشد.
ذکر يکي از تجربيات در اين زمينه شايد مفيد باشد. قطعه اي به طول 20 متر آماده ارسال براي نصب بود که بنا به خواسته ناظرميبايست چند پاس ديگر در تمام طول قطعه جوش داده ميشد.تا ساق جوش 2-3ميليمتر بيشتر شود.بعد از انجام اينکارکاهش 27ميليمتري در قطعه بوجود آمد. و اين يعني فاجعه .چون اصلاح کاهش طول معمولا امکان پذير نيست و اگر هم با روشهاي کارگاهي کلکي سوار کنيم تنها هندسه شکل رااصلاح کرده ايم و چه بسا حين استفاده از قطعه آن وصله کاري توان تحمل بارهاي وارده را نداشته باشد و ايرادات بعدي نميان شود.
بهترين راه براي رفع اين ايراد جلوگيري ازبروز Distortion است. و(طراح يا سرپرست جوشکاري خوب) کسي که بتواند پيچيدگي قطعه را قبل ازجوش حدس بزند و راه جلوگيري از آن راهم پيشنهاد بدهد.

◄ بعضي راهکارهاي مقابله با اعوجاج:

1- اندازه ابعاد را کمي بزرگتر انتخاب کرده ...بگذاريم هر چقدر که ميخواهد در ضمن عمليات تغيير ابعاد و پيچيدگي در آن ايجاد شود.پس از خاتمه جوشکاري عمليات خاص نظير ماشين کاري...حرارت دادن موضعي و يا پرسکاري براي برطرف کردن تاب برداشتن و تصحيح ابعاد انجام ميگيرد.
2- حين طراحي و ساخت قطعه با تدابير خاصي اعوجاج را خنثي کنيم.
3- از تعداد جوش کمتر با اندازه کوچکتر براي بدست آوردن استحکام مورد نياز استفاده شود.
4-تشديد حرارت و تمرکز آن بر حوزه جوش در اينصورت نفوذ بهتري داريم و نيازي به جوش اضافه نيست.
5- ازدياد سرعت جوشکاري که باعث کمتر حرارت ديدن قطعه ميشود.
6- در صورت امکان بالا بردن ضخامت چراکه در قطعات با ضخامت کم اعوجاج بيشتر نمود دارد.
7- تا حد امکان انجام جوش در دوطرف کار حول محور خنثي
8- طرح مناسب لبه مورد اتصال که اگر صحيح طراحي شده باشد ميتواند فرضاً مصالح جوش را در اطراف محور خنثي پخش کند و تاحد زيادي از ميزان اعوجاج بکاهد.
9- بکار بردن گيره و بست و نگهدارنده باري مهار کردن انبساط و انقباض ناخواسته درقطعه

◄ عوامل مهم بوجود آمدن اعوجاج :
1- حرارت داده شده موضعي , طبيعت و شدت منبع حرارتي و روشي که اين حرارت به کار رفته و همچنين نحوه سرد شدن
2- درجه آزادي يا ممانعت بکار رفته براي جلوگيري از تغييرات انبساطي و انقباظي. اين ممانعت ممکن است در طرح قطعه وجود داشته باشد و يا از طريق مکانيکي (گيره يا بست يا نگهدارنده و خالجوش)اعمال شود.
3- تنش هاي پسماند قبلي در قطعات و اجزا مورد جوش گاهي اوقات موجب تشديد تنش هاي ناشي از جوشکاري شده و در مواردي مقداري از اين تنش ها را خنثي ميکند.
4- خواص فلز قطعه کار واضح است که در شرايط مساوي طرح اتصال(هندسه جوش) و جوشکاري مواردي مانند ميزان حرارت جذب شده در منطقه جوش و چگونگي نرخ انتقال حرارت و ضرايب انبساط حرارتي و قابليت تغيير فرم پذيري و استحکام و بعضي خواص ديگر فلز مورد جوش تاثير قابل توجهي در ميزان تاب برداشتن دارد. مثلا در قطعات فولاد آستنيتي زنگ نزن مشکل پيچيدگي به مراتب بيشتر از فولاد کم کربن معمولي ميباشد

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

1. آبکاری فلزات – اسرافيل بشارت – انتشارات طراح – 1380

2. آزمايشگاه متالوگرافی – افسانه ربيعی – انتشارات جزيل – 1371

3. آزمون مواد – ورنون جان – علی حائريان – انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد – 1375

4. آشنايی با تجزيه شيميايی پلاستيکها - ا.کروس - ا.لانگ - محمود محراب زاده - مرکز نشر دانشگاهی تهران – 1365

5. آشنايی با متالورژی فيزيکی – س. ه. اونر – علی اکبر آهنی – انتشارات فن افراز – 1375

6. آلياژهای سبک : آلومينيوم، منيزيم و تيتانيم – آی. جی. پالمير – رضا محمودی – اردشير طهماسبی – انتشارات ارکان – 1380

7. آماده سازی سطوح فلزی – روشهای رنگ آميزی – سيد محمود کيثريها – حسين ذبيحی – ناشر: سيد محمود کيثريها – حسين ذبيحی - 1365

8. ابزار شناسايی ساختار مواد – يوسف خرازی – امير شيخ غفور – مرکز انتشارات دانشگاه علم و صنعت ايران – 1380

9. استخراج فلزات ( پيرو ، هيدرو و الکترو متالورژی ) – رضا قاسم زاده – مرکز انتشارات دانشگاه علم و صنعت ايران – 1377

10. اصول تئوری و عملی آندايزينگ آلومينيوم – محمدتقی صالحی – حسين بيدختی – مرکز انتشارات دانشگاه علم و صنعت ايران – 1380

11. اصول خوردگی و حفاظت فلزات – جمشيد مفيدی – انتشارات دانشگاه تهران – 1377

12. اصول ريخته گری متالورژی – تکنولوژی – جلال حجازی – انتشارات دانشگاه علم و صنعت – 1375

13. اصول شکل دهی فلزات – اiS.Kumar – عليرضا فلاحی – فتح الله حسينعلی ثانی – انتشارات جهاد دانشگاهی دانشگاه صنعتی امير کبير - 1378

14. اصول طراحی سيستمهای راهگاهی و تغذيه گذاری چدنها – رحمان خسروی – انتشارات جامعه ريخته گران ايران – 1368

15. اصول طراحی قالبهای پلاستيک و باکليت – ال. سورس – مصطفی نجومی – ناشر : قائم – 1373

16. اصول طراحی مدلها و قالبهای ريخته گری – مراد سليمی – ناشر : مؤلف - 1370

17. اصول طراحی مدل و قالب قطعات ريخته گری – محمدحسن جولازاده – انتشارات جهاددانشگاهی واحد اصفهان – 1372

18. اصول علم مواد( خواص و مهندسی مواد) – حسين تويسرکانی – انتشارات دانشگاه صنعتی اصفهان – 1370

19. اصول متالورژی مکانيکی – و.ج.مک گريگور تگارت – علی حائريان اردکانی – انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد – 1370

20. اصول مهندسی نورد – محمد حسن مشکسار – انتشارات دانشگاه شيراز – 1381
21. اصول نقشه کشی و طراحی قالب از غارها تا کامپيوتر – يوسف ستاره شناس – 1371

22. اصول نوين جوشکاری –اAndrew D.Althouse-Carl H. Turinquist- William A.Dowditchi– محمد سلطان بيگی – اردشير هنربخش – انتشارات آذر – 1370

23. اصول و کاربرد عمليات حرارتی فولادها (ويرايش دوم) – محمد علی گلعذار – انتشارات دانشگاه صنعتی اصفهان - 1378

24. الاستيسيته نظری و کاربردی – هربرت رايزمن – پيتر پاوليک – عباس راستگو – مؤسسه انتشارات و چاپ دانشگاه تهران – 1380

25. انتخاب مواد برای طراحی مهندسی – محمود ام. فرق – علی حائريان اردکانی – محسن حدادسبزوار – فاتح فاضلی – انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد – 1379

26. انتقال حرارت در متالورژی – رضا قاسم زاده – انتشارات دانشگاه علم و صنعت ايران – 1373

27. انجماد فلزات – احمد منشی – رضا مرادی عليعربی – انتشارات ارکان – 1378

28. انجماد و اصول متالوژِيكی ريخته گری – جلال حجازی – انتشارات دانشگاه علم و صنعت ايران – 1372

29. برنامه ريزی مهندسی حمل و نقل و تحليل جابجايی مواد – محمد سيدحسينی – مرکز انتشارات دانشگاه علم و صنعت ايران – 1380

30. پرکننده ها، نگرشی بر خواص و موارد استفاده ی آنهادر صنعت لاستيک – شرکت مهندسی و تحقيقات صنايع لاستيک – ناشر : مرکز نشر سحر – 1377

31. ترموديناميک مواد (جلد اول) – دويد و. راگون – جعفر خليل علافی – انتشارات دانشگاه صنعتی سهند – 1377

32. تصاوير استريوگرافی و کاربرد آنها در مکانيک سنگ – استيفن پريست – محمود فاطمی عقدا – وحيد صائب فر – انتشارات دانشگاه هرمزگان – 1377

33. تعيين ساختار بلور – ويليام کلگ – محمد خراسانی – احمد خراسانی – انتشارات دانشگاه شهيد بهشتی – 1381

34. تکنولوژی جوشکاری – علی رمضانخانی – انتشارات قائم – 1378

35. تکنولوژی رنگ کاری در صنايع چوب – عباسعلی طهماسبی – انتشارات سازمان آموزش فنی و حرفه ای کشور – 1374

36. تکنولوژی فرآوری مواد معدنی روشهای پرعيارسازی ثقلی – بهرام رضايی – انتشارات دانشگاه هرمزگان – 1377

37. تکنولوژی فرزکاری: شامل روش تراش کره – نيم کره داخلی – مته – کوپلينگ تيغ فرز – بادامک – هزارخار و ... – محمدعلی نقی زاده – 1368

38. تکنولوژی قالب های فورجينگ و فورمينگ – مهدی اشتری – انتشارات خجسته – 1379

39. تکنولوژی و فرآيند توليد چدن در کوره بلند – سيروس مؤتمن – انتشارات جهاد دانشگاهی دانشگاه صنعتی اصفهان با همکاری انتشارات ذوب آهن - 1367

40. تکنولوژی و کاربرد مواد چندسازه (کامپوزيتها) – ای. آندرسون – ب. لوکس – سعيد دروديانی – انتشارات مرکز نشر دانشگاهی – 1373
--------------------------------------------------------------------------------

41. تکنيک علمی و عملی جوشکاری – محمد علی شکری هراتی – انتشارات علم و صنعت 110 - 1370

42. تئوری و عملی متالورژی – ال- ک- آلن – علی اکبر قاری نيت – انتشارات ثمين - 1373

43. تئوری و فناوری ساخت لعابهای سراميک – بهمن ميرهادی – انتشارات : مرکز نشر پروفسور حسابی – 1380

44. جوشکاری با قوس الکتريکی – علی رمضانخانی – انتشارات : سازمان آموزش فنی و حرفه ای کشور مديريت پژوهش – 1372

45. جوشکاری پلاستيک ها – افسانه ربيعی – انتشارات شهر آب - 1370

46. چوب خشک کنی در هوای آزاد – ريموند ريتس – رفوس پيج – قنبر ابراهيمی – انتشارات علمی و فنی – 1362

47. خستگی فلزات – ميرکو کلسينل – پيتر لوکاچ – علی اکبر اکرامی – انتشارات مرکز نشر دانشگاهی - 1380

48. خمکاری – انتشارات سازمان آموزش فنی حرفه ای کشور – مديريت پژوهش – 1373

49. خمکاری (مسائل برگ ارزيابی صفحات کار) – مديريت پژوهش – انتشارات سازمان آموزش فنی و حرفه ای کشور – 1373

50. خوردگی آلياژهای مهندسی در دمای بالا – مرتضی تميزی فر – مهرداد عضوامينيان – انتشارات دانشگاه علم و صنعت ايران - 1378

51. درآمدی بر تعادل فازی در سراميکها – کليفتون. جی. برگرون – سابهاش. اچ. ريسبود– فتح الله مضطرزاده – واهاک مارقوسيان – اسماعيل صلاحی – انتشارات دانشگاه علم و صنعت ايران – 1378

52. دوره آموزشی ساخت کامپوزيتها ، فايبرگلاسها ، کامپوزيتهای کربنی – انجمن سازندگان مواد مرکب سی. اف. ای. – مسعود اسماعيلی – نشر طراح – 1381

53. راهنمای جوش و اتصالات جوشی – شاپور طلاحونی – نشر توسعه ايران – 1380

54. روش آموزش قالب سازی – گروه صنايع بوش آلمان – ژرهايرر آشوقيان – نشر قطره – 1370

55. ريخته گری پوسته فولاد – هانس ف. شروه – محمد رضا افضلی – مرکز انتشارات صنعت فولاد - 1370

56. ريخته گری چدن – محمد حسين فتحی – انتشارات جهاد دانشگاهی واحد صنعتی اصفهان – 1374

57. ريزساختار قطعات ريختگی – فرهاد رهبری – انتشارات : جامعه ريخته گران ايران - 1371

58. زغال سنگ و بيوتکنولوژی – قاسم نجف پور – انتشارات دانشگاه هرمزگان – 1378

59. ساختار فلزات زير ميکروسکوپ نوری – ا. تومر – داود خرازيکار – انتشارات دانشگاه صنعتی سهند

60. سراميکها و مواد نسوز – احمد منشی – انتشارات جهاد دانشگاهی دانشگاه صنعتی اصفهان - 1
--------------------------------------------------------------------------------

61. شکل دادن فلزات (مکانيک و متالورژی) – ويليام ف. هاسفورد – رابرت م. کدل – محمد رضا افضلی – مؤسسه انتشارات علمی دانشگاه صنعتی شريف – 1374

62. شمش ريزی – جلال حجازی – انتشارات : جامعه ريخته گران ايران – 1370

63. شناخت و کاربرد سراميکها – هيأت مؤلفان – انتشارات : نشر يزد – 1378

64. شناسايی سريع و غيرتخريبی فلزات با استفاده از آزمايش قطره – ام. ال. ويلسون – مهدی اعتزازی – محمدرضا باطنی – مجيد خائفی – نشر ارکان اصفهان – 1376

65. صنعت ورق کاری روشهای ساخت و توليد – ن. مدوديوک – ی. يوخنا – انتشارات علمی و فنی – تهران – 1379

66. طراحی اجزاء – مهدی اخلاقی – انتشارات دانشگاه صنعتی اميرکبير - 1364

67. iطراحی و ساخت قالبهای دايکاست – اErnestBrunhuber – محمدرضا فرامرزی – عبدا... ولی نژاد – انتشارا ت طراح – 1378

68. طراحی و ساخت قالب و قيود –iKeller , Eberhardا– عبدالله ولی نژاد – انتشارات : مؤسسه نشر علوم نوين – 1376

69. طراحی و ساخت مدلهای ريخته گری – رالف رلر – عبدالله ولی نژاد – ناشر : مؤسسه نشر علوم نوين – 1375

70. طراحی و محاسبه انواع قالب های فلزی – غلامحسين اردلان – مؤسسه انتشارات قائم – 1371


71. طرح و تحليل پلاستيک قاب ها – ج. بيکرو – علی کاوه – انتشارات دانشگاه علم و صنعت ايران – 1368
72. عمليات حرارتی چدن ها، فولادها و آلياژهای غير آهنی – محمود منيرواقفی – انتشارات : اصفهان شفق – 1369
73. عمليات کارگاهی آلومينيم – و. همگن – اردشير طهماسبی – انتشارات : مرکز نشر دانشگاهی تهران – 1367

74. عمليات گرمايی، ساختار و خواص آلياژهای غيرآهنی – چارل ار. بروکس – اردشير طهماسبی – مرکز نشر دانشگاهی – 1380

75. عيوب عمليات حرارتی – محمدحسن جولازاده – انتشارات جهاد دانشگاهی صنعتی اصفهان با همکاری ذوب آهن اصفهان – 1371

76. فرايندهای فلزکاری – پ. پلوخين – خسرو نادران طحان – انتشارات : مرکز نشر دانشگاهی - 1369

77. فولادسازی در کوره های زيمنس – مارتين و کنورتر – ج. اويکس – احمد پاکزاد – انتشارات : مرکز نشر دانشگاهی - 1366

78. فولادها ، ساختار ميکروسکپی و خواص – آر. هانی کامب – انتشارات جهاددانشگاهی دانشکده فنی دانشگاه تهران – 1370

79. کاربرد مواد افزودنی در ماسه های ريخته گری – رحت الله عمادی – انتشارات ارکان – 1370

80. کاربرد و عمليات حرارتی فولادها – ای. کامنيچنی – مسعود رضا شاکری – انتشارات مرکز نشر دانشگاهی – 1372
81. كائوچوهای مصنوعی ؛ فرمولاسيون ، خواص و كاربردها – شركت مهندسی و تحقيقات صنايع لاستيك – انتشارات سمر – 1375

82. کائوچوی طبيعی ، ساختمان ، خواص و کاربردها – شرکت مهندسی و تحقيقات صنايع لاستيک – مرکز نشر سمر - 1376

83. کتاب جامع فلزکاری – ماکينکو – بيژن شادپی – انتشارات گوتنبرگ – 1372

84. کنترل خوردگی در صنايع – سيد محمد سيدرضی – انتشارات: انجمن خوردگی ايران – 1375

85. کنترل فرايند توليد واختلالات در کوره بلند – ثانی عابدينی – انتشارات ارکان اصفهان – 1377

86. کوره های سراميک – کی ميو کيوتانی – علی نمازی – مرکز نشر دانشگاهی – 1372

87. گام به گام طراحی و ساخت قالبهای برش – پاکوئين جی آر – عبدالله ولی نژاد – انتشارات : نشر طراحی - 1379

88. لحيم کاری (اصول لحيم کاری – لحيم کاری در الکترونيک) – هوشنگ نحوی – انتشارات پژوهش - 1366

89. مبانی آميزه كاری و فراورش لاستيك – هری لانگ – عبدالرضا جعفری و ديگران – مركز نشر دانشگاهی – 1375

90. مبانی ترموديناميک در متالورژی (جلد اول) – ديويد گسکل – علی سعيدی – مرکز انتشارات جهاد دانشگاهی واحد صنعتی اصفهان – 1378

91. مبانی تصفيه فلزات – تورول ابل انگ – محمدرضا ابوطالبی – محمدرضا افشار مقدم – مرکز انتشارات دانشگاه علم و صنعت ايران – 1377

92. مبانی فيزيک خاک – عبدالرحمن برزگر – انتشارات دانشگاه شهيد چمران اهواز – 1380

93. متابوليسم سرب و مسموميتهای ناشی از آن – عباس صاحبقدم لطفی – انتشارات دانشگاه تربيت مدرس - 1367

94. متالورژی پاتيلی – ی. زکلی – ی. کارلسون – ل. هلی – پيام منصوری – عباس حداديان – مرکز انتشارات صنعت فولاد – 1373

95. متالورژی پودر – راندل ژرمن – مجتبی ناصريان ريابی – انتشارات : نشر ميلاد – 1375

96. متالورژی پودر – فريتس وی. لنل – پروين عباچی – مؤسسه انتشارات علمی دانشگاه صنعتی شريف - 1386

97. متالورژی مکانيکی – جورج دنيز – گروه متالورژی جهاد دانشگاهی دانشگاه علم و صنعت – انتشارات جهاد دانشگاهی دانشگاه علم و صنعت – 1367

98. متالورژی فيزيکی (اصول و مبانی) – و. راقاوان – مرتضی تميزی فر – مالک نادری – حسين ميرحسينی – مرکز انتشارات علمی دانشگاه آزاد اسلامی – 1377

99. متالورژی کاربردی فولادها (1) – مرعش مرعشی – انتشارات شرکت نورد و توليد قطعات فولادی - 1373

100.متالورژی مس – حکمت رضوی زاده – رامز وقار – انتشارات دانشگاه علم و صنعت ايران – 1372
101.متالورژی مکانيکی : آشنايی با نابجاييها – درک هال – دی. جی. بيکن – علی اکبر اکرامی – مؤسسه انتشارات علمی دانشگاه صنعتی شريف – 1374

102.مجموعه مقالات متالورژی (1) – زير نظر محمد تقی بانکی – انتشارات : مرکز نشر صنعت فولاد - 1370

103.مقدمه ای بر انجماد فلزات – دبليو. سی. وينگارد – فخرالدين اشرفی زاده – حسن ابطحی فروشانی – مرکز انتشارات دانشگاه صنعتی اصفهان – 1376

104.مقدمه ای بر مبانی آميزه کاری و تکنولوژی لاستيک – شرکت مهندسی و تحقيقات صنايع لاستيک – مرکز نشر ثمر – 1375

105.مکانيک سنگ رفتار برشی درزه های سنگ ( پايداری و تغيير شکل پذيری ) – عبدالعظيم اميرشاه کرمی – انتشارات جهاد دانشگاهی واحد صنعتی اميرکبير – 1381

106.مواد اوليه لعابها و رنگها و محاسبه آنها – بهمن ميرهادی – انتشارات : مرکز نشر پروفسور حسابی - 1380

107. مواد قالبگيری برای ريخته گری فلزات – محمدحسين فتحی – انتشارات اركان اصفهان - 1370

108. مواد کاپوزيت با نگرشی بر روشهای نوين آناليز حرارتی – محمد رضا فيروزمنش باهمکاری سيمين يزدان – نشر نگاه دانش – تهران – 1379

109. مواد مهندسی و کاربردهای آنها – فلين – حبيب الله ناظری – انتشارات ذوقی – تبريز

110. مواد و فرايندهای پرسکاری – ا. د. لاسکوئه – هادی اسماعيل زاده – مرکز انتشارات صنعت فولاد – 1371

111. مونتاژ توليدات فلزی – وزارت کار و امور اجتماعی – انتشارات صندوق کارآموزی - 1353

112. مهندسی خوردگی و حفاظت از فلزات – منصور فرزام – مؤسسه چاپ و انتشارات يادواره کتاب – 1378

113. مهندسی طلا سازی تئوری و عملی – ارهارد برپل – محمدرضا فرامرزی – نشر طراح – 1380

114. نگرشی نوين بر طراحی سيستمهای راهگاهی – محمد علی بوترابی – غلامرضا کزازی – بهرام مصلح – شهروز نفيسی – انتشارات مرکز تحقيقات ريخته گری – 1376

115. هيدرومتالورژی : کتاب مرجع درسی – فتحی حبشی – ضياءالدين شفائی – محمود عبداللهی – انتشارات دانشگاه شاهرود – 1378

116. ورقکاری – جواد فرازمند – انتشارات سازمان آموزش فنی و حرفه ای – 1363

ريخته گري فولاد

در فولاد ريزي دو روش عمده ريخته گري داريم :
1- روش شمش ريزي: كه ريخته گري جهت توليد آلياژ انجام مي شود.
2- شكل ريزي: كه ريخته گري جهت توليد قطعه انجام مي شود.
خواص مكانيكي فولادها :
1- استحكام مناسب كه بين 400تا 2000 مگاپاسكال مي باشد
2- قابليت شكل پذيري بالا
3- مقاومت خستگي مناسب
4- مقاومت در درجه حرارت پايين مقاومت در درجه حرارت بالا
5- قابليت جوشكاري
دسته بندي فولاد ها :
معمولا به سه دسته فولاد هاي ساده كربني فولاد هاي پر آلياژي فولاد هاي كم آلياژي

انواع فولادهاي ساده كربني :

فولادهاي كم كربن – كربن متوسط و پر كربن :
فولاد هاي كم كربن: كه در اين فولاد ها مقدار كربن كمتر از 0.2% مي باشد لذا قابليت شكل پذيري و فرم دهي بالا دارد كه در صنعت بيشتر در مواردي به كار مي رود كه استحكام پايين همراه با قابليت انعطاف بالا در نظر باشد
فولاد هاي كربن متوسط : كه در اين فولاد ها مقدار كربن بين 0.2تا 0.5% مي باشد كه در مقايسه با فولاد كربني استحكام و سختي بالاتري دارند ولي انعطاف پذيري پايين تري دارند كه عموما در صنايع راهسازي و ماشين سازي از اين گروه استفاده مي شود

فولاد هاي پركربن : كه در اين فولاد ها مقدار كربن پس از 0.5% مي باشد كه افزايش درصد باعث افزايش سختي و كاهش انعطاف پذيري مي شود در مواردي استفاده مي شود كه نياز به سختي و مقاومت به سايش بالا باشد
فولاد هاي كم آلياژي : در اين فولاد ها ميزان عناصر آلياژي كمتر از 8% مي باشد . وجود عناصر آلياژي باعث افزايش خواص مكانيكي فولاد مي شود وجود عناصر آلياژي باعث جلوگيري از تغيير فرم – تابيدگي و ترك خوردن آلياژ در حين عمليات حرارتي مي شود كه عمدتا در ساخت قطعات و قالبهاي خاص صنعتي ساخته مي شود
فولاد هاي پرآلياژي : ميزان عناصر آلياژي در اين نوع فولادها بيش از 8% مي باشد و در مواردي مصرف مي شود كه خواص خالي را در نظر داشته باشيم به عنوان مثال مقاومت به خوردگي بالا و مقاومت به سايش بالا و با توجه به اينكه قيمت عناصر بالا مي باشد و همچنين تكنولوژي اضافه كردن اين عناصر نيز بالاتر مي باشد لذا فولاد هاي آلياژي از نظر قيمت بالاتر مي باشد .
انواع كوره هاي ذوب در فولاد ريزي :
كوره هايي كه در ذوب فولاد استفاده مي شود شامل كوره هاي زيمنس مارتين كوره هاي القايي و قوس كوره هاي كوپل و كنوتر دوپله كردن كوپل و كنورترمي باشد .
مراحل دوبله كردن كوپل و كنورتر :
1- تهيه مذاب در كوره كوپل
2- انتقال به پاتيل با جداره بازي و گوگرد زدائي
3- تخليه مذاب در كنورتر به روش اكسيژن و هوا كه با دمش هوا كربن سوخته مي شود و واكنش هاي زيررا به وجود مي آورد .
Fe+O=FeO
Si+FeO=SiO+Fe+Q
Mn+FeO=MnO+Fe+q
C+FeO=CO+Fe+Q
كه كربن لحظه به لحظه مي سوزد و مذاب به مذاب فولادتبديل مي شود وجوشش كربن صورت مي گيرد لحظه اي كه درصد كربن به 0.5% در مذاب مي رسد فرآيند جوشش كربن به حدي مي رسد كه فرآيند حرارت را در مذاب نداريم كه براي افزايش راندمان به جاي هوا اكسيژن تزريق مي كنند در روش هاي جديد براي كنترل بيشتر مذاب مذاب به كورههاي القايي منتقل مي شود و تركيب شيميايي آن كنترل مي شود
عمليات كيفي در تهيه قطعات فولادي : شامل اكسيژن زدايي سرباره گيري ريخته گري قطعات تميزكاري و جوشكاري مي باشد .
جهت اكسيژن زدايي در مراحل اوليه از فروسيليس – سيليكم منگنز و فرومنگنز استفاده مي شود در صورتي كه بخواهيم ميزان اكسيژن به زير 0.1% برسد از Alو Ti در آخرين مرحله استفاده مي شود .
تميزكاري: معمولا از طريق شات بلاست و سند بلاست انجام مي شود
جوشكاري : كه بر خلاف چدن در قطعات فولادي به علت قابليت جوشكاري بالا انجام مي شود كه شامل پر كردن اثرات انقباضي-گازي و نيامد در كردن در طي فرآيند ريخته گري مي باشد
مراحل جوشكاري : انتخاب نوع الكترود و اندازه الكترود عمليات پيش گرم كردن قطعات قبل از جوشكاري عمليات تنش زدايي بعد از جوشكاري تميز كاري
تست هاي غير مخرب : نظير ماوراء بنفش التراستيگ ايكسريد

تاثير عناصر جزئي بر فولاد ها ساده كربني :
منگنز : جزء عناصر موجود در فولاد هاي ساده كربني مقدار آن 0.6تا 0.85 درصد كه پيش از اين مقدار به عنوان عنصر آلياژي در فولاد ها مي باشد باعث افزايش سختي استحكام و مقاومت به ضربه فولاد مي شود مي تواند به عنوان اكسيژن زدا درفولاد ها استفاده شود .

Si سيليس : به عنوان اكسيژن زدا استفاده مي شود مانع از پايداري سمنتيت مي شود مقدار آن 0.06% مي باشد و بيشتر از اين مقدار به عنوان عنصر آلياژي مي شود

Niو Cu : تا حدود 0.5 باعث افزايش سختي پذيري و خواص مكانيكي مي شود كه پايدار كننده ي آستينيت مي باشد بيشتر از اين مقدار به عنوان عنصر آلياژي محسوب مي شود
ساير عناصر آلياژي نظير كرم موليبدن واناديم و تنگستن تا حدود 0.05% در فولاد هاي ساده كربني وجود دارد كه باعث افزايش خواص مكانيكي مي شود
Al&TI :به عنوان اكسيژن زدا در مراحل توليد استفاده مي شود.

ازت : مقدار آن بين 0.005 تا 0.12 درصد مي باشد تا اين مقادير باعث افزايش خواص مكانيكي مي شود بيش از اين مقدار به علت تشكيل مك و حفره گازي در قطعات توليدي باعث كاهش خواص مكانيكي مي شود

گوگرد : از عناصر مضر در فولاد مي باشد به علت تشكيل فاز FeSتا سولفيد آهن كه فازي با نقطه ذوب پايين و ترد مي باشد و در مراحل انتهايي انجماد در مرز دانه رسوب مي كند باعث كاهش شديد خواص مكانيكي مي شود همچنين به هنگام عمليات حرارتي به علت ذوب موضعي در مرز دانه باعث ايجاد ترك موسوم به ترك سرخ مي شود وجود منگنز تشكيل فاز MnS يا سولفيد منگنز را مي دهد اين فاز نرم بوده و تاثير سوءكمتري نسبت به FeS دارد MnS در داخل دانه پخش مي شود .

فسفر : تمايل به جدايش بيشتري دارد لذا در محل هايي كه آخرين انجماد را دارند جمع مي شوند تشكيل فاز فسفيد آهن ياFe3P را مي دهد اين فاز تشكيل يوتكتيك سه تايي مي دهد كه نقطه ذوب پايين دارد كه در مرز دانه ها رسوب كرده و باعث شكست دانه ها مي شود ميزان فسفر و گوگرد كمتر از 0.05 درصد مي باشد
سيستم راهگاهي در فولاد ريزي :
شامل حوضچه بارريز – راهگاه بارريز حوضچه پاي راهگاه راهگاه اصلي آشغالگير كانال هاي فرعي و اصلي مي باشد .
عموما نوع سيستم راهگاهي فشاري بوده s>r>g نكاتي كه در طراحي سيستم راهگاهي در فولاد ريزي بايد درنظر بگيريم :
بين راهگاه بارريز و حوضچه بارريز شيب زيادي وجود داشته باشد وجود اين شيب از نفوذ آخال و هوا به داخل سيستم راهگاهي مي شود .
راهگاه بارريز مخروطي مي باشد
گوشه هاي راهگاه اصلي و فرعي گرد مي شود
انتهاي راهگاه اصلي بعد از آخرين راهگاه فرعي ادامه پيدا مي كند تا ناخالصي ها وارد سيستم راهگاهي نشود
در انتهاي راهگاه بارريز حوضچه پاي راهگاه را در نظر مي گيرند
مقطع راهگاه اصلي به طرف راهگاه فرعي كم مي شود
حدالامكان از راهگاه اصلي و فرعي عريض استفاده نشود
انجماد جهت دار به طرف تغذيه
جنس راهگاه اصلي در مورد قطعات بزرگ از مواد ديرگداز با نقطه زينتر بالا باشد

تقسيم بندي سيستم راهگاهي بر اساس ابعاد قطعات : عموما چهار نوع راهگاه در فولاد ريزي وجود دارند
1) راهگاه از بالا براي قطعات با ارتفاع كم
2) راهگاه از بقل براي قطعات با ارتفاع متوسط وابعاد بزرگ
3) راهگاه از پايين براي قطعات با ارتفاع بلند در حالت بايد فوق ذوب زياد در نظرگرفته شودتا از انجماد زود رس در سطح مذاب جلوگيري شود
4) راهگاه پله اي : كه براي قطعات با ارتفاع زياداستفاده مي شود هر يك اين روش نسبت به روش فوق اين است كه مذاب در هر لحظه مذاب گرم به سطح مذاب هدايت مي شود براي جلوگيري از ورود آخال از راهگاه هاي مورب استفاده مي شود.
تعيين ابعاد سيستم راهگاهي :
نكته : در بين راهگاه اصلي و فرعي معمولا يك آشغال گير قرار مي دهند

تعين ابعاد آشغال گير:
آشغال گير و ----- محفظه اين دو بين راهگاه اصلي و فرعي مي باشد كه به منظور آخال گيري و جدا كردن آخال و جلوگيري از ورود آن ها به محفظه قالب تهيه ميشود .

فناوری لیزر

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

مقدمه

لیزر این نور شگفت از نظر ماهیت هیچ تفاوتی با نور عادی ندارد و خواص فیزیکی لیزر ، آنرا از نورهای ایجاد شده از سایر منابع متمایز می‌سازد. از نخستین روزهای تکنولوژی لیزر ، به خواص مشخصه آن پی برده شد. و ما بصورتی گزینشی به این خواص از ماهیت فرآیند لیزر می‌پردازیم که خود این خواص بستری عظیم برای کاربردهای وسیع این پدیده ، در علوم مختلف بخصوص صنعت و پزشکی و ... ایجاد کرده است. به جرأت می‌توان گفت پیشرفت علوم بدون تکنولوژی لیزر امکان پذیر نیست. شاید مهترین بخش فیزیک اتمی بحث مربوط به فیزیک لیزر باشد. می دانید که با دادن انرژی به الکترونهای یک اتم می توان آنها را

به مدارهای بالاتری برد. (حتماً با این تصویر کلاسیک که الکترون ها مدارهایی با انرژی مشخصی به دور هسته وجود دارند، آشنایید.) اما این خانه جدید برای الکترونها خیلی وضعیت پایداری ندارد و الکترونها ترجیح می دهند با پس دادن انرژی به مدار اصلی خودشان برگردند. این انرژی به صورت یک فوتون با فرکانس مشخص آزاد می شود. یعنی یک واحد انرژی ... اما می دانید که نور از همین فوتونها ساخته می شود. پس اگر با تعداد زیادی از اتمها به طور هم زمان این کار را انجام دهیم، می توانیم پرتو نوری تک فرکانس ایجاد کنیم . علاوه بر اینکه با روشهایی و دقت هایی می توان پرتوهای هم فاز تولید کرد. زیاد نمی خواهیم راجع به لیزر و ویژگیهای آن توضیح دهیم اما همین مهم است که بدانیم که این پدیده اساس تولید پرتوهای لیزر است. کلمه لیزر که "LASER"

انگلیسی آن است مخفف عبارت:" شدت بخشی نور با استفاده از انتشار تحریک شده تابش" است.

) Light Amplification by thestimulated Emission of Rodiation(



اما سوال مهم این است که برای داشتن لیزر با ویژگیهای خاص از اتمهای چه موادی ، در چه شرایطی (غلظت، دما، فشار، ......) می توان استفاده کرد. پاسخ بیشتر این سوالات در آزمایشگاه به دست می آیند، پس فیزیک لیزر جزو مباحث تجربی فیزیک جای می گیرد.در ایران نیز مراکزی چون مرکز تحقیقات لیزر، سازمان انرژی اتمی و ... مهمترین مراکزی هستند که پذیرای فیزیکدانان اتمی و لیزر هستند.

آنچه که سبب می شود پرتو لیزر از نورهای دیگر متمایز شود در حقیقت ویژگیهای منحصر بفرد آن است که در هیچ منبع نوری دیگر یافت نمی شود. چهار ویژگی عمده لیزر عبارتند از:همدوسی ، تک رنگی ، واگرایی کم ، موازی بودن پرت نگاه اجمالی

لیزر کشفی علمی می‌باشد که به عنوان یک تکنولوژی در زندگی مدرن جا افتاده است. لیزرها به مقدار زیاد در تولیدات صنعتی ، ارتباطات ، نقشه ‌برداری و چاپ مورد استفاده قرار می‌‌گیرند. همچنین لیزر در پژوهشهای علمی و برای محدوده وسیعی از دستگاههای علمی‌، موارد مصرف پیدا کرده است. برتری لیزر در این است که از منبعی برای نور و تابشهای کنترل شده ، تکفام و پرتوان تولید می‌کند. تابش لیزر ، با پهنای نوار طیفی باریک و توان تمرکزیابی شدید ، چندین برابر درخشانتر از نور خورشید است.





