بررسی تجربی اثر پارامترهای فرآیند تراشکاری داغ بر سایش ابزار و زبری سطح فولاد AISI630

فرآیند تراشکاری داغ بر سایش ابزار

فولاد AISI360 یک فولاد زنگ نزن است که با مکانیزم پیر سختی، استحکام آن افزایش می یابد. این فولاد دارای سختی بالا و ضریب هدایت حرارتی پایین است. و به این دلیل در دسته مواد سخت-برش قرار می گیرد. این دو عامل سبب میشود که سایش ابزار در فرآیند ماشین کاری این فولاد زیاد باشد. و کیفیت سطح قطعه کار پس از ماشین کار ی نامطلوب باشد. در این تحقیق فرآیند تراشکاری داغ این فولاد مورد بررسی قرار گرفت. برای تعیین تأثیر پارامترهای ماشین کاری بر سایش ابزار، تراشکاری داغ تا دمای پیش گرم 400 درجه سانتی گراد بر روی این فولاد انجام شد.

 

تراشکاری در سه نرخ پیشروی و سه سطح از سرعت برشی. و با استفاده از ابزار کاربایدی با دو لایه پوشش PVD -(Ti,Al)N(Al,Gr)2O3 انجام شد. با استفاده از میکروسکوپ الکترونی مقدار سایش سطح آزاد ابزار در شرایط مختلف تراشکاری دو در دماهای پیش گرم مختلف اندازه گیری شد. و مکانیزم سایش ابزار بررسی شد. نتایج آزمایشگاهی نشان داد که کمترین سایش در سطح آزاد ابزار با انجام تراشکاری داغ در دمای 300 درجه حاصل میشود. بطوریکه تراشکاری داغ در این دما سبب کاهش 33 درصدی در سایش سطح آزاد ابزار شد.

 

مشاهده سطح ساییدگی ابزارها نشان داد. که مکانیسم سایش ابزار در تراشکاری داغ و تراشکاری معمولی این فولاد. از نوع سایش خراشان و سایش چسبیده است. نتایج زبری سنجی از سطح قطعه کار نیز نشان داد. که در هر سرعت برشی و پیشروی، با افزایش دمای اولیه قطعه کار تا 400 درجه سانتی گراد. زبری سطح کاهش می یابد. با استفاده از نرم افزار Minitab مقدار بهینه دما. سرعت برشی و پیشروی با هدف کم کردن سایش ابزار و زبری سطح به دست آمد.

 

فولاد AISI630 یک فولاد زنگ نزن با زمینه مارتنزیتی است. و عمده کاربرد آن در صنایع نظامی، پتروشیمی، هسته ای و هوافضا می باشد. مکانیزم اصلی سخت شوندگی در این فولاد، پیرسختی یا رسوب سختی می باشد. دمای پیرسختی این فولاد از 482 تا 621 درجه سانتی گراد است. و بیشترین سختی این فولاد 48 راکول C است. که با رسوب سختی به مدت یک ساعت در دمای 482 درجه سانتی گراد حاصل می شود.

 

این سختی بالا به همراه رسوب های ریز مس و ذرات سخت کارباید نظیر کارباید نایوبیوم. که در زمینه مارتنزیتی پراکنده شده اند. سبب سایش شدید ابزار و کیفیت نامطلوب سطح قطعه پس از ماشین کاری میشوند. به علاوه ضریب هدایت حرارتی پایین این فولاد سبب میشود. که این فلز در زمره مواد سخت-برش (difficult-to-cut) قرار گیرد. و ماشین کاری آن با سایش زیاد ابزار و کیفیت سطح پایین قطعه کار همراه باشد. محققین بسیاری از روش ماشین کاری داغ برای ماشین کاری مواد و فلزات سخت-برش استفاده کرده اند. چانگ و کو تراشکاری داغ به کمک لیزر را بر روی قطعه ای از جنس سرامیک Al2O3 انجام دادند.

 

نتایج تحقیق آنها نشان داد که تراشکاری داغ زبری سطح و نیروی تراش. را به ترتیب به میزان 70 درصد و 20 درصد کاهش داده است. سوپرآلیاژها نیز دسته ای از مواد سخت برش هستند. که ماشین کاری آنها با سایش شدید ابزار همراه است. اژدری و همکاران مقدار انرژی ویژه تراش، زبری سطح و سایش ابزار را در فرآیند تراشکاری داغ اینکونل 718 با لیزر اندازه گیری کردند. نشان داده شد.

 

که انرژی ویژه تراش، سایش ابزار و زبری سطح در مقایسه با تراشکاری معمولی به ترتیب 35%،22%،53% کاهش یافت. یکی دیگر از مواد سخت برش کامپوزیت های پایه فلزی هستند. که استحکام و سختی بالایی دارند. اما ماشینکاری آنها موجب سایش شدید ابزار و کیفیت سطح نامطلوب میشود. «وانگ» و همکاران فرآیند ماشینکاری داغ. به کمک لیزر را بر روی یک کامپوزیت پایه فلزی آلومینیوم با ذرات ریز AI2O3 انجام دادند. نتایج تحقیق آنها نشان داد که با افزایش دمای پیش گرم، نیروی برش و زبری سطح کاهش می یابد. و عمر ابزار افزایش می یابد.

 

اگرچه انجام ماشین کاری داغ بر روی اغلب مواد سخت برش، می تواند سبب کاهش زبری سطح، کاهش نیرو و کاهش سایش ابزار شود. اما از طرفی می تواند سبب افزایش دمای ابزار شود. که در برخی از فلزات مانند آلیاژهای تیتانیم منجر به افزایش سایش ابزار میشود و در نتیجه باعث کاهش عمر ابزار می شود. نتایج «برمینگهام» و همکاران در ماشین کاری داغ آلیاژ Ti-6A1-4V نشان می دهد.

 

که با افزایش دمای پیش گرم قطعه کار، نیروی برش کاهش می یابد. به علاوه عمر ابزار تا دمای پیش گرم 250 درجه سانتی گراد بهبود مختصری می یابد. ولی با افزایش دمای پیش گرم قطعه به مقدار 350 درجه سانتی گراد، عمر ابزار نسبت به تراشکاری معمولی کاهش می یابد.

فولاد AISI630 کاربرد گسترده ای در صنایع نظامی، نیروگاهی و پتروشیمی دارد. و حجم بالایی از قطعاتی که از این فولاد در این صنایع مصرف می شود. با روش ماشین کاری این فولاد توسط محققین مورد توجه قرار گرفته است. موهانتی و همکارانش تأثیر پارامترهای تراشکاری را در دمای محیط بر سایش ابزار. و زبری سطح قطعه ای از جنس فولاد AISI630 با سختی 35HRC مورد بررسی قرار دادند.

 

و محدوده ای از سرعت برشی را برای ابزار کاربایدی پیشنهاد کردند. سیوایا و چاکرادار نیز سایش سطح آزاد ابزار و زبری سطح این فولاد را در فرآیند تراشکاری معمولی مورد بررسی قرار دادند. آنها برای کاهش سایش ابزار روش های خنک کاری برودتی با نیتروژن مایع و روش روانکاری کمیته را به کار گرفتند. و نشان دادند که خنک کاری ابزار در حین فرآیند تراشکاری می تواند منجر به کاهش سایش ابزار شود. لای و همکارانش تأثیر تراشکاری خشک، تراشکاری با خنک کاری نیتروژن مایع. و تراشکاری با خنک کاری هوای فشرده را بر سایش ابزار، نیروی تراش. و زبری سطح فولاد AISI630 بررسی کردند.

 

«خانی» و همکاران نیز فرآیند تراشکاری داغ این فولاد با سختی 43HRC را با استفاده از پلاسما و خنک کاری تبریدی همزمان ابزار انجام دادند. و تأثیر دمای پیش گرم را بر سایش ابزار مورد بررسی قرار دادند. نتایج آنها حاکی از این بود که تلفیق تراشکاری داغ و خنک کاری برودتی-که اصطلاحاً ماشین کاری ترکیبی نام دارد. می تواند سبب کاهش سایش ابزار و افزایش صافی سطح قطعه شود.

 

برمینگهام و همکاران نیز فرآیند فرزکاری داغ را بر روی این فولاد به کمک لیزر انجام دادند. نتایج آنها نشان داد که با پیش گرم کردن قطعه کار در دمای 300 درجه سانتی گراد در فرزکاری داغ. نیروی ابزار 33 درصد کاهش یافت و به تبع آن سایش ابزار نیز 50 درصد کمتر از فرزکاری معمولی شد.

در این تحقیق تراشکاری معمولی و تراشکاری داغ در حالت خشک. در دماهای پیش گرم 200، 300 و 400 درجه سانتی گراد بر روی فولاد مورد سختی AISI630 انجام شد. و مقدار سایش سطح آزاد ابزار و زبری سطح قطعه کار اندازه گیری میشود. با استفاده از آنالیز واریانس تأثیر پارامترهای تراشکاری بر روی سایش سطح آزاد ابزار و زبری سطح قطعه کار به دست می آید. و مقادیر دما، سرعت و پیشروی جهت ایجاد کمینه سایش ابزار و زبری سطح قطعه، استخراج شده است.

مشخصات تجهیزات و روش انجام آزمایش ها

برای انجام آزمایش ها در تحقیق حاضر، فولاد AISI630 (17%Cr-4%Ni-4%Cu). در شرایط انحلال و با سختی 38 راکول C با قطر 36 میلی متر پس از انجام عملیات حرارتی پیرسختی. در دمای 482 درجه سانتی گراد به مدت 1 ساعت به سختی 1±4 راکول C رسید. ابتدا نمونه ها تحت روتراشی قرار می گیرند و قطر آنها به 35 میلی متر کاهش یافت. سپس فرآیند تراشکاری خشک (بدون استفاده از سیال برشی) در سرعت ها. و نرخ پیشروی های مختلف بر روی نمونه ها با طول 240 میلی متر مطابق شکل 1 در مدت زمان 3 دقیقه انجام شد.

 

در انتخاب جنس ابزار و پوشش آن، از موارد پیشنهادی توسط سازندگان معتبر ابزارهای برشی مانند سکو و سندویک استفاده شد. فولاد AISI630 در کاتالوگ شرکت «سِکو» در دسته مواد سخت ISOH با نام H12 قرار گرفت. در حالیکه مطابق شکل 2، در دسته بندی شرکت سندویک در دسته فولادهای زنگ نزن ISO M با شماره 05.12 قرار می گیرد. با توجه به کاتالوگ شرکت «سکو» گرید TH1500 از این شرکت و با توجه به شکل 2، گریدهای GC1115. و GC1125 از شرکت سندویک برای تراشکاری فولادهای زنگ نزن پیرسخت شونده مناسب هستند.

با توجه به شکل 2 از ابزار شرکت سندویک با گرید GC1115 برای تراشکاری استفاده شد. جنس ابزار، تنگستن کارباید حاوی 6% وزنی کبالت است. و بر روی آن دو لایه پوشش به روش PVD و با ضخامت تقریبی هر لایه 3 میکرومتر قرار گیری شد. پوشش لایه اول که بر روی تنگستن کارباید ایجاد گردید. N(Ti,A1) است که سختی خود را در دمای بالا به خوبی حفظ می کند. و پوشش لایه دوم (2O3(A1,Cr است.

 

که از تشکیل لبه انباشته جلوگیری می کند. تراشکاری در حالت پرداخت و میانی انجام شد. لذا از ابزار با کد DNMG150608-QM 1115 بکارگیری شد. شعاع نوک ابزار 0/8 میلی متر و شعاع لبه برنده اصلی 0/02 میلی متر می باشد. از ابزارگیر PDJNR2525M1506 برای نگهداری ابزار حین تراشکاری استفاده شد. زوایه براده و آزاد ابزار به ترتیب °6 – و °6 است.

