روشهای مختلف متالورژی

متالورژی (metallurgy) علم بررسی مواد و کار روی فلزات است که در آن خواص، مشخصات ساختاری، مکانیکی و فناوری های تولید فلزات بررسی و محصول نهایی تولید می شود. واژه متالورژی از ترکیب دو کلمه یونانی متالون”metallon” به معنی فلز و ارگون”ergon” به معنی کار ساخته شده ‌است.

مقصود از کار کردن روی فلزات روشهایی است که محصولات فلزی تولید میشوند. مهمترین روشهای مختلف متالورژی شامل متالورژی پودر، شکل دادن، جوشکاری و ماشینکاری است. با توجه به مواردی از جمله زمان و هزینه تولید، خواص فلزات، اندازه، شکل و تعداد قطعات از روشهای مختلفی استفاده می شود.

مثلاً برای فلزاتی که خاصیت تغییر شکل پلاستیک آنها کم است و قطعاتی که اشکال پیچیده دارند از روش ریخته گری برای شکل دادن آنها استفاده میشود. شناخت و آگاهی از روشهای مختلف متالورژی برای کاربرد صحیح آنها حائز اهمیت است که در زیر به شرح مختصری از آنها می پردازیم:

ریخته گری

ریخته گری شامل شکل دادن فلزات از طریق ذوب است. پس از ذوب شدن فلزات و آلیاژها در کوره، ماده مذاب در قالب تخلیه می شوند. با سرد و منجمد کردن، محصول نهایی که مطابق اندازه قالب است به دست می آید.

فلزات آهنی مانند چدن و فولاد و فلزات غیرآهنی مانند برنز، برنج، آلیاژ منیزیوم- آلومینیوم و آلیاژ منیزیوم- روی از مهمترین فلزات برای ریخته گری هستند.

روشهای ریخته گری معمولاً به نام جنس قالب آنها نامیده می شوند. به طور مثال ریخته گری در ماسه که جنس قالب آن از ماسه می باشد.

روشهای ریخته گری را می توان به دو نوع تقسیم کرد: 1- ریخته گری در فالبهای موقت شامل ریخته گری در ماسه و قالب های پوسته ای 2- ریخته گری در قالبهای دائمی شامل ریخته گری در قالبهای فلزی و به روش گریز از مرکز

ریخته گری در قالب فلزی

متالورژی پودر

متالورژی پودر از قدیمی ترین روشها برای شکل دادن فلزات محسوب می شود. اما استفاده از این روش برای تولید انبوه محصولات و تجارت آنها از راههای نوین در تولید محصولات فلزی است. در این فرآیند مواد ذره ای ترکیب می شوند و فشرده (پرس) می شوند و سپس با شرایط محیطی خاص حرارت داده می شوند که اصطلاحاً پخت یا تف جوشی می گویند. با این کار ذرات مواد متصل می گردند و ماده ای با خواص موردنظر تولید می شود. اولین بار در اوایل قرن نوزدهم از این روش برای یکپارچه کردن فلزات استفاده شد.

متالورژی پودر یا متالورژی گرد یکی از مهمترین روشهای مختلف متالوزژی است که قالب گیری از پودر فلز یا مخلوطی از پودر فلزات، با اعمال فشارهای بالا و سپس عمل تف جوشی (سینتر کردن) در دماهای بالا و در جوی کنترل شده  تحت تاثیر گازهایی مانند هیدروژن، نیتروژن و مونواکسیدکربن انجام میگیرد و در آخر فلز متراکم ، جوش خورده و به ‌صورت ساختمان همگن محکمی پیوند می‌خورد. عمل سینتر کردن برای پودر یک فلز در دمایی پایین تر از نقطه ذوب است و در مواردی که محصول ترکیبی از چند ماده و مخلوطی از پودر فلزات است دمای سینتر ممکن است بالاتر از دمای ذوب برخی از اجزا باشد.