دید کلی

از هنگام بوجود آمدن لیزر به علت دارا بودن محسنات خلوص فرکانسی ، پهنای باند و سیع ، راستاوری خوب و غیره ، بررسی موارد کاربرد آن به عنوان حامل در مخابرات و در نتیجه بکار گیری محاسن فوق تا کنون ادامه داشته است. در ابتدا گفته می‌شد به علت اینکه فرکانسها صدها هزار برابر می‌شود (حدود 105 برابر) ، تعداد کانالها افزایش می‌یابد که با ارزیابی خوشبینانه تری توام گشته است. استفاده از نور در مخابرات با پیدایش انسان شروع شد و بعد از اختراع لیزر ، دانشمندان توجه خاصی به استفاده از نور جهت انتقال اطللاعات مبذول داشتند. استفاده از لیزر نیم رسانا و تار نوری با تلفات کم از پیشرفتهای مهم در این خصوص بوده است.





ریشه لغوی Laser

کلمه لیزر از حروف ابتدای عبارت " تقویت نور بوسیله گسیل القایی تابش" (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)

در لاتین ساخته شده است که معمولاً در طول موجهای مادون قرمز نزدیک ، مرئی و ماورای بنفش طیف الکترومغناطیس می‌باشد. به گسیلهای لیزر گونه طول موجهای بلندتر ناحیه میکروویو " میزر" گفته می‌شود. لیزر اصولاً به منبع نور همدوس و تکرنگ گفته می‌شود.



تاریخچه

میمن برای نخستین بار لیزر یاقوت را در سال 1959 ساخت.پس از دو سال آقای ایمان اخوان، دانشمند ایرانی برای نخستین بار لیزر گازی هلیوم- نئون را ساخت. از حدود سال 1966 لیزر نیم رسانا در مخابرات نوری در ژاپن و آمریکا مورد توجه قرار گرفت و نسبت به امکان مد گردانی مستقیم آن تا فرکانسهای فوق‌العاده زیاد شناخت حاصل شده است.پیشنهاد استفاده از گسیل القایی از یک سیستم با جمعیت معکوس برای تقویت امواج میکروویو بطور مستقل بوسیله وبر ،جوردون،زیگر،باسو،تانز و پروخورو داده شد. اولین استفاده عملی از چنین تقویت کننده‌هایی توسط گروه جوردون ، زیگر و تاونز در دانشگاه کالیفرنیا انجام شد.این گروه نام میزر را که از ابتدای حروف تشکیل شده بود برای آن برگزیدند:

"Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation"

اولین میزر با استفاده از گذار میکروویو در مولکولهای آمونیاک ساخته شد. در سال 1958 اولین بار پیشنهاد فعالیت میزر در فرکانسهای نوری در مقاله‌ای توسط اسکاولو و تاونز داده شد.در سال 1960 یعنی کمتر از دو سال دیگر ، میلمن موفق به ساخت لیزر پالسی یاقوت شد.این لیزر کار که لیزر گازی هلیوم نئون بود، در سال 1961 توسط علی جوان ایرانی ساخته شد. در سال 1962 نیز پیشنهاد لیزرهای نیمه ‌هادی مطرح گردید.





سیر تحول و رشد

با پیشرفت روزافزون مکانیک کوانتومی و جنبه‌های ذره‌ای نور و تولید آینه‌هایی با توان بالا دانشمندان لیزرهایی را با توان خروجی بهتر(لیزرهای توان بالا) و همدوسی بالاتر ساخته شدند. اختراع لیزر به سال 1958 با نشر مقالات علمی در رابطه با میزر اشعه مادون قرمز و نوری بر می‌گردد. نشر مقالات مذکور سبب افزایش تحقیقات علمی توسط دانشمندان در سر تا سر جهان گردید. در بخش ارتباطات نیز کارشناسان توانایی لیزر را که جایگزین ارسال یا مخابره الکتریکی شود، تأیید نمودند. اما اینکه چگونه پالسها را مخابره نمایند، مشکلات زیادی را بوجود آورد. در سال 1960 دانشمندان پالس نور را مخابره نمودند، سپس از لیزر استفاده کردند. لیزر ، نور خیلی زیادی را تولید نمود که بیش از میلیونها بار روشنتر از نور خورشید بود. متأسفانه پرتو لیزر می‌تواند خیلی تحت تأثیر شرایط جوی مثل بارندگی ، مه ، ابرهای کم ارتفاع ، چیزهای موجود در آزمایشهای مربوط به هوا از قبیل پرندگان قرار گیرد. دانشمندان نیز طرحهای جدیدی را جهت حمایت نور از برخورد با موانع را پیشنهاد نمودند. قبل از اینکه لیزر بتواند سیگنالهای تلفن را ارسال دارد. اختراع مهم دیگر موجبر فیبر نوری بود که شرکتهای مخابراتی برای ارسال صدا ، اطلاعات و تصویر از آن استفاده می‌کنند. امروزه ارتباطات الکترونیکی بر پایه فوتونها استوار می‌باشد. تکنولوژی تسهیم طول موج یا رنگهای مختلف نوری برای ارسال تریلیون بیت فیبر نوری استفاده می‌کند. بعد از اینکه لیزر دی اکسید کربن در سال 1964 اختراع شد کاربرد لیزر در زمینه‌های پزشکی خیلی توسعه یافت و برای جراحان این امکان را فراهم نمود تا بجای استفاده از چاقوهای جراحی از فوتون استفاده نمایند. امروزه لیزر می‌تواند وارد بدن گردد، اعمال جراحی را انجام دهد، در صنایع و در کارهای ساختمانی ، در وسایل نظامی و غیره کاربردهای فراوان آنرا می‌توان مشاهده نمود.





ساز و کار لیزر

نخست لازم است تا به محیط فعال لیزری به نحوی انرژی داده شود. به این عمل پمپاژ لیزر می‌گویند. عمل پمپاژ به روشهای گوناگونی صورت می‌گیرد که می‌توان به پمپاژ نوری، پمپاژ الکتریکی، پمپاژ توسط لیزرهای دیگر (پمپاژ لیزری)و جز اینها نام برد.





گونه های لیزر

لیزرها را براساس مواد لیزرزا به چند گروه زیر بخش بندی می‌کنند : لیزرهای جامد، لیزرهای گازی، لیزرهای مایع یا رزینه، لیزرهای الکترون آزاد و لیزرهای نیمه رسانا لیزرها را بر پایه خروجی آنها به دو دسته لیزرهای تپی و لیزرهای پیوسته کار تقسیم بندی می‌کنند. غالبا لیزرهای توان بالا را از نوع تپی (پالسی) میسازند.







ساختار لیزر

ساختار لیزر

یک سیستم لیزری عموما از سه بخش عمده تشکیل شده است: منبع انرژی ( که معمولا یک پمپ و یا یک منبع مشابه است) -1 بستر تشدید کننده یا بستر لیزر -2 ۳ - آینه و یا مجموعه‌ای از آینه ها که یک افزایش دهندهٔ نوری را تشکیل می‌دهند.

یک منبع پمپی قسمتی است که انرژی لازم را برای سیستم لیزری فرآهم می‌کند. نمونه هایی از منابع پمپی شامل تخلیه کننده‌های الکتریکی، لامپهای درخشنده، لامپهای جرقه ای، نور لیزرهای دیگر، واکنشهای شیمیایی و حتی وسایل انفجاری میباشند. نوع منبع پمپ مورد استفاده اصولا بستگی به بستر تشدید کننده دارد و این بستر است که عموما تعیین می‌کند چه میزان انرژی بایستی به بستر منتقل شود. یک لیزر هلیوم- نئونی در مخلوط گاز هلیوم - نئون از تخلیهٔ الکتریکی استفاده می‌کند و لیزر یاقوتی از نوری که از لامپ درخشندهٔ زنونی ساطع شده متمرکز می‌شود و در آخر لیزرهای اگزایمر از یک واکنش شیمیایی استفاده می‌کنند. بستر تشدید کننده عامل اصلی تعیین کنندهٔ طول موج در هنگام استفاده و خصوصیات دیگر لیزر می‌باشد. اگر نگوییم هزاران بستر مختلف، قطعا صدها بستر تشدید ساز مختلف وجود دارد که در آن کارایی مورد نظر بدست میآید. بستر تشدید کننده توسط یک منبع پمپ انرژی تحریک شده تا فراوانی معکوسی تولید کند و در ادامه بستر تشدید کننده بتواند انتشار خود به خود و تحریک شده‌ای از فوتونها را ایجاد کند که نهایتا باعث عمل تشدید نوری و یا ارتقاء نوری می‌شود. نمونه هایی از بسترهای مختلف تشدید کننده شامل موارد زیر هستند: مایعات مثل لیزرهای رنگی. این مایعات عموما حلالهای شیمیایی آلی هستند. مواردی همچون متانول، اتانول، یا اتیل گلیکول که رنگهایی شیمیایی همچون کومارین یا رودامین و فلوئورسین به آنها افزوده می‌گردد. ساختار شیمیایی واقعی ملکولهای رنگ تعیین کنندهٔ طول موج بدست آمده از لیزرهای نوریست. گازها مثل دی اکسید کربن، آرگون، کریپتون و مخلوطی از هلیوم و نئون. این لیزرها اغلب از تخلیهٔ الکتریکی برای پمپ کردن استفاده می‌کنند. جامدات مثل کریستال ها یا شیشه ها. مواد جامد بکار گرفته شده معمولا با یک ناخالصی خاص مثل کروم، نئودیمیوم، اربیوم، یا یونها تیتانیوم ترکیب می‌گردند.مواد جامد بکار گرفته شده عموما یاقوت و یا یاقوت کبود و شیشه‌های سیلیکونی هستند. نمونه هایی از بسترهای لیزری جامد شامل: : YAG, Ti: sapphire, Cr: sapphire, Cr: LiSAF (chromium-doped lithium strontiumaluminium fluoride), Er: YLF and Nd: glass

میباشند.لیزرهای جامد عموما توسط لامپهای درخشان و یا نور لیزرهای دیگر پمپ میشوند. نیمه هادی ها، نوعی از جامدات هستند که در آنها حرکت الکترونها بین ماده با سطوح مختلف ناخالص ساز ها می‌تواند منجر به ایجاد عملکرد لیزر شود. لیزرهای نیمه هادی عموما بسیار کوچک هستند و می‌توانند با یک جریان سادهٔ الکتریکی پمپ شوند که این خصوصیت آنها، باعث ایجاد توانایی طراحی و ساخت ابزارهایی فراوان و همه جا در دسترسی همچون دستگاههای نمایش سی دی شده است.تشدید کننده‌های نوری و یا حفره‌های نوری در ساده‌ترین شکل خود دو آینهٔ موازی هستند که در اطراف بستر تشدید کننده قرار میگیرند. نور ساطع شده از بستر توسط انتشار خود به خود تولید شده و توسط آینه هایی که آنرا به بستر باز می‌گردانند بازتابیده می‌شود. در اینجاست که این پرتو می‌تواند بازتابیده و یا تشدید شود. نور ممکن است از آینه ها بازتابیده شده و یا از بستر تشدید کننده بگذرد که در این حالت صدها بار بیشتر از زمانی که در حفره نوری بود می‌باشد. در لیزرهای پیچیده تر، تنظیم توسط 4 و یا تعداد بیشتری آینه باعث ایجاد حفره‌های مورد نظر می‌شود. طراحی و تنظیم آینه ها با توجه به بستر برای تعیین طول موج مورد نیاز و دیگر خصوصیات سیستم لیزری انجام میگیرد. دیگر ابزارهای نوری همچون آینه‌های گردان، تعدیل کننده ها، ----- ها و جاذب ها ممکن است در تشدید کنندهٔ نوری لحاظ شوند تا بتوانند اثرات مختلف و کاملا اختصاصی ای بر روی تولید امواج نور لیزری بگذارند.







اسکن میکروسکوپی لیزری هم کانون

اسکن میکروسکوپی لیزری هم کانون ابزاری مفید برای بازسازی سه بعدی و بدست آوردن تصاویر سه بعدی با کیفیت بالاست. خصوصیت کلیدی میکروسکوپی هم کانون توانایی آن در ایجاد تصاویر بدون کدورت از نمونه ها ی ضخیم در عمقهای مختلف است. اصول این نوع خاص از میکروسکوپی توسط ماروین مینسکی در سال1953 کامل شد اما هنوز سی سال دیگر زمان لازم بود تا لیزر بتواند بعنوان یک منبع نور نقطه‌ای برای میکروسکوپی هم کانون و بعنوان روشی استاندارد در اواخر دههٔ 1980 مورد استفاده قرار بگیرد.







تشکیل تصویر

در اسکن میکروسکوپی لیزری هم کانون یک پرتو لیزری از روزنهٔ منبع نوری گذشته و سپس توسط عدسی های شیئی به حجم کانونی کوچکی بر روی یک نمونهٔ فلورسانت متمرکز می‌شود. سپس مخلوطی از نور فلورسانت تابیده شده و لیزر بازتابیده شده از نقطهٔ مورد تابش قرار گرفته توسط عدسی های شیئی جمع آوری می‌شود. یک جدا کنندهٔ طیفی مخلوط نور را با گذر انتخابی نور لیزری و بازتاباندن نور فلورسانت به دستگاه جداساز از هم مجزا می‌کند. پس از گذر این نور، نور فلورسانت توسط یک وسیلهٔ جدا کنندهٔ نور( لولهٔ تشدید کنندهٔ نور و یا دیود بهمن نوری) باعث تغییر سیگنال نوری به یک سیگنال الکترونیکی شده که در مرحلهٔ بعد این سیگنال الکتریکی توسط رایانه قرائت می‌شود. روزنهٔ جداساز از ورود نور به اصطلاح تنظیم نشده یعنی نور فلورسانسی که از سطح کانونی عدسی های شیئی منشاء گرفته ممانعت به عمل می‌‌آورد. پرتوهای نوری از زیرسطح کانونی قبل از رسیدن به جداساز متمرکز می‌گردند و بخش عمده‌ای از آنها بواسطهٔ متمرکز نبودن بر روزنهٔ جداساز حذف می‌گردند و بقیهٔ پرتو ها به جداساز میرسند. در این روش بخش خارج از کانون قسمت بالا و پایین به میزان زیادی کاهش میابد که نهایتا باعث تشکیل تصویری واضح تر نسبت به روش های میکروسکپی سنتی می‌گردد. نور جداسازی شده‌ای که از بخش نورانی نمونه منشاء گرفته در تصویر حاصله بشکل یک نقطه نمایش داده می‌شود. بنابراین تصویر نهایی ردیف به ردیف و نقطه به نقطه تشکیل می‌گردد و درخشش نهایی تصویر حاصله با شدت نور جداسازی شدهٔ فلورسانت مطابقت خواهد داشت. پرتو سرتاسر نمونه را بشکل صفحه‌های افقی و با استفاده از آینه‌های نوسانگر خود مهار شونده اسکن می‌کند. این روش اسکن( پویش) کردن معمولا امکان ایجاد واکنشهای نهفتهٔ کمتری دارد و با کم شدن سرعت آن نسبت قابل قبول تری از سیگنال به خطا را نتیجه می‌دهد و نهایتا تباین و کیفیت بالاتری نتیجه می‌دهد. اطلاعات لازم را می‌توان با صفحه‌های کانونی متعدد و با تغییر سطح میکروسکوپ به سمت بالا و پایین بدست آورد. رایانه می‌تواند یک تصویر سه بعدی از نمونه را بوسیلهٔ سری زدن تعداد زیادی از تصاویر دو بعدی متوالی ایجاد کند.

بعلاوه میکروسکوپی کانونی پیشرفت زیادی را در کیفیت نهایی و ظرفیت برش نوری سری مناسب فراهم کرده که این امر حتی در نمونه‌های زندهٔ با حداقل آماده سازی قابل مشاهده است. با توجه به اینکه این روش وابسته به فلورسانس است، نمونه ها معمولا بایستی با رنگهای فلورسانس رنگ آمیزی شوند. با اینحال بایستی توجه کرد که غلظت مواد خارجی به حدی کم باشد که بر روی ساز و کار طبیعی زیستی تاثیر منفی نگذارد. برخی ابزار ها حتی قادر به ردیابی یک ملکول خاص فلورسانس نیز میباشند. همچنین روشهای ترنس ژنیک می‌توانند ارگانیسمهایی را بوجود بیاورند که خودشان ملکول فلورسانس تولید کنند.(مثل پرونئینهای سبز فلورسانت).





ارتقاء کیفیت با بکارگیری اصول هم کانونی

وقتی روش مورد استفادهٔ ما روش میکروسکوپی لیزری هم کانون باشد روشی که برای توصیف تفکیک پذیری مورد استفاده قرار میگیرد بسادگی قابل مقایسه با دیگر روشهای اسکن همچون اسکن میکروسکوپی تونلی می‌باشد. این روش با اسکن نوک اتمی بر روی سطح هادی انجام می‌شود و همراه با تونلهای مجزاییست که هر جزء سطح را پایش می‌کند. اگر نوک اتمی کند شود، یعنی اگر شامل جند اتم شود کیفیت تصویر حاصله کاهش میابد.

SCM در روش

یک نمونه یفلورسانت توسط یک منبع نقطه‌ای لیزر مورد تابش قرار گرفته و کیفیت تصویر هر کدام از اجزا با شدت تابش فلورسانت حاصله متناسب خواهد بود. در اینجا اندازهٔ نوک اسکن کننده که برای کیفیت پایانی بسیار حیاتی است توسط حد انکسار سیستم نوری تعیین می‌گردد. این حالت موید این حقیقت است که تصویر منبع نقطه‌ای لیزر اسکن کننده یک نقطهٔ بی نهایت کوچک نیست بلکه از یک الگوی سه بعدی انکساری تبعیت می‌کند. اندازهٔ الگوی انکسار و اندازهٔ کانونی توسط اندازهٔ روزنهٔ عدسی های شیئی سیستم و طول موج لیزر مورد استفاده تعیین می‌گردد. این حالت را می‌توان بسادگی در حد تفکیک میکروسکوپهای نوری قدیمی مشاهده کرد که به اصطلاح به آن تابندگی گسترده می‌گویند. با اینهمه این مشکل با تکنیکهای تابندگی نور به اندازهٔ کوچکی که در هر زمان جداسازی می‌شود قابل بر طرف کردن است. با اینهمه این بسیار مهم است که حجم موثر نور تولیدی معمولا کمتر از حجم تابندگیست یعنی الگوی انکسار تولید نور قابل جداسازی دقیق تر و البته کوچکتر از الگوی انکسار تابندگیست. این به آن معناست که حد تفکیک میکروسکوپهای هم کانون نه تنها به احتمال تابندگی بستگی دارد بلکه به احتمال ایجاد فوتونهای قابل جداسازی نیز وابسته اند. بسته به خصوصیات فلوئورسانس رنگهای بکار رفته پیشرفتهای محدودی می‌تواند در کیفیت جانبی میکروسکوپهای سنتی بوجود آید. با اینهمه با استفاده از فرایند تولید نور با احتمال کمتر وقوع ایجاد اثرات ثانویه، با تمرکز بر نقطهٔ محدود با بالاترین کیفیت ممکن می‌توان به ارتقاء کیفیت جانبی به اندازه‌ای قابل توجه امید وار بود. متاسفانه احتمال تولید فوفتونهای قابل جداسازی اثر نامطلوبی بر نسبت سیگنال به خطا دارد. این مشکل را می‌توان بوسیلهٔ استفاده از فوتو دیتکتورهای بیشتر و یا با افزایش شدت منبع نقطه‌ای لیزر تابیده شده جبران کرد. افزایش شدت این خطرات باعث بی رنگ شدن و یا آسیب به نمونهٔ مورد نظر می‌شود خصوصا اگر آزمایشاتی برای مقایسهٔ درخشش فلورسانس مورد نیاز باشد.





LASEK در مقابلLASIK

LASEK

فرآیندیست که در آن تغییرات دایمی قرنیه با استفاده از لیزر اگزایمر برای برداشتن مقدار کمی از بافت جلوی چشم، بافتی که درست زیر لایهٔ خارجی اپیتلیوم قرار دارد انجام می‌شود. بر خلاف لیزیک در این فرایند اپیتلیوم از پردهٔ قرنیه برداشته نمیشود و اپیتلیوم باعث حفاظت از چشم در طی انجام این فرآیند شده و بعدها بصورت یک بانداژ طبیعی برداشته می‌شود. از آنجایی که بر خلاف لیزیک در این فرایند از چاقو/میکروکرماتور یا لیزر برنده استفاده نمیشود، پایداری قرنیه کاملا بدون تغییر باقی میماند اما درد یشتر و بهبودی دید آهسته تر از فرآیند لیزیک خواهد بود. همانند پی پی کا در لیزک خطر جابجا شدن پرده‌های قرنیه که ممکن است به کرات در اثر ضربه حتی سالها بعد از فرآیند لیزیک رخ دهد وجود ندارد.





ایمنی در لیزر

لیزر منبع نوریست که می‌تواند برای اشخاصی که با آن در تماسند خطرناک باشد. حتی لیزرهای با نور کم هم می‌تواند برای بینایی اشخاص مخاطره آمیز باشد. لنسجام ذاتی و پخش اندک نور لیزر به این معناست که این پرتو قادر است در نقطهٔ بسیار کوچکی در شبکیهٔ چشم متمرکز گردد که نتیجتا در عرض چند ثانیه منجر به سوختگی موضعی و آسیبهای دایمی خواهد شد. طول موجهای خاصی از لیزر قادرند ایجاد آب مروارید یا کاتاراکت کرده و حتی منجر به جوش آمدن مایع زجاجیه گردند. علاوه بر این لیزرهای مادن قرمز و فرابنفش خطر بیشتری را متوجه فرد می‌کنند چرا که واکنش بسته شدن پلک در انسان در مواقع خطر احتمالی برای چشم تنها در مواقعی که نور مرئی باشد انجام می‌شود.





دسته بندی

لیزرها بر اساس طول موج و حداکثر توان خروجیشان در رده‌های زیر طبقه بندی می‌گردند:



دستهٔ اول: اساسا بی خطر؛ هیچگونه احتمالی برای آسیب رساندن به چشم در این گروه وجود ندارد. این امر می‌تواند بدلیل توان خروجی محدود آنها( که حتی در تماسهای طولانی هم خطری را متوجه چشم شخص نمیکنند) باشد و یا به این دلیل باشد که محصور بودن آنها و عدم تماس در شرایط طبیعی کار بطور کلی احتمال خطر تماس را از بین میبرد مثل حالتی که در دستگاه‌های خواندن سی دی وجود دارد.

دستهٔ دوم: واکنش طبیعی یسته شدن چشمها از آسیب جلوگیری خواهد کرد و توان خروجی آنها حدود

1 mw

می‌باشد.

دستهٔ سوم اولیه: لیزرهایی که در این دسته قرار میگیرند بواسطهٔ بکار گرفته شدن در ابزاری که ممکن است باریکهٔ نور را تغییر دهند خطرناک در نظر گرفته میشوند. توان خروجی آنها

5-1mw

می‌باشد، اغلب لیزرهای نقطه‌ای در این گروه قرار دارند.

دستهٔ سوم ثانویه: این دسته زمانی خطرناک محسوب میشوند که باریکه نور مربوط به لیزر مستقیما بدرون چشم تابیده ویا منعکس شود. این گروه مربوط به لیزرهایی می‌شود که قدرتی حدود

5-500 mw

دارند. انعکاسهایی که با پراکنده شدن باریکهٔ نوری همراه باشند بعنوان یک خطر جدی در نظر گرفته نمیشوند.

دستهٔ چهارم: لیزرهای این دسته بینهایت خطرناکند. حتی اگر انعکاس پراکنده شدهٔ آنها هم به پوست و یا چشم تابیده شود هم می‌تواند خطرناک باشد. لیزرهایی که توان بیش از

500 mW

و یا توانایی تولی امواج نوری داشته باشند در این دسته قرار میگیرند. اگرچه که شدت نور خروجی آنها ممکن است تنها چند برابر نور درخشان خورشید باشد ولی بایستی توجه داشت که این نور مستقیما بر نقطهٔ بسیار کوچکی متمرکز می‌گردد. نیروهایی که برای لیزرهای بالا ذکر شد انواع معمول توانها میباشند. دسته بندی ما مستقل از طول موج و موجی و یا پیوسته بودن لیزر می‌باشد و تنها بر ایمنی تاکید دارد.



رهنمودها

استفاده از پوشش محافظتی برای لیزرهای دستهٔ سوم ثانویه و دستهٔ چهارم قویا توصیه می‌شود و طبق نظر سازمان مدیریت خطرات و ایمنی شغلی ایالات متحده الزامیست. با اینهمه تحقیقات صورت گرفته نشان داده‌اند که دانشمندان محقق حتی در شرایطی که با لیزرهای گروه چهارم سر و کار دارند معمولا از پوششهای محافظ چشمی استفاده نمیکنند. مشکل اینجاست که محافظهایی همچون عینکها پس از مدت کوتاهی ناخوشایند و عذاب آور خواهند بود. برای مثال در طیف سنجی آرایش تجربی دائما تغییر کرده و تنظیم آن مستلزم اینست که شخص مسیر طیف گسیل شده را ببیند. اینکار به اسانی با چشم غیر مسلح قابل انجام است ولی انجام آن با دوربین به مراتب مشکل تر است. در این شرایط افراد بیش از آنکه به ایمنی اهمیت دهند به سادگی و راحتی کار اولویت می‌دهند و معمولا قوانین ایمنی را نقض می‌کنند. گاهی اوقات هم رعایت موازین غیر قابل اجتناب است. برای مثال زمان کار کردن با لیزر: RGB

از نظر فنی به استفاده از عینکهای ایمنی کاملا مشکی نیاز است. با اینکه شاید تمامی افرادی که در این زمینه مشغول به کارند با رهنمودهای زیر موافق نباشند ولی قطعا اکثر دانشمندان این رهنمودها را در عرصهٔ کاری رعایت می‌کنند.هر کسی که با لیزر تماس دارد باید از خطرات آن بطور کامل مطلع باشد. این آگاهی نباید بسته به زمان تماس باشد بلکه بایستی توجه داشت که کارکرد طولانی با خطرات غیر قابل دیدن(مثل خطرات مربوط به پرتوهای لیزر مادون قرمز) معمولا باعث کاهش هشیاری و سهل انگاری افراد می‌گردند.بسیاری از افرادی که در شرایطی کار می‌کنند که کارشان بر روی میزهای نوری انجام می‌شود و تمامی طیف لیزر در یک سطح افقی حرکت می‌کند و در لبهٔ میز متوقف می‌گردد احساس کاذب ایمنی در برابر لیزر دارند. این افراد تنها به این امر بسنده می‌کنند که اگر چشمانشان در امتداد طیف افقی لیزر قرار نگیرد کاملا ایمن هستند ولی باید دانست که بشکل تصادفی امکان منعکس شدن این طیف در همه حال وجود دارد. رهنمودهای زیر ممکن است در کاهش خطراتن نقش زیادی داشته باشد ولی باید دانست که هنوز هم بسیاری از خطرات تنها بدلیل استفاده نکردن عینکهای محافظ است. در یک تنظیم نوری مهم، اطمینان از اینکه تمامی آینه ها، فیلترها، و عدسی ها کاملا در حالت عمودی قرار گرفته‌اند مشکل است. این حالت خصوصا زمانی که شرایط کار تغییر می‌کند اهمیت بیشتری میابد. انعکاسهای اتفاقی رو به بالا ممکن است توسط ساعت و یا جواهرات ایجاد شوند. حتی اگر استفاده از زیور آلات ممنوع باشد باز هم امکان انعکاس از وسایل و ابزار شخص که وارد محدودهٔ باریکهٔ نور شده‌اند مثلا توسط پیچ گوشتی امکانپذیر است. بایستی توجه داشت که معمولا انعکاس ها تا زمانی که منجر به آسیب نشده‌اند ناشناخته باقی میمانند. زمانی که چیزی را از سطح زمین بلند میکنید با بستن پلک چشم توانید جلوی خطر لیزرهای چند واتی را بگیرید و بایستی از پوشش معمولا کدر چشمی استفاده کنید. این حالت خصوصا زمانی که لیزرها پرتوهای مادون قرمز باشند بیشتر موضوعیت دارد. بستن هر دو چشم در زمین زانو زدن می‌تواند بعنوان یک روش طبیعی برای محافظت از چشم برای کارگرانی که در محدوده کار می‌کنند مطرح باشد. هیچکس نمیتواند بدون استفاده از محافظهای چشمی از تمامی خطرات ذکر شده جلوگیری کند. خصوصا که در برخی محیطهای کاری از پرتوهای نامرئی مادون قرمز استفاده می‌شود که هیچ نشانهٔ ظاهری هم ندارند. به این ترتیب کار کردن بدون عینک در چنین شرایطی مترادف با معاوظهٔ سلامتی با راحت طلبییست. عدم استفاده از عینک با اینکه معمول است ولی در هیچ قانون حرفه‌ای و مستدلی نگاشته نشده است.

محافظ چشمی مناسب برای هر کسی که در اتاق هست الزامیست و نباید فقط برای کسی که مشغول کار است الزامی در نظر گرفته شود.مسیر پرتوهای با شدت بالا که معمولا تعدیل نمیشوند بایستی به لولهٔ سیاهی هدایت شوند. این موضوع در خصوص پرتوهای فرابنفش ضعیفتر هم بواسطهٔ احتمال سرطان پوست صدق می‌کند. زمانی که عمل تعدیل و میزان کردن بر روی پرتو لیزر انجام می‌شود این امکان که انرژی آن تا حد بی خطر کاهش یافته و سپس بطور ناگهانی به حد بسیار شدید برسد وجود دارد. احتیاط خاصی بایستی در رابطه با وارد کردن و خارج کردن آینه ها در مسیر طیف پرتو انجام پذیرد. میزان کردن پرتو هم می‌تواند در جای خود خطرناک باشد چرا که ممکن است در این بین پرتو به تیرکهای فلزی محل تابیده و منعکس گردد. سبکهای بی احتیاط کار کردن ممکن است بواسطهٔ دلایل زیر ایجاد شده و یا تسریع گردد. سخت بودن دسترسی به حفاظهای چشمی مناسب( خصوصا زمانی که کارگران با طول موجهای مختلف کار می‌کنند) ابزارهای محافظ بسیار ناراحت و آزار دهنده ارزیابی غیر منطقی خطرات قوانین ایمنی بسیار سختگیرانه که باعث تشویق کارگران به نقض کردن آنها می‌شودونداشتن دانش کلی در خصوص موضوعات مربوط به ایمنی.









ایمنی الکتریکی


بحث در مورد ایمنی لیزر را نمیتوان بدون در نظر گرفتن ایمنی الکتریکی در شکل عمومی کامل دانست. لیزرها عموما در ولتاژ بالا هستند. بطور مثال لیزرهای موجی کوچک

5mj

400 ولت به بالا هستند و این میزان به اندازهٔ چندین کیلوولت برای لیزرهای قوی تر افزوده می‌گردد. این نیرو در کنار آب پر فشاری که برای خنک کردن لیزرها مورد استفاده قرار میگیرد و یا ابزارهای الکتریکی مربوطه باعث ایجاد خطر بیشتری در خصوص لیزرها می‌گردد. بطور کلی این کاملا ضروریست که برای جلوگیری از ایجاد شوک الکتریکی در زمان آب گرفتگی احتمالی محل تمام قطعات الکتریکی حداقل 10 اینچ از زمین فاصله داشته باشند. میز نوری، لیزرها و دیگر تجهیزات بایستی بشکل صحیحی نصب گردند.



جوشکاری فلزی توسط لیزر

جوشکاری توسط پرتو لیزر در تولیدات صنعتی بشکل روزافزونی در حال گسترش است و دامنهٔ استفادهٔ آن از میکرو الکترونیک تا کشتی سازی گسترده شده است. تولید انبوه خودکار در این بین از بیشترین توسعه برخوردار گشته‌اند که این پیشرفتها را می‌توان مرهون عوامل زیر دانست:حرارت ورودی محدود منطقهٔ حرارت پذیرفتهٔ کوچک میزان ناصافی اندک سرعت بالای جوشکاری این خصوصیات جوشکاری لیزری را گزینهٔ منتخب بسیاری از قسمتهای صنعتی کرده که از جوشکاری مقاومتی در گذشته استفاده میکردند. با توجه به خصوصیات منحصر به فرد این روش می‌توان بکارگیری گستردهٔ آنرا در زمینهٔ کاربردهای مختلف انتظار داشت. فرآیندهای ترکیبی که از ترکیب لیزر و قوس MIG

استفاده می‌کنند برای قرار گرفتن بر سطحی که بایستی جوشکاری در آن انجام شود طراحی شده اند. علاوه بر این تجهیزات ویژهٔ بکار گرفته شده بشکل قابل توجهی ابزارهای مورد نیاز برای آماده سازی لبهٔ مورد نظر برای جوشکاری را کاهش می‌دهند. آلیاژهایی که برای سیمهای پر کننده در قسمت درز گیری بکار میروند باعث یکدست شدن فیزیکی آن ناحیه میشوند. علاوه بر این فرآیندهای ترکیبی بکار گرفته شده قادر اند سرعت انجام کار را بشکل قابل توجهی افزایش دهند. همچنین در نفوذ عمقی و درزگیری کلی هم موثرند. پیشرفتهای بی نظیر اخیر در زمینهٔ دیودهای لیزری موقعیت جدیدی را برای حل مشکلات همیشگی صنعتی فراهم کرده است. البته باید در نظر داشت که این فرآیندها برای همگون شدن با قسمتهای مورد نظر بایستی بشکلی اختصاصی تغییر یابند. لیزرهای دی اکسید کربنی

2- 10 kw قدرتمند

در حال حاضر در جوشکاری بدنهٔ اتومبیلها، قسمتهای حمل و نقل، مبادله کننده‌های حرارتی و پر کردن حفره ها مورد استفاده قرار میگیرند. سالها لیزرهای یاقوتی کمتر از

500w

برای جوش بخشهای کوچک مورد استفاده قرار می‌گرفتند. برای مثال قسمتهای کوچک و ظریف ابزارهای پزشکی، بسته‌های الکترونیکی و حتی تیغ های اصلاح صورت. لیزرهای یاقوتی چند کیلوواتی از گذراندن پرتو از فیبرهای نوری استفاده میکردند. اینکار بسادگی توسط روبوت ها انجام می‌شد و دامنهٔ وسیعی از کاربردهای سه بعدی مثل برش لیزری و جوش بدنهٔ اتومبیلها را ممکن میکرد. پرتو لیزر در نقطهٔ کوچکی متمرکز می‌شود و باشدتی که در آن نقطه ایجاد می‌کند باعث ذوب و حتی بخار کردن فلز می‌شود. برای تمرکز نیروی لیزرهای دی اکسید کربنی قدرتمند، آینه‌های خنک شونده توسط آب بجای عدسی ها مورد استفاده قرار می‌گرفتند. جوشکاری بطور کلی به دو شکل انجام می‌شود. در شکل هدایتی جوشکاری، حرارت از طریق هدایت گرمایی به فلز منتقل می‌گردد. این روش مختص لیزرهای یاقوتی نسبتا کم انرژی تر است کهم معمولا جوشکاری های کم عمق تر با آنها انجام می‌شود. جوشکاری با لیزرهای پر انرژی معمولا در پر کردن حفره ها مورد استفاده قرار میگیرد. در این قسمت است که ذوب و تبخیر فلز اتفاق می‌‌افتد.





ساختار لیزر

لیزرها بطور معمول از یک محیط فعال و یک مشدد نوری ساخته می‌شون مشدد نوری از دو آینه که یکی بازتابنده تقریبا کامل و دیگری نیمه گذرنده-بازتابنده است تشکیل می‌شود که خروجی لیزر از آینه نیمگذرنده است.





کاربردهای لیزر

کاربرد در پزشکی : چاقوی لیزری، مته لیزری و جراحی لیزری ، ساخت چاقوی ظریف لیزری ، جلوگیری از خونریزی جراحیها و...

کاربرد در صنعت : جوشکاری لیزری، برشهای لیزری، برش الماس، مسافت یاب لیزری و تراشکاری ، سوراخ کردن با لیزر و...

کاربردهای نظامی : ردیاب لیزری، تفنگ لیزری و ردیاب لیزری ، فاصله یاب لیزری ، بمب لیزری و...

کاربرد اساسی لیزر در اسپکتروسکوپی است.



سرمایش لیزری و تولید دماهای خیلی پایین.