فرآیند تراشکاری داغ بر سایش

مطابق کار، °93 برای انجام کلیه تست ها می باشد. برای انجام تراشکاری از دستگاه CD6250A شرکت DALIAN MACHINE TOOL GROUP ساخت کشور چین با حداکثر سرعت دورانی 1400 دور بر دقیقه استفاده شد. برای تحلیل اطلاعات خروجی نظیر سایش ابزار و زبری سطح از آنالیز واریانس (ANOVA) در نرم افزار مینی تب 17 بکارگیری شد.

شکل 1 چیدمان انجام آزمایش ها

 

با توجه به شکل 2، برای فولادهای پیرسخت شونده با شختی 330 برینل. (معادل 33 راکول C)، سرعت برشی در محدوده 120 تا 185 متر بر دقیقه پیشنهاد گردید. اما با توجه به اینکه در این تحقیق، فولاد AISI630 در حالت سخت میشود (47HRC) و بدون سیال برشی تخت تراشکاری قرار می گیرد. مقادیر سرعت بخشی کمتر از مقادیر پیشنهادی فوق و در محدوده 62 تا 123 متر بر دقیقه انتخاب شدند.

فرآیند تراشکاری داغ بر سایش

مطابق جدول 1 در آنالیز واریانس سه سطح از سرعت برشی در نظرگیری شد. نرخ پیشروی با توجه با شکل 2 سه مقدار 0/102، 0/175 و 0/241 میلی متر بر دور اختیار شد. قبل از انجام ماشین کاری داغ، نمونه ها تحت روتراشی قرار گرفتند. و مته مرغک در یک سمت قطعه کار زده شد. برای انجام ماشین کاری داغ در یک دمای مشخص. ابتدا نمونه ها داخل یک کوره المنتی با دمایی 40 تا 60 درجه سانتی گراد. بالاتر از آن دما و طی زمان یک ساعت پیش گرم شدند. به عنوان مثال برای انجام ماشین کاری داغ در دمای 200 درجه سانتی گراد. نمونه ها داخل کوره با دمای 240 درجه سانتی گراد پیش گرم شدند.

 

نمونه ها پس از بیرون آمدن از کوره.طی زمان 60 ثانیه بر روی اسپیندل دستگاه تراش نصب شدند. سمت دیگر قطعه کار توسط مرغک مهار شد. پس از بست قطعه کار فرایند روتراشی به مدت زمان سه دقیقه بر روی قطعه انجام شد. دمای قطعه کار پس از خروج از کوره با استفاده از یک ترموکوپل تماسی مدل CHY-502A که در شکل 3 نمایان و مشخص است. در فواصل زمانی 15 ثانیه اندازه گیری و در یک نمودار مانند شکل 4 رسم شد.

 

اندازه گیری دمای قطعه نشان داد. که پس از گذشت 60 ثانیه زمان (جهت بستن قطعه کار به دستگاه). دمای سطح قطعه به 230 درجه سانتی گراد افت می کند. برای محاسبه افت دما در حین بستن قطعه کار بر روی دستگاه. یک مدل شبیه سازی با استفاده از نرم افزار فلوئنت 6/3 نیز انجام شد. مقدار ضریب انتقال حرارت جابجایی در 60 ثانیه اول، 13/8 W/m2ºC بدست آمد.

فرآیند تراشکاری داغ بر سایش

در حین تراشکاری به دلیل چرخش قطعه کار با سرعت دورانی ω. انتقال حرارت با هوای محیط متفاوت با زمان بستن قطعه کار می باشد. با استفاده از نرم افزار فلوئنت 6/3 مقدار ضریب انتقال حرارت جابجایی تحت چرخش با سرعت دورانی 1120 دور بر دقیقه. (معادل سرعت برشی 123 متر بر دقیقه)، 32/6 W/m2ºC به دست آمد. پس از شبیه سازی مشاهده شد که بعد از سه دقیقه چرخش قطعه کار بر روی دستگاه تراش. حداکثر 50 درجه سانتی گراد افت دما در سطح قطعه اتفاق می افتد.

 

بنابراین فرآیند تراشکاری داغ در دمای اسمی 200 درجه سانتی گراد. در بازه دمایی 190 – 230 درجه سانتی گراد 210±° 20 سانتی گراد بر روی قطعه انجام شد. به همین ترتیب برای انجام ماشین کاری داغ در دمای 300 درجه سانتی گراد. نمونه ها داخل کوره با دمای 350 درجه سانتی گراد پیش گرم شدند. با محاسبه افت دما، فرآیند تراشکاری داغ در دمای نامی 300 درجه سانتی گراد. در بازه دمایی 290 -330 درجه سانتی گراد 310±° 20 درجه سانتی گراد بر روی قطعه انجام شد. برای انجام ماشین کاری داغ در دمای 400 درجه سانتی گراد، نمونه ها داخل کوره با دمای 460 درجه سانتی گراد پیش گرم شدند. با در نظر گرفتن افت دما، تراشکاری داغ در بازه دمایی 380-430 درجه سانتی گراد 405±°25 درجه سانتی گراد بر روی قطعه انجام شد.

 

سایش سطح آزاد ابزار با استفاده از میکروسکوپ الکترونی مدل FEI Quanta 450 اندازه گیری شد. زبری سطح همه نمونه در راستای پیشروی ابزار، با دستگاه HOMMELWERKE Turbo Roughness V3.34 اندازه گیری شد. در هر قطعه، در سه مقطع اندازه گیری زبری انجام و مقدار متوسط به عنوان زبری سطح آن قطعه ثبت گردیده است.

تجزیه و تحلیل نتایج آزمایش ها

در این قسمت نتایج حاصل از انجام تراشکاری داغ در شرایط مختلف ارائه میشود. سپس با استفاده از تحلیل آماری، تأثیر پارامترهای مختلف فرآیند تراشکاری داغ بر روی سایش ابزار و زبری سطح بررسی می شود.

تأثیر پارامترهای تراشکاری داغ بر سایش سطح آزاد ابزار در جدول 2. مقدار سایش سطح آزاد ابزار و زبری سطح در هر آزمایش به تفکیک درج و نمایان است. استفاده از یک روش آماری می تواند به درک بهتری از تأثیر پارامترهای تراشکاری. بر روی یک خروجی مشخص مانند سایش سطح آزاد ابزار منجر شود. بنابراین برای مشاهده تأثیر هر پارامتر به صورت مجزا بر روی میانگین سایش ابزار. با استفاده از آنالیز واریانس، نمودار اثرات اصلی در شکل 5 رسم و مشخص است.

 

نمایان است که با افزایش سرعت برشی و پیشروی، مقدار میانگین سایش سطح آزاد ابزار افزایش می یابد. با پیش گرم کردن قطعه در دمای 200 درجه سانتی گراد سایش سطح آزاد ابزار نسبت به تراشکاری معمولی (در دمای محیط) کاهش می یابد. با افزایش دمای پیش گرم به 300 درجه سانتی گراد و انجام تراشکاری، سایش ابزار باز هم کاهش می یابد. اما با افزایش دمای پیش گرم قطعه کار به 400 درجه سانتی گراد مقدار سایش ابزار نه تنها کاهش نمی یابد. بلکه طبق جدول 2، در برخی از شرایط نسبت به تراشکاری در دمای 300 درجه سانتی گراد، افزایش قابل ملاحظه ای می یابد.

 

نتایج جدول 2 نشان می دهد که در تراشکاری داغ فولاد AISI630 با دماهای پیش گرم 200،300 . 400 درجه سانتی گراد ،کمترین سایش سطح آزار ابزار. در تراشکاری با دمای پیش گرم 300 درجه سانتی گراد حاصل می شود. همچنین تراشکاری داغ در این دما در سرعت برشی 62 متر بر دقیقه و پیشروی 0/175 میلی متر بر دور. بیشترین کاهش در مقدار سایش سطح آزاد ابزار نسبت به تراشکاری معمولی، 33% می باشد. سیوایاه و چاکرادار نشان دادند.

فرآیند تراشکاری داغ بر سایش

در تراشکاری این فولاد با پیشروی 0/143 میلی متر بر دور و سرعت برشی 55 متر بر دقیقه. سایش ابزار در تراشکاری معمولی با سیال برشی در مقایسه با تراشکاری معمولی در حالت خشک، 24% کاهش می یابد. بنابراین مشاهده می شود که تراشکاری داغ در مقایسه با تراشکاری معمولی با سیال برشی، سبب کاهش بیشتر سایش ابزار می شود. و از این نظر می تواند جایگزین تراشکاری معمولی با سیال برشی باشد. یکی از مزایای تراشکاری داغ نسبت به تراشکاری معمولی با سیال برشی، عدم استفاده از سیال برشی. و به تبع آن حذف مشکلات سیال برشی نظیر آلودگی سازی محیط کار و مشکلات تنفسی اپراتور دستگاه می باشد.

 

در جدول 3 نیز خلاصه ای از نتیجه آنالیز واریانس درج و مشخص است. مقدار S و P Value به ترتیب بیانگر انحراف استاندارد و مقدار احتمال هستند. اگر P Value برای یک پارامتر کمتر از 0.05 باشد نشان دهنده آن است که آن پارامتر بر سایش ابزار تأثیر گذار است. در جدول 3 مقدار مشارکت هر پارامتر در سایش سطح آزاد ابزار درج است.مشارکت پارامترهای دما، سرعت برشی و پیشروی. در سایش سطح آزاد ابزار به ترتیب30/83%، 33/22%، 32/32% می باشد. بنابراین با توجه به مقدار خطای 3/63% می توان گفت که مشارکت پارامترهای دما. سرعت و پیشروی در سایش ابزار تقریباً به یک اندازه می باشد. همچنین ضریب رگرسیون منطبق است با R2adj برابر 95/46% است. که نشان می دهد بیش از 95 درصد اطلاعات توسط مدل پوشش میشود.

با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی سایش سطح آزاد ابزارها در دماهای پیش گرم و شرایط تراشکاری مختلف تصویر برداری شد. شکل 6 سطح آزاد دو ابزار را نشان می دهد. که با سرعت برشی 62 متر بر دقیقه و پیشروی 0/102mm/rev در تراشکاری معمولی و داغ مورد استفاده قرار گرفته اند. با توجه به شکل 6، علاوه بر اینکه مقدار سایش ابزار در تراشکاری داغ کاهش یافت.

 

نوع سایش نیز در مقایسه با تراشکاری معمولی تغییر یافت. در تراشکاری معمولی، هر دو لایه پوشش ابزار ساییده میشود. و ماده اصلی ابزار کار حاوی تنگستن کارباید است، نمایان و مشخص است. در حالی که در تراشکاری داغ، لایه بالایی پوشش ابزار کنده میشود و لایه زیرین پوشش همچنان بر روی زیر لایه تنگستن کارباید موجود است. نحوه تشخیص عناصر موجود بر روی سطح ابزار، توسط میکروسکوپ الکترونی در شکل 7 نمایان و مشخص است.

فرآیند تراشکاری داغ بر سایش

شکل 7-الف یک بزرگنمایی از مستطیل قرمز رنگ در شکل 6- الف می باشد. مناطق مختلف بر روی ابزار ساییده شده، توسط نقشه های EDS شناسایی شده اند. منطقه ای از سطح آزاد ابزار که با نقطه «1» نمایان و مشخص است. منطقه غنی از آهن است و لذا در EDS maps شکل 7- ب به سهولت قابل تشخیص است. ترکیب این نقطه از 75/3% وزنی آهن، 16/3% کروم، 4/5% نیکل، 3/5% مس و 0/3% از سایر عناصر متشکل است. و مشابه ترکیب متریال قطعه کار است. لذا مشخص است که این متریال به صورت یک لایه به سطح ابزار چسبیده است.