ابزار برش، قطعات اتومبیل، قطعاتی در لوازم خانگی مانند لباسشویی، کمپرسور، یخچال، کولر، تلویزیون و ضبط صوت نمونه هایی هستند که با استفاده از متالورژی پودر ساخته می شوند. به طور کلی موارد استفاده از متالورژی پودر را می توان به پنج دسته تقسیم کرد:

• آلیاژ کردن فلزهای غیر قابل آلیاژ ، مثلا ساخت نقاط اتصال و جاروبک‌های موتور از پودرهای مس و گرافیت در صنعت برق
• ترکیب کردن فلزات و غیر فلزات ، نظیر مواد اصطکاکی ساخته شده از مس ، آهن و آزبست
• ترکیب کردن فلزهای دارای نقطه ذوب بالا با یکدیگر برای ریخته گری ، نظیر تنگستن ، تانتالیم و مولیبدن
• ساخت قطعات فلزی با خواص عالی ، نظیر یاتاقانهای خود روانکار که به‌علت وجود شبکه ای از خلل و فرج پیوسته (توسط روغن پر شده در آنها) به خودی خود روغنکاری می‌شوند
• تولید قطعات ظریف و دقیق ، نظیر بوش‌ها ، بادامک‌ها و چرخ دنده ها

دستگاه پرس برای تولید قطعه از پودر

شکل دادن

شکل دادن از روشهای مختلف متالورژی است که خود به طرق مختفاوتی انجام می شود. فرآیند شکل دادن فلزات شامل روشهایی از جمله نورد، آهنگری، اکستروژن، کشیدن، پرسکاری، چرخشی، چرخشی برشی، انفجاری، الکترومغناطیسی، الکتروهیدرولیکی و غیره برای تولید محصول شکل یافته نهایی است که در زیر مهمترین آنها را بررسی میکنیم:

نورد (غلتک کاری)

قسمت عمده ای از شمش های تولید شده در کارخانه های فولاد سازی توسط دستگاه های نورد به ورق، تیرآهن، تسمه های فولادی، ریل، انواع پروفیل، لوله و سیم تبدیل میشود. در دستگاه های نورد دو استوانه فلزی در جهت عکس هم توسط موتور گردش می کنند. بعضی دستگاه ها هم از دو استوانه در پایین و یکی در بالا ساخته شده اند. شمش را از بین استوانه ها عبور داده و با این کار آن را پهن و طویل می کنند. با تکرار این عمل و نزدیک تر کردن استوانه ها جسم پهن تر، نازکتر و طویل تر می شود.

محصولات نورد شامل میل گرد، میل چهار و گوش ، تسمه باریک ، نبشی، تیرآهن ، ناودانی ، ریل ، ورق، صفحه های فولادی با ضخامت های متفاوت ، لوله های بدون درز و با درز و با مقاطع دایره ای ،بیضی و چندضلعی است.

دستگاه نورد

آهنگری (فورجینگ)

عملیات آهنگری با چکش کاری یا دستگاه پرس انجام می شود. در این روش ممکن است محصول با قالب یا بدون قالب شکل داده شود.

چکش کاری به دو صورت دستی و ماشینی انجام می شود که امروزه روش ماشینی کاربرد بیشتری دارد.  این چکش ها با بخار یا هوای فشرده کار می کنند و برای شکل دهی قطعات ضربه های سنگینی را به آنها وارد می کنند. از دستگاه پرس نیز در ساخت قطعات سنگین مانند محور کشتی ها، میل لنگ ها، دیگ های بخار و همچنین برای خم کردن و شکل دادن ورق استفاده می شود.

عملیات آهنگری با دستگاه پرس

اکستروژن (حدیده کاری)

اکستروژن فرآیندی است که به موجب آن قطعات و اشکال پیچیده ای تولید می شوند که با روش های دیگر قابل ساخت نیستند. در این روش فلز را با اعمال نیروی زیاد وارد قالبی می کنند و به شکل مورد نظر (لوله ، سیم و مقاطع مخصوص ) بیرون می آورند. آلومینیم، سرب، روی ، قلع و برخی از فولادها در فرآیند اکستروژن مورد استفاده هستند.

دستگاه پرس اکستروژن

کشیدن

کشیدن نیز یکی از موارد شکل دادن است. شکل دادن دادن از موارد مهم و کاربردی روشهای مختلف متالورژی است که با فناوری ها و دستگاه های متنوع انجام پذیر است. در روش کشیدن با امتداد دادن و کشیدن ورق اشکالی با سطوح مختلف قابل تولید است. به این صورت که ورق فلزی در یک جهت کشیده و در جهات دیگر فشرده می شود. ممکن است با کشیدن قطعه از درون قالب ( برخلاف اکستروژن) هم انجام شود. قطعاتی نظیر لوله های بدون درز، قطعات سقف اتومبیل، پوکه های فشنگ، سینک ظرفشویی و غیره به این روش ساخته می شوند.