لیزر مخفف عبارت:

Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation

می‌‌باشد و به معنای تقویت نور توسط تشعشع تحریک شده است .لیزر وسیله‌ای برای تبدیل نور معمولی به پرتوی باریک و متراکم است. دستگاه لیزر یک جریان الکتریکی را از ماده‌ای که می‌‌تواند جامد, مایع یا گاز باشد عبور می‌‌دهد. بعضی از اتم های ماده انرژی جذب می‌‌کنند و کوانتوم ساطع می‌‌کنند. این امر موجب می‌‌شود که اتم های دیگر نیز کوانتوم ساتع کنند. این کوانتوم ها (بسته‌های تشعشع) بین آینه هایی به عقب و جلو منعکس می‌‌شوند و نهایتاً به صورت نوری با یک طول موج واحد شلیک می‌‌شوند. اولین لیزر جهان توسط « تئودور مایمن » اختراع گردید که در آن از یاقوت استفاده شده بود. در سال ۱۹۶۲ پروفسور علی جوان, اولین لیزر گازی را به جهانیان معرفی نمود و بعدها نوع سوم و چهارم لیزرها که لیزرهای مایع و نیمه رسانا بودند اختراع شدند. در سال ۱۹۶۷ فرانسویان توسط اشعه ی لیزرِ ایستگاههایِ زمینیشان, دو ماهواره ی خود را در فضا تعقیب کردند, بدین ترتیب لیزر بسیار کار بردی به نظر آمد. نوری که توسط لیزر در یک سو گسیل می‌‌گردد بسیار پر انرژی و درخشنده است و قدرت نفوذ بالایی نیز دارد به طوری که در الماس فرو می‌‌رود. امروزه استفاده از لیزر در صنعت به عنوان جوش آورنده ی فلزات و چاقوی جراحی بدون درد در پزشکی بسیار متداول است. لیزرها سه قسمت اصلی دارند : 1) پمپ انرژی یا چشمه ی انرژی: که ممکن است این پمپ اپتیکی یا شیمیایی و یا حتی یک لیزر دیگر باشد. 2) ماده ی پایه و فعال: که نام گذاری لیزر بواسطه ی ماده ی فعال صورت می‌‌گیرد.3) مشدّد کننده ی اپتیکی: که شامل دو آینه ی بازتابنده ی کلی و جزئی می‌‌باشد. جنس امواج نور امواج نور از نوع امواج الکترومغناطیسی هستند که برای انتشار احتیاجی به محیط مادی ندارند. یک موج الکترومغناطیسی ترکیبی است از دو میدان عمود بر همِ الکتریکی و مغناطیسی که در شکل زیر به ترتیب با موجهای زرد رنگ و آبی رنگ نشان داده شده اند.





تقسیم بندی لیزرها

طبقه بندی لیزر در حالت کلی : لیزر پالسی لیزر پیوسته کار

لیزرها بر اساس آهنگ خروج انرژی از آنها به دو دسته "پیوسته‌کار" و "پالسی" تقسیم ‌بندی می‌شوند. نور لیزرهای پیوسته‌کار بطور پیوسته گسیل می‌شود، ولی نور لیزرهای پالسی در زمانهای کوتاه که به این زمان "دوام پالس" گفته می‌شود ارائه می‌گردد. فاصله زمانی ارائه دو پالس متوالی معمولاً خیلی بیشتر از زمان دوام پالس است. لیزرهای پالسی به‌دلیل اینکه می‌توانند انرژی خود را در زمان کوتاهی ارائه دهند، معمولاً دارای توانهای بالاتری می‌باشند. لیزرها را براساس حالت ماده لیزر زا هم به لیزرهای حالت جامد ، لیزرهای گازی ، لیزر رزینه ، لیزرهای نیمه‌هادی (دیودهای لیزری)، و لیزرهای الکترون آزاد تقسیم ‌بندی می‌کنند. همچنین ممکن است لیزرها را براساس نوع ماده تشکیل‌دهنده محیط لیزر زایی نیز تقسیم‌بندی کرد. لیزر یاقوت ، لیزر نئودیوم- یق ، لیزر دی اکسید کربن ، لیزر هلیوم- نئون و انواع لیزرهای دیگر بر این اساس نامگذاری شده‌اند.





همدوسی زمانی لیزر

همدوسی زمانی فوتونهای نور لیزر به معنی هماهنگی بین آنها از لحاظ وضعیت ارتعاشی (فاز) آنهاست. همدوسی مکانی نور لیزر به معنی هماهنگی بین فوتونهای تشکیل دهنده نور لیزر از لحاظ راستای انتشار آنهاست. به لحاظ همدوسی زمانی که در نور لیزر وجود دارد، قدرت تأثیر گذاری فوتونهای آن در نقطه هدف بسیار بالاتر از نورهای معمولی است؛ زیرا طبق اصل برهمنهی امواج ، به دلیل همفاز بودن این فوتونها میدانهای الکتریکی‌شان مستقیما باهم جمع شده و میدانی قوی را بوجود می‌آورند.





همدوسی مکانی لیزر

همچنین به لحاظ همدوسی مکانی نور لیزر ، نور خروجی بصورت باریکه‌ای جهتمند از آن خارج شده و می‌تواند تا مسافتهای طولانی‌تری بدون افت چشمگیر توانش طی کند و نیز بوسیله کانونی کردن آن در نقطه کوچکی می‌توان به شدتهای بسیار بالایی دست یافت. نور لیزر نوری تقریبا تکرنگ است. مشخصه رنگ در نور به فرکانس آن وابسته است، بنابراین نور فوتونهای لیزر در محدوده کوچک فرکانسی گسیل می‌شوند، در حالیکه منابع نور معمولی گستره فرکانسی بسیار بالایی را دارند.معیار تکرنگی یا خلوص نور لیزر ، پهنای فرکانسی آن است که طبق تعریف ، فاصله دو فرکانسی است که منحنی توزیع فرکانسی نورهای گسیلی در نصف ماکزیمم آن دارند. این فاصله در لیزرها فوق‌العاده کمتر از منابع نور معمولی یا منابع نور گازی است. این به معنای آن است که اکثر انرژی تابشی لیزرها حول فرکانس مرکزی آن می‌باشد. در منابع معمولی ، برعکس لیزرها منحنی توزیع فرکانسی بسیار وسیع است و پهنای فرکانسی آن نیز نتیجتا بسیار زیاد است. بنابراین اگر بخواهیم که نور این منابع را با استفاده از مثلا ----- و یا یک تجزیه‌گر بصورت تقریبا تکرنگ در بیاوریم، از شدت آن به‌مقدار زیادی کاسته خواهدشد. همدوسی خاصیتی است که به بهترین وجه نور لیزر را از سایر انواع نور متمایز می‌کند و باز هم این خاصیت، نتیجه ماهیت فرآیند نشر القایی است. نور حاصل از منابع معمولی که توسط نشر خود به خودی کار می‌کنند، به نور غیر همدوس آشفته موسم است. در این موارد ، هیچ همبستگی بین فاز فوتونهای گوناگون وجود ندارد و در اثر تداخلهای اساسا تصادفی بین آنها ، افت و خیز محسوسی در شدت پدید می‌آید. در مقابل در لیزر ، فوتونهایی که توسط محیط برانگیخته لیزر نشر می‌شوند، با سایر فوتونهای موجود در حفره ، همفازند.مقیاس زمانی که طی آن همبستگی فاز برقرار می‌ماند، به عنوان زمان همدوسی شناخته می‌شود. بنابراین دو نقطه در طول باریکه لیزر به فاصله‌ای کمتر از طول همدوسی ، باید فاز مرتبطی داشته باشند. طول همدوسی برای انواع مختلف لیزر متفاوت است. مهمترین کاربرد همدوسی لیزری تمام نگاری (هولوگرافی) است، که روش برای تهیه تصاویر سه بعدی به شمار می رود. ایجاد هولوگرام:با استفاده از لیزر ، می توان تصویری ایجاد کرد که هر گاه به طریق صحیح به آن نور تابانده شود ، سه بعدی به نظر می رسد.





تکفامی

مشخصه بارز نور لیزر و خاصیتی که بیشترین ارتباط را با کاربردهای شیمیایی دارد، تکفامی اساسی آن است. این خاصیت از این حقیقت منشأ می‌گیرند که تمام فوتونها در اثر گذار بین دو تراز انرژی اتمی یا مولکولی مشابه ، نشر می‌شوند و بنابراین تقریبا فرکانسهای دقیقا یکسانی دارند. تعداد کمی از فرکانسها با فواصل اندک از یکدیگر ، ممکن است در عمل لیزر حضور داشته باشند، بطورری که برای رسیدن به تکفامی بهینه باید وسیله اضافی دیگری را برای گزینش فرکانس لیزر تعبیه کرد. معمولا برای این کار از یک نسخه استفاده می‌شود که عنصری اپتیکی است که درون حفره لیزر قرار می‌گیرد و به گونه‌ای تنظیم می‌شود، که تنها یک طول موج معین بتواند بین دو آینه انتهایی ، بطور نامتناهی به جلو و عقب حرکت کند.





تفاوت پرتو لیزر با نور معمولی

پرتو لیزر دارای چهار خاصیت مهم است که عبارتند از: شدت زیاد ، مستقیم بودن ، تکفامی‌ و همدوسی. لیزرها در اشکال گوناگون وجود دارند. ممکن است تصور شود که پرتو لیزر همانند اشعه ایکس ، گاما ، ماورا بنفش و مادون قرمز جایگاهی معین در طیف الکترومغناطیسی را داراست، حال آنکه این پرتو می‌تواند هر کدام از فرکانسهای محدوده طیف نامبرده را در برگیرد، با این تفاوت که دارای مشخصاتی از قبیل تکفامی، همدوسی و شدت زیاد است. اینکه چگونه می‌توان پرتو لیزری با فرکانسهای دلخواه را تولید نمود، کار دشواری است که عملا با آن روبرو هستیم. مشکل دیرپا در تابش لیزری، فقدان پوشش گسترده طول موجی در آن است. به دلیل اینکه لیزرها به‌خودی ‌خود فاقد قابلیت تنظیم طول موج هستند، پوشش کل طیف نورانی نیاز به ابزارهای متعدد و جداگانه دارد.





انواع لیزر

لیزر حالت جامد

در این نوع لیزر ، ماده فعال ایجاد کننده لیزر ، یک یون فلزی است که با غلظت کم در شبکه یک بلور یا درون شیشه ، به صورت ناخالصی قرار داده شده است. فلزاتی که برای این منظور بکار می‌روند عبارتند از: اولین سری فلزات واسطه ( لانتانیدها و آکتنید ها ) ازمهمترین لیزرهای حالت جامد می‌توان از لیزر یاقوت که یک لیزر سه ترازی است و لیزرهای نئودنیوم می‌توان نام برد.

لیزر گازی

ماده فعال در این سیستمها یک گاز است که به صورت خالص یا همراه با گازهای دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرند. بعضی از این مواد عبارتنداز: نئون به همراه هلیوم (لیزر هلیم_نئون) ، دی اکسید کربن به همراه نیتروژن و هلیوم ، آرگون ، کریپتون ، هگزا فلورئید و...



لیزر مایع

از مایعات بکار رفته در این نوع لیزرها اغلب به منظور تغییر طول موج یک لیزر دیگر استفاده می‌شود. (اثر رامان). بعضی از این مواد عبارتند از: تولوئن ، بنزن و نیتروبنزن. گاهی محیط فعال برخی از این لیزرها را محلولهای برخی ترکیبات آلی رنگین از قبیل مایعاتی نظیر اتانول ، متانول یا آب تشکیل می‌دهد. این رنگها اغلب جز رنگهای پلی‌متین یا رنگهای اگزانتین و یا رنگهای کومارین هستند.

لیزر نیم رسانا

این نوع لیزرها به لیزر دیود و یا لیزر تزریقی نیز معروفند. نیم رساناها از دو ماده که یکی کمبود الکترون داشته و دیگری اضافی دارد،بوجود می آید.



لیزر شیمیایی

در این نوع لیزرها ، تغییرات انرژی حاصل از یک واکنش شیمیایی باعث برانگیزش بعضی از فرآورده‌ها و در نتیجه وارونگی جمعیت می‌شود که به دنبال آن عمل لیزر اتفاق می‌افتد .



لیزر کی‌لیتی

به دلیل وجود تابشهای فلورسانس پرشدت حاصل از بعضی ترکیبات کی‌لیتی لانتانیدها ، استفاده از این سیستمها چندان مورد توجه نبوده است. این ترکیبات ایجاد پرتو لیزر را ممکن ساخته است. یکی از مکانیسمهای پیشنهادی برای این فرآیند آن است که ابتدا لیگاند برانگیخته شده و سپس یک جهش بدون تابش درون مولکولی به تراز برانگیخته فلز صورت گیرد و به دنبال آن یون فلزی با گسیل تابش فلورسانس به تراز پایه برمی‌گردد.این تابش سرچشمه پرتو نور لیزر است.دی‌کتونها از جمله لیگاندهایی هستند که با لانتانیدها تولید ترکیبات کی‌لیتی می‌نمایند. در چنین سیستمهایی می‌توان با استفاده از یونهای فلزی گوناگون ، لیزرهای کنترل شده بدست آورد. لکن نیاز به درجه حرارت پایین جهت تامین کارآیی خوب ، از توجه و مطالعه در مورد این سیستمها کاسته است.



کاربرد لیزر در پزشکی

درمان ضایعات عروقی با لیزر

لیزر در جراحی حنجره

کاربرد لیزر کم‌توان در ترمیم زخم و اثرات ضد درد آن

کاربرد لیزر در اندودانتیکس

اصول کلی درمان لیزرهای کم توان

کاربردهای لیزر های کم توان در دندانپزشکی

لیزر در جراحی دهان و فک و صورت

کاربردهای لیزر پرتوان در دندانپزشکی



لیزر در جراحی دهان و فک و صورت

بسیاری از خصوصیات ذاتی لیزرها که به آنها امکان انجام جراحی بر روی بافت های نرم را می دهند در روند به کارگیری این ابزار جراحی برای درمان ضایعات بدخیم حفره دهان و بافت های مجاور آن مفید هستند. توانایی لیزر در تولید هموستاز به کمک مسدود ساختن عروقی که قطر آنها حتی از خود شعاع لیزر کوچکتر است، بسیار جالب توجه می باشد. زیرا به ما این امکان را می دهد که یک جراحی بسیار دقیق در یک محیط خشک و بدون خونریزی را به انجام رسانیده و همچنین با بستن عروق امکان توسعه و انتشار سلول های سرطانی در حین عمل را به صفر تقلیل دهیم.

اصول کلی درمان لیزرهای کم توان

استفاده از لیزر در پزشکی براساس واکنشهای متفاوت نور با بافت قرار دارد که بسته به توان انرژی نورانی این واکنشهای فتوبیولوژیک به 3 دسته تقسیم می شوند:واکنشهای خنثی: در طی آن پروسه های بیولوژیک در واکنش با نور تغییر نمی یابد. از این اثر غیراختلالی در جهت ساخت دستگاههای تشخیص پزشکی استفاده می شود.واکنشهای تخریبی: در این دسته از واکنشها تأثیرات فتوفیزیکی نور بر روی بافت زنده منجر به تولید حرارت و تخریب بافت می شود که از این واکنشها در جراحی استفاده می شود. در این دسته، لیزرهای پرتوان با توان بالای 5/0 وات قرار دارند. واکنشهای فتوشیمیایی: انرژی جذب شده توسط بافت زنده منجر به یک سری فعال شدن روندهای بیوشیمیایی در سلول می شود که در نهایت پروسه ساخت و ساز بیولوژیک در سلول صورت می گیرد این تأثیرات نوری توسط لیزرهای کم توان در بافت ایجاد می شود توان این لیزرها بین 1 تا 500 میلی وات می باشد.

برای اولین بار الکساندر گورویچ در سال 1927 متوجه القاء نوری یا شد، به عبارتی سلولها در فاز رشد قادر به ساطع کردن امواج نوری از خود می باشند که این امواج در بیوپلاسم سلولهای هم فاز مجاور قادر به انتقال انرژی و فعال کردن این بیوپلاسم می باشند. انرژی جذب شده توسط سلول منجر به افزایش انرژی سلولی بین 500-300 درصد میشود.(قانون بقای انرژی). این روند افزایش انرژی منجر به فعال شدن روند ساخت پروتئین ها در سلول شده و اثرات بیولوژیک لیزر ظاهر می شود، مانند اثرات ضد ادم، ضد التهاب، ضد درد، نئوواسکولاریزاسیون، افزایش درناژ وریدی و لنفاوی، ترمیم سریع زخم ها، مدولاسیون سیستم ایمنی. برای این که بتوانیم اثرات درمانی مناسب لیزرهای کم توان را به دست بیاوریم باید از مشخصات لیزر و اصول درمانی اطلاع کافی داشته باشیم.مشخصات شناسنامه ای هر لیزر دارای اطلاعات زیر می باشد:

1-طول موج

2- توان

3- رژیم تابش

4- فرکانس پالس ها

5- طول زمان هر پالس

6-سطح تابنده

7-زاویه واگرایی لیزر



پارامترهای درمانی عبارتند از:

طول موج: این پارامتر مشخص کننده عمق نفوذ لیزر و ماده جاذب لیزر می باشد. لیزرهای محدوده نور مرئی معمولاً در حد 5 تا 8 میلیمتر نفوذپذیری و لیزرهای مادون قرمز نزدیک، بسته به مولد آنها از 3 تا 5 سانتیمتر نفوذپذیری دارند.

توان: در لیزرهای کم توان معمولاً بین 1 تا 250 میلی وات می باشد و محدوده 250 تا 500 میلی وات لیزرهای توان متوسط هستند که اثر گرمایی نیز به واکنش های فتوشیمیایی اضافه می شود. توان متوسط با رژیم تابش لیزر ارتباط مستقیم دارد.

سطح مورد تابش: از این نظر مهم است که باید انرژی درمانی کافی به سطح مورد نظر رسانده شود. دانسیته توان یا شدت تابش انرژی به واحد سطح: دیده شده است که در دانسیته های بالاتر اثر فتوبیولوژیک زودتر و بهتر ظاهر می شود.

دوز درمانی: منحنی دوز درمانی لیزر از 1/0 ژول تا 10 ژول بر سانتیمترمربع متفاوت می باشد. بهترین پاسخ درمانی در دوز 1 ژول بر سانتیمتر مربع ظاهر می شود. در بسیاری از مطالعات (حداقل 100 مورد) مواردی که اثرات درمانی لیزر یا ظاهر نشده اند یا کم بوده اند دوز درمانی پایین تر از 1/0 ژول بر سانتیمتر مربع بوده است.

رژیم درمانی: رژیم تابش مداوم و رژیم تابش پالسی، در رژیم تابش پالسی توان متوسط با فرکانس و زمان هر پالس ارتباط مستقیم دارد و در بعضی از فرکانس ها بعضی اثرات لیزر بارزتر می باشد. مثل فرکانسهای 5 تا 100 هرتز در ایجاد بی دردی 1500 هرتز در اثر ضد التهاب و یا 10000 هرتز در ایجاد اثر ضد عفونت.

تعداد جلسات درمانی: از آنجا که اثرات درمانی در هر جلسه به مدت 12 تا 72 ساعت باقی می ماند. فاصله جلسات درمانی را بین 12 تا 72 ساعت یک بار تنظیم می کنند و به صورت معمول هفته ای 2 تا 3 بار انجام می شود.

توالی دوره درمان در سال: تکرار دوره های درمانی 2 تا 3 بار در سال، بر کیفیت و درصد بهبودی می افزاید.



روش های درمانی عبارتند از:

تابش موضعی، که به صورت مستقیم برروی ناحیه آسیب دیده تابش داده می شود. این تابش می تواند به روش تماسی یا غیرتماسی باشد.

تابش غیرمستقیم یا تابش سیستمیک: از اثرات سیستمیک لیزر در این روش ها استفاده می شود.

الف) رفلکسوتراپی یا تابش برروی نقاط طب سوزنی

ب) تابش بر نقاط ماشه ای یا نقاط دردناک

ج ) تابش برروی ریشه اعصاب

د ) تابش برروی درماتوم

ه ) تابش برروی خون

و ) تابش برروی مسیر لنفاوی

ز ) تابش برروی غدد سمپاتیک



آنچه که سبب می شود پرتو لیزر از نورهای دیگر متمایز شود در حقیقت ویژگیهای منحصر بفرد آن است که در هیچ منبع نوری دیگر یافت نمی شود. چهار ویژگی عمده لیزر عبارتند از: همدوسی ، تک رنگی ، واگرایی کم ، موازی بودن پرتو هر یک و یا ترکیبی از ویژگیهای بالا این امکان را فراهم می کند که قابلیت کاربردی لیزر در حوزه های مختلف گسترش روز افزون داشته باشد.حضور لیزر در عرصه پزشکی ابتدا به عنوان جایگزینی برای چاقوی جراحی بود، لذا هر جا که پزشک خود را نیازمند به چاقوی جراحی می دید، دستگاه لیزر مخصوص به آن طراحی و ساخته می شد.

امروزه تکنولوژی لیزر در کنار علوم الکترونیک و اپتیک این امکان را فراهم کرده است که دستگاه های مختلف با کاربری های متنوع بطور مستقیم و غیر مستقیم در دنیای پزشکی خود نمایی کند. لیزر را از جهات مختلف می توان تقسیم بندی نمود، اما دو پارامتر قدرت خروجی و طول موج آن بیش از دیگر ویژگیهای لیزر مورد توجه بوده است. به همین منظور انواع لیزر ممکن است بصورت 1-قدرت بالا 2- قدرت متوسط 3- قدرت پایین و یا 1 - مادون قرمز 2- بینایی 3- ماوراء بنفش تقسیم بندی شود. یکی از عواملی که سبب می شود پزشک از لیزر به بهترین نحو در امر پزشکی استفاده نماید، دانش و اطلاعات وی در خصوص فیزیک و مهندسی لیزر است. به همین خاطر لازم است در کنار اطلاعات پزشکی موارد اخیر را مورد توجه جدی قرار دهد.

دورنمایی از فلز مس

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

نام عمومی , علامت اختصاری , شمارهCopper, Cu, 29 گروه شیمیایی فلز انتقالیگروه , تناوب , بلوک11 , 4 , dجرم حجمی , سختی 8920 kg/m3, 3.0رنگ مس , فلزی

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

خواص اتمی
وزن اتمی 63.536 amuشعاع اتمی (calc.) 135 (145) pmشعاع کووالانسی 138 pmشعاع وندروالس 140 pmساختار الکترونی Ar]3d104s1]-e بازای هر سطح انرژی2, 8, 18, 1درجه اکسیداسیون (اکسید) 2,1 (باز ملایم)ساختار کریستالی مکعبی, face-centeredخواص فیزیکیحالت ماده جامد (مغناطیسی)نقطه ذوب 1357.6 K (1984.3 °F)نقطه جوش 2840 K (4653 °F)حجم مولی 7.11 scientific notation10-6 m3/molگرمای تبخیر 300.3 kJ/molگرمای هم‌جوشی 13.05 kJ/molفشار بخار 0.0505 Pa at 1358 Kسرعت صوت 3570 m/s at 293.15 Kمتفرقهالکترونگاتیویته 1.9 (درجه پائولینگ) ظرفیت گرمایی ویژه 380 J/kg*Kرسانائی الکتریکی 59.6 106/m اهمرسانائی گرمایی 401 W/m*K1st پتانسیل یونیزاسیون 745.5 kJ/mol2nd پتانسیل یونیزاسیون 1957.9 kJ/mol3rd پتانسیل یونیزاسیون 3555 kJ/mol4th پتانسیل یونیزاسیون 5536 kJ/mol
پایدارترین ایزوتوپها: ایزووفور طبیعینیم عمر DMDE MeVDP63Cu69.17%Cu با 34 نوترون پایدار است. 64Cu{syn.}12.7 h ε1.67564Ni64Cu{syn.}12.7 h β-0.57964Zn65Cu30.83%Cu با 36 نوترون پایدار استواحدهای SI& STP استفاده شده ، مگر آنکه ذکر شده باشد.


اطلاعات اولیه

مس یکی از عناصر جدول تناوبی است که نشان آن Cu و عدد اتمی آن 29 می‌باشد.

پیدایش :

مس معمولا" به شکل معدنی یافت می شود.کانیهایی مثل آزوریت ، مالاکیت و برنیت همانند سولفیدهایی از جمله کالکوپیریت ( CuFeS2) ،کوولین ( CuS)،کالکوزین ( Cu2S) یا اکسیدهایی مانند کوپریت (Cu2O) از منابع مس هستند.


خصوصیات قابل توجه

مس فلز نسبتا" قرمز رنگی است که از خاصیت هدایت الکتریکی و حرارتی بسیار بالایی برخوردار می باشد.( در بین فلزات خالص ، تنها خاصیت هدایت الکتریکی نقره در حرارت اطاق از مس بیشتر است) چون قدمت مصنوعات مسی کشف شده به سال 8700 قبل از میلاد برمی گردد، احتمالا" این فلز قدیمی ترین فلز مورد استفاده انسان می باشد.مس علاوه بر اینکه در سنگهای معدنی گوناگون وجود دارد ، به حالت فلزی نیز یافت می شود.( مثلا" مس خالص در بعضی مناطق).
این فلز را یونانیان تحت عنوان Chalkos می شناختند. چون مقدار بسیار زیادی از این فلز در قبرس استخراج می شد رومیان آنرا aes Cyprium می نامیدند. بعدها این کلمه به فرم ساده تر cuprum درآمد و در نهایت انگلیسی شده و به لغت Copper تبدیل شد.

کاربردها:

مس فلزی قابل انعطاف و چکش خوار است که کاربردهای زیادی در موار زیر دارد:
سیمهای مسی
لوله های مسی
دستگیره های درب و سایر وسایل منزل
مجسمه سازی. مثلا" مجسمه آزادی شامل 179000 پوند مس می باشد.
آهنرباهای الکتریکی.
موتورها، بخصوص موتورهای الکترومغناطیسی.
موتور بخار وات.
کلیدها و تقویت کننده های الکتریکی.
لامپهای خلاء ، لامپهای پرتوی کاتدی ومگنترونهای اجاقهای مایکرو ویو.
هدایت کننده موج برای تشعشع مایکروویو.
به علت خاصیت هدایت بهتر آن نسبت به آلومینیوم، کاربرد مس در IC ها به جای آلومینیوم رو به افزایش است.
بعنوان جزئی از سکه ها.
در وسایل آشپزی، از جمله ماهی تابه .
بیشتر سرویسهای قاشق چنگال ( flatware) قاشقها،چنگالها و چاقوها دارای مقادیری مس هستند(نقره نیکلی).
اگر نقره استرلینگ در ظروف غذاخوری بکار رفته باشد ،حتما"باید دارای درصد کمی مس باشد.
بعنوان بخشی از لعاب سرامیکی و در رنگ آمیزی شیشه .
وسایل موسیقی ،بخصوص سازهای بادی.
بعنوان یک بیواستاتیک در بیمارستانها وپوشاندن قسمتهای مختلف کشتی برای حفاظت در برابر بارناکلها و ماسلها.
ترکیباتی مانند محلول فلینگ که در شیمی کاربرد دارد.
سولفات مس که بعنوان سم و تصفیه کننده آب کاربرد دارد.

تاریخچه

مس برای تعدادی از تمدنهای قدیمی ثبت شده ، شناخته شده بود و تاریخ استفاده از آن حد اقل به 10000 سال پیش می رسد. یک آویزه مسی ، متعلق به سال 8700 قبل از میلاد در شمال عراق کنونی پیدا شد.نشانه هایی مبنی بر ذوب و خالص کردن مس از اکسیدهای آن مانند مالاکیت و آزوریت تا سال 5000 قبل از میلاد وجود دارد.در عوض اولین نشانه های استفاده از طلا تقریبا" به 400 سال قبل از میلاد بر می گردد.

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

مصنوعات مسی و برنزی که از شهرهای سومری و مصنوعات مصری که از مس و آلیاژ آن با قلع یافت شده تقریبا" متعلق به 3000 سال قبل از میلاد هستند.در یکی از اهرام یک سیستم لوله کشی با مس پیدا شده که مربوط به5000 سال پیش است.مصریان دریافتند افزودن مقدار کمی قلع ، قالب گیری مس را آسان تر می کند لذا آلیاژهای برنزی که در مصر کشف می شوند تقریبا" قدمتی همانند مس دارند. استفاده از مس در چین باستان حداقل به 2000 سال قبل از میلاد مربوط بوده و تا 1200 سال قبل از میلاد در این کشوربرنز مرغوب ساخته می شده است.در نظر داشته باشید چون مس به راحتی برای استفاده و کاربرد مجدد ذوب می شود ، دوران ذکر شده تحت تاثیر جنگها و کشورگشائیها قرار می گیرد.در اروپا مرد یخیOetzi ،مردی که به دقت نگهداری می شود و متعلق به3200 سال قبل از میلاد است، تبری با نوک مسی در دست دارد که درجه خلوص فلز آن 7/99% می باشد.مقدار زیاد آرسنیک موجود در موهای او نشان دهنده سرو و کار او با پالایش مس می باشد.
استفاده ار برونز در مرحله ای از تمدن به قدری فراگیر بود که آن مرحله را عصر برونز می نامند.
برنج برای یونانیان شناخته شده بود اما اولین بار بصورت گسترده توسط رومیان بکار رفت.
به خاطر زیبایی درخشانش- بطوریکه در باستان برای ساخت آئینه از آن استفاده می شد -ونیزبه دلیل ارتباط آن با قبرس که مربوط به الهه بود ،در اسطوره شناسی و کیمیاگری فلز مس با الهه های آفرودیت و ونوس پیوند دارد.در کیمیا گری علامتی را که برای مس در نظر گرفته بودند ،علامت سیاره زهره(ونوس) نیز بود.

نقش بیولوژیکی:

وجود مس برای کلیه گیاهان و حیوانات عالی ضروری می باشد. مس در آنزیمهای متنوعی ،از جمله مراکز مس cytochrome c oxidase و آنزیم حاوی Cu-Zn به نام superoxide dismutase وجود دارد و فلز اصلی در رنگدانه حامل اکسیژن hemocyanin است.RDA برای مس در بزرگسالان سالم 9/0 میلی گرم در روز می باشد.
مس در جریان خون عمدتا" روی پروتئین پلاسمایی بنام ceruloplasmin حرکت می کند. اگرچه مس اول در روده جذب می شود، این عنصر همبسته با آلبومین به سوی کبد منتقل می شود.
یک حالت ارثی که بیماری ویلسون نامیده می شود موجب باقی ماندن مس در بدن و عدم ورود آن به صفرا توسط کبد شود.این بیماری در صورت عدم درمان می تواند منجر به آسیبهای کبدی و مغزی شود.

ترکیبات :

آلیاژهای بسیاری از مس وجود دارد- برنج آلیاژ مس/روی و برنز آلیاژ مس/ قلع است.
متداول ترین حالات اکسیداسیون مس شامل حالت مربوط به مس یک طرفیتی cuprous ، 1+Cu و حالتcupric ،2+Cu می باشد.

کربنات مس به رنگ سبز است که بوسیله آن ظاهر منحصر به فرد بامها یا گنبدهای با پوشش مس روی بعضی ساختمانها ساخته می شوند.
اکسیدهای مس ( مانند :اکسید مس ایتریم و باریم 7δ Yba2Cu3O یا YBCO) پایه های بسیاری از ابر رساناهای غیر معمول را تشکیل می دهند.
ترکیبات دیگر : سولفید مس


ایزوتوپها :

علاوه بر تعداد زیادی رادیوایزوتوپ ، دو ایزوتوپ پایدار Cu-63 و Cu-65 موجود است.تعداد بسیار زیادی از این رادیوایزوتوپها دارای نیمه عمرهایی به مقیاس دقیقه یا کمتر دارند ، طولانی ترین نیمه عمر متعلق به Cu-64 است که مدت آن 7/12 ساعت ،با دو حالت فرسایشی که منجر به محصولات جداگانه می شود.

هشدارها :

با تمامی ترکیبات مس باید طوری رفتار شود گویی سمی هستند ( مگر خلاف آن مشخص باشد). این فلز در حالت پودزی خطر آتش زایی دارد.30 گرم سولفات مس برای انسان کشنده است.مس موجود در آب آشامیدنی با غلظتی بیش از 1 میلی گرم در لیتر موجب لک شدن لباسها و اقلام در آب می گردد.مقدار بی خطرمس در آب آشامیدنی انسان بر حسب منبع آن متفاوت است اما مرز آن بین 5/1 تا 2 میلی گرم در هر لیترمی باشد.

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

شناخت محیط رشد:

مس نیز به مقدار بسیار کم در تولید کلروفیل، پروتئین، کربوهیدرات ها و همچنین در فعال ساختن برخی از آنزیم ها مورد نیاز است. در صورت کمبود مس برگها کوچک مانده و سرشاخه های جوان را دچار برگ سوختگی می کند. هر چه واکنش خاک اسیدی تر باشد، مس قابل استفاده تر است. برای رفع کمبود مس از سولفات مس به تنهایی و گاهی مخلوط با آهک (به نام محلول بردو) استفاده می شود که البته بازده آن در خاکهای ایران بسیار کم است.

معرفی تکنولوژی سوپرآلیاژ و میزان کاربرد آن در جهان و ایران

معرفی وکاربردها

سوپرآلیاژها در واقع آلیاژهایی مقاوم در برابر حرارت، خوردگی و اکسیداسیون می­باشند که به لحاظ ترکیب شیمیایی شامل سه گروه پایه نیکل، نیکل-آهن و پایه کبالت می­باشند. اولین استفاده از سوپرآلیاژها در ساخت توربین­های گازی، طرح­های تبدیل ذغال‌سنگ، صنایع شیمیایی و صنایعی که نیاز به مقاومت حرارتی و خوردگی داشته­اند بوده است.

امروزه تناژ وسیعی از قطعات مصرفی در توربین­های گازی از جنس سوپرآلیاژها می­باشند. در ذیل به بعضی از مصارف این قطعات اشاره شده است:

- توربین­های گازی هواپیما

- توربین­های بخار نیروگاه‌های تولید برق

- ساخت قالب‌های ریخته­گری و ابزارهای گرمکار

- مصارف پزشکی و دندانپزشکی

- فضاپیماها

- تجهیزات عملیات حرارتی

- سیستم­های نوترونی و هسته­ای

- سیستم­های شیمیایی و پتروشیمی

- تجهیزات کنترل آلودگی

- تجهیزات و کوره­های نورد فلزات

- مبدل­های حرارتی تبدیل ذغال سنگ



به منظور انتخاب سوپرآلیاژها جهت مصرف در کاربردهای فوق لازم است خواص فنی نظیر شکل­پذیری، استحکام، مقاومت خزشی، استحکام خستگی و پایداری سطحی در نظر گرفته شوند.
تقسیم‌بندی سوپرآلیاژها برحسب روش تولید

با توجه به نحوة تولید می­توان سوپرآلیاژها را به چهار گروه کلی تقسیم‌بندی نمود که عبارتنداز:

1) سوپرآلیاژهای کارپذیر

سوپرآلیاژهای کارپذیر در حقیقت گروهی از سوپر آلیاژها هستند که قابلیت کار مکانیکی دارند و از روش­های مکانیکی می­توان به آنها شکل­داد. به منظور تولید مقاطع معینی ازسوپرآلیاژهای کارپذیر، اولین گام آن است که شمش­های سوپرآلیاژها به دلیل حضور عناصر فعال(عناصری که سریع در مجاورت هوا اکسید می­شوند) در شرایط خاصی تهیه شوند. فرایندهای ذوب در خلاءدر مورد تهیه سوپرآلیاژهای پایه نیکل و پایه آهن جزء ضروریات می­باشد. اما در مورد سوپرآلیاژهای پایه کبالت امکان ذوب در هوا وجود دارد.

پس از تهیه شمش­ آلیاژهای کارپذیر به یکی از روش‌های فوق عملیات شکل­دهی صورت می­گیرد. عملیات شکل­دهی سوپرآلیاژها نیز می­تواند توسط عملیات متداول کلیه آلیاژهای فلزی انجام پذیرد. سوپرآلیاژهای پایه آهن، کبالت و نیکل را می­توان به صورت مفتول، صفحه، ورق، نوار، سیم و اشکال دیگر توسط فرایندهای نورد، اکستروژن و آهنگری تولید نمود. معمولاً عملیات شکل­دهی در دمای بالا صورت می­گیرد و تعداد کمی از سوپرآلیاژها را می­توان به صورت سرد شکل‌دهی نمود. ساختارهای یکنواخت و ریزدانه­ای که از شکل‌دهی سرد حاصل می­شود نسبت به ساختارهای شکل­دادن گرم ارجحیت دارند.

عملیات ترمودینامیکی بر روی سوپرآلیاژها معمولاً در حدود 1000-950 درجه سانتی­گراد انجام می­شود که به این ترتیب در حین شکل دادن عملیات حرارتی نیز صورت می­گیرد.

2) سوپرآلیاژهای متالورژی پودر

بسیاری از انواع آلیاژهای کارپذیر از طریق فرایندهای متالورژی پودر تولید می­گردند. امروزه قطعات متالورژی پودر از جنس سوپرآلیاژ با دانسیته کامل از طریق روش‌های اکستروژن یا پرسکاری ایزواستاتیک گرم (HIP) تولید می­گردند. مهمترین این قطعات قیچی­ها و سوزنهای جراحی می­باشند.

فرایندهای متالورژی پودر به‌دلیل داشتن مزایای زیر بر فرایندهای ریخته­گری ترجیح داده می­شوند هر چند که معایبی را نیز به همراه خواهند داشت:

- یکنواختی در ترکیب شیمیایی و ساختار کریستالی

- ریز بودن اندازه دانه­های کریستالی

- کاهش جدایش­ها

- راندمان بالاتر از نظر مصرف مواد

اما مشکلاتی نظیر حضور گاز باقیمانده، آلودگی کربنی و آخال‌های سرامیکی باعث می­گردد که در برخی موارد نیز فرایندهای شمش‌ریزی و ترمومکانیکی متداول صورت پذیرند.