 

در برخی از نقاط نیز چسبندگی همراه با خراش بوده است. بطوری که متریال قطعه کار یک پیوند قوی با پوشش لایه بالایی ابزار که (A1,Cr)2O3 است. ایجاد کرده و سپس در ادامه فرآیند تراشکاری از روی سطح ابزار کنده شد. این پدیده مسبب آن است که پوشش لایه زیرین ابزار یا (Ti,A1)N نمایان شود. در این نواحی که پوشش لایه بالایی ابزار کنده میشود. کروم نباید وجود داشته باشد. در نتیجه در مناطقی که عنصر کروم رویت نمیشود، پوشش لایه اول کنده میشود. (شکل 7-چ) و پوشش (Ti,A1)N بر روی ابزار مشاهده می شود. بعنوان نمونه نقطه «2» شکل های 7-الف و ج: آنالیز شیمیایی این نقطه شامل 44% وزنی تیتانیم. 22/2% آلومینیوم، 32/8% نیتروژن، 0/6% کربن و 0/3% اکسیژن است. این آنالیز نشان می دهد که ترکیب شیمیایی در این ناحیه (Ti,A1)N است.

 

در برخی از قسمت های سطح آزاد ابزار. خراش به اندازه ای زیاد است. که ماده قطعه کار پس از چسبیدن به سطح ابزار. پوشش بالایی و پوشش زیرین را کنده و سطخ خام تنگستن کارباید را نمایان کرده است. که در شکل 7-د و در نقطه 3 نمونه ای از این سایش نمایان و مشخص است.

شکل 7 نشان می دهد که سایش ابزار در ماشین کاری معمولی بیشتر از نوع خراشان. و چسبیده است. شکل 6-ب نیز نشان می دهد که در تراشکاری داغ در دمای 300 درجه سانتی گراد. مکانیزم سایش چسبیده وجود دارد. و متریال قطعه کار به سطح ابزار می چسبد. به علاوه در برخی از نقاط نیز هر دو لایه پوشش ابزار کنده شده است. مقایسه شکل های 6-الف و به نشان می دهد. که با افزایش دمای پیش گرم قطعه کار در ماشین کاری داغ تا 300 درجه سانتی گراد. سایش سطح آزاد ابزار تحت مکانیزم های خراش و چسبندگی. نسبت به تراشکاری معمولی کاهش یافت.

 

در شکل 8-الف سایش سطح آزاد ابزار در تراشکاری داغ با سرعت 62 متر بر دقیقه. و پیشروی 0/175 میلی متر بر دور، نمایان و مشخص است. شکل 8-ب بزرگنمایی از قسمت نوک ابزار را نشان می دهد. شیارهایی روی سطح آزاد ابزار مشاهده می شود. که نشان دهنده اینست که مکانیسم غالب سایش ابزار در این سرعت و پیشروی، سایش خراشان است. به علاوه متریال چسبیده به لبه برنده اصلی ابزار در این شکل به صورت لبه انباشته (BUE) نمایان و مشخص است.

در شکل 9 سایش سطح آزاد ابزار در تراشکاری معمولی. و تراشکاری داغ در دمای 400 درجه سانتی گراد با سرعت 96mm/min و پیشروی 0/175mm/rev نمایان و مشخص است.

 

نمایان است که انجام تراشکاری داغ سبب کاهش سایش در سطح آزاد ابزار شد. در تراشکاری معمولی، در قسمت شعاع نوک ابزار، شکستگی لبه ایجاد گردید. و در آن ناحیه تنگستن کارباید نمایان است. در حالیکه در تراشکاری داغ در دمای 400 درجه سانتی گراد مساحت ناحیه ای که تنگستن کارباید نمایان است، کمتر از تراشکاری معمولی است.

فرآیند تراشکاری داغ بر سایش

شکل 10-الف یک بزرگنمایی از مستطیل سفید در شکل 9-ب می باشد. و EDS maps آن در شکل های 10-ب تا د ترسیم شدند. منطقه ای از سطح آزاد ابزار که با نقطه «4» نمایان و مشخص است. منطقه غنی از آهن است و در EDS maps شکل 10-ب ترسیم گردید. پس از آنالیز مشخص شد که ترکیب این نقطه مشابه ترکیب متریال قطعه کار است. و لذا این متریال به صورت یک لایه به سطح آزاد ابزار چسبیده است.

 

برخی از نقاط مانند نقطه «5» متریال قطعه کار یک پیوند قوی با پوشش لایه بالایی ابزار که 2O3(Al,Cr) است. ایجاد کرده و سپس در ادامه فرآیند تراشکاری از روی سطح ابزار کنده شد. و سبب شد که در آن نقاط که پوشش لایه زیرین ابزار یا N(Ti,A1) نمایان شود. در این نواحی که پوشش لایه بالایی ابزار کنده شده است. کروم نباید وجود داشته باشد.

فرآیند تراشکاری داغ بر سایش

آنالیز نطقه «5» در شکل 10-ج نشان داد. که ترکیب شیمیایی در این ناحیه N(Ti,A1) است.در برخی از مناطق مانند نقاط «6» و «7» خراش به اندازه ای زیاد بوده. که ماده قطعه کار پس از چسبیدن به سطح ابزار، پوشش بالایی و پوشش زیرین را می کند. و زیر لایه ابزار (تنگستن کارباید) را نمایان کرده است. که در شکل 10-د نمایان و مشخص است.

 

مکانیسم «چسبندگی» سبب می شود. که متریال قطعه کار به صورت یک لایه با استحکام اتصال بالا به سطح آزاد ابزار و لبه برنده اصلی ابزار بچسبد (BUE). به دلیل طبیعت دینامیکی فرآیند تراشکاری، لبه انباشته (BUE) ناپایدار می باشد. و به صورت مداوم از روی لبه ابزار برداشته می شود. این چرخه تشکیل لبه انباشته و برداشته شدن آن در نهایتت منجر به کندگی پوشش ابزار (Peel-off). و شکست لبه ابزار (fracture Edge) خواهد شد (نقاط 6 و 7 در شکل 10-الف).

شکل های 10-ب تا 10-ج نشان می دهد. که در تراشکاری داغ در دمای 400 درجه سانتی گراد، هر دو مکانیسم «سایش چسبنده» و «سایش خراشان» وجود دارد. مقایسه اشکال 9-الف و 9-ب نشان می دهد. که با افزایش دمای پیش گرم قطعه کار در ماشین کاری داغ تا 400 درجه سانتی گراد. سایش سطح آزاد ابزار تحت مکانیزم های خراش و چسبندگی، نسبت به تراشکاری معمولی در دمای 25 درجه سانتی گراد کاهش یافت.

 

با استفاده از یک مدل اجزاء محدود که برای تراشکاری فولاد AISI630 توسط ابراهیمی و همکاران صحه گذاری شد. و با بکارگیری معادله ساختاری Power Viscosity Law، مقدار نیروی تراش و دمای ماکزیمم نوک ابزار محاسبه شد. در شکل 11 دمای مکانیزم نوک ابزار (Tp) و نیروی تراش (Fc). بر حسب دمای پیش گرم قطعه کار در سرعت برشی 62m/min و نرخ پیشروی 0/175mm/rev رسم گردید.

 

با توجه به این شکل با افزایش دمای اولیه قطعه کار از 25 درجه سانتی گراد به 300 درجه سانتی گراد. مقدار دمای ماکزیمم نوک ابزار از 685 درجه سانتی گراد به 791 درجه سانتی گراد و به میزان 15% افزایش می یابد. در حالیکه نیروی تراش 543N به 395N و به اندازه 27% کاهش می یابد. این کاهش نیرو سبب کاهش تنش وارده به شعاع نوک ابزار و لبه برنده اصلی ابزار می شود. بنابراین اگرچه انجام تراشکاری داغ، سبب افزایش دمای ابزار می شود. اما سبب کاهش بیشتر نیروی تراش و تنش وارده به لبه ابزار میشود. و در نتیجه سبب کاهش سایش سطح آزاد ابزار به میزان 33% می شود.

فرآیند تراشکاری داغ بر سایش

با افزایش دمای اولیه قطعه کار از 300 به 400 درجه سانتی گراد. مقدار دمای ماکزیمم نوک ابزار 791 درجه سانتی گراد به 842 درجه سانتی گراد افزایش می یابد. و نیروی تراش از 395N به 367N کاهش می یابد.

 

 

اگرچه در تراشکاری داغ در دمای 400 درجه سانتی گراد، نیروی تراش نسبت به تراشکاری داغ در دمای 300 درجه سانتی گراد کاهش می یابد. اما دمای نوک ابزار نیز به مقادیر بالاتر از 800 درجه سانتی گراد افزایش می یابد. و این در حالیست که در دماهای بالاتر از 800 درجه سانتی گراد. مکانیزم سایش «نفوذ» نیز به عنوان مکانیسم غالب در کنار سایر مکانیسم های سایش بر ابزار تنگستن کارباید اثر می گذارد. و سبب میشود که ابزار کارایی خود را از دست بدهد.

 

تأثیر پارامترهای تراشکاری داغ بر زبری سطح قطعه

برای مشاهده تأثیر هر پارامتر به صورت مجزا بر روی میانگین زبری سطح قطعه کار، از نتایج آنالیز واریانس استفاده شد. نمودار اثراث اصلی در زبری سطح در شکل 12 رسم شده است. مشاهده می شود که پیشروی ابزار بیشترین تأثیر را بر روی زبری سطح قطعه کار دارد. با افزایش دمای پیش گرم قطعه کار از 25 به 400 درجه سانتی گراد، مقدار زبری سطح کاهش می یابد. بر خلاف آنچه که در نمودار مربوط به سایش ابزار در شکل 5 مشاهده شد.

 

افزایش دمای پیش گرم تا 400 درجه سانتی گراد همواره منجر به کاهش زبری سطح قطعه کار می شود. در جدول 4 نتیجه آنالیز واریانس درج شده است. مشارکت پارامترهای دما، سرعت برشی و پیشروی، در زبری سطح قطعه کار به ترتیب 14/90%، 12/04% و 66/27% می باشد. بنابراین می توان گفت که در این محدوده از دما، سرعت برشی و پیشروی. مشارکت پارامتر پیشروی در زبری سطح قطعه کار، تقریباً 4 برابر پارامتر دما و 5 برابر پارامتر سرعت برشی است.

شکل های 13-الف و ب پروفیل زبری سطح دو نمونه ای را نشان می دهند. که در دمای معمولی و دمای پیش گرم 400 درجه سانتی گراد. با سرعت 96 متر بر دقیقه و پیشروی 0/175 میلی متر بر دور، تراشکاری شده اند.

 

نمایان و مشخص است که مقدار زبری در تراشکاری داغ به شدت کم است. با توجه به نتایج جدول 2، مقدار متوسط زبری سطح در این شرایط تراشکاری. از 2/5 میکرومتر در تراشکاری معمولی به 1/61 میکرومتر در تراشکاری داغ کاهش یافت.

چند دلیل برای کاهش زبری سطح در تراشکاری داغ نسبت به تراشکاری معمولی وجود دارد. دلیل اول کم شدن ضخامت متوسط براده (tc) در تراشکاری داغ در مقایسه با تراشکاری معمولی است. به عنوان نمونه در شکل 14 ضخامت متوسط براده در تراشکاری معمولی و تراشکاری داغ. در دمای 300 درجه سانتی گراد از 0/270 میلی متر به 0/255 میلی متر کاهش یافت. با کم شدن ضخامت متوسط براده، نیروی تراش کاهش می یابد و عمل براده برداری با سهولت بیشتری انجام می شود. و در نتیجه زبری سطح کاهش می یابد.