کشیدن ورق با دستگاه

جوشکاری

جوشکاری یکی دیگر از موارد روشهای مختلف متالورژی است که کاربردهای بی شماری برای اتصال قطعات فلزی در ساختمان سازی و ساخت سازه های فولادی و صنایع گوناگون دارد. اتصال قطعات فلزی با حرارت دادن نقاط تماس است نا زمانی که حالت ذوب یا خمیری به خود گیرند. اتمهای قطعات فلزی در ناحیه جوش درهم نفوذ و پس از سرد شدن اتصالی محکم ایجاد می کنند. انرژیهای الکتریکی و شیمیایی منابع حرارتی هستند و با توجه به نوع جوشکاری ابزار دیگری مانند الکترود، انبر جوشکاری، ماسک، مشعل، کپسول گاز، میز کار، پرده های حفاظتی و غیره مورد نیاز است. الکترود، مفتول فلزی است که جنس آن به نوع فلز جوش دادنی بستگی دارد.

در اطراف این مفتول ترکیبانی شیمیایی وجود دارد که از نفوذ اکسیژن، ازت و هیدروژن به فلز مذاب ممانعت می کنند. انواع فولادها، چدن ها و فلزات غیر آهنی مانند مس، برنز، آلومینیوم، در الکترودها و سیم جوش ها مصرف می شوند. جوشکاری و لحیم کاری هنری قدیمی است که در گذشته توسط رومیان برای ساخت زیورآلات از جنس طلا مرسوم بوده است.

جوشکاری

ماشین کاری

به روش شکل دادن مواد به وسیله تراش و برش آنها گفته می شود که توسط ابزارها و ماشین های های تراش و برش انجام می شود. مقدار لایه ای که از قطعه برداشته میشود تا قطعه صیقلی نهایی بدست آید اصطلاحاً تراوش خور می گویند. مقدار تراوش خور می باست حداقل باشد تا مصرف فلز و هزینه های تراشکاری کاهش پیدا کند. برای برش کاری (قیچی کردن) فلز نیز توسط دو تیغه مجزا از هم استفاده می شود که با اعمال دو نیروی متقابل سبب شکست و گسیختن فلز می شوند.

بنا به نوع کار از ماشین های تراش، فرز، مته صفحه تراش، کله زنی، سنگ زنی، تیز کاری و سوراخ کن در ماشین کاری قطعات استفاده می گردد. این قطعات معمولاً محصول فرآیندهای ریخته گری، آهنگری، نورد و غیره هستند.

ماشینکاری فلز با وسایل تخلیه الکتریکی پرفرکانس نیز یک فرآیند نسبتاً جدید از روشهای مختلف متالورژی است که به میزان وسیعی بکار گرفته میشود. این روش ، برای ماشینکاری اشکال پیچیده و بریدن مقاطع نازک از نیمه هادیها و آلیاژهای وسایل فضایی کاربرد دارد.

تراشکاری

با جمع بندی مطالب گفته شده می توان نتیجه گرفت فلزات نقش بسیار مهمی در زندگی ما دارند. اکثر وسایل مورد نیاز بشر یا از فلزات ساخته شده اند و یا وسایلی هستند که برای ساخت و تولید آنها به دستگاه های ساخته شده از فلزات نیاز است. کلیه وسایل حمل و نقل مانند اتومبیل، کشتی، هواپیما و قطار برای حرکت احتیاج به قطعات فلزی دارند. در ساخت آسمان خراش ها، ابزارها، ماشین آلات و غیره تا توزیع الکتریسیته فلزات نقش حیاتی دارند. به عبارت دیگر متالورژی در کلیۀ صنایع نقش دارد. بنابراین برای پیشرفت در تمامی صنایع، داشتن علم به کارگیری مواد و اطلاع از ابزارها و روشهای مختلف متالورژی در زمینه تولید محصولات با استفاده از مواد مختلف اهمیت زیادی دارد.

 

هادیران فولاد انواع محصولات فولادی را تولید می کند که به قیمت روز آهن آلات عرضه می شود. محصولات تولیدی علاوه بر داشتن قیمت مناسب از کیفیت بالایی برخوردارند. برای خریداری این محصولات و کسب اطلاعات بیشتر در این زمینه شما می توانید از طریق صفحه تماس با ما با کارشناسان هادیران فولاد در ارتباط باشید.

محصولات هادیران فولاد همگی به شرط آنالیز و بدون ترک بوده و دارای تأییدیه می باشند.