3) سوپرآلیاژهای پلی‌کریستال ریختگی

وجود محدودیت‌های تکنولوژیکی سبب محدود شدن رشد صنعت سوپرآلیاژ می‌گردد و بنابراین با پیدایش فرایندهای جدید تولید، این صنعت نیز روز به روز توسعه می­یابد.

تعداد زیادی از فرایندها را می­توان در تولید قطعات سوپرآلیاژ با اندازه نزدیک به قطعة نهایی مورد استفاده قرار داد اما اساساً این قطعات توسط فرایند ریخته­گری دقیق تولید می­گردند.

محدوده ترکیب شیمیایی سوپرآلیاژهای ریختگی بسیار گسترده­تر از سوپرآلیاژهای کارپذیر بوده و بنابراین خواص متنوع­تری نیز از این طریق قابل حصول خواهند بود هر چند که انعطاف‌پذیری و مقاومت به خستگی در فرآیندهای کار مکانیکی بهتر از ریخته­گری خواهد بود، اما امروزه با توسعه فرآیندهای جدید ریخته­گری و انجام عملیات حرارتی متعاقب، خواص سوپرآلیاژهای ریختگی نیز افزایش یافته است.

4) سوپرآلیاژهای تک­کریستالی انجماد جهت­دار

به‌منظور توسعه توربین­های گازی مصرفی در هواپیماها و افزایش دماهای کاری و کارآیی موتورها، به‌طور مداوم روش­های تولید سوپرآلیاژها در حال بهبود است.

قسمت‌های بحرانی توربین­ها معمولاً شامل پره­های تحت فشار بالا، هواکش­ها و دیسک­ها می­باشند. در طول 15 سال گذشته تحقیقات بسیاری در زمینه افزایش راندمان توربین­ها صورت گرفته است و عمده این تحقیقات بر امکان افزایش دمای ورودی، فشارکاری و کاهش هزینه­های تولید استوار بوده است. توسعه فرایند انجماد جهت­دار به‌منظور تولید تک‌کریستالی‌های ریختگی سبب شده تا بتوان از این طریق پره­های توربین را با دانه­های جهت­دار در راستای اعمال تنش تولید نمود و به این ترتیب علاوه بر خواص پایدار حرارتی، استحکام خستگی، استحکام خزشی و انعطاف‌پذیری نیز افزایش یابند.
با توسعه این تکنولوژی، امروزه در توربین­های مصرفی در نیروگاه‌های برق نیز از قطعات تک‌کریستال از جنس سوپرآلیاژها استفاده به‌عمل می­آید.

در سال­های اخیر شرکت هواپیمایی PWA یکی از پیشگامان تولید سوپرآلیاژها می‌باشد و تولید آلیاژهای PWA 1480 به صورت تک‌کریستال توسط این شرکت، سبب افزایش عمرکاری هواپیمای جنگی F-100 گردیده است.

تقسیم‌بندی سوپرآلیاژها برحسب ترکیب شیمیایی

به طور کلی این آلیاژها شامل سه گروه پایه نیکل، پایه آهن و پایه کبالت می­باشند که بسته به درجه حرارت کاربردی مورد استفاده قرار می­گیرند

1) سوپرآلیاژهای پایه نیکل

امروزه آلیاژهای نیکل در حالت‌های "تک‌فازی"، "رسوب سختی شده" و "مستحکم‌شده توسط رسوبات اسیدی و کامپوزیت­ها" در مصارف صنعتی مختلف مورد استفاده قرار می­گیرند.
سوپرآلیاژ­های پایه نیکل پیچیده­ترین ترکیباتی می­باشند که در قطعات دمای بالا به کار می­روند. در حال حاضر 50 درصد وزن موتورهای هواپیماهای پیشرفته از جنس این آلیاژها می­باشد. خصوصیات اصلی آلیاژهای نیکل، پایداری حرارتی و قابلیت مستحکم شدن می­باشد.

بسیاری از این آلیاژها حاوی 10 الی 20 درصد کرم، حداکثر 8 درصد آلومینیوم و تیتانیم، 5 تا 15 درصد کبالت و مقادیر کمی مولیبدن، نیوبیم و تنگستن می­باشند.

دو گروه اصلی از آلیاژهای آهن- نیکل که میزان نیکل آنها بیشتر از مقدار آهن است عبارت از گروهIncoloy 706 و Inconel 718 می­باشند.

این آلیاژها معمولاً حاوی 3 تا 5 درصد نیوبیم می­باشند و در ردیف آلیاژهای پایه نیکل قرار می­گیرند. آلیاژهای پایه نیکل معمولاً تا دمای 650 درجه سانتی­گراد استحکام خود را حفظ می­کنند. اما در دماهای بالاتر به سرعت استحکام خود را از دست می­دهند.

2) سوپرآلیاژهای پایه آهن

سوپرآلیاژهای پایه آهن نشات گرفته از فولادهای زنگ نزن آستینتی می­باشند که دارای زمینه­ای از محلول جامد آهن و نیکل بوده و برای پایداری زمینه نیاز به حداقل 25 درصد نیکل است.

- گروه‌های متعددی از این آلیاژها تاکنون مشخص گردیده­اند که هر یک با مکانیزم­های خاصی مستحکم می­­شوند. برخی از این آلیاژها نظیر 57-V و 286-A حاوی 25 تا 35 درصد وزنی نیکل می­باشند و استحکامشان به دلیل حضور آلومینیوم و تیتانیم می‌باشد.

- گروه دوم آلیاژهای پایه آهن که آلیاژهایX750 و Incoloy901 نمونه­های آن می­باشند، حداقل 40 درصد وزنی نیکل داشته و همانند گروه­های با نیکل بالاتر استحکام بخشی توسط سختی رسوبی صورت می­گیرد.

- گروه دیگر این آلیاژها بر پایه آهن- نیکل- کبالت می­باشند و استحکام این گروه در محدوده 650 درجه سانتی­گراد مناسب بوده و ضریب انبساط حرارتی آنها پایین می­باشد. این آلیاژها شامل Incoloy با شماره­های 903، 907، 909، 1-1- PyrometCTX و 3-PyrometCTX و غیره می­باشند.

3) سوپرآلیاژهای پایه کبالت

سوپرآلیاژهای کارپذیر پایه کبالت برخلاف سایر سوپرآلیاژها مکانیزم استحکام بخشی متقاوتی دارند و خواص حرارتی خوبی در دمای حدود 1000 درجه سانتی­گراد خواهند داشت.

سوپرآلیاژهای پایه کبالت حاوی کرم، مقاومت به خوردگی و اکسیداسیون خوبی داشته و هم چنین قابلیت جوشکاری و مقاومت به خستگی حرارتی آنها نسبت به آلیاژهای پایه نیکل بالاتر می­باشد. از طرف دیگر امکان ذوب و ریخته­گری این آلیاژ، در هوا با اتمسفر آرگون مزیت دیگری نسبت به سایر سوپرآلیاژها که نیاز به خلاء دارند می­باشد.

سه گروه اصلی آلیاژهای پایه کبالت را می­توان به صورت ذیل در نظر گرفت:

- آلیاژهایی که در دماهای بالا در محدودة 650 تا 1150 درجه سانتی­گراد مورد استفاده قرار می­گیرند که شامل آلیاژهایS-816، 25HAYNES، 188 25HAYNES، 55625HAYNES، 50UMCO می­باشند.

- آلیاژهایی که تا حدود 650 درجه سانتی­گراد به کار می­روند نظیرTN3MP، 159 MP
- آلیاژ مقاوم به سایش B 6 Stellite

آلیاژ 2525HAYNES بیشترین کاربرد را در میان آلیاژهای کارپذیر پایه کبالت داشته اشت و در ساخت قطعات گرمکار نظیر توربین­های گازی، اجزاء راکتورهای هسته­ای، ایمپلنت‌های جراحی و غیره مورد استفاده قرار گرفته­اند. آلیاژهای گروه پایه کبالت که شامل کرم- تنگستن- کربن می­باشند معروف به آلیاژهای Satellite بوده که به شدت مقاوم به سایش می­باشند.

این گروه معمولاً در مواردی که مقاومت سایشی در درجه حرارت‌های بالا مورد نیاز باشد به کار می­روند. در واقع سختی این مواد در دمای بالا حفظ شده و در مواقعی که نمی­توان در حین کار روغنکاری انجام داد به خوبی مورد استفاده قرار می­گیرند.

بازار سوپرآلیاژها

شاید بتوان گسترش بازار سوپرآلیاژها را در دنیا مربوط به صنایع هوا _ فضا در نظر گرفت که با توجه به رشد روزافزون این صنعت و قطعات یدکی آن در سطح جهان پیش بینی می­گردد که تنها بازار قطعات یدکی هواپیماها بالغ بر 4،5 میلیارد دلار باشد، بررسی­ها حاکی از آنست که تا سال 2015 تعداد 16000 فروند هواپیمای جدید با موتورهای توربین گازی وارد بازار می­شوند که نیمی از وزن این موتورها از جنس سوپر آلیاژ خواهدبود .

بر اساس آمارهای تخمینی موجود در ایران، سوپرآلیاژها سالانه به میزان 80 میلیون دلار در سه وزارت­خانة نفت، نیرو و دفاع مورد استفاده قرار می­گیرند.

فولادهاي قابل عمليات حرارتي

فولادهای قابل عملیات حرارتی
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

فولادهای ساختمانی آلیاژی
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

فولادهای نیتراته
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

فولادهای ابزاری کربنی
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

فولادهای ابزاری سردکار
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

فولادهای ابزاری گرم کار
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

فنر
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

فولادهای یاتاقان
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

قالب پلاستیک
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

فولادهای سمانتاسیون
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

فولادهای تندبر خشکه هوایی
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

نسوز
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

فولادهای ضد زنگ استیل ]
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

فولادهای خوش تراش اتومات
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

شکل دادن به فلزات در مقیاس نانو

مقدمه
بخش اول از این مجموعه‌ مقاله‌‌‌‌‌ها، به شکل‌دهی و شکل‌پذیری مواد و مصالح صنعتی اختصاص داشت. گفتیم مواد بسته به خواص گوناگون آن‌‌‌‌‌ها، کارکردهای مختلفی دارند. یکی از مهم‌‌‌‌‌ترین خواص برای شکل‌دهی، خواص مکانیکی‌اند. به علاوه، برای به دست آوردن محصول دلخواه از راه شکل‌دهی، باید روش‌هایی را تعریف کرد که بیشترین بازده را داشته باشند. هما‌ن‌طور که برای ایجاد انرژی حرکتی در خودروها به دنبال انواع مناسب سوخت و بهینه کردن سیستم احتراق خودرو هستیم، در شکل‌دهی روش‌‌‌‌‌هایی که پُربازده‌ باشند از توجه بیشتری برخوردارند.

خواص مکانیکی مواد
منظور از خواص‌ مکانیکى‌، واکنش مواد در برابر نیروها و بارهاست‌. عکس‌العمل‌ مواد در برابر نیروهاى‌ واردشونده،‌ به‌ ساختمان‌ مولکولى‌ آن‌‌‌‌‌ها بستگى‌ دارد. آن‌ قسمت‌ از علم‌ مکانیک‌ که‌ صرفاً به‌ بررسى‌ نیروها و واکنش‌ها مى‌پردازد «استاتیک‌» نامیده‌ مى‌شود و بخشی از آن که‌ واکنش ماده‌ به نیروهاى‌ اعمال‌شده‌ و تغییر شکل‌هاى‌ جزئىِ‌ ناشی این از نیروها را مورد بررسى‌ قرار گیرد، «مقاومت‌ مصالح» نام دارد.
قطعات‌ بر اثر اِعمال نیرو نباید از بین‌ بروند؛ بنابراین برای ای‌‌‌‌‌نکه مطمئن بشویم قطعه مورد نظر خواص فیزیکی لازم را دارد، باید هنگام انتخاب‌ جنس‌، شکل‌، اندازه‌ و طرز ساخت‌، محاسبه‌‌‌‌‌هایی انجام دهیم. مثلاً برای تولید رینگ‌های خودرو، باید محاسبات اولیه‌ای انجام دهیم تا شرایط مادة مورد نیاز بر حسب نوع خودرو، حداکثر سرعت و حداکثر بار قابل حمل توسط آن، مشخص شود.
در این‌‌‌‌‌جا به برخى‌ از اصطلاحات‌ رایج می‌پردازیم که مؤلفه‌هاى‌ مؤثر در بررسى‌ خواص‌ مکانیکى را توضیح می‌دهند‌.

1. تنش - ‌ stress‌ :
عبارت‌ است‌ از «مقدار نیروى‌ وارد‌ بر واحد سطح‌». مقدار تنش‌ از تقسیم‌ نیروى‌ وارد‌ بر جسم‌ بر مساحت‌ سطح‌ مقطع‌ جسم‌ به دست‌ مى‌آید. شاید فکر کنید این تعریف به مفهوم فشار در فیزیک دبیرستان خیلی نزدیک است، اما همان‌طور که دقت کرده‌اید، در این‌‌‌‌‌جا شرط عمود بودن مؤلفه‌‌‌‌‌ی نیروی وارد بر سطح، وجود ندارد.

2. خستگى - fatigue :
گاهی در قطعه‌ای از یک ماشین کارخانه، شکستگی‌هایی به وجود می‌آید. ولی پس از بررسی مشخص می‌شود که میزان تنش وارد بر قطعه، از حد مجاز کمتر بوده. اما چرا گسیختگی ایجاد شده است؟ علت این پدیده آن است که بطور پیوسته مقدار بار معینی بر قطعه وارد می‌شود. یعنی مقدار تنش خاصی، به‌دفعات بر آن وارد شده است. به این گسیختگی‌ها، «گسیختگی خستگی» می‌گویند.

3. کُرنش - ‌ strain:
به طور کلى، تمام‌ مواد بر‌ اثر نیرویی هرچند ناچیز، دچار تغییر شکل‌ (تغییر ابعاد) مى‌شوند. به تغییر ابعاد یا اندازه‌های جسم، بر اثر تنش‌ «کُرنش»‌ مى‌گویند؛ مثل فنری که به‌‌‌‌‌واسطه وارد کردن نیرو بر آن کشیده یا فشرده می شود.

تعریف‌‌‌‌‌های ذکر شده، اصلی‌ترین مفاهیمِ خواص مکانیکی‌اند. گروهی دیگر از اصطلاحات هستند که از این تعریف‌‌‌‌‌ها ناشی می‌شوند. مثلاً به مقاومت ماده در برابر تغییر شکل «استحکام» می‌گویند و یا مقاومت ماده در برابر خراشیدن، ساییدگی، بُراده‌برداری و بُرش را «سختی» می‌نامند.

فرایندهای شکل‌دهی
پیش از آن‌‌‌‌‌که به فرایندهای شکل‌دهی بپردازیم، باید به این سؤال پاسخ دهیم که اصلاً چرا از شکل‌دهی استفاده می‌کنیم؟
از زمانی که بشر به فکر ساختن ابزار افتاد، راه‌های بسیاری را تجربه کرد. مثلاً گاهی با بُراده‌برداری از چوب، کمان ساخت تا به شکار بپردازد. زمانی قطعات چوب را بُرید یا آن‌‌‌‌‌ها را سوراخ کرد. اما در نهایت، لازم داشت از مادة موجود - بدون آنکه از مقدار آن بکاهد – حداکثر استفاده را بکند. فکر اولیه‌‌‌‌‌ی شکل‌دهی از این‌‌‌‌‌جا ناشی شد. البته به مرور زمان این تعریف تغییر کرده است، بطوری‌‌‌‌‌که گاهی طول فرایند شکل‌دهی به مقدار ماده کم می‌شد.
در زیر به طور خلاصه به تعدادی از مشهورترین و متداول‌ترین فرایندها در شکل‌دهی فلزات می‌پردازیم:

1. خم‌کارى‌
همة‌ عملیات‌ ورق‌کارى،‌ شامل‌ خم‌کارى‌ هم‌ مى‌شود. در اغلب موارد، خم‌کارى‌ ویژگى‌ اصلى‌ ورق‌کارى‌ به‌ شمار مى‌رود و به همین دلیل است که جنبه‌هاى‌ مختلف‌ آن‌ قابل‌ توجه است. اگر در سپرهای فلزی خودروهای قدیمی دقت کرده باشید، می‌توانید آثار خم‌کاری در محل اتصال سپر با بدنه را ببینید.

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
نمونه یک شکل به دست آمده با روش خمکاری

2. کشش‌
فرایندى‌ است‌‌ براى‌ کاهش‌ سطح‌ مقطع‌ در ورق‌، سیم‌ یا مفتول‌ و دیگر مقاطع‌ استاندارد. کشش از پایه‌اى‌ترین‌ فرایندها در شکل‌دهى‌ به شمار می‌رود. در طول فرایند کشش، ماده از یک جهت کشیده می‌شود. در نتیجه، از ابعاد دیگر آن کاسته می‌گردد.

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
یک دستگاه کشش

3. نوردکاری
نوردکارى‌ از جمله‌ فرایندهاى‌ پُرکاربرد در تولید مقاطع‌ استاندارد، مثل ورق،‌ است. در نوردکارى‌ِ صفحه‌ها، ورق‌ها و تسمه‌ها، پهناى‌ قطعة‌ کار فقط‌ اندکى ‌افزایش‌ مى‌یابد. از عوامل‌ تأثیرگذار در این‌ فرایند، مى‌توان‌ به‌ ارتفاع‌ اولیه‌ و ثانویة‌ قطعه‌، پهناى‌ آن‌، سرعت‌ چرخش ‌غلتک‌، جنس‌ غلتک‌ و نیز دماى‌ کار و جنس‌ قطعة‌ کار اشاره‌ کرد. این‌ فرایند را مى‌توان‌ با چند غلتک‌ و در چند مرحله‌ تا زمانِ رسیدن‌ به‌ ارتفاع‌ و وضعیت‌ مطلوب ادامه داد. مثلاً اگر ورقی با ضخامت 5 میلی‌متر در اختیار دارید و می‌خواهید ضخامت آن را به 1.5 میلی‌متر برسانید، می‌توانید از یک یا چند غلتک که در یک ردیف قرار گرفته‌اند استفاده کنید. باهر بار عبور هر یک از غلتک‌‌‌‌‌ها، اندکی از ضخامت ورق ‌کاسته می‌‌‌‌‌شود تا اینکه ضخامت به مقدار دلخواه برسد.

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
عملیات نوردکاری در چند مرحله متوالی

5. فورجینگ‌ یا آهن‌کوبی
فورجینگ‌ که‌ در ادبیات‌ غیرفنى‌ به‌ آهنگرى‌ نیز ترجمه‌ شده است، به‌ فرایندى‌ گفته‌ مى‌شود که‌ در آن، فلز در فضاى‌ بین‌ قالب‌ و ضربة‌ محکم‌ِ پرس قرار می‌گیرد و پس از خارج شدن اضافه‌‌‌‌‌ها به‌ شکل‌ دلخواه درمى‌آید.

نگاه اجمالی ما به فرایند شکل‌دهی و مسائل مرتبط با آن، در این‌‌‌‌‌جا به پایان می‌رسد. فراموش نکنید که هنوز سخنی از مقیاس به میان نیاورده‌ایم. در واقع، مطالبی که تا کنون خواندید مربوط به مقیاس‌های رایج در صنعت‌اند و در صنایعی نظیر خودروسازی، قالب‌سازی و لوله‌سازی مطرح‌اند. در بخش‌های آینده با کاهش ابعاد به دنیای مایکرو و سپس به دنیای پُررمز و راز نانو خواهیم رسید

نگرشي بر صنايع و علوم مواد (متالورژي)

دكتر جلال حجازي غلامرضا بيات
استاد بازنشسته دانشگاه علم و صنعت عضو هيئت علمي پژوهشگاه مواد وانرژي


تاريخچه
ايران، همانگونه كه از نظر تاريخي كشور كهنسالي است، از نظر صنعت و بويژه صنايع مبتني بر مواد طبيعي و ساختگي نيز كهنسال و ديرينه‌پا است. ايران بخش مهمي از منطقه ”اروآسيا“ و در ميانه كمربند (دره) تمدن قرار دارد كه به احتمال قريب به يقين، عصر آهن در اين منطقه آغاز شده است. آهن، مس، سرب، طلا، نقره، جيوه، روي (به احتمال بسيار مقصود از واژه روي در ادبيات و فرهنگ ايراني برنج يا مفرغ است و رويين تن نيز از همين واژه ساخته شده است) را مي‌شناختند. از سنگ‌ها و صخره‌ها بناهاي عظيم مي‌ساختند و در بندهاي آن به منظور مقاومت در مقابل زلزله، سرب مي‌ريختند (آثار پاسارگاد و تخت جمشيد) و سنگ مرمر را براي استحكام و زيبايي به كار مي‌بردند. كاهگل (اولين كمپوزيت به معناي علمي آن) را در بناها و به منظور روكش كاري به كار مي‌بستند و اولين مردماني هستند كه به توليد و كاربرد، آجر پرداختند و صنايع سفال و كاشي و همچنين انواع رنگ‌هاي معدني را توسعه فراوان دادند.
آن هنگام كه اروپا در تاريكي‌هاي قرون ميانه فرو رفته بود، آنان هنوز مي‌درخشيدند و آن هنگام كه پرده‌هاي تاريكي از پيشاني اروپا، كنار مي‌رفت، آرام آرام به درون سياهي‌ها غلتيدند، فرو رفتند، به هيچ چيز جديدي دست نيافتند، محافظه كار و تقديري شدند، حرفه‌ها و صنايع نه آنكه تكامل نيافتند، بلكه به تدريج از حد دوران قديم‌تر خود، پايين‌تر آمدند. مردمان خسته از جهانگشايي‌ها و جنگ‌هاي توان فرساي قومي و قبيله‌اي، عظمت، هويت و آينده را به فراموشي سپردند، بطوريكه در آغاز قرن نوزدهم، ايران سرزميني است، قرون وسطايي و مورد طمع قدرت‌هاي بزرگ برخاسته از انقلاب صنعتي.“ شهرهاي ايران درنيمه اول قرن نوزدهم، هيچ شباهتي به شهرهاي گذشته ندارد و با شهرهاي اروپايي كه از كارخانه‌ها و مدارس آكنده است، قابل مقايسه نيست. توليد براساس روشهاي ساده انجام مي‌گيرد و نظام استاد – شاگردي، تنها روش آموزش‌هاي فني است. كارگاهها بسيار كوچك، تعداد كارگران اندك و روزمرگي بر تمامي آنها حاكم است كه هجوم كالاهاي اروپايي، اندك رمق باقيمانده حرفه‌ها و پيشه‌هاي دستي ايران را از ميان مي‌برد و برخلاف اروپا كه بازرگانان خود به نيروي سرمايه مولد تبديل شدند، در ايران، بازرگانان، سود نهايي را در سند كالاهاي اروپايي يافته‌اند.
و اين ماجرا هنوز نيز به نوعي ديگر و با روش‌هاي نوين‌تر ادامه دارد.
درك اختلاف فاحش عقب‌ماندگي‌ها و مشاهده قدرت اروپا،‌ موجب گرديد كه بسياري از تصميم‌سازان و تصميم‌گيران ايراني، گاه مرعوب و گاه مجذوب شوند و در هر حال توان و تاريخ و فرهنگ خود را به فراموشي بسپارند وگاه چنان براي حفظ آن به مبارزه برخيزند كه چشم بر هر گونه تغيير و تحول بربندند و در اين روزگار است كه تاريخ ما، مشحون از وقايع و اتفاقات متضاد و ناهمسو است.
در كنار آموزش سنتي مكتب به مدرسه‌سازي، در كنار حكومت‌هاي خودكامه و مستبد به دارالفنون و دانشگاه‌سازي، در كنار دكان‌هاي حرفه‌اي به كارخانه‌سازي مدرن، در كنار محو صادرات بومي به مسابقه در واردات و در كنار حكومت مشروطه به خودكامه‌ترين حكومت استبدادي مي‌رسيم. در حالي كه تمام سنت‌هاي حرفه‌اي، سياسي، و حتي اجتماعي خود را نابود مي‌سازيم، به الگوگيري نامنظم از كشورهاي پيشرفته مي‌پردازيم و در اين راه چنان گستاخانه گام مي‌نهيم كه كوشش‌هاي پاره‌اي از رجال و مردمان انديشمند و ايران‌خواه، نيز راه به جايي نمي‌برد و اغلب اين گونه مردمان با جلادخانه‌ها و زندان‌ها، آشنايي دائمي مي‌يابند.

مروري بر تحولات و دگرگونيهاي صنايع مواد
دگرگوني‌ها و تغييرات (عمداً از كاربرد واژه تحول اجتناب مي‌كنيم) صنايع كشور و صنايع فلزي آن در دوران دويست ساله‌اي كه پرده آخر تاريخ ما تاكنون است، داستاني غم‌انگيز و عبرت‌آموز است كه در محور صنعتي آن با وارد كردن كارشناس براي توپ‌ريزي تا فرستادن استادكاران به كشورهاي ديگر آغاز گرديد و با تاسيس كارخانه‌هايي با برنامه‌ريزي، دانش فني، ابزارگان و تجهيزات از كشورهاي ديگر ادامه يافت و اين ماجرا نيز تا امروز ادامه دارد.
قورخانه با برنامه اوليه بازگشتگان از روسيه در سال (1270 شمسي) تاسيس شد و دو سال قبل از آن حاج امين‌الضرب مي‌خواست با كمك فرانسوي‌ها، كارخانه آهن آب كني در نور مازندران ايجاد نمايد (همانجايي كه در زمان نادر كارخانه توپ‌ريزي و گلوله‌سازي داير بود) و بالاخره، متوقف شد.
راه‌آهن حضرت عبدالعظيم توسط بلژيكي‌ها (1271 شمسي) داير گرديد و در سال 1306 قورخانه توسط آلماني‌ها بازسازي شده و به صنايع مهمات‌سازي تبديل گرديد، در حاليكه بخش اوليه آن تا حدود 25 سال پيش در ميدان سپه داير بود.
از آن سال‌ها تاكنون، اكثريت قريب به اتفاق صنايع مواد و متالورژي ايران، توسط شركت‌ها و برنامه‌ريزهاي يكي از كشورهاي صنعتي ايجاد،‌ سرپرستي و نظارت شده و گاه آموزش‌هاي حرفه‌اي نيز توسط همان كشورها و با همان زبان و اصطلاحات خود داده شده است. مهمتر آنكه آن بخش‌هايي كه عملاً‌ كشوري بيگانه در انتقال و تدوين فناوري آن نقشي نداشته است، تمام تجهيزات و ابزارگان مهم و اصلي آن وارد شده است و متاسفانه اين ماجرا نيز ادامه دارد.
كارخانه لوله و ماشين‌سازي ايران 1340 با مشاوره دكبر آلمان
كارخانه اشتاد 1341 با برنامه‌هاي ميتسوبيشي ژاپن
كارخانه مالي بل 1344 با برنامه و مشاوره شركت كيكنداي يوگوسلاوي
كارخانه ماشين‌سازي تبريز 1346 با شركت‌هاي چكسلواكي
كارخانه تراكتورسازي تبريز با مشاركت شركت‌هاي رومانيايي و چندين شركت انگليسي و سوئيسي 1347
كارخانه ذوب آهن اصفهان 1348 با برنامه‌ريزي، آموزش و ابزارگان روسي
كارخانه ماشين‌سازي اراك 1351 با برنامه و آموزش‌هاي روسي
كارخانه توليد آلومينيوم (ايرالكو) 1354 با برنامه‌ريزي، مشاوره و آموزش آمريكايي‌ها
كارخانه صنايع مس 13 با برنامه‌ريزي و فناوري آمريكايي و ايتاليايي‌ها
و همچنان فولاد مباركه، صنايع اسفراين، صنايع نسوز، صنايع شيشه، سراميك‌ها و بسياري ديگر در تمام دوران‌هاي قبل و بعد از انقلاب نيز به همانگونه است، بطوري كه در يك عبارت ساده مي‌توان چنين نوشت:
صنايع ايران در تنوع بسيار زياد كه در هيچ كشور پيشرفته صنعتي همتا ندارد بدون ترسيم سيماي آينده و بدون تدوين يك نظام صنعتي پايدار و ترسيم هر گونه نياز و برنامه‌هاي خود، بازار مكاره‌اي است از مجموعه ابزارگان و تجهيزات، برنامه‌ها و نظام‌هاي گوناگون جهاني كه به سختي مي‌توان جهات مشتركي براساس شرايط اجتماعي ايران براي آنها يافت، زيرا بسياري از بنيانگزاران و برنامه‌ريزان آن، قبلاً سود خود را در ستد كالا، ابزارگان و فناوري از بيگانه برده‌اند و اگر امروز چرخشي و يا گردشي وجود دارد، موضوعي است تحت عنوان اشتغال و نه موضوعي براساس بهره‌وري، رقابت نوآوري، حضور در عرصه جهاني و ماندن پايدار.
صنايع در ايران نظير برج بابل هستند كه مردمانش زبان هم را نمي‌فهمند، چه هر واحدي به گونه‌اي ايجاد شده و مردمانش به نوعي ديگر آموزش ديده‌اند و نظام و زبان مشتركي ندارند و بنابراين ارتباطي نيز با هم ندارند.
در محور آموزش‌هاي علمي، موضوع شايان توجه و تعمق بيشتري است، چه ظاهراً روند توسعه و دگرگوني آموزش‌هاي عالي به وضوح روند بنيانگذاري صنايع جديد نيست.
آموزش صنايع متالورژي ايران، در رشته‌هايي معدود نظير ريخته‌گري، سفال‌سازي، آهنگري، كاشي‌سازي و آجرسازي به صورت سنتي و براساس نظام استاد– شاگردي، بدون هر گونه تغييري قرن‌ها، ادامه داشت.‌ تاريخ آموزش فني و حرفه‌اي ما، هيچ نشانه‌اي از آموزشكده‌‌، مدرسه يا مكتبي كه در آن اينگونه حرفه‌ها را بياموزند در خود ثبت نكرده است. حتي از استادكاراني كه در دوران اوليه قاجاريه به روسيه و انگلستان اعزام شدند، گزارشي وجود ندارد كه آنان جز با همان روند استاد-شاگردي يافته‌هاي خود را به ديگران منتقل كرده باشند. در اين حال است كه با تاسيس دارالفنون (1239 شمسي) براي اولين بار با آموزش (عالي؟ حرفه‌اي؟) معدن روبرو مي‌شويم كه در دوران 12 سال فعاليت اوليه خود چهار مدرس دارد كه دو نفر از آنها اتريشي و دو نفر فرانسوي هستند. پس از ايجاد كارخانه قورخانه نيز شواهدي براي نوعي آموزش حرفه‌اي در دست است. هنرستان صنعتي و هنرسراي ‌عالي در سال 1308 تحت نظارت و برنامه‌ريزي آلماني‌‌ها تشكيل گرديد، كه به دليل تمايل بنيانگذاران و همچنين تمايل داوطلبان از همان ابتدا از دوره آموزش حرفه‌اي بصورت پيوسته تا دوره ليسانس (مهندسي) ادامه يافت كه بخش‌ عالي آن در دوران جنگ دوم متوقف گرديد و بخش هنرستاني آن هنوز هم تحت نام هنرستان صنعتي به فعاليت خود ادامه مي‌دهد و مجموعه‌اي از برنامه‌هاي كارداني و كارشناسي را نيز دارد. در اين هنرستان و ساير هنرستان‌هاي كشور از سال 1338، علاوه بر آموزش فلزكاري، آموزش‌هايي در سطح بخشي از متالورژي (ريخته‌گري، جوشكاري و ...) داير گرديد.
دانشگاه تهران (1313)، رشته‌هاي معدن و مكانيك را داشت كه دروسي از متالورژي و مواد را نيز تدريس مي‌كردند ولي اولين محلي كه آموزش (بخشي از متالورژي) در آن همراه با مدرك تحصيلي در همان رشته ارائه گرديد هنرسراي ‌عالي فني بود كه با اصلاح اساسنامه آن در سال 1336 به پذيرش دانشجو پرداخت. برنامه‌هاي فني اين موسسه توسط آمريكايي‌ها و تجهيزات آن از محل كمك‌هاي اصل 4 تامين گرديد و تا سال 1344 با دو نوع تغيير، جمعاً 37 نفر در رشته‌هاي ريخته‌گري و ذوب فلزات فارغ‌التحصيل داشت كه حدود 23 نفر آنان با درجه فوق ليسانس و بقيه ليسانس بودند.
دانشگاه صنعتي شريف 1344، اولين دانشگاه صنعتي است كه رشته متالورژي بصورت كامل در آن تاسيس و تدريس گرديد. هنرسراي‌عالي فني در سال 1350 با تغييرنام از هنرسرا به دانشكده علم و صنعت و در سال 1357 از دانشكده به دانشگاه نيز ابتدا داراي گروه متالورژي در بخش ماشين‌سازي و سپس داراي دانشكده متالورژي و اينك مهندسي مواد گرديده است. در سال 1354 با تغييرنام دانشگاه شيراز به دانشگاه پهلوي، رشته مواد به عنوان بخشي از مهندسي مكانيك در اين دانشگاه ايجاد شد و در همين زمان‌ها است كه در دانشكده فني دانشگاه تهران نيز رشته متالورژي از معدن جدا و بصورت يك گروه مستقل درآمد.
رشته متالورژي و مواد، در دو دهه گذشته از نظر كمي و كيفي، توسعه شديدي يافت بطوري كه هم اكنون رشته‌هاي مختلف مهندسي مواد (متالورژي و سراميك) در اكثر شهرها و مراكز دانشگاهي كشور، دانشجو مي‌پذيرد و تدريس مي‌شود.
دانشگاههاي سراسري، تهران، صنعتي شريف، علم و صنعت، صنعتي اميركبير، صنعتي اصفهان، كرمان، شيراز، مشهد، اهواز، تبريز، سهند تبريز، سمنان، بين‌المللي قزوين و يزد و دانشگاه‌هاي آزاد در بسياري از نقاط كشور و از جمله علوم و تحقيقات تهران، كرج، نجف‌آباد، سيرجان، كاشان و ... و همچنين مراكز وابسته به نهادها و سازمان‌ها، صنايع دفاعي، دانشگاه امام حسين، مالك اشتر و ... در حقيقت بيش از 40 مركز آموزش عالي و پذيرش بيش از 2000 دانشجو در سال اول را شامل مي‌شود، در حالي كه در سال 1336 اولين پذيرش دانشجو در اين رشته با 5 نفر و در يك مركز انجام گرديد.
مدرسان اين مراكز عالي، عموماً فارغ‌التحصيلان دانشگاه‌هاي داخل هستند كه اكثراً با استفاده از بورس‌هاي دولتي و به مقياس كمتري با هزينه‌هاي شخصي، مدارك عاليتر خود را از دانشگاه‌هاي خارج از كشور كسب كرده‌اند كه در اين ميان فارغ‌التحصيلاني از كشورهاي آمريكا، انگلستان، آلمان، كانادا، فرانسه، اتريش و روسيه، بيشترين‌ها هستند و اخيراً با توجه به سياست‌هاي وزارت علوم، فارغ‌التحصيلاني از ساير كشورها، نظير هندوستان، ژاپن، روسيه، لهستان، ايتاليا، تركيه، روماني و ... نيز در ميان آنان وجود دارد.
از سال 1364 دوره‌هاي كارشناسي ارشد و از سال 1369، دوره‌هاي دكترا در رشته‌هاي مهندسي مواد گشوده شد كه ابتدا بررسي‌هايي نظير توان‌سنجي، تعداد استادان و ابزارگان براي صدور مجوز به عمل مي‌آمد كه اينك لزومي بر چنين بررسي‌هايي مشاهده نمي‌شود.
در حقيقت از نظر استادان، با تنوع وسيعي از فارغ‌التحصيلان كشورهاي گوناگون روبرو هستيم كه از يك طرف عاملي براي جلوگيري از تدوين نظام آموزشي مهندسي مواد محسوب مي‌شوند و از طرف ديگر با بي‌نظمي‌هايي در مورد نحوه تدريس نحوه آزمون‌گيري، تحقيق و بررسي پايان‌نامه‌ها، ارائه مقاله روبرو هستيم كه شايسته روش و روند علمي نيست.