 

دلیل دوم برای کاهش زبری سطح قطعه کار. افت استحکام تسلیم قطعه کار و در نتیجه کاهش نیروی تراش در تراشکاری داغ نسبت به تراشکاری معمولی می باشد. که در شکل 12 نمایان و مشخص است.

دلیل سوم برای کاهش زبری سطح در تراشکاری داغ نسبت به تراشکاری معمولی. کاهش نوسانات نیروی تراش است. «کالامز» و همکارانش نشان دادند. که زبری سطح علاوه بر وابستگی به مقدار نیروی تراش، به دامنه نوسانات نیروی تراش نیز دارای وابستگی است. به اینصورت که با کاهش دامنه نوسانات نیرو، زبری سطح قطعه کار کاهش می یابد.

 

با استفاده از مدل اجزا محدود، ابراهیمی و همکاران، مقدار دامنه نوسانات نیروی تراش در پیشروی 0/175 میلی متر بر دور محاسبه شد. و در شکل 15 رسم شد. مشاهده می شود که در هر سرعت برشی، با افزایش دمای پیش گرم قطعه کار، دامنه نوسانات نیروی تراش کاهش می یابد. نتایج جدول 2 نیز نشان می دهد که با افزایش دمای پیش گرم تا 400 درجه سانتی گراد، زبری سطح کاهش می یابد.

یافتن پارامترهای بهینه تراشکاری

برای پیدایش مقادیر بهینه دما، سرعت برشی و نرخ پیشروی از نرم افزار Minitab استفاده شد. بدین منظور هر دو خروجی سایش ابزار و زبری سطح با ضریب وزنی یک در نظرگیری شدند. همچنین درجه اهمیت هر دو خروجی یکسان در نظر گرفته شد. و مقدار «شرایط مطلوب» یا Desirability توسط نرم افزار محاسبه شد.

 

مقدار «شرایط مطلوب» بین صفر و 1 است و نزدیک بودن. به عدد 1 به این معنی است که پارامترهای مستقل به گونه ای انتخاب شدند. که پاسخ ها از مطلوبیت بیشتری برخوردار هستند. با توجه به شکل 16، دما، سرعت برشی و نرخ پیشروی بهینه در تراشکاری فولاد سخت شدۀ AISI630. به ترتیب 400 درجه سانتی گراد، 65m/min و 0/102mm/rev هستند. با انجام تراشکاری در این شرایط، سایش سطح آزاد ابزار. و زبری سطح قطعه کار به ترتیب 22% و 27% نسبت به تراشکاری خشک در دمای محیط کاهش می یابند.

نتیجه گیری

در این تحقیق فرآیند تراشکاری معمولی و تراشکاری داغ فولاد زنگ نزن. رسوب سخت شده AISI630،در سه دمای 200 درجه سانتی گراد، 300 درجه سانتی گراد و 400 درجه سانتی گراد بصورت تجربی مورد بررسی قرار گرفت. اهم نتایج حاصله عبارتند از:

-با افزایش دمای پیش گرم قطعه کار از 25 درجه سانتی گراد تا 300 درجه سانتی گراد سایش سطح آزاد ابزار کاهش می یابد. با افزایش بیشتر دمای پیش گرم قطعه از 300 درجه سانتی گراد به 400 درجه سانتی گراد. افزایش جزیی در سایش سطح آزاد ابزار ایجاد می شود.

 

-انجام تراشکاری داغ در دمای 300 درجه سانتی گراد سبب کاهش سایش سطح آزاد ابزار به مقدار حداکثر 33% نسبت به تراشکاری معمولی گردید. این کاهش سایش، در سرعت برشی 62 متر بر دقیقه و پیشروی 0/175 میلی متر بر دور حاصل گردید.

فرآیند تراشکاری داغ بر سایش

-در هر سه نرخ پیشروی، با افزایش دمای اولیه قطعه کار از 25 به 400 درجه سانتی گراد. مقدار زبری سطح قطعه کار، کاهش یافته است.

-کمترین زبری سطح قطعه کار، در دمای 400 درجه سانتی گراد. با سرعت برشی 96 متر بر دقیقه و پیشروی 0/175 بدست آمد. در این حالت زبری سطح نسبت به تراشکاری معمولی 36% کاهش یافت.

 

-دما سرعت برشی و نرخ پیشروی بهینه در تراشکاری فولاد سخت شدۀ AISI630 به ترتیب 400 درجه سانتی گراد، 62m/min و 0/102mm/rev هستند. در این شرایط، سایش ابزار و زبری سطح به ترتیب 22% و 27% نسبت به تراشکاری خشک در دمای محیط کاهش یافتند.

-انواع سایش ابزار نظیر سایش سطح آزاد، شکست لبه ابزار. و کنده شده پوشش ابزار در تراشکاری معمولی و داغ این فولاد مشاهده شد. و علت اصلی رخداد این نوع از سایش ها دو مکانیسم چسبندگی و خراش می باشد.

مهندسی ساخت و تولید ایران، اردیبهشت 1400، دوره 8 شماره 2

 

شرکت خشکه و فولاد پایتخت (( مدیریت : جواد دلاکان )) صنعتگران عزیز، افتخار داریم. که سی سال تجربه گرانبهای خویش را در زمینه عرضه انواع ورق آلیاژی. و انواع فولاد آلیاژی برای خدمت رسانی به شما هموطنان کشور عزیزمان ایران ارائه می دهیم. پیشاپیش از اینکه شرکت خشکه و فولاد پایتخت را جهت خرید خود انتخاب می نمایید سپاسگزاریم.ارتباط با ما:
۰۹۱۲۱۲۲۴۲۲۷
۰۹۳۷۱۹۰۱۸۰۷
تلفن: ۰۲۱۶۶۸۰۰۲۵۱
فکس: ۶۶۸۰۰۵۴۶

ارتباط با ما در شبکه های اجتماعی

https://t.me/foolad_paytakht تلگرام

https://www.instagram.com/folad_paytakht اینستاگرام

https://www.instagram.com/foolad_paytakht.ir اینستاگرام

فلز برنج – برنج (Brass) ترکیبی آلیاژی از مس و روی است. معمولاً ترکیب این آلیاژ با عناصر دیگر را برنز می گویند. گاهی اوقات نام عنصر آلیاژی به همراه برنز آورده می شود. برای مثال: برنز قلع دار یا برنز فسفردار. صدها نوع ترکیب گوناگون در هر یک از این گروه ها وجود دارد.

فلز برنج

با تغییر مقدار روی، خواص آلیاژهای مس – روی نیز تغییر می کند. برنج های مس – روی که عناصر اضافی مانند قلع، آلومینیوم، سیلیسیم، منگنز، نیکل و سرب دارند به عنوان برنج های آلیاژی نام دارند.

برنج از مدت ها پیش حتی قبل از تاریخ مورد شناخت بود. در آن زمان که انسان هنوز فلز روی را نمی شناخت. با ذوب کردن مس همراه با کالامین (سنگ معدن فلز روی) برنج تولید می کرد.

برنج معمولاً قابلیت چکش خواری بیشتری نسبت به مس و روی دارد و دمای ذوب آن تقریباً بین 900 تا 940 درجه سانتی گراد است. البته سختی و نرم بودن آن می تواند با تغییر نسبت مخلوط مس و روی تغییر کند. مس داخل برنج (از طریق اولیگو دینامیک) خاصیت میکروبکشی به آن می دهد. به همین خاطر از برنج به عنوان دستگیره و دیگر فلزات رایج در بیمارستان استفاده می کنند.

امروز تقریباً 90% از فلزات برنج بازیافت می شوند. چون فلز برنج خاصیت مغناطیسی کمی دارد و به راحتی می توان آن را از فلزاتی که معمولاً با آنها مخلوط می شود جدا کرد. بدین ترتیب برنجی که می گردد را دوباره بازیافت می کنند. چگالی برنج ریختگی در حدود 8400 تا 8700 کیلوگرم بر مترمکعب می باشد.

خواص فیزیکی

اکثر آلیاژهای برنج دارای دامنه انجماد بسیار کم هستند. و وجود فلزات دیگر در مس عملاً باعث پائین آمدن نقطه ذوب می شود. و هر قدر دامنه انجماد کمتر باشد، سیالیت آلیاژ بهتر خواهد بود ولی این امر معمولاً با زیاد شدن حجم انقباض متمرکز همراه است.

برنج از نقطه نظر شبکه محلول های جامد مس و روی دارای خواص زیر می باشند:

• محلول جامد α : این شبکه در سرما چکش خوار است. ولی چکش خواری آن در گرما منوط به نداشتن سرب در آلیاژ است (به دلیل تشکیل سرب مایع در گرما)
• محلول جامد β: در این شبکه وجود سرب کمتر مزاحم بوده و شبکه خاصیت چکش خواری خود را در گرما حفظ می کند.
• محلول جامد γ: این شبکه سخت و شکننده است و خواص عمومی شبکه γ را دارد.

دسته بندی آلیاژی مس

آلیاژهای مس مانند آلومینیوم به دو دسته آلیاژهای کارپذیر (نوردی) و ریختگی تقسیم می گردند. هر دسته از این آلیاژها نیز بر حسب شرایط ترکیبی عناصر آلیاژی می توانند عملیات حرارتی پذیر یا عملیات حرارتی ناپذیر باشند.

انواع برنج های کارپذیر (نوردی) فقط حاوی مس و روی می باشند و عناصر دیگر در حد ناخالصی در آنها وجود دارد و برنج های آلیاژی علاوه بر مس و روی حاوی عناصر دیگری نظیر سیلیسیم، آهن ، قلع و سرب و … هستند و بیشتر از طریق ریخته گری شکل می گیرند.

برنج با 5 تا 15 درصد روی

کار بر روی قطعه در حالت سرد (Cold working). این نوع برنج ها به ویژه هنگامی که میزان روی آنها نزدیک به 15 درصد باشد به راحتی قابل انجام است. این برنج ها از قابلیت شکل پذیری خوب و مقاومت خوردگی بالایی برخوردارند، اما به سختی ماشینکاری می شوند. آلیاژهایی که در این گروه قرار می گیرند. عبارتند از: برنج طلاکاری (به 5 درصد روی). برنز صنعتی (با 10 درصد روی)، و برنج قرمز (با 15 درصد روی).

برنج طلاکاری بیشترین کاربرد را در صنعت طلا و جواهرسازی برای ساخت روکش های طلایی رنگ دارد. شکل پذیری این برنج مانند مس است اما استحکام آن بیشتر است. در ضمن قابلیت ماشینکاری ضعیفی دارد. برنز صنعتی به علت قابلیت شکل پذیری آن در جواهرسازی، آهنگری و پرسکاری بکار می رود. قابلیت ماشینکاری آن ضعیت است، اما دارای خواص کار در حالت سرد بسیار خوبی است. به همین علت از آن برای ساخت لوله های کویل رادیاتورها و کندانسورها استفاده می شود.

آلیاژ برنج با 20 تا 36 درصد روی

آلیاژهایی که در این گروه قرار می گیرند. عبارتند از: برنج کم روی (با 20 درصد روی). برنج فشنگ (با 30 درصد روی)، برنج معمولی (با 35 درصد روی).

از آنجا که روی ارزانتر از مس است، آلیاژهایی که درصد روی آنها بیشتر است ارزانتر هستند. این آلیاژها قابلیت ماشینکاری بهتر و استحکام بالاتری دارند. اما مقاومت خوردگی آنها پایین است. و امکان ترک خوردگی فصلی (Season Cracking) در نقاط دارای تنش های پسماند در آنها وجود دارد.

برنج کم روی بسیار شبیه برنج قرمز است و برای قطعاتی که نیاز به عملیات کشش عمیق (Deep Drawing) دارند استفاده می شوند. در میان آلیاژهای مس – روی دارای بهترین ترکیب شکل پذیری و استحکام است. پوکه های فشنگ در ابتدا کاملاً به روش کار در حالت سرد تولید می شدند. فرآیند ساخت از چندین مرحله عملیات کشش عمیق تولید می شد. که پس از هر با کشش، قطعه بازپخت می شد تا برای مرحله بعد مهیا شود. گرچه قابلیت کار در حالت گرم برنج معمولی ضعیت است. اما عملاً می توان از آن در بسیاری از فرآیندهای ساخت استفاده نمود و تنوع محصولات این آلیاژ نیز به همین علت است.

فلز برنج

اگر مقادیر اندکی سرب به برنج افزوده شود، قابلیت ماشینکاری آن بسیار بالا می رود. و تا حدی نیز قابلیت کار در حالت گرم آن نیز بهتر می شود. افزودن سرب به برنج، خواص جوشکاری و انجام کار در حالت سرد را دچار مشکل می کند. از آلیاژهای این گروه می توان به برنج کم سرب (با 35.5 درصد روی، 0.5 درصد سرب). برنج پر سرب (با 34 درصد روی، 2 درصد سرب)، و برنج خوش تراش (با 35.5 درصد روی، 3 درصد سرب) اشاره کرد.

برنج کم سرب نه تنها دارای قابلیت ماشینکاری خوبی است. بلکه خواص کار در حالت سرد خوبی نیز دارد به گونه ای که مناسب ساخت قطعات مختلف ماشین تراش است. برنج پر سرب که گاهی اوقات ((برنج حکاکی)) نیز نامیده می شود. برای ساخت ابزارآلات، قفل و قطعات ساعت بکار می رود. آلیاژ برنج خوش تراش که برای ساخت قطعات ماشین های تراش به کار می رود دارای مقاومت خوردگی خوب و خواص مکانیکی مطلوبی است.

 

برنج مفرغ (Admiralty Metal) (با 28 درصد روی) دارای یک درصد قلع است. که مقاومت خوردگی خوبی به ویژه در مقابل آب دریا به آن می دهد. این آلیاژ دارای استحکام و شکل پذیری خوبی است ولی قابلیت ماشینکاری و نورد آن ضعیت است. به علت مقاومت بالا در مقابل خوردگی، از آن در ساخت تجهیزات نیروگاه و تجهیزات شیمیایی استفاده می شود. برنج آلومینیوم دار (با 22 درصد روی) دارای 2 درصد آلومینیوم است. و به علت نزدیک بودن خواص آن با برنج مفرغ، دارای کاربردهای مشابهی است. به علت مقاومت بالای برنج آلومینیوم دار در مقابل خوردگی ناشی از جریان های سریع آب. استفاده از آن برای ساخت لوله، در مقایسه با برنج مفرغ دار از ارجحیت بیشتری برخوردار است.

برنج با 36 تا 40 درصد روی

آلیاژهای برنج با بیش از 38 درصد روی دارای قابلیت شکل پذیری کمتری نسبت به برنج فشنگ هستند. و انجام کار سرد بر روی آنها نیز امکان پذیر نیست. از این آلیاژ اغلب برای کار در حالت گرم و حدیده کاری استفاده می کنند. فلز مونتز (Muntz Metal) (با 40 درصد روی) دارای قیمت ارزان و تا حدودی مقاوم در برابر خوردگی است. برنج دریایی (Nabal Brass) تقریباً دارای همان ترکیب فلز مونتز است با این تفاوت که حاوی 0.75 درصد قلع می باشد. وجود قلع در این آلیاژ سبب بالا رفتن مقاومت آن در برابر خوردگی می شود.

کاربرد

از این آلیاژ به دلیل خواص ویژه و شکل و رنگ آن در جاهای مختلفی استفاده می کنند:

• دکوراسیون داخلی به خاطر رنگ تقریباً طلایی رنگش
• در جاهایی که به اصطکاک کم نیاز باشد مثل مغزی قفل ها
• در سازهای موسیقی مخطوصاً بخاطر خاصیت آکوستیک (مثل هورن).
• ساخت ابزار آلات و شیرآلات ساختمانی

 

ساختارهای بلوری برنج

بزرگترین وجه تمایز بین انواع مختلف برنج بر اساس ساختار بلوری آنهاست. دلیل این امر این است که ساختارهای اتمی دو عنصر مس و روی متفاوت است. و آنها را بسته به نسبت محتوا و درجه حرارت ترکیب می کنند.

برنج دریایی

برنج دریایی (Naval Brass) به گونه ای از آلیاژ مس اطلاق می شود. که به طور نقریبی از 59% مس، 40% روی و 1% قلع و نیز مقدار کمی سرب تشکیل شده باشد. این آلیاژی جزء خانوادۀ برنج های آلفا – بتا یا برنج های مضاعف (Duplex Brasses) دسته بندی می شود. این خانواده از برنج ها بطور معمول سختی بیشتری نسبت به دیگر برنج ها دارند.

همان گونه که از اسم برنج دریایی بر می آید. این آلیاژ به منظور استفاده در کابردهای دریایی گسترش دارد. قلع در اصل برای جلوگیری از خوردگی به این آلیاژ اضافه شده است. حضور سرب در این آلیاژ باعث بالا رفتن قابلیت ماشینکاری این فلز میشود. با این حال برای مثال قابلیت ماشین کاری میلۀ برنج دریایی 35% قابلیت ماشینکاری آلیاژ برنج معمولی است. اضافه کردن قلع علاوه بر مورد که بیان شد باعث می شود. تا برنج دریایی مقاومت بالایی در برابر خروج روی از آلیاژ می شود. خروج روی نوعی استحاله است که در آن روی به واسطه خوردگی از آلیاژ جدا می شود.

 

پدیده خروج فلز روی از آلیاژ برنج دریایی برای اولین بار در سال 1920 میلادی. در لوله های برنجی کندانسور (انتقال حرارت) کشتی ها نمایان شد. در آن زمان به این اتفاق پدیدۀ کندانسوری (Condenseritis) می گفتند. از آن زمان تلاش های بسیاری صورت گرفت تا این مشکل بسیار مخرب در کشتی ها حل شود. ابداع برنج دریایی یکی از تلاش هایی است که در این راستا بود. استفاده از این آلیاژ تنها محدود به صنایع دریانوردی نمی شود. از این آلیاژ به دلیل دارا بودن استحکام کششی و مقاومت برشی بیشتر نسبت به سایر آلیاژهای مس. در کاربردهای صنعتی مختلف همچون شیرهای صنعتی استفاده می شود.

پدیده روی زدایی برنج دریایی

زمانی که یکی از عناصر آلیاژی که دور تر از آرایش گاز نجیب نسبت به عناصر دیگر قرار دارد. از ساختار آلیاژ حذف می شود و در مورد برنج دریایی یک ساختار متخلخل از مس بدون مقاومت مکانیکی به جای می گذارد. بیان می شود که خروج عنصر آلیاژی واقع شد برخی آلیاژهای مس مانند برنج دریایی تمایل بسیار زیادی به از دست دادن عنصر آلیاژی خود. و در نتیجه ترک خوردگی براساس تنش را دارا هستند. این ترک خوردگی ها بسیار سریع رخ می دهند و آثارشان برای این فلز به شدت مخرب است.

این پدیده بیشتر در بین آلیاژهایی از مس که حاوی روی هستند رخ می دهد. اگرچه در ترکیبات مس – منگنز، و در واقع نادرتر در آلیاژ مس – نیکل نیز رخ می دهد. در خصوص برنج، این پدیده با نام خروج روی (dezincification) شناخته می شود و در مواقعی رخ می دهد. که آلیاژی دارای 15% یا بیشتر فلز روی باشد. در عنصر برنج های آلفا، پدیده خروج روی باعث ایجاد یک لایه یکنواخت از مس متخلخل می شود. در برنج های دوفازی (فاز آلفا و بتا)، عموماً فاز بتا مورد حمله قرار می گیرد و آلیاژ تکه تکه می شود.

 

برخی از عناصر آلیاژی مانند آرسنیک، آنتیموان و فسفر می توانند. باعث جلوگیری از لایه لایه شدن آلیاژ برنج آلفا شوند. اما نمی توانند باعث جلوگیری از تکه تکه شدن برنج آلفا – بتا شوند. در آلیاژهایی با حدود 30% روی، این عناصر در حد 0.02 – 0.1% موجود می باشند. برخی از آلیاژهای مس از جمله برنج دریایی و مس – منگنز بسیار مستعد خوردگی تنشی هستند. این پدیده زمانی شدت پیدا می کند که میزان عناصر فعال در آلیاژ یا سطح تنش افزایش یابد. خوردگی تنشی معمولاً در حضور آمونیاک یا ترکیبات آن رخ می دهد. اگرچه مواردی از خوردگی تنشی برنج دریایی در مجاورت سیترات ها، تارترات و نیترات ها نیز گزارش شده است.

مقاومت در برابر خوردگی

مس به طور معمول مقاومت بالایی در محیطهای خورنده مانند آب و هوای دارای فلوراید از خود نشان می دهد. مس و برخی از آلیاژهایش بسیار مستعد خوردگی شیاری هستند. اما مکانیزم رخداد این پدیده با مکانیزمی که در فولاد زنگ نزن رخ می دهد بسیار مقاوم است. اگرچه بطور کلی برنج برای استفاده در محیط های مرطوب مناسب است. اما پدیدۀ روی زدایی یکی از بزرگترین مشکلات این نوع از آلیاژها است مخصوصاً در شرایطی که محیط اسیدی یا بازی است.

به این منظور برای به کاربردن این آلیاژها در محیط های مرطوب اسیدی یا بازی مقادیر کمی از قلع. آرسنیک و فسفر به این آلیاژ اضافه می شود. از برنج دریایی در مبدل های حرارتی کشتی های دریا نیز استفاده می شود. برنج دریایی علاوه بر مستعد آسیب بودن در برابر خوردگی تنشی نسبت به خوردگی حفره ای نیز بسیار آسیب پذیر هستند. این پدیده زمانی رخ می دهد که برنج دریایی در مجاورت سولفیدهایی قرار بگیرد. که در شرایط رکود سیستم در مجاورت آب دریا به وجود آمده است. برای به کاهش حداقلی این حساسیت در برابر حمله سولفیدها از سولفات های آهنی در ساختار آلیاژ استفاده می شود.

مکانیزم روی زدایی

مس تشکیل شده توسط روی زدایی برنج، در تصاویر میکروسکوپی، یک لایه متراکم در سطح، تقریباً متناسب با ضخامت عمق روی زدایی است. در مس زیرین غالباً حلقه های رشد لایه های مس متناوب، کم و بیش متراکم قابل مشاهده است. گاهی اوقات این لایه ها دارای نواردهایی از اکسید حجیم هستند و باند باریک از مس متراکم معمولاً در مجاورت جبهه خوردگی مشاهده می شود. این ویژگی ها بر اساس مشاهدات آزمایشگاهی توضیح داده شده اند که می توانند توضیح مناسبی برای مکانیزم روی زدایی باشند. اولین مرحله در روی زدایی و یا خوردگی حفره ای برنج انحلال مس و روی است.

فلز برنج

فلز برنج

از انحلال مس کلرید مس به وجود می آید. در خوردگی حفره ای، کلرید مس رسوب شده و متعاقباً هیدرولیز یا اکسیده می شود و به محصولات ثانویه تبدیل می شونند. در روی زدایی اما کلرید مس (I) به مس اولیه در نقطۀ شروع تبدیل می شود. برنج آلفا و برنج آلفای غیر آرسنیکی هر دو کلرید مس (I) را به مس کاهش می دهند. (بتا خیلی راحت تر)، اما آلفای دارای آرسنیک چنین نمی کند. این اختلافات بین سه نوع برنج در حساسیت نسبی آنها نسبت به روی زدایی منعکس می شود.