تنگناها و موانع توسعه
صنايع مهندسي مواد و همچنين مراكز آموزش عالي آن از نظر دگرگوني‌هاي كمي و كيفي در طي 4 دهه اخير، رشد و توسعه فراوان يافته‌اند، حتي رشد كمي و كيفي توليد و رشد علمي از نظر معيارهاي موجود در اين رشته به گونه‌اي است كه مجموعاً توسعه آن را مي‌توان در ميان سه فعاليت اصلي توسعه‌هاي ايران قرار داد و اگر با معيارهايي كه براي سنجش توسعه وجود دارد (و در بسياري موارد به ما تحميل مي‌شود)، نحوه پيشرفت‌ها سنجيده شود، چاره‌اي نيست جز آنكه بگوئيم اين رشته از نظر فعاليت‌ها، توسعه فراوان يافته است، به آمار و ارقام زير توجه شود:
1- تعداد دانشجو از 5 نفر در سال 1336 به بيش از 7500 نفر در سال 1381 به معني رشد 5/17 درصد در سال است كه اگر به توقف‌هاي پذيرش در 4 سال بعد از انقلاب توجه كنيم نسبت درصدي آن از رقم فوق بيشتر مي‌شود.
2- تعداد اعضاي هيئت علمي دانشگاهها با مدارج بالاتر از كارشناسي و با توجه به حذف پاره‌وقت‌ها و نيمه‌وقت‌ها از سال 1358 تاكنون با رشدي معادل 11 درصد همراه بوده است، علاوه بر آنكه مدارك تحصيلي بسياري از آنان از كارشناسي و كارشناسي ارشد به دكترا نيز تبديل شده است.
3- دانشجويان تحصيلات تكميلي (كارشناسي ارشد و دكترا) كه 20 سال پيش اصولاً وجود نداشت اينك مجموعه‌اي بيش از 1000 نفر را تشكيل مي‌دهند كه عرصه جديدي از تحقيقات بنيادي و كاربردي را گشوده‌اند، بطوري كه تعداد مقالات پذيرفته شده در سمينارها و كنگره‌هاي داخلي و خارجي از 300 مقاله در سال بيشتر است، در حالي كه در سال 64، به زحمت مي‌توانستيم 10 مقاله براي برگزاري يك سمينار سالانه پذيرش نمائيم. به همين نسبت تعداد مقالات در نشريه‌هاي بين‌المللي و خارجي نيز رشدي معادل 10 تا 15 درصد در سال داشته است، در حالي كه در نشريات تخصصي داخلي، ميزان رشد آن بسيار بيشتر از اعداد و ارقام فوق است.
4- تعداد فارغ‌التحصيلان رشته مواد و متالورژي در بخش صنعت و برنامه‌هاي صنعتي از 1662 نفر در سال 1363 (پس آمار جامعه ريخته‌گران ايران) به بيش از 15000 نفر در سال 1381 رسيده است كه رشدي معادل حدود 18 درصد در سال را نشان مي‌دهد.
5- ارتباط صنعتگران با دانشگاهيان از طريق ايجاد انجمن‌هاي غيردولتي نظير جامعه ريخته‌گران ايران (1358)، انجمن مهندسين متالورژي ايران (1372)، انجمن خوردگي، انجمن جوش و مهندسي جوش، انجمن سراميك (1374)، انجمن سطح، انجمن آهن و فولاد 1377 و انتشار فصلنامه‌ها و برگزاري كنگره‌ها و همايش‌هاي سالانه و دوسالانه بسيار توسعه يافته است.
6- از نظر توليد نيز آمار و ارقام نشانگر، رشد و توسعه بسيار زيادي است كه در صنايع آهن و فولاد، آلومينيوم، مس و همچنين سراميك‌ها، نسوزها و ... حاصل شده است.
7- توان تجهيزاتي و ابزارگان در بخش‌هاي صنعت و دانشگاه و به ويژه در دوران سازندگي و از طريق خريد خارج، بسيار افزايش يافته است كه با دوره‌هاي قبل قابل مقايسه نيست.
8- مراكز پژوهشي وابسته به دانشگاه‌ها و يا وابسته به نهادها و صنايع و همچنين مراكز پژوهشي مستقل و خصوصي توسعه بسيار يافته‌اند، در حالي كه تعداد اين مراكز در سال 1350، صفر و در سال 1359 فقط يك موسسه بوده است.
اگر قرار نبود كه صادقانه به بررسي تنگناها و موانع توسعه علم و فناوري بپردازيم، به گفته‌ها و نوشته‌هاي فوق بسنده مي‌كرديم و همچون بسياري از مسئولان از توسعه و پيشرفت، بسيار سخن مي‌گفتيم و گزارش را با يك نتيجه‌گيري مطلوب در همين جا خاتمه مي‌داديم ولي سوال‌هاي اصلي هنوز بي‌پاسخ مانده‌اند.
چرا با اين همه پيشرفت‌ها، احساس توسعه‌يافتگي نداريم؟
چرا سهم ما در نوآوري‌هاي علمي و فني جهان هنوز نزديك به صفر است و ما منتظر هستيم كه ديگران به نوآوري برسند و ما آنرا دوباره و چندباره وارد كنيم؟ صنعت را وارد مي‌كنيم ولي هنوز صنعتي نشده‌ايم.
چرا با آنكه بسياري از صنايع كشورمان را از طريق خريد فناوري و ابزارگان خارجي راه ‌انداخته‌ايم، هنوز براي دومين، سومين و چندمين آنها بايد به همان شيوه عمل كنيم.
چرا در عرصه توليد و فروش فناوري جايگاهي در جهان نيافته‌ايم و به اصطلاح در بر همان پاشنه مي‌چرخد؟ چرا هنوز به محصولات خود باور نداريم و نوع خارجي آن (حتي تركي و كره‌اي آن) را تا چندين برابر قيمت به محصولات خودي ترجيح مي‌دهيم.
چرا براي نوسازي صنايع كشورمان، هنوز بايد از بودجه عمومي كمك بگيريم و با آن از خارج ابزارگان جديد وارد كنيم.
و بسياري از چراهاي ديگر كه براي آنها:
پاسخي روشن نيافته‌ايم و اگر يافته‌ايم
روشي براي آن نمي‌شناسيم و اگر مي‌شناسيم
آنها را نمي‌توانيم اجرا كنيم و اگر اجرا كرديم
نتيجه بخش نبوده است.
تنگناها و موانع توسعه علمي و فناوري ايران در بسياري جهات از تنگناها و موانع عمومي آنها خارج نيست. صنعت متالورژي و علوم متالورژي، نظير ساير صنايع و علوم، خارج از خاستگاه اجتماعي و خارج از ارتباط با ديگر فعاليت‌هاي انساني مفهوم و معنا ندارد. اين رشته از فعاليت‌، نظير تمام فعاليت‌هاي فكري، علمي، هنري و عملي انسان در يك خلاء اجتماعي شكل نمي‌ گيرد و مانند تمامي آنها به سياست، حكومت، فرهنگ، اقتصاد، ارتباطات، زيربناي اجتماعي و امنيت همه جانبه وابسته است و از همين رو است كه در هر گونه تحليلي در مورد بررسي علل و موانع توسعه و يا عوامل پيشبرد آن در تمام زمينه‌ها اعم از مهندسي، پزشكي، كشاورزي، بازرگاني، دفاعي و ... به عوامل مشتركي برخورد مي‌كنيم كه از موضوع حرفه‌ها و تخصص‌ها خارج است و بايد بصورت اصولي و كلي با آنها پرداخته شود، آنگاه كه در مبارزه با نقطه آسيب‌پذير جامعه و فرهنگ خود پيروز بيرون آمديم، مي‌توانيم موانع و مشكلات حرفه‌ها و رشته‌ها را جداگانه بحث كنيم. در پيامد اين گزارش كوشش مي‌كنيم هر دو زمينه عام و خاص را بررسي كنيم، هر چند بر اين باور هستيم كه مشكلات خاص صنايع و علوم متالورژي نيز از مشكلات و موانع عام جدا نيستند.

موانع عام:
در ميان تنگناهاي عام چهار اصل يا چهار پديده وجود دارد كه تمام و يا اكثريت نابساماني‌هاي ما بصورت مستقيم از آنها ناشي مي‌شود، هر چند قادر نيستيم در اين گزارش تمام بارهاي منفي موجود را بصورت مستقيم به آنها نسبت دهيم.


تنگناهاي دموكراسي:
اگر دوران دموكراسي يونان را محور قرار دهيم، به اين نتيجه مي‌رسيم كه جهان همواره بر محور استبداد و خودكامگي فردي، گروهي، حزبي و قبيله‌اي چرخيده است، ولي بيش از 500 سال است كه نوعي دموكراسي و اگر نه به معناي سپردن حق حاكميت مردم به مردم و بلكه به معناي مشاركت مردم (و نه مشاركت دادن مردم) در جهان و به ويژه جهان غرب وجود داشته است كه دامنه آن در 200 سال اخير وسيعتر و نظام آن قانونمندتر شده است. در ايران كوشش‌هاي آزادايخواهانة مشروطيت، سابقه‌اي يكصد ساله دارد، كه هر چند از نظر نظام سياسي موفق شد، ولي هدف‌هاي آن پس از مدت كوتاهي نقش بر آب شد و اين بار زير نقاب مشروطيت، قانون، انتخابات، مردم، آزادي، دموكراسي و دانشگاه، چهره استبداد به وحشيانه‌ترين صورت و با دورويي و ناصداقتي پنهان گرديد و در زير لايه‌هاي ضخيم استبداد نوين، تمام واژه‌هاي دموكراسي بي‌معنا شدند و بسياري از آرزوها به آه تبديل شد.
مردم نيز چون حكومت‌گران، نفاق و دورويي پيشه كردند و با نفاق و دورويي پاسخ آنان را دادند و اكثريت به جاي باور به هويت و منافع ملي، فقط به باور و سهم خود انديشيدند.
نتيجه استبداد رياكارانه، چنان در انديشه و فرهنگ ما ريشه دوانيد كه حتي انسان‌هاي فرهيخته و علاقمند به توسعه اين مرز و بوم، خود به نوعي مستبد و ديكتاتور شدند و راه نجات را فقط سلايق خود و عقايد و آراء‌ خود دانستند و از اينرو ما در تمام زمينه‌هايي كه در توسعه فرايندهاي اجتماعي مي‌توانست راهگشا باشد،‌ عقيم و ابتر مانديم زيرا:
ناگزير شديم كه به هيچكس اعتماد نكنيم
براي حفظ امنيت خود، ناگزير فقط به خود انديشيديم
براي هر قانون مستمسكي براي فرار و يا سوءاستفاده بيابيم
براساس خواست حاكمان و روسا عمل كرديم
با تغيير حاكمان توبه كرديم و آنها را تاييد كرديم
در همان حال آنها را باور نداشتيم
برنامه‌ريزي را نفهميديم
كار گروهي را نشناختيم
منافع ملي را فراموش كرديم
آينده را به تقدير وانهاديم
و در اين ميان آنانكه قوي‌تر بودند و آشناتر، خودانديشي را تا وراي مرزهاي خيانت و جنايت و فروش سرمايه‌هاي كشور تحت نام‌هاي فريبنده توسعه دادند.
فقدان دموكراسي به عنوان اصلي‌ترين مانع توسعه علمي و فناوري در محورهاي زير جولانگاه مناسب خود را يافته است:
1- عدم امنيت شغلي و سرمايه‌گذاري
2- فساد اداري و توسعه سودجويي سريع
3- توسعه دلالي به جاي توسعه كار مولد
4- تنوع بسيار در حوزه‌هاي فناوري و صنعت
5- نبود الگوهاي توسعه و برنامه‌ريزي كلاني و پايدار
6- ايجاد جامعه‌اي غيرعلمي و با تفكر تقديري
7- ايجاد ساختار وارداتي
8- ايجاد فرهنگ آماري توجيه‌گرا و نه فرهنگ آماري نقدگرا
9- قرباني شدن هدف‌هاي ارتقايي در زير پاي مطامع شخصي و گروهي
10- عدم تداوم در برنامه‌ها با تغيير مسئولان


فقدان برنامه ملي
برنامه ملي، حتي در جوامعي كه با دموكراسي به مفهوم واقعي آن آشنايي كمتري دارند، از عوامل مهم توسعه و پيشرفت محسوب مي‌شود، هر چند كه به دليل فقدان دموكراسي، انرژي بسياري بايد براي آن هزينه شود.
آنگاه كه اختلاف و عقب‌ماندگي فاحش خود را دريافتيم و آنگاه كه مرعوب و يا مجذوب بيگانگان شديم و حتي زماني كه با آنان به ستيزه برخاستيم، بر اين باور بوديم كه آنان از ما قوي‌تر، داناتر، دانشمندتر، سياست‌مدارتر و خلاصه هر چيز آنان از ما برتر است و از اينرو به هزينه نقدينگي و سرمايه‌هاي طبيعي خود و به هزينه هويت و مليت خود به واردات پرداختيم.
صنعت را وارد كرديم كه فقط به توليد بپردازيم، نوآوري در صنعت را دست‌نيافتني يافتيم.
دانشگاه را وارد كرديم كه فقط به توليد مدرك بپردازيم، پژوهش و نوآوري در ساختار آن جايي نداشت.
قانون را تدوين كرديم، كه آنرا آن چنان كه تمايل ما است تفسير كنيم.
تجهيزات و ابزارگان وارد كرديم كه بخش اعظم درآمد نفت را پس بدهيم.
كارشناس وارد كرديم، نه به عنوان آنكه بياموزيم، بلكه براي آنكه روابط حسنه‌اي را توسعه دهيم.
كارشناساني را نيز به خارج فرستاديم تا شهامت هر گونه دگرگون‌سازي را از آنان سلب كنيم.
هيئت علمي به خارج فرستاديم نه به دليل آنكه دانش نو را بياموزيم بلكه پس از بازگشت كارشناسي و دانش او را منجمد سازيم.
و دوباره گردش كار را تكرار كنيم.
ساختار كشور را در تمام زمينه‌ها وارداتي ساختيم و آنگاه كه سياست‌هاي جهاني ما را به واكنش وادار كردند از همه جاي دنيا وارد كرديم و چنان تنوعي از نظر ابزارگان، علم، فناوري و انديشه در كشور ايجاد كرديم كه در فقدان يك برنامه و نظام ملي، فقط دامنه بي‌نظمي‌ها و فردگرايي‌ها را وسيعتر و برنامه‌ريزي ملي را غيرممكن‌تر ساختيم و نتيجه آنكه:
1- تصويري از آينده نداريم و مفهوم آينده‌نگري را نمي‌دانيم.
2- با يك نظام آموزشي بررسي نشده و استاداني از تمام نقاط دنيا، هدف‌هاي آموزش عالي را نمي‌شناسيم.
3- هيچگونه بسترسازي براي توسعه را انجام نمي‌دهيم و از اينرو در هر زمان از فقدان بستر براي توسعه رنج مي‌بريم.
4- آمار‌سازي (توليد، دانشگاه، دانشجو، ...) را بر فرايند علمي شدن و صنعتي شدن كشور مرجح ساخته‌ايم.
5- نيازي به نوآوري احساس نمي‌كنيم و در صورت احساس آنها را دوباره وارد مي‌كنيم
6- در بين اجزاي عوامل توسعه، (دانشگاه،‌ صنعت، دولت) ارتباطي ايجاد نكرده‌ايم و اگر ارتباطي وجود دارد نامنسجم، قانونمند نشده و سليقه‌اي است.
7- به دليل فقدان برنامه ملي تحقيق شده و بررسي شده، همواره سلايق خودمان را به جاي برنامه‌اي ملي اعمال مي‌كنيم و با رفتن ما، آن برنامه‌ها نيز نابود مي‌شوند.
8- چون برنامه‌اي ملي وجود ندارد، هيچگونه برنامه‌ريزي، كنترل و نتيجه نيز وجود نخواهد داشت و در اين ميان با توجه به آنكه ”هر كسي چند روزه نوبت اوست“ از نوبت خود و به نفع خود بهره‌گيري مي‌كنيم.
9- هيچيك از فعاليت‌هاي ما از تداوم و پيوستگي برخوردار نيست و هر چند سال يك بار، از نو شروع مي‌كنيم.
10- فساد اداري، سودجويي، كار نكردن و بسياري از خصال زشت را پرورش داده‌ايم.

آسيب‌هاي آموزشي
به آنگونه كه قبلاً اشاره شد، آموزش عالي در ايران، از بدو تاسيس دارالفنون و حتي در دانشگاه تهران دنبالة تكامل يافتة آموزش‌هاي پايه‌اي و فني و حرفه‌اي ايران نبود، ولي هنگامي كه به وجود آمد و هنگامي كه از نظر تعداد مراكز، تعداد دانشجو و تعداد استادان با گسترش‌هاي كمي و كيفي فراوان روبرو گرديد، به نقطه اتكاي مردم ايران از نظر شعور سياسي، آزاديخواهي، برنامه‌ريزي و بسياري خواسته‌هاي ديگر تبديل شد، كه متاسفانه به همان دلايل فقدان دموكراسي و فقدان برنامه ملي، در بسياري از موارد با شكست روبرو گرديد و از برنامه اصلي خود كه توسعه علم و فناوري است نيز بازماند. بسياري از آسيب‌هاي آموزش عالي نيز در نهاد همان دو اصل عمومي اوليه نهفته است و متاسفانه تمام تغييراتي كه تاكنون در اهداف و نظام‌هاي آموزش عالي پديد آمده است، موفق به انتقال دانشگاه و آموزش عالي از وظايف و هدف‌هاي كناري به هدف‌هاي اصلي نشده است.
بسياري از تغييرات در دانشگاهها و برنامه‌هاي آموزشي آن، پله‌اي، مقطعي، سازماني و نه تكامل هويت و ساختار منطقي آن به سمت هدف‌هاي روشن بوده است و بدون آنكه تاثير و نقش آنرا در سواد عمومي و موفقيت فارغ‌التحصيلان آن در عرصه‌هاي جهاني منكر شويم، بايد اشاره كرد كه آموزش عالي ايران در درون خود آفت‌ها و آسيب‌هايي را رشد داده است (رشد داده‌اند) كه متاسفانه بسياري از آنها به عنوان يك اصل نيز پذيرفته شده‌اند. اين آفت‌ها به شرح زير فهرست مي‌شوند و از بحث و شرح آنها خودداري مي‌شود.

1- عدم برنامه‌ريزي جامع و تحقيق شده و تغييرات مقطعي، آني و سليقه‌اي
2- سياست‌زدگي به جاي توسعه شعور سياسي و اجتماعي
3- فقدان پژوهش و ساختار پژوهشي
4- پاسخگويي ارزان و فوري به نيازهاي كاذب و يا واقعي جوانان با توسعه و رشد مراكز آموزشي، بدون توجه به ابزارهاي اصلي نظير بودجه، امكانات و ابزارگان، فضا،‌استاد
5- اشتغال غير تمام وقت استاد و دانشجو و پديده غيرعلمي و غيراخلاقي حق‌التدريس
6- عدم گزينش منطقي دانشجو براساس محورهاي استعدادسنجي، علاقه و توانمندي
7- مدرك گرايي
8- مديريت غيرطبيعي و گاه غير علمي با تدوين آئين‌نامه‌هايي كه به سهولت بتوان مديريت غيرطبيعي و غير علمي را با مديريت طبيعي و علمي جايگزين كرد و استفاده از سلسله مراتب صوري
9- نظام آموزشي جزوه‌اي و غيرمتكي بر كتابخانه و آزمايشگاه، عدم مطالعه منابع روز
10- تعدد مراكز تصميم‌گيري و عدم مشاركت آموزش عالي در تصميم‌سازي
11- عدم ارتباط سازماني تعريف شده با بخش‌هاي مصرف كننده و استفاده كننده
براي هر يك از موارد فوق مي‌توان بصورت مفصل، علل و عوارض آن را بررسي كرد كه در اين گزارش فقط به تيتر آنها بسنده مي‌شود.

آسيب‌هاي صنعت و فناوري
صنعت فرايندي اقتصادي است كه به دليل اقتصادي و رقابتي بودن آن، ناگزير به ارتباط با آموزش عالي و ارتباط به پژوهش و نوآوري است و در غير اين صورت، فقط عرصه توليد را دربرمي‌گيرد كه آن نيز فعاليتي است اقتصادي و ساكن، كه با توجه به ساختار صنعت و توليد در ايران و با وضعيت موجود و با توجه به خريد ابزارگان و دانش و ... از يك طرف نيازهاي كاذبي را ايجاد مي‌نمايد و از طرف ديگر براي رفع همان نيازها، ما را مجبور مي‌سازد كه از نقدينگي‌ها و سرمايه‌هاي طبيعي، براي فعاليت‌هايي هزينه كنيم كه متاسفانه خود ناپايدار، ناپويا و تكامل‌ناپذير هستند.

آسيب‌هايي كه صنعت و فناوري را در كشور ما تهديد مي‌كند، بدون هر گونه شرح و توضيح اضافي مي‌توان بصورت زير فهرست كرد:
1- دولتي بودن و استفاده از بودجه دولتي براي بسياري از صنايع و سرمايه‌گذاري‌ها
2- غيررقابتي بودن صنايع كه هر چند مي‌تواند براي مدتي بقاي صنايع را حفظ نمايد، ولي نتيجه قهري آن سكون، ناپويايي و توقف نوآوري است كه مجدداً براي تجديد و ادامه حيات به تزريق بودجه نياز دارد.
3- فقدان برنامه توسعه صنعتي جامع، ارزيابي سرمايه، نيروي انساني، مكان ايجاد و ...
4- سياسي بودن و توجيه‌گرا بودن تصميمات صنعتي
5- عدم نياز به نوآوري و عدم نياز به معلومات فارغ‌التحصيلان دانشگاهي
6- تعدد مراكز تصميم‌گيري و تغيير تصميمات براساس روندي غيرعلمي و سليقه‌اي
7- سودجويي از طريق واردات فناوري، ابزارگان،‌ تغيير سيستم و تجديد سازمان براي گروهي خاص
8- عدم رابطه با استانداردهاي جهاني و غيررقابتي بودن و عدم شرايط مناسب صادرات
9- تغيير و دگرگوني قيمت‌ها كه هر گونه برنامه‌ريزي را با دشواري روبرو مي‌سازد.
10- ناتواني در ايجاد و توسعه فرهنگ صنعتي
بر اين فهرست، موارد ديگري نيز مي‌توان افزود كه متاسفانه آنان نيز از فقدان دموكراسي و فقدان برنامه‌اي ملي و قابل اعتماد حاصل مي‌شوند و از اينرو بحث موانع عام به همين جا خاتمه مي‌پذيرد.

موانع و عوامل خاص توسعه علمي و فناوري در رشته‌هاي مواد
صنايع در مهندسي مواد در ايران،‌ عموماً صنايع مبتني بر مواداوليه بوده است كه در داخل كشور وجود دارد و به سه گروه صنايع اوليه، صنايع ثانويه و صنايع تبديلي يا ماشين‌سازي طبقه‌بندي مي‌شود، كه گروه اول صنايع هزينه‌بر و سرمايه‌بر بوده است كه عموماً توسط دولت ايجاد شده است (صنايع ذوب آهن، فولاد، مس، سرب، آلومينيوم و ...) صنايع گروه سوم نيز عموماً صنايعي مبتني بر مواد هستند كه نقش طراحي و مهندسي در آنها بسيار زياد و در حقيقت صنايعي مبتني بر مجموعه رشته‌ها هستند (خودروسازي، ماشين‌سازي و ....) اين صنايع نيز عموماً توسط دولت ايجاد شده‌اند، در حاليكه صنايع ثانويه (ريخته‌گري، تيكاري و ...) به دليل شرايط خاص يا بصورت وابسته به يكي از صنايع دوگانه فوق و يا بصورت مستقل و از طريق سرمايه‌گذاري دولتي و يا خصوصي ايجاد شده‌اند و به همين دليل، عوامل و موانع توسعه صنعتي و فناوري در بخش صنعت متالورژي، علاوه بر تمام نكات عام، داراي ويژگيهاي خاصي به شرح زير هستند:

1- دولتي بودن و به همين دليل صد در صد سياسي بودن مديريت‌هاي آنها
2- غيررقابتي بودن محصولات به دليل عدم وجود مراكز توليد در عرصه رقابت (مونوپل بودن توليدات)
3- محافظه‌كاري شديد در ايجاد نوآوري و تغيير سيستم‌ها به دليل:
الف- هزينه‌هاي نسبتاً بالا
ب- عدم نياز به توليد رقابتي
4- تامين نيازهاي سالانه (مواد مصرفي، ابزارگان و تجهيزات) از خارج از كشور به دلايل پيش گفته و عدم ارتباط با صنايع داخلي و به همان دليل با دانشگاهها
5- در صورت هر گونه ارتباط با صنايع داخلي و يا دانشگاهها، استفاده (سوءاستفاده) از تمكن سرمايه‌اي به منظور روابط آمرانه
در همين حال در مورد توسعه علم در اين رشته، نيز موانعي وجود دارد كه مي‌تواند بصورت زير فهرست شود:

1- عدم تدوين استراتژي توسع مهندسي مواد. مهندسي مواد يك سيستم چند نظمي (علمي، فناوري، حرفه‌اي، تحقيقاتي و آزمايشگاهي) است كه در تمام نقاط دنيا، هزينه‌هاي سرمايه‌گذاري آموزشي و هزينه‌هاي جاري آن نسبت به ساير رشته‌هاي مهندسي و ساير رشته‌هاي تحصيلي بسيار زياد است، متاسفانه در آموزش عالي ايران به اين موضوع خاص توجه نشده و هزينه‌هاي آن، همسان با ساير رشته‌ها برآورد مي‌شود و در سالهاي اخير نيز با گسترش كميت دانشجويي، هزينه‌هاي سرانه تا حد حفظ وضع موجود و نه نوآوري و توسعه علمي كاهش يافته است.

2- به دليل دولتي بودن، مونوپل بودن و سياسي بودن صنايع مواد، اغلب ارتباط با صنايع بسيار دشوار، غيرسازماني و براساس روابط شخصي انجام مي‌گيرد و از اينرو دوره‌هاي آموزشي ”كارآموزي دانشجويان“ عموماً در صنايع كوچكتر و مياني انجام مي‌گيرد. اين موضوع با گسترش انبوه دانشجويي به شدت، با دشواري روبرو شده است.

3- عدم تدوين نظام آموزشي مهندسي مواد، با توجه به چند نظمي بودن آموزش مهندسي مواد. بايد در پذيرش دانشجو، ارتباط با بخش‌هاي علوم پايه، ارتباط با بخش‌هاي صنعتي و تحقيقاتي، پذيرش و انتخاب استاد، نحوة آموزش و بسياري از عوامل ديگر در اين رشته خاص تجديدنظر به عمل آيد و نظام آموزش مهندسي جامع آن تدوين شود.

خوردگی در اثر جریان های سرگردان Stray Current


بدترین خوردگی كه برای فلزات كار گذاشته شده در خاك بوجود می آید . در محل هایی است كه جریان های الكتریكی سرگردان وجود دارد . چون مقاومت ویژه خاك ها حتی وقتی دارای آب باشند زیاد است . بنابراین جریان های الكتریكی داخل زمین از طریق فلزات كارگذاشته شده درخاك كه مقاومت كمی دارند عبور خواهد كرد . جریان سرگردان زمانی می تواند موجب خوردگی لوله گردد كه از یك قسمت از لوله وارد واز قسمت دیگر آن تخلیه شود و در حقیقت مدار جریان كامل گردد . نقطه ورود جریان سرگردان كاتد و نقطه خروجی، آند پیل خوردگی خواهد گردید . از منابع ایجاد جریان سرگردان می توان به موارد زیر اشاره كرد:


وجود سیستم حفاظت كاتدی در لوله های مجاور لوله مورد تهاجم


استفاده از جریان مستقیم در عملیات حفاری


عملیات جوشكاری با استفاده از جریان مستقیم


سیستم های قطار برقی زیر زمینی و نظایر آنها و همچنین میدان مغناطیسی زمین در اطراف لوله تهاجم نیز تاثیر گذاشته و اختلال ایجاد می كند.


جریان های سرگردان در 3 دسته طبقه بندی می شوند:


1- جریان های مستقیم


2- جریان های متناوب


3- جریان های تلوریك ( Telluric )


نوشته شده توسط علیرضا م در شنبه ۲۳ دی ۱۳۸۵ و ساعت 14:26

خوردگی در اثر جریان های سرگردان Stray Current





بدترین خوردگی كه برای فلزات كار گذاشته شده در خاك بوجود می آید . در محل هایی است كه جریان های الكتریكی سرگردان وجود دارد . چون مقاومت ویژه خاك ها حتی وقتی دارای آب باشند زیاد است . بنابراین جریان های الكتریكی داخل زمین از طریق فلزات كارگذاشته شده درخاك كه مقاومت كمی دارند عبور خواهد كرد . جریان سرگردان زمانی می تواند موجب خوردگی لوله گردد كه از یك قسمت از لوله وارد واز قسمت دیگر آن تخلیه شود و در حقیقت مدار جریان كامل گردد . نقطه ورود جریان سرگردان كاتد و نقطه خروجی، آند پیل خوردگی خواهد گردید . از منابع ایجاد جریان سرگردان می توان به موارد زیر اشاره كرد:


وجود سیستم حفاظت كاتدی در لوله های مجاور لوله مورد تهاجم


استفاده از جریان مستقیم در عملیات حفاری


عملیات جوشكاری با استفاده از جریان مستقیم


سیستم های قطار برقی زیر زمینی و نظایر آنها و همچنین میدان مغناطیسی زمین در اطراف لوله تهاجم نیز تاثیر گذاشته و اختلال ایجاد می كند.


جریان های سرگردان در 3 دسته طبقه بندی می شوند:


1- جریان های مستقیم


2- جریان های متناوب


3- جریان های تلوریك ( Telluric )

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
شكل 1- خوردگی در اثر جریان های سرگردان

خوردگی جریان های مستقیم :


به طور معمول جریان های سرگردان مستقیم ، دارای 3 منبع هستند ایستگاه های حفاظت كاتدی ، سیستم های حمل ونقل و معدنی ، خطوط انتقال برق فشار قوی كه در این میان سهم اصلی متعلق به سیستم های حفاظت كاتدی است. مشكل اصلی در طراحی سیستم های حفاظت كاتدی ، وجود تقاطع خطوط لوله و سازه های فلزی می باشد كه غالبا در زمان طراحی به علت عدم آشنایی با محیط كار و یا عدم پیش بینی های لازم توسط طراح ، جریان های سرگردان و تداخل در نظر گرفته نمی شوند و به همین دلیل نتایج محاسبات تئوریك و آنچه كه در عمل اتفاق می افتد متفاوت بوده و همچنان معضل خوردگی در این قسمت ها وجود داشته و با تاثیر سوء، تداخل به صورت تصاعدی رشد می نماید.


بحث ایستگاه های حفاظت كاتدی با دو حالت مختلف مطرح می گردد:


1- وجود لوله بیگانه در نزدیكی حفره آندی


2- تقاطع با لوله و خطوط محافظت شده


درحالتی كه تقاطع وجود دارد، یك لوله بیگانه از منطقه تحت تاثیر پتانسیل مثبت اطراف یك حفره آندی سیستم جریان اعمالی عبوركرده و سپس در نقطه ای دورتر با لوله محافظت شده تقاطع دارد.


پتانسیل مثبت زمین لوله بیگانه را تحت تاثیر قرار داده و در یك محدوده خاص موجب دریافت جریان توسط لوله می گردد این جریان باید به جایی رود كه مدار الكتریكی كامل شده و به قطب منفی ترانس ركتیفایر بازگشت نماید. جایی كه تخلیه جریان از لوله بیگانه صورت می گیرد ( محل تقاطع ) لوله بیگانه خورده می شود. شدت تاثیرات به میزان ولتاژ اعمالی حفره آندی و دوری لوله بیگانه بستگی دارد . به این معنی كه ولتاژ بالا و نزدیكی زیاد صدمه را بیشتر می سازد در حالتی كه جریان دزدی (Pick Up ) لوله بیگانه خیلی زیاد نباشد می توان با اتصال دو لوله به هم مشكل را حل كرد و این مسئله به میزان ظرفیت ركتیفایر ما كه توانایی تحت حفاظت قرار دادن هر دو لوله را به طور همزمان داشته باشد، دارد. ( شكل 2 )


اما در حالتی كه لوله بیگانه در نزدیكی حفره آندی یك سیستم حفاظت كاتدی بوده اما با لوله حفاظت شده تقاطعی ندارد : در این حالت لوله بیگانه تحت تاثیر میدان تحت الشعاع حفره آندی با پتانسیل مثبت قرار می گیرد و جریان از هر دو سوی لوله بیگانه به صورت "از انتها" ( Endwise ) انتقال می یابد . این جریان سرگردان ، لوله بیگانه را در نقاط بیشتر و دورتر ( مانند منطقه ای كه مقاومت خاك پایین است ) ترك كرده و جهت كامل شدن مدار الكتریكی به سوی لوله حفاظت شده و در نهایت به ركتیفایر انتقال می یابد . در صورتیكه در حالت قبلی این جریان در نزدیكی محل تقاطع متمركز می گردید.


راه حل درست اتصال كابل از لوله بیگانه به قطب منفی ركتیفایر می باشد تا لوله بیگانه نیز تحت حفاظت قرار گیرد تا مدار الكتریكی از طریق این كابل كامل شود. اگر حفره خیلی نزدیك به لوله بیگانه باشد جریان گرفته شده توسط لوله بیگانه بسیار زیاد خواهد بود و این راه حل مناسب نمی باشد و در صورت امكان بهتر است محل حفره را عوض نمود.


در زمین اطراف لوله تحت حفاظت كاتدی یك گرادیانت[AR1] پتانسیل وجود دارد كه باعث القا جریان از زمین به لوله می گردد. این گرادیان بر عكس گرادیان پتانسیل یا منطقه تحت تاثیر اطراف حفره تخیله جریان می باشد . این به آن معناست كه زمین در نزدیكی لوله نسبت به زمین دورتر منفی خواهد شد. شدت میزان تحت تاثیر لوله حفاظت شده تابعی از مقدار جریان ورودی در واحد سطح به لوله می باشد. جریان بیشتر شدت بالاتری ایجاد میكند.


برای لوله ای كه به خوبی پوشش شده باشد ، جریان خیلی كم است و در نتیجه گرادیانت پتانسیل در اطراف لوله ناچیز است . ولی یك لوله بدون پوشش تحت حفاظت كاتدی می تواند جریان زیادی بگیرد. یك لوله مجاور یا هر ساختار فلزی مدفون در تقاطع با لوله بدون پوشش حفاظت شده از میان گرادیان پتانسیل اطراف لوله عبور كرده و ممكن است هدف صدمات خوردگی قرار گیرد. به همین دلیل لوله بیگانه بیشترین صدمه را در محل تقاطع با لوله بدون پوشش خواهد خورد.

سیستم های حمل و نقل مجهز به DC مانند قطارهای زیر زمینی نیز یكی از بزرگترین منابع جریان های سرگردان می باشد . ولی امروزه سیستم رایجی نبوده و به استثنای جاهای محدود مورد استفاده قرار نمی گیرد . سیستم های حمل و نقل DC همانگونه كه در شكل 3 دیده می شود ، معمولا با تغذیه كننده عایق شده بالاسر كه به قطب مثبت ایستگاه برق متصل می شود كار می كنند . جریان اعمالی ( كه ممكن است تا هزاران آمپر هم برسد) با اتصال به قطب منفی ایستگاه توسط ریل بازگشت می شود . بدلیل اینكه قطار روی ریل زمینی حركت كرده و كاملا بازمین عایق نشده است مقداری از جریان اعمالی وارد زمین شده و هدر می رود و در مسیر زمین به ایستگاه برگشت می شود . خط لوله موجود در منطقه خط آهن مسیر مناسبی برای انتقال جریان زمین می باشد . به صورت ایده آل اگر تمامی جریان منفی بازگشتی توسط خود سیستم حمل و نقل بازگشت نماید پدیده جریان های سرگردان روی خطوط لوله عبور كرده از منطقه تاثیری ندارد . نزدیكی حالت عملی سیستم به حالت ایده آل بستگی به تعمیرات خط آهن دارد . خط آهن باید روی قطعات سنگی كه دارای مقاومت دارای مقاومت نسبتا بالائی نسبت به زمین هستند احداث می شود تا از اتلاف جریان جلوگیری شود.

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
شكل2 - مثالی از سیستم حمل و نقل الكتریكی كه باعث بوجود آمدن جریان های سرگردان می شود

اخیرا احتمال بروز خوردگی در اثر نصب خطوط لوله انتقال برق فشار قوی DC روی خطوط لوله مورد توجه متصدیان خطوط لوله زیرزمینی قرار گرفته است. انتقال برق DC برای مسافت های دور مقرون به صرفه تر می باشد. سیستم دارای دو واحد تبدیل و اتصال به زمین كه در انتهای هر كدام قرار گرفته است، می باشد. مادامیكه بار دو نیمه سیستم ( به طور مساوی) تقسیم شده باشد . هیچ تبادل جریانی بین دو اتصال نباید وجود داشته باشد . در غیر این صورت جریانی نامیزان بین دو محل اتصال زمین ایجاد می گردد . جهت این جریان بستگی به بالاتر بودن بار هر كدام از اتصالات دارد . اگر خطوط انتقال برق فشار قوی با اتصالات زمینی شرح داده شده احداث شود، تاثیر جریان سرگردان روی خطوط لوله گسترش می یابد موثر ترین راه حل این است كه حد الامكان فاصله اتصال زمین سیستم نسبت به خط لوله زیاد باشد و محل قرار گرفتن اتصال زمین در جایی باشد كه كمترین مقاومت خاك را داشته باشد؛ كه اختلاف پتانسیل بین اتصال زمین و زمین دورتر را به حداقل رساند.






جریان متناوبAC :


شبكه هوائی انتقال برق متناوب ( فشار قوی) برخی مشكلات را بر روی خطوطه لوله ایجاد نموده است . این مشكلات در جائیكه خطوط لوله در مسیر عبور خود با خطوط هوائی انتقال برق متناوب( فشار قوی بیش از 110 كیلو وات) تقاطع داشته یا به صورت موازی در كنار یكدیگر قرار گرفته باشند ظاهر می شوند. در صورتیكه كابل زیرزمینی با ولتاژ بالا از كنار سازه عبور كند ، لوله توسط تداخلAC باردار شده و همزمان با عبور جریان متناوب از كابل مقداری از جریان از طریق زمین به لوله منتقل می شود و پس از گرفتن جریان توسط لوله در جای دیگری از لوله خارج می شود. جریان متناوب در كابل ایجاد شار مغناطیسی درهوا یا زمین می كند كه این شار باعث تولید جریان و ولتاژ متناوب در خط لوله میشود . همچنین در نواحی از لوله كه در محدوده میدان الكترومغناطیسی انتقال برق قرار دارند در صورتی كه لوله به زمین وصل شود . بار خازنی بزرگی درلوله ایجاد می شود. به نظر می رسد اینگونه تداخل در لوله های بدون پوشش اتفاق نمی افتد .


عوامل موثر در میزان تداخل جریان در اثر برق متناوب به صورت زیر خلاصه می شود:


1- ولتاژ خط انتقال برق فشار قوی


2- نسبت هندسی خط لوله و كابل های هوائی


3- فاصله بین خط لوله و سیستم برق فشار قوی


4- مقاومت و كیفیت پوشش لوله


5- مقاومت خاك اطراف لوله


6- تعداد تقاطع و طول مسیر موازی خط لوله خطوط انتقال نیرو




جریان سرگردان منتج از اختلالات مغناطیسی Telluric :


بعضی اوقات اختلالاتی در اندازه گیری پتانسیل لوله نسبت به خاك و یا جریان جاری در لوله در یك منطقه كه در آنجا هیچ نوع منبع جریان كه توسط انسان احداث شده باشد وجود ندارد، پدید می آید. علت آن معمولا در ارتباط با اختلالات مغناطیسی زمین است كه اصطلاحا به" طوفان های مغناطیسی" معروف است.


در زمان فعالیت شدید لحظه ای خورشید، فعالیت اختلالات مغناطیسی شدت می یابد. جریان سرگردان منتج از این منبع Telluric نامیده می شود.


علت تاثیر روی لوله ممكن است با ایجاد و شكل گیری و سپس متلاشی شدن میدان مغناطیسی زمین در ناحیه خط لوله در ارتباط باشد . در یك ژنراتور الكتریكی با عبور رسانای عایق دار از میدان مغناطیسی ولتاژ تولید می شود . مكانیزم كار این است كه رسانا خطوط میدان مغناطیسی را قطع می كند اگر چه بعضی وقت ها اثر شدید است ، اما تاثیرات جریان Telluric روی لوله بندرت مدت طولانی دارد. در یك ناحیه خاص پدیده جریان گیری و تخلیه جریان در طول زمان متمركز می گردد.




كنترل خوردگی ناشی از جریان های سرگردان :




بعضی از روش های برای كاهش یا حذف تداخل جریان های سرگردان عبارت از :

حذف یا تقلیل منبع جریان

اتصال بین خطوط مهاجم و متاثر

استفاده از آند های فدا شونده و نقاط تقاطع

استفاده از پوشش و یا موانع الكتریكی ( Electrical Shields )


[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
شكل 3 - استفاده از آند فدا شونده در كنترل جریان های سرگردان

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
شكل 4 -استفاده از موانع الكتریكی در كنترل جریان های سرگردان



منابع :

- مارس .ج. فونتانا : مهندسی خوردگی ، ترجمه دكتر احمد ساعتچی ، مركز انتشارات جهاد دانشگاهی واحد صنعتی اصفهان ، چاپ سوم پاییز 1380

- سیف. سیامك ، كرمی نوری. حسین : تحلیلی از تداخل و جریان های سرگردان ، خرداد 1382

-Pierre R. Roberge: Handbook of Corrosion Engineering, McGraw-Hill, New York, 2000

-Metals handbook, 9th Ed, Vol 1, 1978, ASM, Metals Park Ohio

-A.W.Peabody: Control of Pipeline Corrosion, national association of corrosion Engineers (NACE)


[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

آبکاری

پوشاندن یک جسم با یک لایه نازک از یک فلز با کمک یک سلول الکترولیتی آبکاری نامیده می‌شود. جسمی که روکش فلزی روی آن ایجاد می‌شود باید رسانای جریان برق باشد. الکترولیت مورد استفاده برای آبکاری باید دارای یونهای آن فلزی باشد که قرار است لایه نازکی از آن روی جسم قرار بگیرند.

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

نگاه کلی
فرایند آبکاری معمولا″ با فلزات گرانبها چون طلا و نقره ‌و کروم جهت افزایش ارزش فلزات پایه مانند آهن ‌و مس ‌و غیره و همچنین ایجاد روکشی بسیار مناسب (در حدود میکرومتر) برای استفاده از خواص فلزات روکش کاربرد دارد. این خواص می‌تواند رسانایی الکتریکی و جلوگیری از خوردگی باشد. فعل و انفعال بین فلزها با واسطه‌های محیطی موجب تجزیه و پوسیدگی آنها می‌شود چون فلزها میل بازگشت به ترکیبات ثابت را دارند. پوسیدگی فلز ممکن است به صورت شیمیایی(توسط گازهای خشک و محلولهای روغنی گازوئیل و نفت و مانند اینها) و یا الکتروشیمیایی (توسط اسیدها و بازها و نمک‌ها) انجام پذیرد. طبیعت و میزان خوردگی به ویژگی‌های آن فلز٬ محیط و حرارت وابسته است. روشهای زیادی برای جلوگیری از خوردگی وجود دارد که یکی از آنها ایجاد روکشی مناسب برای فلزها می‌باشد و معمول‌ترین روشهای روکش فلزها عبارتنداز: رنگین کردن فلزات ٬ لعابکاری ٬ آبکاری با روکش پلاستیک٬ حفاظت کاتدیک‌ و آبکاری با فلزات دیگر.

اصول آبکاری
به طور کلی ترسیب فلز با استفاده از یک الکترولیت را می‌توان به صورت واکنش زیر نشان داد:
فلز <-------- (الکترون) z + کاتیون فلزی

ترسیب فلز با روشهای زیر انجام می‌شود:
آبکاری الکتریکی
در این روش ترسیب گالوانیک یک فلز بر پایه واکنشهای الکتروشیمیایی صورت می‌گیرد. هنگام الکترولیز در سطح محدود الکترود/الکترولیت در نتیجه واکنشهای الکتروشیمیایی الکترون‌ها یا دریافت می‌شوند (احیا) و یا واگذار می‌شوند (اکسیداسیون). برای اینکه واکنشها در جهت واحد مورد‌ نظر ادمه یابند لازم است به طور مداوم از منبع جریان خارجی استفاده شود. واکنشهای مشخص در آند و کاتد همچنین در الکترولیت همیشه به صورت همزمان صورت می‌گیرند. محلول الکترولیت باید شامل یونهای فلز رسوب‌کننده باشد و چون یونهای فلزها دارای بار مثبت می باشند به علت جذب بارهای مخالف تمایل به حرکت در جهت الکترود یا قطبی که دارای الکترون اضافی می‌باشد (قطب منفی یا کاتد) را دارند. قطب مخالف که کمبود الکترون دارد قطب مثبت یا آند نامیده می‌شود. به طور کلی سیکل معمول پوشش‌دهی را می‌توان به صورت زیر در نظر گرفت:
- یک اتم در آند یک یا چند الکترون از دست می‌دهد و در محلول پوشش‌دهی به صورت یون مثبت در می‌آید.
- یون مثبت به طرف کاتد یعنی محل تجمع الکترون‌ها جذب شده و در جهت آن حرکت می‌کند.
- این یون الکترون‌های از دست داده را در کاتد به دست آورده و پس از تبدیل به اتم به صورت جزیی از فلز رسوب می‌کند.
قوانین فارادی
قوانین فارادی که اساس آبکاری الکتریکی فلزها را تشکیل می‌دهند نسبت بین انرژی الکتریکی و مقدار عناصر جا به جا شده در الکترودها را نشان می‌دهند.

* قانون اول: مقدار موادی که بر روی یک الکترود ترسیب می‌شود مستقیما″ با مقدار الکتریسیته‌ای که از الکترولیت عبور می‌کند متناسب است.
* قانون دوم :مقدار مواد ترسیب شده با استفاده از الکترولیت‌های مختلف توسط مقدار الکتریسیته یکسان به صورت جرم‌هایی با اکی‌والان مساوی از آنهاست.

بر اساس این قوانین مشخص شده است که ۹۶۵۰۰ کولن الکتریسیته (یک کولن برابر است با جریان یک آمپر در یک ثانیه) لازم است تا یک اکی‌والان گرم از یک عنصر را رسوب دهد یا حل کند.
آبکاری بدون استفاده از منبع جریان خارجی
هنگام ترسیب فلز بدون استفاده از منبع جریان خارجی الکترون‌های لازم برای احیای یون‌های فلزی توسط واکنش‌‌های الکتروشیمیایی تامین می‌شوند. بر این اساس سه امکان وجود دارد:

* ترسیب فلز به روش تبادل بار (تغییر مکان‌) یا فرایند غوطه‌وری: اساس کلی این روش بر اصول جدول پتانسیل فلزها پایه‌ریزی شده است. فلزی که باید پوشیده شود باید پتانسیل آن بسیار ضعیف‌تر (فلز فعال) از پتانسیل فلز پوشنده (فلز نجیب) باشد. و فلزی که باید ترسیب شود باید در محلول به حالت یونی وجود داشته باشد. برای مثال به هنگام غوطه‌ور نمودن یک میله آهنی در یک محلول سولفات مس فلز آهن فعال است و الکترون واگذار می‌کند و به شکل یون آهن وارد محلول می‌شود. دو الکترون روی میله آهن باقی می‌ماند. یون مس دو الکترون را دریافت کرده احیا می‌شود و بین ترتیب مس روی میله آهن می‌چسبد. و هنگامی که فلز پایه که باید پوشیده شود (مثلا آهن) کاملا″ توسط فلز پوشنده (مثلا مس) پوشیده شود آهن دیگر نمی‌تواند وارد محلول شود و الکترون تشکیل نمی‌شود و در نتیجه عمل ترسیب خاتمه می‌یابد. موارد استعمال این روش در صنعت آبکاری عبارت است از: مس‌اندود نمودن فولاد٬ نقره‌کاری مس و برنج٬ جیوه‌کاری٬ حمام زنکات٬ روشهای مختلف کنترل و یا آزمایش٬ جمع‌آوری فلز از حمام‌های فلزات قیمتی غیر قابل استفاده (طلا) با استفاده از پودر روی.

* ترسیب فلز به روش اتصال: این روش عبارت است از ارتباط دادن فلز پایه با یک فلز اتصال. جسم اتصال نقش واگذارکننده الکترون را ایفا می‌کند. برای مثال هنگامی که یک میله آهنی (فلز پایه) همراه یک میله آلومینیومی٬ به عنوان جسم اتصال در داخل یک محلول سولفات مس فرو برده می‌شود٬ دو فلز آهن و آلومینیوم به جهت فعالتر بودن از مس٬ به صورت یون فلزی وارد محلول می‌شوند و روی آنها الکترون باقی می‌ماند و چون فشار انحلال آلومینیوم از آهن بیشتر است از این رو اختلاف پتانسیلی بین دو فلز ایجاد شده و الکترون‌ها در روی یک سیم رابط٬ از سوی آلومینیوم به طرف آهن جاری می‌شوند. بنابراین مشاهده می‌شود که مقدار زیادی از یونهای مس محلول روی آهن ترسیب می‌شوند. ضخامت قشر ایجاد شده نسبت به روش ساده تبادل بار بسیار ضخیم‌تر است. از روش اتصال برای پوشش‌کاری فلزات پیچیده استفاده می‌شود.

* روش احیا: ترسیب فلز با استفاده از محلولهای حاوی مواد احیا کننده٬ روش احیا نامیده می‌شود. یعنی دراین روش الکترونهای لازم برای احیای یونهای فلزات توسط یک احیا کننده فراهم می‌شود. پتانسیل احیا کننده‌ها باید از فلز پوشنده فعالتر باشند٬ اما بابد خاطر نشان ساخت که اختلاف پتانسیل به دلایل منحصرا″ کاربردی روکش‌ها٬ نباید بسیار زیاد باشد. برای مثال هیپوفسفیت سدیم یک احیا کننده برای ترسیب نیکل است ولی برای ترسیب مس که نجیب‌تر است٬ مناسب نیست. مزیت استفاده از این روش در این است که می‌توان لایه‌هایی با ضخامت دلخواه ایجاد نمود. زیرا اگر مقدار ماده احیا کننده در الکترولیت ثابت نگه داشته شود می‌توان واکنش ترسیب را کنترل نمود. به ویژه غیر هادی‌ها را نیز بعد از فعال نمودن آنها٬ می‌توان پوشش‌کاری کرد.

آماده سازی قطعات برای آبکاری
برای بدست آوردن یک سطح فلزی مناسب نخستین عملی است که با دقت باید صورت گیرد٬ زیرا چسبندگی خوب زمانی به وجود می‌آید که فلز پایه٬ سطحی کاملا تمیز و مناسب داشته باشد. بدین علت تمام لایه‌ها و یا قشرهای مزاحم دیگر از جمله کثافات٬ لکه‌های روغنی٬ لایه‌های اکسید٬ رسوبات کالامین که روی آهن در درجه‌های بالا ایجاد می‌شوند را از بین برد. عملیات آماده سازی عبارتند از:

* سمباده‌کاری و صیقل‌کاری: طی آن سطوح ناصاف را به سطوح صاف و یکنواخت تبدیل می‌کنند.
* چربی‌زدایی: طی آن چربی‌های روی سطح فلزات را می‌توان توسط عمل انحلال٬ پراکندگی٬ امولسیون٬ صابونی کردن و یا به روش تبادل بار از بین برد.
* پرداخت: انحلال شیمیایی قشرهای حاصل از خوردگی روی سطح فلزات را پرداخت کردن می‌نامند که اساسا″ به کمک اسیدهای رقیق و در بعضی موارد توسط بازها انجام می‌گیرد.
* آبکشی٬ خنثی‌سازی٬ آبکشی اسیدی٬ خشک کردن: خنثی‌سازی برای از بین بردن مقدار کم اسید یا مواد قلیایی که در خلل و فرج قطعه باقی می‌مانندو همچنین آبکشی اسیدی برای جلوگیری از امکان تشکیل قشر اکسید نازک غیر قابل رؤیت که موجب عدم چسبندگی لایه الکترولیتی می‌شود.

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

موقعیت های استفاده از نانوتکنولوژی صنایع آبکاری
در سالهای اخیر نانوتکنولوژی که همان علم و تکنولوژی کنترل و بکارگیری ماده در مقیاس نانومتر است٬ تحقیقات فزاینده و موقعیت‌های تجاری زیادی را در زمینه‌های مختلف ایجاد نموده است. یک جنبه خاص از نانوتکنولوژی به مواد دارای ساختار نانویی یعنی موادی با بلورهای بسیار ریز که اندازه آنها معمولا کمتر از ۱۰۰ میکرومتر است می‌پردازد٬ که این مواد برای اولین بار حدود دو دهه قبل به عنوان فصل مشترکی معرفی شدند. این مواد نانوساختاری با سنتز الکتروشیمیایی تولید شده‌اند که دارای خواصی از قبیل٬ استحکام٬ نرمی‌ و سختی٬ مقاومت به سایش٬ ضریب اصطکاک٬ مقاومت الکتریکی٬ قابلیت انحلال هیدروژن و نفوذپذیری٬ مقاومت به خوردگی موضعی و ترک ناشی از خوردگی تنشی و پایداری دمایی را دارا هستند. دریچه‌های آبکاری الکتریکی برای سنتز این ساختارها با استفاده از تجهیزات و مواد شیمیایی مرسوم برای طیف گستره‌ای از فلزات خالص و آلیاژها گشوده شده است. یک روش مقرون به صرفه برای تولید محصولاتی با اشکال بسیار متفاوت از پوششهای نازک و ضخیم٬ فویلها و صفحه‌ها با اشکال غیر ثابت تا اشکال پیچیده شکل‌یافته با روشهای الکتریکی است. از این رو فرصتهای قابل توجهی برای صنعت آبکاری وجود دارد تا نقش تعیین‌کننده‌ای را در گسترش کاربردهای جدید نانوتکنولوژی ایفا نماید که این امر به آسانی با تکیه بر اصول قابل پیش‌بینی متالوژیکی که در سالیان گذشته مشخص شده قابل تحقق است.

سختی ویکرز

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

Vickers Hardness Tester
Description
The Vickers hardness test uses a square-based pyramid diamond indenter with an angle of 136º between the opposite faces at the vertex, which is pressed into the surface of the test piece using a prescribed force, F. The time for the initial application of the force is 2 s to 8 s, and the test force is maintained for 10 s to 15 s. After the force has been removed, the diagonal lengths of the indentation are measured and the arithmetic mean, d, is calculated. The Vickers hardness number, HV, is given by:


HV = Constant × Test force / Surface area of indentation



Standard Vickers Scales
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

Standards
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

جوشکاری فولادهاي آستنيتي منگنز دار

فولادهاي آستنيتي منگنز دار كه به فولادهاي منگنزي هادفيلد Hadfield نيز موسوم هستند . بسيارچقرمه tough بوده و غير مغناطيسي مي باشند . معمولا" درجه حرارت تغيير حالت و سختي پذيري فولادهاي كم آلياژي توسط مقدار بالاي منگنز پايين آورده مي شوند و آوستينت تا درجه حرارت محيط نيز پايدار مي ماند . اين فولادها با استحكام بالا ، انعطاف پذيري خوب و مقاومت در برابر سايش عالي مشهور هستند و بصور مختلف ريختگي ، ورق ، سيم ، ميله و غيره عرضه مي شوند . قطعات ريخته شده يا نورد شده اين گروه فولادها غالبا" بصورت كوينچ شده بكار مي روند .
نكته جالب توجه اينكه برعكس اغلب فولادها اين گروه از فولاد بعد از كوينچ يا سريع سرد شدن در آب چقرمه تر يا سمج تر مي شوند اما تحت عمليات حرارت دادن مجدد يا تمپركردن ترد مي شوند. عمليات حرارتي معمول در فولادهاي آستنيتي حرارت دادن و آوستينيته كردن حدود (1800 -1950°F) 980 – 1060°C براي مدت حدود 30 -20 دقيقه و سريع سرد كردن در آب است تا خواص مكانيكي مطلوب بدست آيد . بالاي اين دما ساختار كاملا" آستنيتي مي باشد . اگر قطعه در زمان كافي و درجه حرارت مناسب قرار گرفته و در آب سريع سرد شود ساختار بوجود آمده زمينه روشن و با مرزدانه ها و ذرات ريز سرباره يا اكسيدها ديده مي شود. (زمينه روشن آوستينت است )
در حين عمليات حرارتي بويژه در درجات حرارت بالا ، لايه نازكي از سطح دكربوره و احتمالا" مقداري از منگنز هم مي سوزد كه در حين سريع سرد شدن بصورت مارتنزيتي همراه با " ترك " هاي ريز در مي آيد كه از نظر خواص مكانيكي ضعيف بوده ولي خاصيت مغناطيسي دارد . اين موضوع بويژه در قطعات نازك و آنهايي كه تحت نيروهاي خستگي زا قرار مي گيرند ممكن است قابل توجه باشد و در بعضي موارد ضرورت ايجاب مي كند تا اين لايه تراشكاري شود . اين پديده در حين برشكاري يا جوشكاري نيز ممكن است اتفاق بيفتد . تبديل و تغيير فاز ممكن است در درجه حرارت ثابت در اثناي حرارت دادن مجدد در درجه حرارت بالاي Alupper ايجاد شده و ساختاري شامل ورقه هايكاربيد و پرليت بوجود آورد . (كاربيد در درجه حرارت °C 593 - 538 (F 1100 - 1000 ) و پرليت °C 760- 538 (F 1400 -1000) ظاهر مي شوند ) . تغيير فاز از مرزدانه ها شروع شده و تركيب شيميايي تاثير قابل ملاحظه اي بر روي ساختار بوجود آمده دارد . بهر حال نتيجه اين تغييرات كاهش استحكام و انعطاف پذيري است.
با توضيحات بالا مي توان گفت كه تبديل و تغييرات از درجه حرارت محيط تا °C 482 (F 900 ) اتفاق نمي افتد بنابراين بايد توجه كرد كه قطعات جوش داده شده را نبايد بهيچوجه تحت عمليات حرارتي پس گرم يا تنش زدايي قرار داد . بطور كلي اين فولاد نبايد بالا °C 316 (F 600 ) تحت حرارت مجدد قرار گيرد ، مگر در شرايط خاص و زمان بسيار كوتاه . از طرف ديگر اين فولادها شديدا" تحت كار سرد سخت مي شوند . اگر قطعه اي كه تحت كار سرد قرار گرفته است مواجه با حرارت دادن مجدد شود ترد شدن آن خيلي سريع تر اتفاق مي افتد چون نطفه هاي بيشتري براي تغيير فاز وجود دارد . اين لايه نازك است و در ضمن حرارت دادن زير قوس الكتريكي ذوب مي شود ، اما در شرايطي كه كيفيت ويژه براي اتصال تقاضا شود بايد حتي المقدور اين قشر كار سختي شده را با دقت سنگ زده يا تراشيد .
ضريب انبساط حرارتي فولادهاي آستنيتي منگنز دار شبيه فولادهاي آستنيتي كرم – نيكل دار بوده و تقريبا" يك ونيم برابر فولادهاي فريتي است كه خود مشكلاتي را از نظر تنش هاي حرارتي و انقباضي در حين گرم و سرد شدن بوجود مي آورد . خواص مكانيكي اين گروه فولادها بين °C 204 تا 45- (F 400 تا 50- ) عالي است و بطور كلي براي موارد سايش بيشتر بكار مي رود .
فقط روش هاي جوشكاري با قوس الكتريكي براي فولادهاي منگنزي توصيه مي شود ، زيرا با توجه به توضيحات در مقدمه ، حرارت دادن مجدد اين فولادها كه قبلا" سمج يا چقرمه شده باعث از دست دادن شديد استحكام كششي و انعطاف پذيري آنها مي شود ، بنابراين هر فرآيند جوشكاري كه تناوب طولاني حرارت داشته باشد مناسب نيست ( جوشكاري با گاز يا شعله ) جوشكاري مقاومتي نيز بر روي فولادهاي منگنز دار متداول مي باشد .
از پيش گرم كردن قطعه فولاد آستنيتي منگنز دار قبل از جوشكاري اكيدا" بايد پرهيز كرد . علاوه بر فلز اصلي قطعه كار فلز جوش رسوب داده شده نيز تحت حرارت دادن مجدد نبايد قرار گيرد هر چند اين تاثير ناشي از حرارت مجدد با بهسازي هايي كه در توليد فلز پر كننده يا الكترود پيش بيني شده تا حدودي محدود است و فقط باعث ضخيم شدن مرزدانه ها مي شود . بهسازي در الكترود يا مفتول جوشكاري شامل كاهش هر چه بيشتر كربن و افزودن بعضي عناصر كند كننده تبديل فاز مي باشد .
جوشكاري فولاد آستنيتي منگنزي به فولادهاي ديگر ( كربني و كم آلياژي ) فقط با استفاده از فلز پركننده فولاد منگنزي امكان پذير است و در صورتي كه با تفكيك صحيح جوشكاري كار شود بهترين نتيجه وقتي حاصل مي شود كه ميزان فسفر در مفتول يا الكترود كمتر از 025/0% و منگنز بيش از 14 درصد و " ميزان امتزاج " در لبه فولاد غير منگنزي كمتر از 25 درصد باشد . در غير اينصورت ممكن است ترك برداشتن در جوش يا مجاور آن اتفاق افتد . هرگز نبايد از مفتول يا الكترود فولاد كربني يا كم آلياژي در اين موارد استفاده شود . بعضي جوشكارها مفتول فولاد زنگ نزن 308 را ترجيح مي دهند . البته بايد عمق نفوذ و ميزان امتزاج پايين نگهداشته شود .
انواع گوناگوني از الكترود جوشكاري با تركيبات متفاوت براي جوشكاري اين گروه فولادها توليد و عرضه مي شود كه بعضي از آنها صرفا" براي عمليات سطحي رسوب دادن لايه سخت در مواضع تحت سايش زياد مناسب است . جدول زير خواص مكانيكي و تركيب شيميايي چند نمونه فلز جوش رسوب داده شده با چند نوع مفتول بر روي فولاد آستنيتي منگنز دار نشان مي دهد . خاصيت ضربه پذيري نمونه ديگري ازفلز جوش در جدول بعدي آورده شده است .



خواص مكانيكي و تركيب شيميايي چند نمونه لز جوش از الكترودهاي فولاد منگنزدار
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

خواص ضربه اي فلز جوش Ni - Mn *
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

آناليز تقريبي فلز جوش عبارتنداز:

C 0.75% , Mn 14.5% , P 0.021% , Si 0.65% , Ni 3.5% , Cr 0.4%

عليرغم بهبود در كيفيت الكترود جوشكاري براي اين گروه فولادها ، توجه و مهارت در فرآيند جوشكاري و رسوب دادن فلز جوش و بعضي تاثيرات در منطقه مجاور جوش حائز اهميت است .
الكترود با منگنز بالا صرفا" بمنظور پركردن مواضع سائيده شده بكار مي رود و در مقابل الكترود منگنز موليبدن داراي سمجي و چقرمگي كمتري است . معمولا" سازنده ها با توجه به سوختن و از دست رفتن بعضي عناصر آلياژي در حين جوشكاري ، مقدار اضافي در تركيب الكترود يا مفتول پيش بيني مي كنند اما طبيعي است كه اگر جوشكاري با طول قوس زياد از حد يا بهم زدن غير معمول ( Pudding ) حوضچه جوش و يا عدم رعايت نكات ديگر انجام شود مقدار اضافي سوختن موثر موجب تقليل خواص و كيفيت فلز جوش رسوب داده شده مي شود .
الكترودهاي دستي فولاد منگنزي بصورت هاي گوناگون سيم آلياژي پوشش دار ، سيم با عناصر آلياژي در پوشش آن و لوله اي با عناصر آلياژي در مغز آن توليد و عرضه مي شود .
با توجه به مقدمه و توضيحات بالا مي توان خلاصه روش جوشكاري و نكات مهم مربوطه براي حفظ كيفيت خوب در فلز جوش (استحكام و سمجي بالا ) را با الكترود دستي بصورت زير خلاصه كرد :

1) جوشهايي كه يك يا هر دو جزء مورد اتصال ار فولاد آستنيتي هستند بايد از الكترودهاي منگنزي يا زنگ نزن ( كرم – نيكل دار ) استفاده كرد .

2) از فرآيند جوشكاري با شعله يا اكسي استيلن استفاده نشود ، احتمال ايجاد تردي در فلز قطعه كار و جوش وجود دارد .

3) الكترود را بايد در جاي خشك نگهداري كرده و يا قبل از استفاده آنرا پخت يا خشك كرد .

4) رعايت نكات و دستورات سازنده الكترود در مورد قطب و نوع جريان الكتريكي مصرفي الزاميست.

5) تميز كردن كامل رنگ ، چربي و آلودگي هاي ديگر از سطح و لبه مورد جوش

6) تا آنجا كه ممكن است قشر سطحي سخت شده در اثر كار سرد در مسير جوشكاري برطرف شود چون لايه مذكور داراي ساختار مارتنزيتي بوده و حساسيت زيادي در برابر تركيدگي دارد .

7) هر نوع عيب سطحي نظير ذرات ماسه سوخته شده يا محبوس شده ، خلل و فرجهاي انقباضي shrinkage porosity و تركيدگي ها بايد قبل از جوشكاري برداشته شوند .

8) در تعميرات مربوط به " تركيدگي " ، فلز اطراف " ترك " تا عمق آن برداشته شده و ابتدا و انتهاي مسير پيشرفت ترك را نيز با سوراخ كردن با جوش عرضي بست . البته اين موضوع خيلي ساده هم نيست چون انتهاي عمق تركيدگي در قطعه براحتي نمي توان تشخيص داد .

9) كوبيدن peening بدون توقف بر روي فلز جوش در حالت گداختگي كمكي در كاهش تنش هاي داخلي انقباض در اثناي سرد شدن و تقليل پيچيدگي مي كند .

10) هرگز فولاد آستنيتي منگنز دار را با الكترود فولاد كربن يا كم آلياژي نبايد جوش داد .

11) حرارت داده شده بازاي هر اينچ بايد در حد مي نيمم ( با توجه به ايجاد جوش سالم ) نگهداشته شود حرارت داده شده در واحد طول را مي توان با فرمول ساده زير محاسبه كرد :

H = E.I.60 / S
S = سرعت پيشرفت جوشكاري (سانتيمتر در دقيقه)
I = شدت جريان (آمپر)
E = اختلاف پتانسيل قوس (ولت )
H = حرارت داده شده در هر سانتيمتر (ژول بر سانتيمتر )

درجه حرارت قسمت مجاور جوش پس از يكدقيقه رسوب فلز جوش °C 316 (F 600) تجاوز نكند كاربرد سيستم اندازه گيري درجه حرارت كار در حين جوشكاري مفيد است . )
بايد اين امكان وجود داشته باشد تا با دست فاصله 15 سانتيمتري (6 اينچي ) مسير جوشكاري را در تمام لحظات لمس كرد . بخاطر داشته باشيم كه نفوذ حرارتي فولاد منگنزي 4/1 فولادهاي كربني است . در جوشكاري قطعات نازك و سبك دقت بيشتر در اين امر لازم است . عواملي كه به كاهش حرارت داده شده در واحد طول كمك مي كند عبارتند از :

الف - نگهداشتن طول قوسي كوتاه ( طول قوس زياد ولتلژ را افزايش داده و حرارت را در سطح وسيع تر توزيع مي كند ) .

ب - بهم زدن هر چه كمتر حوضچه جوش (بهم زدن جوش و يا حركت زيگزاگي موجب بازيابي كمتر منگنز و كاهش سرعت پيشرفت جوشكاري مي شود .

ج - پيش گرم كردن فولاد منگنزي مفيد نيست ( انواع كم آلياژي ممكن است در شرايط خاص كمي پيش گرم كرد . )

د - استفاده از جوشهايي با طول كوتاه در قسمتهاي مختلف بطور تناوب براي بهتر پخش شدن حرارت و عدم بالا رفتن درجه حرارت در يك نقطه .

ه - تامين زمان كافي براي سرد شدن هر قسمت از جوش رسوب داده شده . گاهي مي توان از آب نيز براي سرد كردن استفاده كرد در صورتيكه دقت شود رطوبت به نقطه مورد جوش در پاس بعدي نرسد .

و - استفاده از مفتول يا ميله هايي از فولاد منگنزي در موارديكه نياز به مقدار رسوب بالا است . اين مفتول ها قبلا" در موضع جوش قرار داده مي شوند و ذوب شدن و ادغام آنها در حوضچه جوش موجب سريع تر سرد شدن فلز جوش مي شود .

استفاده از فرآيندهاي نيمه خودكار و خودكار جوشكاري براي اين گروه فولادها نيز متداول است ، در اين فرآيند به الكترودهاي مداوم نياز است كه بصورت سيم هاي آلياژي توپر يا لوله ها با محتواي مواد فلاكسي يا سرباره ساز و احيانا" عناصر توليد و عرضه مي شوند . سيم هاي توپر در فرآيند هاي خودكار و نيمه خودكار معمولا" باريك است بعضي از الكترودهاي لوله اي با قوس باز به كمك محافظت گاز CO 2 و يا مخلوط CO 2 و آرگون بكار برده شده و برخي ديگر در فرآيند قوس زير پودري و به كمك پوشش سرباره استفاده مي شوند . يكي از بيشترين كاربرد جوشكاري بر روي فولادهاي منگنزي پركردن مواضع سائيده شده به كمك رسوب فلز جوش است . معمولا" فلز جوش داراي همان تركيب شيميايي فلز قطعه كار است ، هر چند در بعضي موارد لايه رسوب داده شده از مقاومت سايشي بيشتري برخوردار است . همانطور كه در اتصالات فولادهاي سنگنزي گفته شد اينگونه كارهاي سطحي و تعميراتي نيز با روش قوس الكتريكي و تمركز حرارت هر چه بيشتر انجام گيرد تا پديده " حرارت مجدد " و رسوب كاربيد و بالاخره كاهش خواص مكانيكي اتفاق نيفتد .
در اينموارد بايد فرض كرد كه سطح سائيده شده در اثر كار سختي سخت شده و اگر در منطقه حرارتي ناشي از جوشكاري قرار گيرد احتمال ترك برداشتن آن بسيار زياد است . براي اجتناب از اين مشكل در زير مجاور جوش بايد قبل از جوشكاري اين لايه سخت شده را بكمك سنگ زدن يا برشكاري با قوس برداشت . همانطور كه قبلا" گفته شد بايد سعي شود از فلز پركننده اي استفاده شود كه تطابق تركيب شيميايي با فلز قطعه كار داشته باشد و جوش ها كوتاه و منقطع باشد ( پايين نگهداشتن حرارت داده شده در واحد طول ) . تصور اينكه فقط پايين نگهداشتن آمپر كافي است اشتباه است . چه بسا با آمپر بالا و سرعت جوشكاري سريع مي توان از پخش حرارت به اطراف و بالا رفتن درجه حرارت اين مناطق جلوگيري كرد . نكات گفته شده ديگر در مورد كوبيدن جوش يا استفاده از ميله هاي فولاد منگنزي و يا عدم پيش گرم كردن در جوشكاري تعميراتي نيز صادق است و از تكرار آنها خودداري مي شود .
پيچيدگي قطعه پس از جوشكاري هم اغلب يكي از مشكلات مي باشد . استفاده از گيره ها و نگهدارنده ها و يا بستن پشت به پشت دو فك خرد كننده و يا كوبيدن فلز رسوب داده شده گداخته و تدابير ديگر مي تواند موجب كاهش پيچيدگي و تغيير شكل شود
بطور كلي رفع عيوب ريختگي قطعات فولاد منگنزي را بايد پس از عمليات كوينچ كردن آنها انجام داد . زيرا در حالت ريخته شده as – cast بسيار ترد و شكننده بوده ممكن است در حين جوشكاري شكسته شوند . ديواره هاي كناري حفره هاي انقباضي بايد چنان سائيده شود كه داراي شيبي برابر 15 درجه ( حداقل ) باشد.

تخریب فلزات با عوامل غیر خوردگی

فلزات در اثر اصطکاک ، سایش و نیروهای وارده دچار تخریب می‌‌شوند که تحت عنوان خوردگی مورد نظر ما نیست.

فرایند خودبه‌خودی و فرایند غیرخودبه‌خودی
خوردگی یک فرایند خودبخودی است، یعنی به زبان ترمودینامیکی در جهتی پیش می‌‌رود که به حالت پایدار برسد. البته M+n می‌‌تواند به حالتهای مختلف گونه‌های فلزی با اجزای مختلف ظاهر شود. اگر آهن را در اتمسفر هوا قرار دهیم، زنگ می‌‌زند که یک نوع خوردگی و پدیده‌ای خودبه‌خودی است. انواع مواد هیدروکسیدی و اکسیدی نیز می‌‌توانند محصولات جامد خوردگی باشند که همگی گونه فلزی هستند. پس در اثر خوردگی فلزات در یک محیط که پدیده‌ای خودبه‌خودی است، اشکال مختلف آن ظاهر می‌‌شود.

بندرت می‌‌توان فلز را بصورت فلزی و عنصری در محیط پیدا کرد و اغلب بصورت ترکیب در کانی و بصورت کلریدها و سولفیدها و غیره یافت می‌‌شوند و ما آنها را بازیابی می‌‌کنیم. به عبارت دیگر ، با استفاده ‌از روشهای مختلف ، فلزات را از آن ترکیبات خارج می‌‌کنند. یکی از این روشها ، روش احیای فلزات است. بعنوان مثال ، برای بازیابی مس از ترکیبات آن ، فلز را بصورت سولفات مس از ترکیبات آن خارج می‌‌کنیم یا اینکه آلومینیوم موجود در طبیعت را با روشهای شیمیایی تبدیل به ‌اکسید آلومینیوم می‌‌کنند و سپس با روشهای الکترولیز می‌‌توانند آن را احیا کنند.

برای تمام این روشها ، نیاز به صرف انرژی است که یک روش و فرایند غیرخودبه‌خودی است و یک فرایند غیرخودبه‌خودی هزینه و مواد ویژه‌ای نیاز دارد. از طرف دیگر ، هر فرایند غیر خودبه‌خودی درصدد است که به حالت اولیه خود بازگردد، چرا که بازگشت به حالت اولیه یک مسیر خودبه‌خودی است. پس فلزات استخراج شده میل دارند به ذات اصلی خود باز گردند.