 

شرکت خشکه و فولاد پایتخت (( مدیریت : جواد دلاکان )) صنعتگران عزیز، افتخار داریم. که سی سال تجربه گرانبهای خویش را در زمینه عرضه انواع ورق آلیاژی. و انواع فولاد آلیاژی برای خدمت رسانی به شما هموطنان کشور عزیزمان ایران ارائه می دهیم. پیشاپیش از اینکه شرکت خشکه و فولاد پایتخت را جهت خرید خود انتخاب می نمایید سپاسگزاریم.
ارتباط با ما:
۰۹۱۲۱۲۲۴۲۲۷
۰۹۳۷۱۹۰۱۸۰۷
تلفن: ۰۲۱۶۶۸۰۰۲۵۱
فکس: ۶۶۸۰۰۵۴۶

فولاد تندبر-فولاد تندبُر (High -speed steel) در اصطلاح به اختصار HSS خوانده می شود. زیر مجموعه ای از فولادهای ابزاری است که معمولاً جهت ساخت ابزارهای برشی از آن استفاده می شود.

فولاد تندبر

این فولاد معمولاً در ساخت مته و تیغه های صفحه اره گرد بُر کاربرد دارد. طبق تعریف استاندارد ASTM A600-92a. فولادهای تند بر به دلیل قابلیتشان در ماشینکاری مواد در سرعت های نسبتاً بالا به این طریق نامگذاری شده اند. این فولادها، آلیاژهای پایه آهن پیچیده ای از کربن، کروم، مولیبدن یا تنگستن یا هر دو هستند. و ممکن است در بعضی موارد درصد بالایی از کبالت نیز داشته باشند.

این فولادها نسبت به فولاد های کربن-بالایی که تا دهه 1940 استفاده می شد. برتری داشته و سختی خود را در دماهای بالاتری حفظ می کنند. این ویژگی باعث شده تا ابزارهای برشی ساخته شده از جنس HSS. قابلیت کار در سرعت های بالاتری نسبت به فولادهای کربن – بالا داشته باشد. و به همین دلیل فولاد تندبر نامگذاری شده است.

از جمله ویژگی های شناخته شده فولادهای تندبر داشتن سختی (معمولاً بالای 60 راکول) و مقاومت به سایش بالا است. که معمولاً به میزان تنگستن و وانادیوم به کار رفته در ساخت آنها ارتباط دارد.

کاربرد اصلی فولادهای تندبر ساخت ابزارهای برشی مانند : مته ها، قلاویز، فرز انگشتی (End mill). تیغچه تراشکاری، هاب چرخنده تراشی و تیغه های اره گردبر است.

انواع فولاد تندبر

فولادهای تندبر آلیاژهایی هستند که خواص خود را از تنگستن یا مولیبدن و معمولاً هر دو بدست می آورند. این فولادها جزو سیستم آلیاژی چند – جزئی آهن – کربن – X هستند. که در آن X نشانگر یکی از عناصر کروم، تنگستن،مولیبدن ،وانادیم یا کبالت است. معمولاً درصد عنصر X بیشتر از 7% به همراه بیش از 0.6% کربن است. این درصدها به تنهایی باعث افزایش سختی فولادها نشده. و برای تبدیل به فولاد تندبر واقعی نیاز به عملیات حرارتی دما بالا دارند.

در سیستم واحد نامگذاری (UNS)، گریدهای نوع تنگستنی (برای مثال T1 و T15) به صورت سری T120XX نامگذاری می شوند. در حالیکه گریدهای نوع مولیبدنی (برای مثال M2 و M48) به صورت سری T113XX نامگذاری می شوند. در استاندارد ASTM هفت نوع گرید تنگستنی و 17 نوع گرید مولیبدنی به رسمیت شناخته شده است.

افزودن مجموع حدود 10% تنگستن و مولیبدن راندمان سختی و استحکام فولادهای تندبر را پیشینه کرده و کمک می کند. که این فولادها در دماهای بالا این خواص را حفظ کنند.

فولادهای تندبُر تنگستنی

T1

اولین فولاد تندبر ساخته شده می باشد که در سال 1903 اختراع شد و حاوی 14% تنگستن بود. این فولاد امروزه با فولاد M2 جایگزین شده است.

فولادهای تندبُر مولیبدنی

M1

فولاد M1 خواص استحکام در دمای بالای M2 را ندارد. اما نسبت به شوک مقاوم تر بوده و انعطاف پذیرتر است.

M2

فولاد M2 فولاد تندبُر «استاندارد» صنعت و پرکاربردترین آنها است. این فولاد دارای کاربیدهای کوچک و تقسیم شده به صورت منظمی است. که باعث شده این فولاد مقاومت به سایش بالایی داشته باشد. اما حساسیت دکربوریزه شدن آن کمی بالاست. سختی این فولاد پس از عملیات حرارتی برابر سختی T1 میشود. اما مقاومت به خمش آن تا 4700 مگاپاسکال می رسد. همچنین استحکام و خواص ترموپلاستیسیته آن 50% بیشتر از T1 است. از این فولاد برای ساخت ابزارهای زیادی از جمله مته، قلاویز، برقو و … استفاده می شود. در استاندارد ISO 4957 فولاد 1.3343 معادل فولاد M2 می باشد.

M7

از فولاد M7 برای ساخت مته های بزرگتر که انعطاف پذیری و عمر زیاد. نیز از اهمیت بالایی برخوردار است استفاده می گردد.

 

M50

فولاد M50 خواص استحکام در دماهای بالای سایر گریدهای HSS را ندارد. اما برای دریل هایی که شکست مشکلی اساسی آنها است. و نیاز به انعطاف پذیری بیشتری است مورد استفاده قرار می گیرد. از این گرید معمولاً برای ساخت ساچمه های بلبرینگ های دما – بالا نیز استفاده می شود.

فولادهای تندبر کبالتی

افزایش عنصر کبالت باعث افزایش مقاومت به گرما می شود. و می تواند سختی را تا بالای 67 راکول افزایش دهد.

M35

M35 مشابه M2 است که 5% عنصر کبالت به آن اضافه شده است. M35 را معمولاً با نام فولاد کبالتی، HSS یا HSS-E نیز می شناسند. این فولاد نسبت به M2 توان کارکردن در سرعت های بالاتر و عمر بیشتری دارد.

M42

فولاد M42 فولاد تندبر سری مولیبدنی بوده که دارای 8 تا 10% کبالت است. از این گرید معمولاً در صنایع تراشکاری و فرزکاری حرفه ای استفاده می شود. چرا که نسبت به سایر گریدهای فولادهای تندبر، خواص مقاومت به گرمای فوق العاده ای دارد. و اجازه می دهد ابزار با سرعت های بیشتری کارکرده و زمان تولید کاهش پیدا کند. همچنین مقاومت به «لب پَر شدن» M42 در هنگام استفاده از آن. برای برش مقاطع ناپیوسته بیشتر از سایر گریدها بوده. و نسبت به ابزارهایی که از جنس کاربید ساخته شده اند. ارزان قیمت تر هستند. ابزارهای ساخته شده از این گرید معمولاً با نماد HSS-Co مشخص می شوند.

اثر عناصر آلیاژی

سری T حاوی 12 تا 2% تنگستن است و کروم، وانادیوم و کبالت دیگر عناصر اصلی آلیاژی هستند. سری M تقریباً 3.5 تا 10 درصد مولیبدن دارد و کروم، وانادیوم، تنگستن و کبالت سایر عناصر آلیاژی هستند. همه انواع فولادهای تندبر، چه پایه مولیبدنی و چه پایه تنگستنی، حدود 4% کروم دارند. اما درصد کربن و وانادیوم آنها متفاوت است. به عنوان یک قانون کلی زمانی که درصد وانادیم زیاد شود، درصد کربن نیز زیاد می شود.

فولاد تندبر تنگستنی نوع T1 حاوی مولیبدن یا کبالت نیست. انواع فولاد تندبر پایه تنگستنی، کبالت دار شامل فولادهای T4 تا T15 است و درصد کبالت در آنها متفاوت است.

فولادهای تند بر نوع مولیبدنی M1 تا M10 فاقد کبالت بوده. (به استثنای M6)، اما بیشتر آنها حاوی مقداری تنگستن هستند. فولادهای تندبر ممتاز پایه کبالتی، مولیبدنی – تنگستنی، به طور کلی در سری M30 و M40 طبقه بندی می شوند. فولادهای فوق پر سرعت معمولاً از M40 به بالا نامگذاری می شوند. سختی این فولادها را می توان از طریق عملیات حرارتی به شدت افزایش داد.

کربن

کربن با اختلاف مهم ترین عنصر تأثیرگذار بوده و به دقت کنترل می شود. با اینکه اکثر فولادهای تندبر محدوده باریکی برای حداقل و حداکثر میزان کربن دارند. تغییرات کوچک حتی در این بازه باریک نیز می تواند. سبب تغییرات چشمگیر در خواص مکانیکی و قدرت برش ماده شود. با افزایش کربن، سختی حین کار و در دمای بالا نیز افزایش می یابد. همچنین افزایش درصد کربن باعث افزایش شکل گیری کاربیدهای پیچیده، پایدار و سخت می شود. افزایش تعداد کاربیدها باعث افزایش مقاومت به سایش می شود.

سیلیسیم

تأثیر افزایش درصد سیلیسیم تا 0.1% ملایم استت. به صورت کلی معمولاً درصد سیلیسیم کمتر از 45% نگه داشته می شود.

منگنز

به طور کلی، غلظت منگنز در فولادهای تندبر زیاد نیست. این امر به دلیل تأثیر منگنز در افزایش تردی و احتمال ترک برداشتن در هنگام کوئنچ کردن ماده است.

فسفر هیچ گونه تأثیر مثبتی در فولادهای تندبر نداشته و به دلیل ایجاد پدیده «شکنندگی در دمای سرد». یا تردی در دمای اتاق، غلظت فسفر در حداقل ممکن نگه داشته می شود.

کروم

کروم در فولادهای تندبر همیشه حضور داشته و غلظتی بین 3 تا 5% دارد. فولادهای تندبر قابلیت سختکاری خود را عمدتاً از وجود کروم بدست می آورند. عموماً درصد کروم در فولادهای تندبر 4% است زیرا به نظر می رسد. که این غلظت بهترین سازش را بین سختی و چقرمگی ایجاد می کند. علاوه بر این، کروم باعث کاهش اکسیداسیون و پوسته پوسته شدن در طی عملیات حرارتی می شود.

تنگستن

وجود تنگستن در فولادهای تندبر حیاتی است. تنگستن در تمام فولادهای تندبر سری T وجود داشته ولی فقط در دو گرید فولاد سری M وجود دارد. کاربیدهای پیچیده آهن، تنگستن، و کربن که در فولادهای تندبر یافت می شود بسیار سخت بوده. و باعث افزایش چشمگیر مقاومت به سایش ماده می شود. تنگستن باعث افزایش سختی گرم ماده شده، و باعث ایجاد سختکاری ثانویه می شود. وجود تنگستن باعث افزایش چشمگیر مقاومت ماده به تمپر شدن می شود. در زمانیکه درصد تنگستن کاهش یابد، معمولاً درصد مولیبدن را افزایش می دهند تا کاهش آن جبران شود.