در جامعه منابع فلزات محدود است و مسیر برگشت طوری نیست که دوباره آنها را بازگرداند. وقتی فلزی را در اسید حل می‌‌کنیم و یا در و پنجره دچار خوردگی می‌‌شوند، دیگر قابل بازیابی نیستند. پس خوردگی یک پدیده مضر و ضربه زننده به ‌اقتصاد است.


جنبه‌های اقتصادی فرایند خوردگی
برآوردی که در مورد ضررهای خوردگی انجام گرفته، نشان می‌‌دهد سالانه هزینه تحمیل شده از سوی خوردگی ، بالغ بر 5 میلیارد دلار است. بیشترین ضررهای خوردگی ، هزینه‌هایی است که برای جلوگیری از خوردگی تحمیل می‌‌شود.




پوششهای رنگها و جلاها
ساده‌ترین راه مبارزه با خوردگی ، اعمال یک لایه رنگ است. با استفاده ‌از رنگها بصورت آستر و رویه ، می‌‌توان ارتباط فلزات را با محیط تا اندازه‌ای قطع کرد و در نتیجه موجب محافظت تاسیسات فلزی شد. به روشهای ساده‌ای می‌‌توان رنگها را بروی فلزات ثابت کرد که می‌‌توان روش پاششی را نام برد. به کمک روشهای رنگ‌دهی ، می‌‌توان ضخامت معینی از رنگها را روی تاسیسات فلزی قرار داد.

آخرین پدیده در صنایع رنگ سازی ساخت ر الکترواستاتیک است که به میدان الکتریکی پاسخ می‌‌دهند و به ‌این ترتیب می‌توان از پراکندگی و تلف شدن رنگ جلوگیری کرد.


پوششهای فسفاتی و کروماتی
این پوششها که پوششهای تبدیلی نامیده می‌‌شوند، پوششهایی هستند که ‌از خود فلز ایجاد می‌‌شوند. فسفاتها و کروماتها نامحلول‌اند. با استفاده ‌از محلولهای معینی مثل اسید سولفوریک با مقدار معینی از نمکهای فسفات ، قسمت سطحی قطعات فلزی را تبدیل به فسفات یا کرومات آن فلز می‌‌کنند و در نتیجه ، به سطح قطعه فلز چسبیده و بعنوان پوششهای محافظ در محیط‌های خنثی می‌‌توانند کارایی داشته باشند.

این پوششها بیشتر به ‌این دلیل فراهم می‌‌شوند که ‌از روی آنها بتوان پوششهای رنگ را بر روی قطعات فلزی بکار برد. پس پوششهای فسفاتی ، کروماتی ، بعنوان آستر نیز در قطعات صنعتی می‌‌توانند عمل کنند؛ چرا که وجود این پوشش ، ارتباط رنگ با قطعه را محکم‌تر می‌‌سازد. رنگ کم و بیش دارای تحلخل است و اگر خوب فراهم نشود، نمی‌‌تواند از خوردگی جلوگیری کند.


پوششهای اکسید فلزات
اکسید برخی فلزات بر روی خود فلزات ، از خوردگی جلوگیری می‌‌کند. بعنوان مثال ، می‌‌توان تحت عوامل کنترل شده ، لایه‌ای از اکسید آلومینیوم بر روی آلومینیوم نشاند. اکسید آلومینیوم رنگ خوبی دارد و اکسید آن به سطح فلز می‌‌چسبد و باعث می‌‌شود که ‌اتمسفر به‌ آن اثر نکرده و مقاومت خوبی در مقابل خوردگی داشته باشد. همچنین اکسید آلومینیوم رنگ‌پذیر است و می‌‌توان با الکترولیز و غوطه‌وری ، آن را رنگ کرد. اکسید آلومینیوم دارای تخلخل و حفره‌های شش وجهی است که با الکترولیز ، رنگ در این حفره‌ها قرار می‌‌گیرد.

همچنین با پدیده ‌الکترولیز ، آهن را به اکسید آهن‌ سیاه رنگ (البته بصورت کنترل شده) تبدیل می‌‌کنند که مقاوم در برابر خوردگی است که به آن "سیاه‌کاری آهن یا فولاد" می‌‌گویند که در قطعات یدکی ماشین دیده می‌‌شود.


پوششهای گالوانیزه
گالوانیزه کردن (Galvanizing) ، پوشش دادن آهن و فولاد با روی است. گالوانیزه ، بطرق مختلف انجام می‌‌گیرد که یکی از این طرق ، آبکاری با برق است. در آبکاری با برق ، قطعه‌ای که می‌‌خواهیم گالوانیزه کنیم، کاتد الکترولیز را تشکیل می‌‌دهد و فلز روی در آند قرار می‌‌گیرد. یکی دیگر از روشهای گالوانیزه ، استفاده ‌از فلز مذاب یا روی مذاب است. روی دارای نقطه ذوب پایینی است.

در گالوانیزه با روی مذاب آن را بصورت مذاب در حمام مورد استفاده قرار می‌‌دهند و با استفاده ‌از غوطه‌ور سازی فلز در روی مذاب ، لایه‌ای از روی در سطح فلز تشکیل می‌‌شود که به ‌این پدیده ، غوطه‌وری داغ (Hot dip galvanizing) می‌گویند. لوله‌های گالوانیزه در ساخت قطعات مختلف ، در لوله کشی منازل و آبرسانی و ... مورد استفاده قرار می‌‌گیرند.


پوششهای قلع
قلع از فلزاتی است که ذاتا براحتی اکسید می‌‌شود و از طریق ایجاد اکسید در مقابل اتمسفر مقاوم می‌‌شود و در محیطهای بسیار خورنده مثل اسیدها و نمکها و ... بخوبی پایداری می‌‌کند. به همین دلیل در موارد حساس که خوردگی قابل کنترل نیست، از قطعات قلع یا پوششهای قلع استفاده می‌‌شود. مصرف زیاد این نوع پوششها ، در صنعت کنسروسازی می‌‌باشد که بر روی ظروف آهنی این پوششها را قرار می‌‌دهند.


پوششهای کادمیوم
این پوششها بر روی فولاد از طریق آبگیری انجام می‌‌گیرد. معمولا پیچ و مهره‌های فولادی با این فلز ، روکش داده می‌‌شوند.


فولاد زنگ‌نزن
این نوع فولاد ، جزو فلزات بسیار مقاوم در برابر خوردگی است و در صنایع شیرآلات مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع فولاد ، آلیاژ فولاد با کروم می‌‌باشد و گاهی نیکل نیز به ‌این آلیاژ اضافه می‌‌شود.

ارائه روشي جديد براي پوشش دهي آلياژهاي آهن

خوردگي يكي از عوامل تخيب سازه ها و قطعات فلزي و از نظر اقتصادي پارامتري هزينه بر است.يكي از روش هاي مهندسي مقابله با خوردگي ؛ ايجاد پوشش هايي با مقاومت بالا در برابر خوردگي ؛ بر سطح مورد نظر است.در اين ميان فلز روي به دليل خواص الكتذوشيميايي آن در مقايسه با فولاد و ويژگي محصولات خوردگي آن ؛ براي اين منظور اهميت ويژه اي دارد. يكي از روش هاي نوين پوشش دهي روي ؛ پوشش دهي به روش نفوذ در حالت جامد است كه داراي برتري هايي هم از نظر مهندسي سطح و خوردگي و هم از نظر اقتصادي و زيست محيطي نسبت به ساير روش هاي پوشش كاري روي است.با روش نفوذ در حالت جامد براي پوشش دهي و جلو گيري از خوردگي فولاد و چدن با روي ؛عمر قطعات ساخته شده با اين آلياژها تا چند برابر افزايش مي يابد.


خوردگي دشمن فلزات

خوردگي عبارت است از تخريب ناخواسته يك ماده در اثر واكنش ان با محيط اطرافش در اين ميان فلزات قابليت هدايت الكتريكي زيادي دارند و فرايند خوردگي در انها از نوع الكتروشيميايي است و اصول شيمي فيزيكي درباره ان مطرح ميشود .


امروزه اهميت خوردگي فلزات بيشتر از گذشته است چراكه استفاده از فلزات گسترش يافته است كاربردهاي


ويژه نظير انرژي اتمي استفاده از فلزات نادر و گرانقيمت را طلب ميكند كه جلوگيري از خوردگي انها نيز اهميت ويژه اي دارد خورندگي محيط بر اثر الودگي اب و هوا افزايش يافته است كه موجب افزايش خوردگي فلزات ميشود و در طراهي هاي جديد استفاده از سازه هاي سبكتر الزامي است و بنابراين همچون گذشته كه سازه ها سنگينتر بود نمي توان خوردگي را ناديده گرفت.


مهندسي سطح ؛به عنوان دانشي براي تكميل و بهبود خواص سطح در گستره اي از فلزات ؛پلاستيك ها ؛ پليمر ها و ساير مواد مهندسي جايگاه ويژه اي دارد و به همين دليل همواره شاهد نوآوري و ارتقا در روشهاي مهندسي سطح هستيم. به طور كلي با فرايند هاي سطح؛ خواص سطحي قطعات صنعتي را از لحاظ مقاومت سايشي و مقاومت خوردگي مي توان بالا برد. در اين شرايط در كنار افزايش عمر مفيد قطعات ؛امكان ساخت قطعات با مواد اوليه ارزان تر نيز ممكن ميشود. مهندسي سطح ؛ پهنه وسيعي از كاربرد ها از ماد تزئيني و در مصارف خانگي گرفته تا موارد فني و در مصارف صنعتي را شامل مي شود و تاثير مثبتي در انتخاب مواد ؛ روش توليد ؛ ملاحظات اقتصادي و نگهداري و تعميرات قطعات دارد.


در اين مان پوشش كاري يكي از روش هاي مهندسي سطح و براي تكميل خواص سطحي قطعات يا تعمير و بازسازي آنهاست . روش هاي متفاوتي براي پوشش كاري با توجه به خواص مورد نياز پوشش وجنس مواد اصلي يا پايه و نيز محدوديت هاي فني وجود دارد . اما نكته مشترك در همه اين روش ها ؛دستيابي به خواص بهينه تر و هزينه تمام شده كمتري با تغيير پارامتر هاي موثر در هر روش است .


يكي از مواردي كه براي مقابله با آن از پووشش كاري سطوح كمك گرفته مي شود ؛خوردگي و اكسيداسيون سطح قطعات است . خوردگي؛ عامل بخش عمده اي از شكست سازه هاي فلزي است و اهميت آن نه تنها از اين نظر است كه شكست در بيشتر موارد ناگهاني است ؛ بلكه بيشتر به علت حضور و تاثير همه جانبه آن است .


پوشش هايي از جنس روي


پوشش كاري روي با روش هاي متنوعي صورت مي گيرد و پوشش حاصل از هر كدام از اين روشها ؛ويژگي ها و مشخصات خود را دارند و پارامتر هاي متفاوتي مانند دماي فرايند؛ زمان فرايند؛ آناليز شيميايي محلول يا پودر فرآيند و ساير عمليات جانبي ديگر مانند عمليات حرارتي ؛ عمليات مكانيكي و عمليات شيميايي تكميلي در كيفيت پوشش تاثير دارند . بنابراين با توجه به خواص مورد نياز و مطالعات اقتصادي و محدوديت هاي هر فرآيند ؛ بايد روش مناسب را انتخاب كرد.


پوشش حاصل از روش نفوذي در حالت جامد داراي برتري هاي نسبي در مقايسه با ساير روش هاي ديگر است كه از آن جمله مي توان به عدم آلايندگي محيط زيست ؛ مصرف كمتر انرژي ؛ سهولت فرآيند پوشش كاري ؛ يكنواختي سطح پوشش ؛ امكان تشكيل پوشش هاي رنگي ؛ امكان پوشش كاري مناسب شيار ها ؛ لبه هاي تيز و منافذ قطعات و بويژه عمر طولاني تر (نرخ خوردگي كمتر) پوشش اشاره كرد.ضمن آنكه عمده ترين موارد كاربرد اين روش نوين؛ پوشش دهي پيچ و مهره ها ؛واشر ها ؛ بست ها و قطعات داراي منافذ و سوراخ هاي ريز و كوچك در صنايع خودرو سازي ؛صنايع دريايي و زير دريايي ؛قطعات كشاورزي و باغباني ؛ خطوط انتقال برق و تجهيزات ماهوارهاي و مخابرات ؛صنايع پتروشيمي و ... است.


اين روش براي نخستين بار در دنيا ؛ در سال 2000 ميلادي توسط يكتيم پژوهشي از دانشمندان روسي و به نام اسرائيل تحت عنوان تجاري distek ابداع و ثبت شد. به اين ترتيب تمامي صنايع استفاده كننده از اين روش پس از خريد تكنولوژي از اين شركت اسرائيلي براي تامين پودر مورد نياز و ساير خدمات فني به نمايندگي هاي انحصاري اين شركت در چند كشور وابسته هستند به همين دليل هم تا كنون از اين روش در كشور ايران استفاده نشده است و پس از مطالعات و پژوهش هاي انجام شده در اين زمينه و دستيابي به تركيب پودر مشابه است ؛ امكان استفاده صنعتي از اين روش بدون نياز به خريد تكنولوژي و وابستگي هاي بعدي در داخل كشور به وجود آمده است.


مزاياي نفوذ در حالت جامد

نرخ خوردگي در آهن پوشش داده شده با روش غوطه وري گرم گالوانيزه به طور متوسط 350 ميكرون است در حالي كه در نمونه به دست آمده اين ميزان به 15 ميكرون رسيده است . در اين طرح پوشش هايي با ضخامت 60 تا 95 ميكرون ايجاد شد و نتايج هم با استفاده از ميكروسكوپ نوري ؛ميكروسكوپ روبشي (STM) و همچنين با كمك اشعه ايكس (XRD) بررسي و صحت سنجي شد . در واقع به كمك اين روش با توجه به ضعف فولاد در برابر خوردگي ؛ فلز روي كه در سطح فلز قرار مي گيرد ؛ خورده شده و محصولات خوردگي آن با تشكيل لايه اي متراكم و چسبنده نفوذ خوردگي به فولاد را بسيار كند ميكنند. در اين شيوه كه نخستين بار در سال 2000 ميلادي ثبت شده ؛ پودر روي مخلوط با چند ماده كمكي ديگر ؛ در درجه حرارت معين و بدون نياز به ذوب شدن در سطوح فولاد نفوذ مي كند و پوش محافظ تشكيل مي شود . پيچيدگي اين روش در تعيين ميزان مواد كمكي ؛ حرارت مورد نياز و سرعت چرخش قطعات براي پوشش دهي به شمار ميرود.


در اين تحقيق عمليات پوشش دهي روي بر روي نمونه هايي از جنس فولاد ساده كربني انجام گرفت . از پودر روي هم به عنوان منبع تامين كننده روي ؛ استفاده شده است . به طور كلي در پوشش دهي به حالت چرخشي ؛ نمونه به همراه مخلوط پودر در يك محفظه استوانه اي فولادي ريخته مي شود . در واقع اين محفظه توسط يك موتور گرداننده با دور چرخش قابل كنترل در درون يك كوره مقاومتي استوانه اي با سرعت معين چرخانده مي شود . پس از تعيين تركيب بهينه پودر با توجه به نتايج آزمون پتانسيواستات و مطالعات ريز ساختاري ؛ در دما و زمان ثابت و سرعت چرخش معين ؛ به منظور دستيابي به شرايط مناسبي از متغيير هاي مؤثر در كيفيت پوشش ؛ فرآيند پوشش دهي صورت مي گيرد؛ سپس پس از تعيين دماي بهينه ؛ عمليات در مدت زمان هاي مختلف و پس از آن با سرعت چرخش هاي متفاوت انجام مي گيرد. به منظور بررسي امكان پذيري انجام فرآيند پوشش دهي در حالت ساده تر ؛ آزمايش هايي در حالت ثابت انجام مي شود . در اين روش ابتدا نمونه هاي آماده سازي شده به همراه پودر فرآيند در جعبه اي از جنس فولاد نسوز قرار مي گيرند و روي آنها با يك ورقه فولادي پوشانده مي شود و در نهايت به منظور جلوگيري از اكسيد شدن پودر با اتمسفر كوره ؛ سطوح جعبه با مخلوط گل و سيمان نسوز پوشانده مي شود.


در واقع در اين روش تشكيل لايه هاي آلياژي آهن روي باعث كاهش نرخ خوردگي پوشش ايجاد شده مي شود ؛ فاز زتا در آب بندي كردن ترك هاي موجود در لايه مياني (فاز دلتا) و در نتيجه افزايش مقاومت به خوردگي پوشش تاثير مثبت دارد ؛ استفاده از تركيب بهينه پودر فرآيند باعث افزايش مقاومت به خوردگي پوشش مي شود ؛ استفاده از تركيب بهينه پودر فرآيند باعث كنترل ضخامت فاز ترد و شكننده زتا مي شود و دستيابي به لايه اي متشكل از سه فاز گاما ؛ دلتا و زتا با روش پوشش دهي نفوذ در حالت جامد به حالت چرخشي امكان پذير است.


منبع: روزنامه جام جم به نقل از مهندس عبدالخالق حسن زاده ؛ فارغ التصيل كارشناسي ارشد دانشگاه صنعتي امير كبير

کد:

---

www.casting.co.sr

---

جوشکاری فولادهای ضد زنگ و ضد خوردگی

خصلت اصلی فولادهای استنلس مقاومت در برابر زنگ خوردگی است (داشتن کرم بیش از 12% موید همین مطلب است).نیکل موجود در این فولادها حتی به مقدار زیاد هم نمیتواند به تنهایی مقاومت در برابر خوردگی را زیاد کند.ولی با حضور کرم میتواند تا حد زیادی این وظیفه را بخوبی انجام دهد.مزیت اصلی نیکل تسهیل ایجاد فاز آستنیت و بهبود خاصیت مقاوم به ضربه فولادهای کرم نیکل دار است. مولیبدن شرائط خنثی سازی این فولاد را تثبیت می کند و عموما عامل افزایش مقاومت به خوردگی موضعی(Pitting) است.

به منظور اطمینان از تشکیل کاربیدهای پایدار که باعث افزایش مقاومت به خوردگی بین دانه ای میشود افزودن Ti و Nb به انواع معینی از فولادهای کرم-نیکل دار ضروری است.



1-فولادهای ضد زنگ

کرم و کربن عناصر اصلی اینگونه از فولادها را تشکیل میدهد. هر چند که مقدار کربن کمتر از 04/0درصد است تاثیر کرم بر استحکام کششی حتی در مقادیر 13 و 17و 20درصد بسیار ناچیز است. در حالیکه در مقادیر زیادتر کربن با عملیات حرارتی مناسب امکان دستیابی به استحکام کششی منایب و عملیات مکانیکی مورد نظر فراهم میشود.

با توجه به ریزساختار فولادهای کرم دار را به شرح زیر میتوان دسته بندی کرد:

الف-فولادهای کرم دار-فریتی(12 تا 18 درصد کرم -1/0درصد کربن)

ب- فولادهای کرم دار-نیمه فریتی(12 تا 14 درصد کرم -08/0 تا 12/0 درصد کربن)

ج-فولادهای کرم دار-مارتنزیتی(12 تا 18 درصد کرم و بیش از 3/0 درصد کربن)

د- فولادهای کرم دار-قابل عملیات حرارتی(12 تا 18 درصد کرم -15/0 تا 20/0 درصد کربن)



این دسته بندی را در مورد جوش پذیری نیز میتوان تکرار کرد.



تحت شرایط حرارتی نامناسب فولادهای فریتی(گروه الف) تمایل به تشکیل دانه های درشت نشان میدهند. انرژی حرارتی ناشی از جوشکاری منجر به رشد دانه بندی میشود که نمیتوان آنرا با پس گرمایش برطرف نمود.در نتیجه کاربید رسوب میکند و در مرز دانه های فریت باعث شکنندگی و کاهش شىيى مقاومت به ضربه فلؤ جوش ميشود.برای غلبه بر این حالت باید از الکترود آستنیتی تثبیت شده با 19 درصد کرم و 9 درصد نیکل استفاده نمود.فلز جوشی که بدین ترتیب حاصل میشود دارای خاصیت آستنیتی و مقاومت به ضربه بالا است.فلز جوشی که بدین طریق حاصل میشود از نظر مقاومت به خوردگی مطابق فولددهای ضدزنگ فریتی میباشد اما از نظر ظاهر با فلز مبنا تفاوت رنگ دارد.در صورتیکه اجبار در یکرنگی باشد باید از فیلر متال مشابه( مثلا 18 درصد کرم به همراه کمی Ti)استفاده شود.Tiدر مقادیر جزیی نقش موثر در ریز دانه کردن فلز جوش دارد.

بعلت رابطه گریز ناپذیر بین رشد دانه ها با از دست رفتن استحکام ضربه ای چاره ای جز کاستن از تنش های حرارتی ناشی از عملیات جوشکاری وجود ندارد و برای نیل به این منظور تمهیداتی نظیر الکترود با قطر کم و سرعت جوشکاری بیشتر و پیش گرمایش 200تا 300 درجه سانتیگراد باید به کار رود.

پس گرمایش در حدود 700 تا 800 درجه سانتیگراد خاصیت استحکام به ضربه فلز جوش را بهبود میدهد.

همچنین آنیلینگ(Annealing)به مدت کم نیز باعث تجمع کاربید شده و تا حدی شکنندگی فلز جوش را جبران میکند و همینطور به تنش گیری نیز کمک میکند. ولی هرگز باعث رفع کامل درشت دانگی HAZنمیشود.

اقدامات مشابهی حین جوشکاری فولادهای نیمه فریتی و کوئنچ تمر شده با 12 تا 14 درصد کربن (دسته ب ) نیز ضروری است. میدانیم که سرد کردن سریع باعث تشکیل فاز شکننده مارتنزیتی میشود لذا ضرورت دارد که درجه حرارت قطعه حین انجام جوش بالا نگهداشته شود. قطعه کار ابتدا 300 تا 350 درجه پیش گرم میشود.درجه حرارت بین پاسی(Inter pass) 300 درجه مناسب است و از این کمتر نباید شود.ضمنا قطعه کار باید بلافاصله در دمای 700 تا 760 درجه پس گرم شود.این سیکل حرارتی در مجموع باعث ایجاد فلز جوشی با ساختار یکنواخت و چقرمه در کل طول درز جوش مسشود و خطر شکنندگی و رشد دانه ها را تا حدود زیادی مرتفع میکند.

فولادهای کرم دار مارتنزیتی (دسته ج)معمولا قابل جوش نیستند و صرفا به منظور تعمیر و اصلاح عیوب جوشکاری بر روی آنها انجام میپذیرد. برای جوشکاری فولادهای کرم دار با 12 تا 14 درصد کرم مقدار کربن در فیلر متال نباید از 25/0درصد تجاوز کند.این نوع فولاد در هوا سخت میشود.از اینرو هیچ اقدام پیشگیرانه موثری به منظور غلبه بر سخت شده HAZوجود ندارد.اما با اعمال پیش گرم زیاد که با پس گرم بلافاصله قطعه همراه باشد میتوان تاحدودی مشکل را برطرف کرد و سختی نامطلوب را در حد پایینی نگاه داشت.دمای پس گرم 750 تا 800 توصیه میشود و کمتر از این دما ممکن است باعث تاثسر منفی در مقاومت به خوردگی شود.

آنیلینگ در حرارتی بین650 تا 650 درجه ممکن است باعث رسوب کاربید و بروز خوردگی بین دانه ای شود.



2-فولادهای مقاوم به خوردگی

فولادهای آستنیتی مقاوم به خوردگی کرم-نیکل دار عموما دارای خواش جوشکاری مطلوبی هستند(جوش پذیرند). اما خصوصیاتی چند از این فلزات باید مدنظر قرار گیرد.



الف-ضریب هدایت حرارتی کم.

ب- ضریب انبساط حرارتی زیاد.

ج-سرشت انجماد اولیه این نوع فولادها که تاثیر مهم و تعیین کننده ای بر مکانیزم وقوع ترگ گرم در آنها دارد.وجود مقدار مشخصی از فریت در فلز جوش بیانگر مقاومت ـن به ترک گرم است.

به کمک نمودار شفلر-دولانگ امکان تعیین ریز ساختار بر اساس ترکیبات فلز جوش ممکن است.

نمودار شفلر-دولانگ کمکی عملی در تعیین مقدار تقریبی فریت(فریت دلتا)و سرشت ریز ساختار تشکیل شده حین جوشکاری فولادهای آلیازی غیر همجنس اراوه میدهد.علاوه بر این برآوردی کلی از تاثیرات مقادیر کم فریت بر مقاومت به ترک گرم فلز جوش آستنیتی را مقدور میسازد.تجربه ثابت کرده که روشهای متفاوت تعیین درصد فریت عملا مساله ساز است و طبق توافق جهانی به جای درصد فریت تعداد فریت را مبنا و ماخذ محاسبات قرار میدهند .



دوستانیکه احتمالا از مطالب مربوط به نمودار شفلر آنچنان برداشت منسجم و دقیقی نداشتند کاملا حق دارند و پیشنهاد میکنم به کتب و منابع معتبر برای فهم بهتر مطلب مراجعه کنند. و فرصت بهتر پرداختن به این مطالب مهم فعلا در توان بنده نیست.



3-فولادهای مقاوم به حرارت

الف-فولادهای فریتی یا فولادهای فریتی-پرلیتی از نوع (Cr یا Cr-Si و Cr-Si-Al) و فولدهای فریتی-آستنیتی

ب-فولادهای مقاوم به حرارت از نوع آستنیتی از نوع Cr-Ni-Si

در حالیکه در جوشکاری قطعات فولادی از نوع آستنیتی با الکترودها ی همجنس آن پیشگرم قطعه ضرورتی ندارد فولادهای مقاوم به حرارت از نوع فریتی کرم دار را معمولا 100 تا 300 درجه پیش گرم و در 750 درجه هم پس گرم و آنیل میکنند.علت اینکار هم غلبه بر درشت دانگی و تمایل به ترد شدن HAZ است.

قطعات ریختگی از جنش فریت_آستنیت را باید در حالت گرم 700تا800 درجه جوش داد و اجازه داد که به تدریج سرد گردد.

جوشکاری فولادهای فریتی و فریتی-پرلیتی با الکترودهای هم جنس قطعه کار کاهش در استحکام ضربه ضربه ای فلز جوش را نشان میدهد لذا پیشنهاد میشود این نوع فولادها را باالکترودهای آستنیتی مقاوم به حرارت جوش داد.در این حالت نیز باید توجه داشت که مقاومت به حرارت فلز جوش آستنیتی در محیط احتراق با گازهای اکسید کننده با هوا تقویت میشود و طبیعتا این مقاومت به حرارت در محیط گازهای احیا کننده به مقدار زیادی کاهش می یابد برای غلبه بر محیط احتراق با مقدار زیاد گاز گوگرد استفاده از الکترودهایی با کرم زیاد توصیه میگردد.

سلام
ممنون که چنین تاپیکی رو زدین.
من قبلا یه تاپیک زدم می خواستم در مورد نانو تکنولوژِی و رشته هاش اطلاعات کسب کنم
حالا اگه مقدور هست براتون توضیحات کاملی در مورد این گرایشش بگید.
منظورم دانشگاه هاش و مقاطع و بازار کار و غیره است
ممنون

نانو‌تكنولوژي

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

مفاهيم بنيادين

يك نانومتر (nm) يك ميليارديم متر است . براي آن‌كه تصوري از اين ابعاد داشته‌ باشيد مي‌توانيد فرض كنيد 10 اتم هيدروژن پشت سر هم به خط شده‌اند (لطفا نگران امكان فيزيكي‌ي اين فرض نباشيد! ). طول اين قطار هيدروژني،1 نانومتر است. اگر تصوري از اندازه‌ي اتم هيدروژن نداريد به اين مثال توجه كنيد:نسبت نانومتر به متر تقريبا مثل نسبت شعاع يك تيله‌ي كوچك است به شعاع كره‌ي زمين. واگر هنوز تصوري از نانومترنداريد فرض كنيد يك روز صبح پدر شما مي‌خواهد با ريش‌تراش صورتش را اصلاح كند، در مدتي كه او ريش‌تراش را روشن مي‌كند تا به صورتش نزديك كند(فرض كنيد ريش‌تراش سالم است.) چه مقدارموهاي صورت او رشد مي‌كند؟ اين طول همان 1 نانومتر است!
اگر هنوز احساسي نسبت به نانومتر پيدا نكرده‌ايد مشكل خودتان است!

معرفي رشته

نانو‌تكنولوژي زمينه‌اي از دانش كاربردي است كه مباحث متنوعي را پوشش مي‌دهد وهدف اصلي آن كنترل ماده در ابعاد 1 تا 100 نانومتر ونيز ساخت ومهندسي وسيله‌هايي در اين ابعاد است.
اين دانش يك دانش ميان‌رشته‌اي است كه از رشته‌هاي متعدد و متنوعي مشتق شده ‌است، رشته‌هايي نظير فيزيك، مهندسي مواد، پليمر، مهندسي برق، و مهندسي مكانيك. البته به فراخور نياز از رشته‌هاي ديگر نيز بهره مي‌گيرد.
نانو تكنولوژي را مي‌توان بسط قوانين دانش‌هاي موجود در ابعاد نانو يا حتا طرح‌ريزي جديد دانش‌هاي موجود با روي‌كردي نوين دانست. دو روي‌كرد اصلي در نانو تكنولوژي مورد توجه قرار مي‌گيرد: روي‌كرد از بالا به پايين و روي‌كرد از پايين به بالا كه در اولي يك نانوشيء از موجودات بزرگ‌تري بدون كنترل بر سطح اتمي تشكيل مي‌شود در حالي‌كه در دومي مواد از تركيبات مولكولي كه خود را به طور شيميايي خود‌آرايي مي‌كنند تشكيل مي‌شود.
پيش‌رفت علم و تكنولوژي وتوليد ابزارهاي دقيق سنجشي نظير ميكروسكپ نيروي اتمي(AFM) و ميكروسكپ تونل‌زني‌ي پيمايشي(STM) به پژوهش ونو‌آوري در عرصه‌ي نانو شتاب قابل ملاحظه‌اي بخشيد.



كمي تاريخ‌چه...

نخستين جرقه‌ي شكل‌گيري‌ي نانوتكنولوژي به عنوان يك دانش فراگير در نشست انجمن فيزيك امريكا در29 دسامبر1959 زده شد. جايي‌كه ريچارد فاينمن«Richard Feynman» (اطلاعات خود را مرور كنيد! نام اورا قبلا جايي نديده‌ايد؟) سخن‌راني مشهور خود را باعنوان« در آن پايين فضاي زيادي هست!» ايراد كرد. او در اين سخن‌راني فر‌آيندي را پيش‌بيني و توصيف كرد كه با پي‌گيري‌ي آن انسان قادر به دست‌كاري‌ي اتم‌ها و مولكول‌هاي منفرد است.
بااين‌وجود واژه‌ي نانوتكنولوژي «Nano technology» نخستين‌ بار توسط نوريو تاني‌گو‌چي «Norio Taniguchi» در سال 1974 ميلادي به‌ كار برده شد. او نانوتكنولوژي را چنين توصيف مي‌كند: نانوتكنولوژي به‌طور عمده شامل فرآيند تفكيك، تقويت، وتغيير شكل مواد به صورت تك‌اتم يا تك‌مولكول است.....
شش سال بعد يعني در سال 1980 ميلادي اريك دريكسلر«Eric Drexler» ايده‌ي زير‌بنايي اين تعريف را مورد كاوش قرار داد. او اهميت فناوري پديده‌هاي در ابعاد نانو را توسعه داد و در همين راستا كتاب «موتور آفرينش» را به رشته‌ي تحرير در‌آورد.
فناوري و دانش نانو در اوايل دهه‌ي 80 ميلادي با تولد دانش خوشه‌اي«cluster science» (شاخه‌اي از فيزيك كه به ذرات كوچك چند اتمي مي‌پردازد.) واختراع ميكروسكوپ تونل‌زني‌ي پيمايشي (STM) با تواني بيش از پيش وارد مرحله‌ي جديدي از حيات خود شد....



دورنمايي از ماده

بسياري از ويژگي‌هاي فيزيكي‌ي ماده تحت تأثير اندازه‌ي سيستم است. يعني بسياري از اين ويژگي‌ها با كوچك شدن اندازه‌ي سيستم تغيير مي‌كند.
مكانيك آماري ونيز كوانتم مكانيك اين تغييرات را پيش‌بيني و توصيف مي‌كنند.
اثرهاي كوانتمي با گذار از ابعاد متر به ميكرومتر مشاهده نمي‌شوند. اما وقتي به ابعاد نانومتر برسيم قوانين حاكم بر رفتار سيستم كما‌بيش كوانتمي خواهد‌بود.
به‌علاوه شمار زيادي از ويژگي‌هاي فيزيكي، مكانيكي، الكتريكي، نوري و...در مقايسه با همين ويژگي‌ها در اندازه‌هاي ماكروسكپي(درشت مقياس) تغيير خواهد كرد. ضمن آن‌كه در ابعاد نانو ويژگي‌هاي خاص ذرات، دريچه‌اي به سوي تعامل با زيست‌مواد (biomaterial) مي‌گشايد.
همان‌طور كه در بالا اشاره شد مواد در ابعاد نانو نسبت به ابعاد ماكروسكپي ويژگي‌هاي متفاوتي از خود به نمايش مي‌گذارند. به عنوان نمونه:

ماده‌ي كدر شفاف مي‌شود(مس).
ماده‌ي ساكن متحرك مي‌شود(پلاتينيم).
جامد در دماي اتاق به مايع تبديل مي‌شود(طلا).
نارسانا ،رسانا مي‌شود(سيليكون). و...

نانو در پزشكي، شيمي و انرژي

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

كاربردهاي نانو در پزشكي

در پزشكي و زيست‌شناسي، ويژگي‌هاي منحصر به فرد نانومواد به منظورهاي مختلفي به كار گرفته مي‌شوند. واژه‌هايي نظير نانوتكنولوژي زيست‌داروها،‌ بيونانوتكنولوژي و نانوپزشكي براي توصيف اين دانش تلفيقي به‌كار مي‌روند.
كارآيي ساختارها و مولكول‌هاي زيستي هنگامي كه نانومواد به آن‌ها اضافه مي‌شوند،‌افزايش مي‌يابد. مقياس اندازه‌ي نانومواد در حدود مقياس ساختارها و مولكول‌هاي زيستي است. بنابراين نانو مواد مي‌توانند براي كاربردها و تحقيقات زيست‌پزشكي هم در محيط‌هاي طبيعي و هم در محيط‌هاي مصنوعي به‌كار گرفته شوند.
تركيب در زمينه‌ي نانومواد و زيست‌شناسي به ايجاد و توسعه‌ي ابزارهاي تشخيصي، عامل‌هاي هم‌سنجي ابزارهاي تحليل، كاربردهاي درمان فيزيكي و حامل‌هاي تحويل دارو و ... منجر شده است..

تحويل دارو

كل مصرف دارو و نيز عوارض جانبي آن به‌وسيله‌ي جاي‌گزيني مناسب حامل فعال دارو صرفا در موضع درد و محل تمركز بيماري به طور قابل ملاحظه‌اي كاهش مي‌يابد. اين دسترسي انتخابي به محل مورد نظر، هزينه‌هاي مادي و نيز رنج‌هاي انساني بسياري را كاهش مي‌دهد. مواد نانو متخلخل نمونه‌اي از موادي هستند كه در‌حالي‌كه از ملكول‌هاي كوچك دارو نگه‌داري مي‌كنند، آن‌ها را به محل موردنظر كه از پيش تعيين شده، انتقال مي‌دهند.
روش ديگري براي كاهش مصرف دارو به‌كارگيري سيستم‌هاي الكترومكانيكي كوچك است.هدف از بكارگيري اين سيستم‌ها، آزاد كردن فعال داروهاست. مثلا از اين روش براي درمان سرطان به‌وسيله‌ي نانوذرات آهن يا پوسته‌هاي طلا استفاده‌مي‌شود.

مهندسي بافت
نانوتكنولوژي مي‌تواند به بازتوليد و نيز بازسازي بافت‌هاي تخريب ‌شده و معيوب كمك كند. اين كار توسط «مهندسي بافت» انجام مي‌شود. مهندسي بافت به زودي جاي‌گزين درمان‌هاي متعارف امروزي نظير پيوند عضو، القاء مصنوعي و .. مي‌شود.
بخشي از عمليات مهندسي بافت استفاده از نانومواد براي تكثير سلول‌هاي برانگيخته به روش مصنوعي است.
بايد توجه كرد كه راه‌بردها و دستاوردهاي مهنديسي بافت،‌ بايد در چارچوب موازين اخلاقي قرار داده شود. به همين منظور بحث‌هاي گسترده‌اي در سطح بين‌المللي مطرح است و به تدريج قوانين متعددي در اين زمينه به تصويب مي‌رسد.