مولیبدن

مولیبدن همان کاربید دو گانه را با آهن و کربن تشکیل می دهد که تنگستن تشکیل می دهد. اما دارای نیمی از وزن اتمی تنگستن است. در نتیجه، مولیبدن می تواند بر اساس تقریباً یک قسمت مولیبدن، بر حسب وزن. به جای دو قسمت تنگستن جایگزین شود. نقطه ذوب فولادهای مولیبدنی کمی پایین تر از فولادهای تنگستنی است. و به همین دلیل به دمای سختکاری کمتری نیاز دارند و محدوده سختکاری باریک تری دارند.

وانادیوم

وانادیم در ابتدا بمنظور پاک کردن ناخالصی های سرباره. و کاهش سطح نیتروژن در عملیات ذوب، به فولادهای تندبر اضافه شد. اما به زودی مشخص شد که این عنصر به طور مؤثری کارایی برش ابزارها را افزایش می دهد. افزودن وانادیوم باعث تشکیل کاربیدهای بسیار سخت و پایدار می شود. که مقاومت به سایش را به طور قابل توجهی افزایش می دهد. و تا حدودی نیز سختی گرم را افزایش می دهد.

کبالت

تأثیر اصلی کبالت در فولادهای تندبر افزایش سختی گرم و در نتیجه افزایش کارایی برش. در هنگام بالا رفتن دمای ابزار در حین عملیات برش است.

گوگرد

گوگرد، در غلظت های طبیعی 0.03% یا کمتر، هیچ تأثیری بر خصوصیات فولادهای تندبر ندارد. با این حال، گوگرد به برخی فولادهای تندبر خاص اضافه می شود تا باعث ایجاد خاصیت خوش تراشی شود. همانطور که در فولاد های کم آلیاژ این کار را می کند.

نیتروژن

نیتروژن به صورت کلی در فولادهای ذوب شده در مجاور هوا. در غلظت هایی در حدود 0.02 تا 0.03% موجود است. این درصد در برخی فولادهای تندبر عمداً تا 0.04% یا 0.05% افزایش داده می شود. این افزایش درصد نیتروژن اگر با افزایش درصد سیلیسیم همراه شود می تواند باعث افزایش ماکسیمم سختی تمپر شده شود و می تواند بر روی مورفولوژی کاربیدها نیز تأثیر بگذارد.

پوشش (Coating)

عمر ابزار ساخته شده از فولادهای تندبر را می توان با پوشش دهی. توسط روش هایی مانند انباشت بخار فیزیکی افزایش داد. تیتانیوم نیترید (TiN) یکی از پوشش هاست. وظیفه این پوشش ها معمولاً افزایش خاصیت روانکاری و سختی است.

شرکت خشکه و فولاد پایتخت (( مدیریت : جواد دلاکان )) صنعتگران عزیز، افتخار داریم. که سی سال تجربه گرانبهای خویش را در زمینه عرضه انواع ورق آلیاژی. و انواع فولاد آلیاژی برای خدمت رسانی به شما هموطنان کشور عزیزمان ایران ارائه می دهیم. پیشاپیش از اینکه شرکت خشکه و فولاد پایتخت را جهت خرید خود انتخاب می نمایید سپاسگزاریم.
ارتباط با ما:
۰۹۱۲۱۲۲۴۲۲۷
۰۹۳۷۱۹۰۱۸۰۷
تلفن: ۰۲۱۶۶۸۰۰۲۵۱
فکس: ۶۶۸۰۰۵۴۶

بررسی سایش گالینگ روی قالب های تولیدی ضربه ای حین کار با ورق فولادی پراستحکام پیشرفته

بررسی سایش گالینگ

به منظور بهبود مقاومت بدنه و کاهش مصرف سوخت. در سالهای اخیر، صنعت اتومبیل سازی بطور گسترده از فولادهای پر استحکام پیشرفته برای تولید اجزای مختلف بدنه خودرو استفاده می نماید. از سوی دیگر، استحکام بالاتر از این نوع فولادها در مقایسه با فولادهای کشش عمیق مرسوم. باعث آن گردید تا به منظور شکل دهی ورق، فشار بالاتری به سطوح ابزار و قطعه کار اعمال شود. این مسأله سبب کاهش طول عمر ابزار میشود.

گالینگ، حالتی از خوردگی چسبندگی، بعنوان یکی از مهمترین عوامل افزایش هزینه های نگهداری قالب و همچنین افزایش نرخ اسقاط مورد توجه قرار گرفت. این تحقیق، به منظور مطالعه سایش گالینگ روی قالب تولیدی درب خودروی پژو 405 حین کار با DC04، انجام گرفت.

با استفاده از آزمون مورد ارائه توسط استانداردهای بین المللی برای سنجش سایش گالینگ. مقاومت به سایش گالینگ در ورق های کشش عمیق مرسوم و ورق پر استحکام پیشرفته مقایسه گردید. اثر عوامل مختلف از جمله ترکیب شیمیایی ورق، عملیات حرارتی و فرآیند نورد ورق. فشار ورق گیر، سختی و زبری قالب روی سایش گالینگ تعیینی است. در پایان، راه حل های مناسب برای کاهش سایش در ابزار نظیر تغییر نسبت وزنی عناصر به کار رفته در ورق اولیه. پوشش دهی ابزار شکل دهی و تغییر در نیروی ورق گیر پیشنهاد شده است.

1-مقدمه

امروزه، افزایش الزامات ساختاری ایمنی توسط استانداردهای بین المللی. و همچنین قوانین مربوط به کاهش آلایندگی اتومبیل، نیاز به افزایش کارایی این صنعت. از طریق استفاده از مواد سبکتر در ساخت اتومبیل را باعث گردید. به منظور اجرای این قوانین و استانداردها، صنایع خودروسازی به استفاده از فولادهای پر استحکام پیشرفته، روی آورده اند. این ورقهای فولادی ضمن کار با قالب های شکل دهی ورق، اثرات سایشی بیشتری نسبت به سایر ورق های فولادی مرسوم بروز می دهند.

این موضوع با افزایش زمان تعمیر و نگهداری قالب، محدودیت در حجم تولید محصول را باعث می شود. از این رو، یافتن رااهی برای کاهش میزان سایش در قالب های تولید بدنه خودرو. که از ورق های فولادی پر استحکام پیشرفته استفاده می شود. به دلیل کاهش زمان تعمیر و نگهداری و در نتیجه کاهش قیمت محصول، مورد توجه واقع گردید.

بطور کلی عوامل مؤثر در سایش را از جنبه های متفاوتی می توان بررسی نمود. بخشی از این عوامل مربوط به متالورژی ورق و قالب و خواص سطحی آنهاست که تأثیر مستقیمی بر خواص مکانیکی دارد. بخشی دیگر مربوط به پارامترهای کاری قالب های شکل دهی است.

 

تا کنون تحقیقات زیادی در مورد سایش لبه قالب ها ارائه گردید. عطاف و همکاران با مطالعه توزیع تنش روی لبه قالب نشان دادند که پروفیل تنش روی لبه قالب دو نقطه ماکزیمم دارد. مکان نقطه ماکزیمم بزرگتر در ورودی و دیگری با توجه به زاویه خمش ورق روی لبه قالب، در ادامه شعاع قالب اتفاق می افتد. پریرا و همکاران به بررسی دقت پروفیل لبه قالب پرداختند و نشان دادند. که افزایش تلرانس لبه قالب بین از حد قابل قبول 15 میکرومتر، موجب افزایش تنش های وارده به لبه قالب می شود.

 

ونگ و همکاران اثر نیروی ورق گیر و ضرب اصطکاک در توزیع تنش روی لبه های قالب را بررسی نمودند. کر خورن و همکاران به مطالعه اثر ریزساختار فولاد قالب روی اصطکاک قالب با ورق که عاملی تأثیرگذار روی سایش قالب است، پرداختند. فلوکسی و وولرتسن به بررسی سایش در قالب های کشش عمیق در ابعاد میکرو پرداختند. سینگ و همکاران، اثر سرعت فرآیند شکل دهی و اثر روانکار را بر سایش لبه قالب در فورج داغ ارزیابی کردند. همچنین، ونگ و مسعود به بررسی اثر پروفیل منحنی لبه قالب روی توزیع تنش در لبه قالب پرداختند.

 

اگرچه پارامترهای مؤثر بر توزیع تنش روی لبه قالب. به عنوان عامل اصلی در سایش قالب های شکل دهی ورق، به طور گسترده مورد تحقیق قرار گرفتند. اما مطالعه ای در مورد اثر متالورژی ورق در تماس با قالب. به عنوان ماده ای که اثر تنش روی آن نیز بر سایش قالب مؤثرا است. گزارش نشده است. در موارد مشابه، اوکن به بررسی اثر گالینگ در سایش آلیاژهای پایه نیکل و پایه کبالت با استفاده از روش پین روی صفحه پرداخت. بانسالی و میلر، اثر انرژی عیوب لایه ای را بر روی سایش گالینگ فلزات پایه کبالت با روش پین روی بلوک بررسی کردند.

 

وانگ و همکاران اثر پوشش دهی به روش های نیتریده کردن سطح و نفوذ حرارتی کاربید به سطح. در مقاومت به گالینگ ابزار شکل دهی را زمانی که با ورق پر استحکام پیشرفته در تماس باشد، مطالعه کردند. پودگورنیک و همکاران خواص ضد گالینگ نیترید بور هگزاگونال را در شکل دهی آلیاژهای آلومینیوم مطالعه کردند. بهاتاچاریا و همکاران اثر گالینگ ورق های پراستحکام پیشرفته را روی قالب های تریم (برش اضافه کار) مورد مطالعه قرار دادند. کورا و همکاران، سایش قالب را با پوشش های سطحی مختلف، ضمن کار با ورق های فولادی پر استحکام پیشرفته ارزیابی کردند. کورا و کوک ویژگی های سایشی جنس های قالب مورد استفاده برای شکل دهی ورق های فولادی پر استحکام پیشرفته را مورد بررسی قرار دادند.

 

با بررسی پیشینه پژوهش مشخص گردید که تا کنون اثر انرژی عیوب لایه ای و سایش گالینگ در ورق های فولادی پر استحکام پیشرفته. بعنوان ماده خام مورد استفاده در صنایع خودروسازی برای تولید قطعات بدنه خودرو، گزارش نشده است. در این تحقیق تلاش شده است. تا ضمن معرفی استاندارد G98 انجمن تست و مواد آمریکا برای مقایسه مقاومت به گالینگ در بین مواد مختلف. مقاومت به گالینگ بین دو نوع ورق کشش عمیق یا مقداری انرژی عیوب لایه ای متفاوت. در مقابل آلیاژ GGG60 بر اساس استاندارد 1693 مؤسسه استاندارد آلمان که یک آلیاژ پر کاربرد در ساخت قالب های شکل دهی است، بررسی شود.

 

همچنین سعی شده است تا با استفاده از نرم افزارهای تخصصی شکل دهی و مدل کردن قالب مورد نظر. اثر پارامترهای کاری قالب شکل دهی بر روی سایش بدست آید. نتایج حاصل از این تحقیق برای انتخاب ماده اولیه به منظور ساخت قالب های شکل دهی. و انتخاب ورق اولیه و تعیین پارامترهای کاری شکل دهی توسط صنایع خودروسازی مفید خواهد بود. تحقیقات آینده می تواند در زمینه یافتن بازه قابل قبول درصد عناصر محلول در ورق های فولادی پر استحکام پیشرفته. به منظور بروز کمترین احتمال رخداد در گالینگ، متمرکز شود.