--------------------------------------------------------------------------------

كاربردهاي نانو در شيمي


روش‌هاي كاتاليز و فيلتراسيون (تصفيه) شيميايي دو مثال برجسته از زمينه هايي هستند كه نانوتكنولوژي همواره در آن‌هاي موثر بوده است.
همان‌طور كه مي‌دانيم تركيب مواد مختلف،‌فر‌اورده‌هاي جديدي با ويژگي‌هاي متفاوت شيميايي ( و اگر بتوانيم فرآيند واكنش را به نوعي كنترل كنيم موادي با ويژگي‌هاي متفاوت و مناسب )‌توليد مي‌كند.
بنابراين به اين معنا شيمي در حقيقت با دانش نانو ارتباطي نزديك دارد.
به طور مختصر، شيمي نانومواد جديدي توليد مي‌كند. به يك معني همه‌ي تركيبات شيميايي مي‌توانند توسط نانوتكنولوژي توضيح داده شوند.

كاتاليز

سودمندي استفاده از نانومواد به عنوان كاتاليزگرهاي شيميايي به‌دليل نسبت بزرگ سطح به حجم اين مواد است. نانوذرات مي‌توانند در كاتاليز در سلول‌هاي سوختي، مبدل‌هاي كاتاليك و حتي ابزارهاي كاتاليز نوري به‌كار گرفته شوند.

فيلتراسيون (تصفيه)

نانوشيمي در فرآيند تصفيه فاضلاب‌ها، تصفيه‌ي هوا، در دستگاه‌هاي ذخيره‌سازي انرژي و ... نقش مهمي بازي مي‌كند.
روش‌هاي مكانيكي و شيميايي مي‌توانند براي تكنيك‌هاي تصفيه مورد استفاده قرار گيرند. يكي از اين مراحل تصفيه استفاده از غشاهايي با سوراخ‌هايي به اندازه‌ي مناسب است، به‌وسيله‌ي اين روش مايع در ميان غشا فشرده مي‌شود. غشاهاي نانومتخلخل براي تصفيه‌ي مكانيكي مي‌توانند از نانولوله‌ها تشكيل شوند و منافذي بسيار كوچك،‌ حتي كوچك‌تر از 10 نانومتر داشته باشند.
اساسا نانو تصفيه براي تفكيك يون‌ها و جداسازي سيالات به‌كار گرفته مي‌شود.
نانوذرات مغناطيسي روشي كارآمد و موثر براي زدودن آلاينده‌هاي فلزهاي سنگين از فاضلاب‌ها به كمك استفاده از شگرد جداسازي مغناطيسي است.
استفاده از ذرات نانومغناطيس، بازده جذب آلاينده‌ها را افزايش مي‌دهد و نسبت به روش‌هاي سنتي تصفيه، ارزان‌تر است.


--------------------------------------------------------------------------------

كاربردهاي نانو در انرژي

پيشرفته‌ترين طرح‌هاي نانوتكنولوژي كه به نوعي به انرژي مربوط‌اند عبارت‌اند از:
ذخيره‌سازيف تبديل، توليد بهينه بوسيله‌ي كاهش آهنگ فرآيندها و مواد، صرفه‌جويي انرژي (به عنوان مثال به وسيله‌ي عايق‌سازي گرمايي بهتر) و منابع انرژي تجديد‌پذير پيشرفته.

كاهش مصرف انرژي

روشي عملي براي كاهش مصرف انرژي،‌عايق‌بندي بهتر سيستم‌هاست.
اين كار با استفاده از سيستم‌هاي كارآمدتر سوخت و روشنايي، استفاده از مواد سبك‌تر با استحكام بيشتر در صنعت حمل و نقل و ... قابل حصول است.
لامپ‌هاي متداول امروزي صرفا حدود 5 درصد انرژي الكتريكي را به نور تبديل مي‌كنند. دستاوردهاي نانوتكنولوژي نظير ديودهاي گسيل نوري (LED) به كاهش شديد مصرف انرژي در وسايل روشنايي ‌زا مي‌انجامد.

افزايش كارآيي توليد انرژي

بهترين سلول‌هاي خورشيدي امروزي لايه‌هايي از چندين نيمه‌رساناي مختلف است كه روي هم قرار دارند و به اين ترتيب نور با انرژي‌هاي مختلف (بسامدهاي مختلف) را جذب مي‌كنند.
اين سلول‌ها ، صرفا از 40 درصد انرژي خورشيدي استفاده مي‌كنند.
نانوتكنولوژي بازده تبديل انرژي را به كمك استفاده از نانوساختارهايي با پيوستاري از شكاف‌هاي انرژي، افزايش مي‌دهد.
ميزان بازده موتور احتراق داخلي حدود 30 درصد تا 40 درصد در لحظه است.
نانوتكنولوژي مي‌تواند اين بازده را به‌وسيله‌ي طراحي كاتاليزگرهاي ويژه‌اي با بيشينه سطح ممكن افزايش دهد.

استفاده از سيستم‌هاي انرژي دوست‌دار محيط

سلول‌هاي سوختي كه توان خود را از سوخت هيدروژن تامين مي‌كنند نمونه‌اي از چنين سيستم‌هايي هستند.
اين سلول‌ها بر مبناي استفاده از انرژي‌هاي تجديدپذير توليد شده‌اند (البته به طور ايده‌آل).
نانوتكنولوژي مي‌تواند در كاهش بيشتر آلاينده‌هاي توليد شده در موتورهاي احتراق نقش موثري داشته باشد. اين كار توسط فيلترهاي نانومتخلخل، يا با پوشش‌ كاتاليزوري روي ديواره‌هاي سيلندر و يا با نانوذرات كاتاليزوري به عنوان ماده افزودني به سوخت، انجام مي‌شود.

باتري‌هاي بازيافتي

به خاطر چگالي انرژي نسبتا پايين باتري‌ها، زمان كاركرد آن‌هاي محدود است. بنابراين آن‌ها به تعويض يا شارژ مجدد نياز دارند.
به كمك صنعت نانو مي‌توان باتري‌هايي با ظرفيت انرژي بالاتر يا باتري‌هايي قابل شارژ و يا حتي ابرخازن‌هايي با ميزان شارژكنندگي بيشتر – كه از نانو مواد در آن‌ها استفاده مي‌شود – طراحي و توليد كرد.

كاربرد نانو در صنايع سنگين، فناوري اطلاعات و كالاهاي مصرفي

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

كاربرد نانو در صنايع سنگين


برخي كاربردهاي قطعي و اجتناب‌ناپذير نانوتكنولوژي در صنايع سنگين است:

هوانوردي

مواد سبك‌تر و با استحكام بيشتر كاربردهاي وسيعي در سازه‌هاي هوانوردي و نيز در فضانوردي دارند. زيرا در هر دو مورد وزن شاخص مهمي در فرآيندها و دستگاه‌هاي هوانوردي و فضانوردي است.


پالايش‌گاه‌ها

با استفاده از كاربردهاي نانوتكنولوژي محصولات پالايش‌گاه‌ها (نظير فولاد و آلومينيوم) با خلوص بيشتري توليد خواهند شد.


صنعت حمل و نقل

مواد سبكي كه در عين حال از استحكام خوبي هم برخوردار باشند، در صنعت حمل و نقل نيز به‌كار گرفته مي‌شوند. وسايلي كه از اين مواد ساخته شده باشند، هم سرعت بيشتري دارند و هم از امنيت بيشتري برخوردارند.



سازه‌هاي ساختماني

بتن يكي از مهم‌ترين سازه‌هاي ساختماني است كه هرچه مقاومت و نفوذپذيري آن بالاتر باشد، ‌مرغوب‌تر است. با اضافه كردن نانوذرات ويژه‌اي به سنگ‌هاي متخلخل بتن و پخش يكنواخت اين ذرات مي‌توان بتني با مقاومت بالا، نفوذپذيري كم و البته به طور قابل‌ملاحظه اي سبك توليد كرد.



--------------------------------------------------------------------------------



كاربردهاي نانو در فناوري اطلاعات و ارتباطات



دستگاه‌هاي نيمه‌رساناي جديد

دستگاه‌هايي كه ساختار آنها بر اسپينوترنيك مبتني است نمونه‌اي از به‌كارگيري نانوتكنولوژي در صنعت ارتباطات و فناوري اطلاعات است. مقاومت ماده در برابر ميدان خارجي كه از اسپين الكترون‌ها ناشي مي‌شود، مقاومت مغناطيسي نام دارد. اين مقاومت مي‌تواند به طور قابل ملاحظه‌اي در اشياء نانومقياس تقويت شود. اين مقاومت مغناطيسي كه به GMR موسوم است ميزان چگالي ذخيره‌اي داده‌ها را در ديسك سخت افزايش مي‌دهد.
نوع ديگري از مقاومت مغناطيسي، مقاومت مغناطيسي تونل‌زن (TMR) است و به دليل وابستگي اسپين الكترون‌ها به تونل‌زني آن الكترون از لايه‌هاي فرومغناطيس مجاور اتفاق مي‌افتد.
اثرات GMR و TMR هردو مي‌توانند در ساخت يك حافظه‌ي اصلي غير فرار براي كامپيوترها مورد استفاده‌ي علمي قرار گيرند. چنين كاربردي در ساختار حافظه دسترسي تصادفي مغناطيسي (MRAM)‌ ديده مي‌شود.
در فناوري اطلاعات نوين، دستگاههاي الكتريكي آنالوگ قديمي به وسيله‌ي دستگاه‌هاي الكترونوري يا نوري جايگزين مي‌شوند. زيرا اين دستگاه‌ها به ترتيب پهناي باند و ظرفيت بيشتري نسبت به دستگاه‌هاي قبلي دارند.
در اين عرصه بلورهاي فوتونيك و نقاط كوانتومي دو موضوعي هستند كه نتايج تحقيقات در باره‌ي آنها بسيار اميدبخش است.
بلورهاي فوتونيك موادي هستند با يك متغيير تناوبي در شاخص انكساري با يك شبكه كه نصف طول‌موج نوري است كه مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
اين بلورها شبيه نيمه‌رساناها عمل مي‌كنند، با اين تفاوت كه نيمه‌رساناها با الكترون‌ها سروكار دارند ولي اين بلورها با نور و فوتون‌ها.


كامپيوترهاي كوانتمي

تمام دستاوردهاي جديد در زمينه‌ي كامپيوتر از قوانين كوانتم براي كامپيوترهاي كوانتمي جديد استفاده مي‌كند. اين كامپيوترها سبب كوتاه شدن زمان انجام الگوريتم مي‌شوند.



--------------------------------------------------------------------------------



كالاهاي مصرفي

نانوتكنولوژي به سرعت بازار كالاهاي مصرفي را با توليد محصولاتي با كارايي‌هاي نوين تحت سلطه‌ي خود در مي‌آورد:


--------------------------------------------------------------------------------

مواد غذايي

نانوتكنولوژي در زمينه‌ي توليد، فناوري و بسته‌بندي محصولات غذايي مورد استفاده قرار مي‌گيرد. فرآيند پوشش توسط نانوكامپوزيت‌ها مي‌تواند صنعت بسته‌بندي غذاها را دگرگون كند. اين روش بدين ترتيب انجام مي‌شود كه عوامل ضد ميكروب به طور مستقيم در سطح لايه‌ي پوشش قرار مي‌گيرند. نانوكامپوزيت‌ها مي‌توانند گذردهي گاز از ميان فيلترهاي مختلف را به فراخور شرايط و برحسب نياز براي محصولات مختلف افزايش يا كاهش دهند. ضمنا مي‌توانند ويژگي هاي مكانيكي و مقاومت در برابر گرما را بهبود بخشند و نيز ميزان عبور اكسيژن را كاهش دهند.



محصولات خانگي

برجسته‌ترين كاربرد فناوري اطلاعات توليد شيشه‌ها يا سراميك‌هايي با سطوح خودتميزكن (Self-Cleaning) است.
ذرات نانو سراميك همواري و مقاومت گرمايي ابزارهاي متداول خانگي را بهبود مي‌بخشد.


نور

نانواپتيك امروزه مي‌تواند دقت انواع اعمال جراحي بر روي چشم به كمك ليزر را افزايش دهد.


منسوجات

با استفاده از نانوالياف لباس‌هاي ضدآب، ضدلك و ضد چروك توليد مي‌شود. چنين لباس‌هايي نياز به شستشوي كمتري و نيز نسبت به لباس‌‌هاي معمولي با آب با دماي كمتري شسته مي‌شوند.

دوست عزيز اگر منظور شما تحصيل در رشته‌ي نانو در مقاطع بالاتر تحصيلي است، خوب است به چند نكته توجه كني: اول اين كه تحصيل در مقطع كارشناسي ارشد مستقل از كارشناسي است و بنابر اين در صورت تمايل مي‌توان از هر رشته‌اي در كارشناسي به هر رشته‌اي در كارشناسي ارشد(از جمله نانوتكنولژي!) تغيير رشته داد. دوم اين‌كه رشته‌هاي مختلف مهندسي مثل شيمي، صنايع، مكانيك ، متالورژي و.. و رشته‌هاي علوم مثل فيزيك و شيمي وحتا زيست‌شناسي به‌طور مستقل گرايش‌هايي با عنوان نانو دارند.

رشته‌ي نانوتكنولوژي در مقطع كارشناسي ارشد به تازگي در چند دانشگاه ايران راه‌اندازي گرديده است :

مهندسی متالورژی با گرایش نانو در دانشگاه تربیت مدرس
مهندسی شیمی با گرایش نانو در دانشگاه کاشان
مهندسی متالورژی با گرایش نانو در دانشگاه تهران
دانشگاه شریف هم دکترای نانو با سه گرایش برقرار کرده بود که با مدرک لیسانس هم می شد در آن شرکت کرد.

چند دانشگاه دیگر هم موافقت برای تاسیس رشته نانو گرفته اند که امسال دانشجو حواهند گرفت.

برای اطلاعات بیشتر باید به سازمان سنجش، کمیته نانوفناوری وزارت علوم و یا ستاد نانو مراجعه کنید.

در نشانی زیر فهرست مراکزی که در زمینه نانودانش و نانوفناوری در ایران کار می کنند ذکر شده است:

کد:

---

http://www.nano.ir/info/center2.php

---

مجموعه اي از سايتهاي مفيد در زمينه نانوتكنولوژي

کد:

---

www.foresight.org

---

این سایت با نام PREPARING FOR NANOTECHNOLOGY به معنای آمادگی برای نانوتکنولوژی به ارائه مطالب آموزشی درباره نانوتکنولوژی به افراد از درجه مبتدی تا متخصص می پردازد . در سایت اخبار نانوتکنولوژی ، رویدادهای جهانی ، تحقیقات به عمل آمده درباره نانوتکنولوژی ، انتشارات به صورت مجله و همچنین امکان به عضویت در آمدن در این سایت در دسترس مراجعه کنندگان قرار گرفته است .

کد:

---

www.nanotechnews.com

---

سایت NANOTECHNEWS یک سایت اطلاع رسانی و خبری درباره رویدادها و همچنین کشفیات به عمل آمده در دنیای نانوتکنولوژی می باشد . در سایت امکان جستجوی مطالب وجود دارد و همچنین مراجعه کننده می تواند به LINK های قرار داده شده در سایت مراجعه کند تا با سایت های مرتبط با نانوتکنولوژی آشنا گردد .

کد:

---

www.nanodot.org

---

سایت NANODOT درباره علم جدید و به روز نانوتکنولوژی به ارائه اطلاعات و مطالب آموزشی می پردازد . موتور جستجوی سایت این امکان را فراهم می کند تا مطالب مورد نظر را در سایت جستجو کنیم . همچنین در این سایت اخبار و موضوعات خبری درباره موضوع سایت آورده شده است . ژورنال منتشر شده در این سایت را می توان از طریق پست الکترونیکی دریافت کرد . عضویت این سایت نیز رایگان می باشد .

کد:

---

www.nano.org.uk

---

انستیتوی نانوتکنولوژی در این سایت به معرفی خود و فعالیت هایی که در آن موسسه انجام می شود .می پردازد . این انستیتوی نوپا ارائه دهنده اخبار و گزارشات و نتایج تحقیقات به عمل آمده در زمینه علم جدید نانو تکنولوژی است . این سایت نشریه ای منتشر می کند که قابل دسترس برای مراجعین به سایت است ، همچنین LINK به سایت های مرتبط ، کتاب های نانوتکنولوژی ، تصاویر نانو و امکانات عضو شدن را می توان از موارد خدمات این سایت معرفی کرد .

کد:

---

www.pa.msu.edu/cmp/csc/nanotube.html

---

این سایت را می توان یکی از منابع اطلاعاتی مهم در زمینه NANOTUBE در اینترنت دانست . در سایت LINK به سایت های مرتبط ، نتایج تحقیقات ، تولیدات ، مراکز تحقیقاتی ، سورس های مطالعاتی و مراکز دانشگاهی محقق در زمینه NANOTUBE معرفی شده اند .

کد:

---

www.nano.gov

---

ساین پیشرو های نانوتکنولوژی ارائه کننده نتایج تحقیقات و نیز آخرین اخبار دنیای نانوتکنولوژی می باشد . در این سایت می توان از امکانات SEARCH استفاده نمود ، همچنین تحقیقات ، اکتشافات و ابداعات به عمل آمده در این زمینه را می توان در این سایت مشاهده کرد و در صورت علاقه از آنها استفاده نمود .

کد:

---

www.euspen.org

---

سایت EUSPEN معرف جامعه اروپائی نانوتکنولوژی می باشد . در این سایت به مواردی چون نحوه عضویت در سایت ، رویدادها ، انتشارات موسسه ، LINK های وابسته به موضوع سایت ، آموزش ، امکانات جستجو ، کتابخانه کتب و مقالات فنی و اخبار جدید دنیای نانوتکنولوزی در اروپا مواجه می شویم . همچنین امکان استفاده از منابع ONLINE اینترنتی مرجع فراهم آمده است .

کد:

---

www.nanoforum.org

---

سایت NANOFORUM یکی از سایت های نانوتکنولوژی می باشد که در اروپا تاسیس شده است و به ارائه آخرین اخبار و رویدادهای این علم در دنیا می پردازد . آموزش ، امکانات SEARCH ، رویدادها ، اخبار ، انتشارات موسسه و امکان عضویت در این سایت از خدماتی می باشند که در این سایت ارائه می شوند . همچنین می توان یک مرجع اصطلاحات درباره نانوتکنکلوژی را در این سایت در دسترس داشت و از آن بهره برد . LINK های فراوانی نیز در این سایت موجود می باشند که می توان از آنها برای مراجعه به سایت های مرتبط با نانوتکنولوژی بهره برد .

کد:

---

www.sinica.edu.tw/phys

---

این سایت مربوط به آکادمی علوم فیزیک در چین می باشد . این سایت دو زبانه به معرفی فعالیت ها و رویدادهای این علم نوپا می پردازد . در سایت می توان مواردی چون گروه های محقق ، فعالیت های آکادمیک موسسه ، زیر گروه ها ، LINK های اینترنتی ، برنامه های آموزشی و اخبار روز نانوتکنولوژی را مشاهده کرد .

کد:

---

http://nanotechweb.org/

---

این سایت به نام NANORECHWEB سرویس دهنده جهانی برای علاقمندان دانستن مطالب نانوتکنولوژی می باشد . در این سایت امکان SEARCH مطالب مورد نظر علاقمندان وجود دارد . همچنین می توان اخبار روز ، نظریات و رویدادهای رخ داده در این زمینه را در این سایت مشاهده کرد . LINK های قرار داده شده در این سایت امکان برقراری ارتباط با سایت هایی که در زمینه نانوتکنولوژی فعالیت می کنند را فراهم می کند . همچنین در سایت می توان ژورنال منتشر شده این موسسه را به نام NANOTECHNOLOGY دریافت کرد .

کد:

---

http://www.smalltimes.com/

---

این سایت با شعار اخبار بزرگ از تکنولوژی کوچک به ارائه آخرین اخبار دنیای نانوتکنولوژی می پردازد . در سایت می توان به منابع خبری ، انتشارات موسسه ، رویدادها و راهنمای نانوتکنولوژی دسترسی داشت

.

کد:

---

http://www.nanoapex.com/

---

سایت NANOAPEX ارائه کننده آخرین اخبار دنیای نانوتکنولوژی می باشد . در این سایت می توان با استفاده از امکانات جستجو به جستجوی مطالب و اخبار مورد نظر پرداخت ، همچنین امکان دسترسی به مطالبی چون آموزش ، رویدادها ، تولیدات صنعتی و مقالات برای علاقمندان در این سایت فراهم آمده است . LINKهای قرار داده شده در این سایت به سایت های نانوتکنولوژی مرتبط می باشند .

کد:

---

http://www.cientifica.com/

---

این سایت متعلق به یک کمپانی تولید کننده محصولات نانوتکنولوژیکی می باشد . این موسسه با استفاده از این تکنولوژی به تولید مواد و محصولاتی می کند که معمولا در علوم پزشکی یا علوم کامپیوتر کاربرد دارند . در این سایت می توان مطالب آموزشی ، اخبار و رویدادهای علم نانوتکنولوژی را مشاهده کرد . همچنین محصولات این موسسه در این سایت به معرض دید علاقمندان قرار داده شده است .

کد:

---

http://www.cs.unc.edu/Research/nano/index.html

---

گروه تحقیقاتی علوم نانوی دانشگاه کارولینای شمالی در این سایت به معرفی خود و فعالیت هایشان می پردازند . موضوعات تحقیقات ، اعضای گروه ، آموزش ONLINE ، امکانات SEARCH ، اخبار و معرفی ابزارهای تحقیقاتی از مواردی می باشند که در این سایت می توان مشاهده کرد .

کد:

---

http://physics.nist.gov/GenInt/STM/stm.html

---

این سایت به معرفی روش STM برای سنجش زبری سطوح فلزات می پردازد . این روش با بهره گیری از نانوتکنولوژی به آنالیز سطحی فلزات در ابعاد میکروسکوپی می پردازد . در این سایت می توان مطالبی درباره این روش فرا گرفت و در صورت علاقه امکان برقراری ارتباط با متخصصان در این سایت میسر می باشد .

کد:

---

http://nanotitan.com/index.htm

---

این سایت به معرفی یک نذم افزار تجزیه و تحلیل و همچنین شبیه سازی فرایند های نانو می پردازد . این نرم افزار با وارد کردن DATA ی مناسب توانائی شبیه سازی مولکول های نانو را دارا می باشد و می توان با استفاده از آن به تحقیق درباره نانوتکنولوژی پرداخت . این نرم افزار به علت هزینه های تحقیقات نانو و همچنین کمی ابزار آلات و میکروسکوپ های قدرتمند می تواند به ابزار مفیدی جهت استفاده پژوهشگران این علم تبدیل گردد .

کد:

---

http://www.irannano.org/

---

ستاد ویژه توسعه فناوری نانوی ایران در این سایت به ارائه اطلاعات و خدمات انجام شده در این ستاد می پردازند . اخبار ، برنامه ها ، دستگاه های اجرائی ، شبکه آزمایشگاهی نانو ، رویدادها ، کاربردها ، انتشارات اعم از کتب ، مقالات و خبرنامه و معرفی گروه های مطالعاتی از مواردی هستند که در این سایت مشاهده می شوند .

کد:

---

http://www.vjnano.org/

---

در این سایت با ژورنال مجازی تکنولوژی و علوم با ابعاد نانو آشنا می شویم . در سایت می توان یا عضو شدن از این ژورنال بهره مند شد . همچنین می توان از وجود مطالب مورد نظر با امکانات SEARCH قرار داده شده در سایت اطمینان حاصل کرد .

کد:

---

http://nprl.bham.ac.uk/

---

لابراتوار تحقیقان نانو در دانشگاه BIRMINGHAM این سایت را بنا کرده است . در سایت می توان اطلاعاتی درباره لابراتوار ، کنفرانس های برگزار شده ، اعضای گروه ، نتایج تحقیقات و همچنین LINK هایی به سایت های مرتبط را مشاهده کرد . همچنین انتشارات موسسه در قالب کتاب و ژورنال در اختیار علاقمندان قرار دارد . امکانات SEARCH قرار داده شده در این سایت اجازه جستجو در مطالب دروم سایت را برای مراجعین فراهم می آورد .

کد:

---

http://www.nanoscience.gatech.edu/zlwang/

---

این سایت متعلق به یک دانشمند و محقق چینی و گروه تحقیق وی می باشد که در زمینه نانوتکنولوژی به تحقیق مشغول اند . در این سایت می توان به نتایج تحقیقان این گروه دسترسی داشت ، همچنین می توان انتشارات و مقالات این گروه ، اخبار روز نانوتکنولوژی ، اعضای گروه تحقیق ، آشنائی با موسس این گروه Dr.Wang و نیز LINK به سایت ها و مراجع نانوتکنولوژی که توسط این گروه ارائه می شوند دست پیدا کرده و از آنها استفاده کرد .

کد:

---

http://www.botany.utexas.edu/facstaff/facpages/mbrown/nanopage/

---

این سایت به معرفی نتایج تحقیقات در زومینه زیر مجموعه ای از نانوتکنولوژی با عنوان RMB می پردازد . در سایت می توان با این موضوع آشنائی پیدا کرده و از تحقیقات و برنامه های در دست اقدام در این زمینه اطلاع حاصل کرد . همچنین LINK های مورد علاقه موسس این سایت را می توان در سایت مشاهده کرد .

کد:

---

http://www.beckman.uiuc.edu/research/mens/index.html

---

در این سایت که متعلق به موسسه BECKMAN می باشد می توان با ساختارهای نانو که در علوم الکترونیک و مولکولی مورد استفاده قرار می گیرند آشنا گشت . تحقیقات به عمل آمده در این انستیتو ، اخیار و رویدادهای نانوتکنولوژی و امکانات SEARCH از مواردی می باشند که در این سایت به آنها اشاره شده است . در سایت می توان مطالبی درباره موضوعات و نتایج تحقیقات به عمل آمده در این انتستیتو دسترسی داشت . همچنین LINK های مرتبط با نانوتکنولوژی در این سایت معرفی شده اند که می توانند مورد استفاده برای محققان قرار گیرند .

کد:

---

http://www.zyvex.com/nanotech/feynman.html

---

این سایت تعلق به مقاله ای درباره نانوتکنولوزی دارد . این مقاله که به علم نانوتکنولوژی به عنوان یک علم نوپا و کارآمد نگاه می کند درباره کاربردها ، تاریخچه و تحقیقاتی که درباره این علم انجام شده اند به بیان مطالبی می پردازد .

کد:

---

http://physicsweb.org/articles/world/14/2/8

---

سایت PHYSICSWEB معرفی کننده یک موسسه اطلاع رسانی درباره علم فیزیک می باشد . در این زیر مجموعه از گروه به نانوتکنولوژی و کاربردهای آن در دنیای فن آوری و الالخصوخ الکترونیک پرداخته می شود . تراشه ها و پردازنده هایی که با استفاده از این علم طراحی و ساخته می شوند دارای راندمان بالا و اندازه حجمی بسیار کم می باشند و همین امر باعث ترقیب محققان به استفاده از این علم در الکترونیک شده است . در سایت امکان جستجو قرار داده شده است ، همچنین می توان منابع مرجعی برای نانوتکنولوژی را دراین سایت مشاهده کرد . نشریه منتشر شده در این موسسه به نام PHYSICSWORLD را می توان همچنین با عضویت در این سایت از طزیق پست الکترونیکی دریافت کرد .

کد:

---

http://www.zyvex.com/nanotech/MITtecRvwSmlWrld/article.html

---

بازدید از این سایت به تمامی افراد علاقمند به نانوتکنولوژی توصیه می شود . در سایت به نام دنیای کوچک کوچک کوچک می توان به یک منبع اطلاعاتی مرجع در زمینه نانوتکنولوژی دست پیدا کرد . این سایت ارائه کننده این مرجع به محققان و علاقمندان به این علم می باشد . کاربردها و روش های تولید محصولات نانو را می توان در این سایت فراگرفت .

کد:

---

http://www.nanomedicine.com/

---

این سایت ارائه دهنده یک کتاب مرجع در زمینه نانوپزشکی می باشد . در سایت می توان مطالب فراوانی را در زمینه نانوتکنولوژی پزشکی فرا گرفت . این کتاب را می توان با استفاده از کارت های اعتباری بین المللی تهیه کرد . این کتاب را می توان از طریق دانشگاه ها و مراکز تحقیقاتی و پژوهشکده ها که امکان استفاده از کارت های اعتباری را دارا می باشند تهیه کرد .

کد:

---

http://www.ourmolecularfuture.com/

---

سایت OUR MOLUCULAR FUTURE به ارائه آخرین اخبار و تازه های دنیای نانو می پردازد . پیشرفت های حاصل آمده در این تکنولوژی آینده ای مولکولی را برای برخی از صنایع و مخصوصا الکترونیک پیش بینی می کند . همچنین می توان به اطلاعاتی درباره کشفیات به عمل آمده در این علم در سایت اشاره کرد .

کد:

---

http://pup.princeton.edu/titles/5414.html

---

دانشگاه PRINCETON برنده کتاب سال شیمی درباره نانوتکنولوژی و محصولات نانو در این سایت به معرفی این کتاب و مطالب دیگر درباره نانوتکنولوژی می پردازد . در سایت امکان جستجو بر اساس KEYWORD فراهم آمده است ، همچنین می توان کتاب های الکترونیک ، موضوع تحقیقات موسسه ، کاتالوگ های منتشر شده در این موسسه و مطالب ارائه شده دیگر در این سایت را مشاهده کرده و در صورت علاقه از آنها استفاده کرد .

کد:

---

http://www.zurich.ibm.com/st/nanoscience/index.html

---

گروه تحقیقاتی نانوتکنولوژی شرکت معتبر IBM در این سایت به معرفی خود و دستاوردهای خود در زمینه نانوتکنولوژی پرداخته است . این گروه با استفاده از این علم توانسته قطعات و دستگاه های بسیار کوچکی را تولید کند که در صنایع الکترونیک کاربردهای فراوانی دارند . در سایت می توان به تحقیقات این موسسه دسترسی پیدا کرد . همچنین علوم و تکنولوژی و آکادمی تحقیقات فن آوری مولکولی IBM را می توان در این سایت مشاهده نمود .

کد:

---

http://nano.sandia.gov/

---

لابراتوارهای بین المللی SANDIA در این سایت به معرفی خود و نتایج تحقیقات به عمل آمده در آن موسسه می پردازد . این لابراتوار که در زمینه نانوتکنولوژی و علوم نانو فعالیت دارد در سایت خود به زیرمجموعه های مختلف این علم می پردازد .

کد:

---

http://www.imm.org/

---

این سایت بع انستیتوی تولید مولکولی تعلق دارد . تولید مواد و ابزارآلات در ابعاد مولکولی از دستاوردهای نانوتکنولوژی بوده است . در این سایت نتایج تحقیقات به عمل آمده درباره نانوتکنولوژی و تولید محصولات با این تکنولوژی بیان می شود .

کد:

---

http://mass.micro.uiuc.edu/

---

این سایت به ارائه مطالب درباره محصولات تولید شده توسط علم نانوتکنولوژی از قبیل حرکت دهنده های میکرونی ، سنسورها و گروه های عمل کننده می پردازد . در سایت می توان مطالبی چون تحقیقات ، انتشارات ، اخبار و رویدادها ، نرم افزارها ، سمینارها و LINK به سایت ها و پایگاه های مرتبط را در این سایت مشاهده کرد .

کد:

---

http://www.nas.nasa.gov/Groups/SciTech/nano/

---

این سایت متعلق به تیم نانوتکنولوژی NASA می باشد . سازمان NASA درصدد است تا با بهره گیری از این تکنولوژی جدید فن آوری های خود را گسترش داده و از محصولات و دستگاه هایی با این تکنولوژی در پروژه های آینده خود بهره ببرد . در سایت می توان به اطلاعاتی درباره گروه های محقق ، مقالات ارائه شده در این گروه ها ، گالری تصاویر ، گالری تصاویر ویدئو ، پروژه های ویژه وهمچنین اخبار NASA و LINK های مرتبط دسترسی پیدا کرد .

کد:

---

http://www.cinr.org/

---

مرکز تحقیقات نانوتکنولوژی موسسه تحقیقات علوم در این سایت به معرفی فعالیت های خود می پردازد . در سایت به اطلاعاتی درباره تحقیقات ، اعضای گروه تحقیق ، مقاله های ارائه شده و رویداد ها و خبرهای دنیای نانوتکنولوژی پرداخته شده است .

کد:

---

http://www.pnl.gov/nano/

---

لابراتوار PNNL واقع در شمال غربی اقیانوس آرام سایت علوم و مهندسی نانوتکنولوژی را در این پایگاه اینترنتی برپا کرده است . در سایت می توان به نتایج تحقیقات این موسسه در نانوتکنولوژی ، نانوبیولوژی و NANOMATERIAL دست یافت . همچنین پروژه های تحقیقاتی گروه ، انتشارات ، همکاران گروه و کنفرانس های برگزار شده در این موسسه را می توان در این پایگاه مشاهده کرد .

کد:

---

www.azonano.com

---

سایت AZONANO یکی از سایت های اطلاع رسانی درباره تولیدات نانوتکنولوژی می باشد . در سایت می توان به اطلاعاتی درباره نتایج تحقیقات به عمل آمده در موسسه ، ابزار SEARCH ، و همچنین NANO MATERIAL , NANO TECHNOLOGY,NANO INDUSTRY و کتاب های منتشر شده در زمینه علوم نانو دسترسی پیدا کرد .

کد:

---

http://www.zyvex.com/

---

شرکت ZYVEX تولیدکننده محصولات نانو با استفاده از روش های نانوتکنولوژیکی در این سایت به معرفی خود و ارائه محصولاتش می پردازد . در سایت می توان اخبار ، تولیدات ، خدمات ، برنامه های تولید و همچنین تحقیقات به عمل آمده در این موسسه برای رسیدن به کیفیت و کارآئی بالاتر در تولیدات را مشاهده کرد .

کد:

---

http://www.nano.com/

---

شرکت NANOMIX در این سایت به ارائه اطلاعاتی درباره نانوتکنولوژی و تحقیقات و محصولات تولید شده توسط این روش می پردازد . سنسورهای نانو ، آخرین اخبار و رویدادها ، گالری تصاویر وlink به سایت های مرتبط را می توان در این سایت مشاهده کرد و درباره آنها اطلاعات مورد نظر را کسب کرد .

کد:

---

http://www.nanophase.com/

---

شرکت nanophase یکی از تولیدکنندگان محصولات نانو در امریکا می باشد . در سایت این شرکت می توان مواردی چون محصولات ، تکنولوژی به کار گرفته شده و امکانات SEARCH را مشاهده کرد .

کد:

---

http://www.nanogen.com/

---

در این سایت به TEST های ژنتیکی با استفاده از تکنولوژی نانو پرداخته می شود . تولیدات مجموعه ، تکنولوژی به کارگرفته شده ، اخبار و رویدادها و همچنین LINK هایی به سایت های مربوط به نانوتکنولوژی را می توان در این سایت مشاهده کرده و درباره آنها اطلاعاتی بدست آورد .

کد:

---

http://www.cordis.lu/nanotechnology/

---

این سایت متعلق به کمیسیون تحقیقات نانوتکنولوژی اروپا می باشد . در سایت به ارائه اخبار ، اطلاعات ، آخرین دستاوردهای نانوتکنولوزی در اروپا و همچنین آموزش ، انتشارات و امکانات SEARCH پرداخته می شود .

کد:

---

http://www.nanoinvestornews.com/

---

اخبار فناوری نانوتکنولوژی را می توان در این سایت مشاهده کرد . امکان جستجوی مطالب در سایت ، آخرین اخبار و رویدادها ، ژورنال منتشر شده در موسسه ، کتاب و مجلات منتشر شده در این موسسه در این سایت مورد بررسی قرار می گیرد .

کد:

---

http://www.cordis.lu/ist/fet/nid.htm

---

این سایت به ارائه اطلاعات درباره تکنولوژی نانو می پردازد . در این سایت اطلاع رسانی امکان جستجو در مطالب سایت ، استفاده از LINK های قرار داده شده در سایت به منظور ارتباط با سایت های مرتبط ، انتشارات و مقالات در دسترس ارائه شده است .

کد:

---

http://crnano.org/

---

سایت مرکز اطلاعات نانوتکنولوژی دراین پایگاه به اطلاع رسانی می پردازد . موضوعات مورد تحقیق در این موسسه در سایت ارائه شده اند . همچنین اخبار و رویدادها ، انتشارات و امکانات جستجوی سایت را می توان در این پایگاه مورد مطالعه قرار داد .

کد:

---

www.nanoclub.ir/

---

در این سایت با باشگاه نانو در ایران آشنا می شویم . در این باشگاه به آموزش اصول نانو و آزمایشات ساده برای درک مفاهیم این علم پرداخته می شود . همچنین می توان در سایت عناوین مقاله ها ، فعالیت ها ، گزارش ها ، امکانات جستجو ، امکانات عضویت ، امکان تشکیل صفحه شخصی ، کارتون های علمی درباره نانوتکنولوژی ، کارگاه ، تالارهای گفتگو ، آرشیو و مطالب بسیار دیگر را مشاهده کرد .