2-مکانیزم سایش گالینگ

براساس استاندارد G40 انجمن تست و مواد آمریکا، گالینگ گونه ای از آسیب سطحی است. که بین سطوحی که روی یکدیگر می لغزند، ایجاد می شود. و با مشاهده میکروسکوپی زبرشدگی و نقاط آمادگی محلی روی سطح اصلی، قابل تشخیص است. با لغزش سطوح فلزی روی یکدیگر، در اثر پدیده مکث و لغزش مقداری از سطح یک فلز به دیگری منتقل می شود. با ادامه فرآیند و انتقال ماده بیشتر و روی هم انباشته شدن این رسوبات فلزی روی یکدیگر. به تدریج توده سخت و فشرده ای تشکیل می شود. که می تواند استحکام تا 1500 مگاپاسکال داشته باشند. این ذرات ضمن جدا شدن از سطح آشیانه خود و حرکت بین سطوح، موجب خراش های جدی روی سطوح فلزی (قالب و ورق) می شوند.

1-2- انرژی عیوب لایه ای و رابطه آن با سایش گالینگ

به طور کلی هر عاملی که باعث تسهیل لغزش صفحات کریستالی روی یکدیگر شود، به سایش گالینگ کمک می کند. مقاومت یک ماده در مقابل گالینگ، معمولاً با فاکتور انرژی عیوب لایه ای بیان می شود. مواد دارای عیوب لایه ای بالا مستعد گالینگ هستند. بانسالی و میلر نشان دادند که کاهش انرژی عیوب لایه ای به کاهش تمایل فلز به گالینگ منجر می شود. جدول 1، میزان انرژی عیوب لایه ای برای عناصر مختلف را نشان می دهد.

 

انرژی عیوب لایه ای برای عناصر مختلف و آلیاژهای گوناگون، متناسب با درصد وزنی آنها متفاوت است. بنابراین برای هر آلیاژ با توجه به عناصر محلول در آن باید از فرمول محاسبه معینی استفاده کرد. در مقایسه اولیه بین ورق های فولادی عاری از عناصر بین نشین (یا IF) و ورق های AHSS. حتی با مساوی بودن میزان انرژی عیوب لایه ای، به دلیل بالا بودن درصد کربن. و کاهش یافتن چسبندگی لایه های کریستالی در ورق های AHSS، می توان پیش بینی کرد. که این ورق ها، استعداد بیشتری به لغزش لایه های کریستالی روی یکدیگر دارند.

در نتیجه مقاومت به گالینگ کمتری در مقایسه با نمونه های فولادی IF مرسوم دارند. از آنجا که برای بالا نگه داشتن استحکام ورق نمی توان درصد کربن محلول را کاهش داد. باید میزان انرژی عیوب لایه ای ورق های AHSS در حد بهینه کنترل شود.

2-2- آزمون G98 برای مقایسه به گالینگ

استاندارد G98 انجمن تست و مواد آمریکا برای مقایسه مقاومت به گالینگ مواد مختلف، چیدمانی مشابه شکل 1 پیشنهاد می دهد. مطابق این شکل، یکی از دو نمونه به صورت پین و دیگری به صورت بلوک بطور عمود در تماس با هم قرار می گیرند. پس از وارد کردن نیروی فشاری معین بر مجموعه پین و بلوک. پین یا بلوک (معمولاً پین) در شرایط خشک و بدون حضور روانکار. یک دور کامل در مقابل دیگری گردش می کند. زمان چرخش پین در مقابل بلوک باید بین 3 تا 20 ثانیه باشد. تمامی ابعاد پین و بلوک به جز قطر و تلرانس ابعادی قطر پین در اختیار کاربر قرار دارد. سایر الزامات مورد نیاز برای اجرای آزمایش در جدول 2 ارائه و معلوم و مشخص است.

 

قبل از اجرای هر آزمایش و برای زدودگی چربی ها، ضروری است که پین با مایع تری کلرواتان شستشوی شود. همچنین بر طبق استاندارد می توان از هر وسیله مکانیکی یا هیدرولیکی. که نیروی مورد نظر را بطور ثابت در طول آزمایش اعمال نماید، استفاده کرد.

3- مقایسه مقاومت به گالینگ ورق فولادی IF با ورق AHSS

به منظور صحه گذاری بر پیش بینی که انجام شد. در بخش قبل مبنی بر کمتر بودن مقاومت به گالینگ ورق های AHSS نسبت به ورق های فولادی IF، با استفاده از چیدمان توصیه شده. توسط استاندارد G98، به مقایسه مقاومت به گالینگ یک نمونه ورق فولادی IF. با یک نمونه ورق AHSS مورد استفاده در تولید بدنه خودروی پژو405 گروه صنعتی ایران خودرو بررسی گردید.

شرایط موجود در اجرای آزمایش، در جدول ای 2 و 3 ارائه شده است. مقایسه شرایط موجود در حین اجرای آزمایش و شرایط استاندارد، مطلوب بودن شرایط اجرای آزمایش را به خوبی نشان می دهد.

 

در این آزمایش از ورق DC04 بر اساس استاندارد انگلیسی 10130 به عنوان نمونه AHSS به کاری گیری شد. که مقدار ضخامت، سختی و زبری سطح هر نمونه در جدول 4. و همچنین آنالیز عناصر موجود در دو نوع ورق با سطح اطمینان 95% در جدول 5 ارائه و معلوم و مشخص است. ساختار زمینه هر کدام از نمونه ها بعد از اچ کردن با بزرگنمایی 100 و 200 برابر در شکل 2 نمایان و مشخص می باشد. متالوگرافی سطح هر دو نمونه نشان می دهد ساختار زمینه هر دو نمونه، فریتی می باشد.

 

برای اعمال نیروی عمودی کنترلی و ثابت در طول اجرای آزمایش از یک دستگاه فرز دکل ساخت ماشین سازی تبریز به کاری گیری می شود. از مزایای استفاده از این دستگاه نگه داشتن مجموعه اعمال نیرو در کلگی دستگاه فرز است. که عمود بودن نیروی وارده بر پین و ورق در طول آزمایش را تضمین می کند.

بررسی سایش گالینگ

بررسی سایش گالینگ

 

شکل 3، چیدمان آزمایش شامل نیروسنج به همراه نمایشگر تولیدی. برای اطمینان از مقدار و ثابت بودن نیروی اعمالی در طول آزمون، نشیمنگاه ورق، و همچنین پین تولیدی. همراه نگهدارنده آن بر روی کلگی دستگاه را نشان می دهد. بنابراین پیشنهاد استاندارد، نیروی اعمالی از 90 کیلوگرم آغاز می شود و با دوره های 10 کیلوگرم افزایش پیدا می کند. قبل از هر بار آزمایش، سطح پین برای تأمین صافی مورد نیاز سنگ زنی و با مایع تری کلرواتان شستشوی می شود. اندازه نیروی اعمالی تا پیدایش آثار گالینگ در هر دو نمونه ورق فولادی تا نیروی 180 کیلوگرم ادامه پیدا کرده است.

 

 

با توجه به افزایش باند سایش و افزایش میزان پارگی و شخم خوردگی سطح سایش یافت. آستانه پیدایش گالینگ در دو نمونه ورق تعیین گردید. ورق IF در 180 کیلوگرم یا 13/94 مگاپاسکال آثار گالینگ را از خود به نمایش گذاشت. در حالی که ورق AHSS در 130 کیلوگرم یا 10/07 مگاپاسکال آثار گالینگ را از خود نشان داده است.

با مقایسه تنش ایجاد گالینگ در دو نمونه می توان نتیجه گرفت ورق AHSS نسبت به ورق IF مورد آزمایش. استعداد بیشتری برای رخداد گالینگ دارد. بنابراین، می توان سایش قالب های شکل دهی ورق در مرحله فرمینگ، را به این موضوع نسبت داد. تماس ورق و قالب در این مرحله، بر اساس فرآیند مکث و لغزش، با اصطکاک بالا ضمن حرکت سطوح روی یکدیگر همراه است. هرچه استعداد گالینگ ورق بیشتر باشد، احتمال جدا شدن ذراتی از سطح ورق و تحمیل سایش به قالب، بیشتر می شود.

4-بررسی نرم افزاری قالب شکل دهی

پس از مطالعه گالینگ و به منظور بررسی اثر پارامترهای کاری قالب شکل دهی لازم است. تا با استفاده از نرم افزارهای المان محدود، میزان تنش و احتمال پارگی در قالب شکل دهی ارزیابی گردد. این بررسی در پاسخ به این پرسش که “آیا تنش به وجود آمده. در سطح قالب به میزان بحرانی برای پارگی ورق یا سایش قالب می رسد؟، کاربرد دارد.

در این مطالعه، قالب مورد نظر، قالب تولید درب خودروی پژو 405، با استفاده از نرم افزار کتیا مدل سازی گردید. و فرآیند شکل دهی با استفاه از نرم افزار اتوفرم شبیه سازی گشت. تمامی جزئیات اجزای قالب شامل سنبه، ماتریس، ورق گیر، بیدهای مورد بکارگیری. که به منظور کنترل سرعت کشیده شدن و تنش اعمالی روی ورق بصورت نری و مادگی بر روی ماتریس و ورق گیر قرار می گیرند. و همچنین بلوک های فاصله انداز که جهت کنترل کورس حرکتی ورق گیر و کنترل موضعی جریان و تنش. در نقاط مختلف قالب مورد استفاده قرار می گیرند. مد نظر قرار گرفت. و در شکل 5، اجزای مورد مدل سازی قالب نمایان می شود.

 

در این شبیه سازی، کورس حرکتی ماتریس و ورق گیر به ترتیب برابر با 1050 و 170 میلی متر و در جهت پایین می باشد. سنبه در این فرآیند ثابت است. همچنین کل زمان فرایند بر اساس تنظیمات موجود در کارخانه 4 ثانیه در مد نظر قرار گرفت. که 2 ثانیه آن مربوط به حرکت ماتریس از شروع حرکت تا درگیری ورق گیر و 2 ثانیه دیگر آن. مربوط به حرکت هم زمان ماتریس و ورق گیر و انجام عملیات کشش می باشد. به این ترتیب، سرعت حرکت ماتریس قبل از درگیری با ورق گیر برابر با 440 میلی متر بر ثانیه. و سرعت حرکت همزمان ماتریس و ورق گیر برابر با 85 میلی متر بر ثانیه می باشد.

 

روان کار مورد استفاده بصورت ثابت بر روی سطوح سنبه و ماتریس. و بصورت استاندارد کشش عمیق بگونه ای تعیین گردید تا ضریب اصطکاک برابر با 0/15 شود. البته در واقعیت، این مقدار با توجه به فشار پرس متغیر بوده. و برای نزدیکی بیشتر به واقعیت و بر اساس میزان فشار اعمالی در نقاط مختلف قالب. نرم افزار تغییرات لازم را به صورت خودکار انجام می دهد. با توجه به تنظیمات موجود در کارخانه، مقدار نیروی ورق گیر برابر با 70 تن نیرو قراری گیری شد. هرچند که متغییر کردن آن بر اساس زمان و کورس حرکتی تغییراتی را به همراه خواهد داشت. که موجب کنترل بیشتر روی چین خوردگی ها و پارگی ها خواهد شد.

1-4- نتایج حاصل از بررسی نرم افزاری

شکل6، تحلیل المان محدود نرم افزار در مورد تنش های عمودی اعمالی در فرایند شکل دهی را نمایش می دهد. این بررسی نشان می دهد مقدار تنش در مناطق تمرکز تنش، یعنی در لبه ها به بیش از 100 مگاپاسکال می رسد. مطابق شکل 6، لبه بالا سمت راست تودری (منظور قطعه تولیدی قالب است)، منطقه خطرناک از لحاظ توزیع تنش با مقادیر بالای 100 مگاپاسکال است.

بررسی سایش گالینگ

از این رو هنگام کار قالب با ورق پر استحکام پیشرفته انتظار می رفت تا علائم سایش و خرابی. در این بخش زودتر از سایر بخش های قالب، بروز پیدا کند. مطابق شکل 7، اثرات سایشی استفاده از ورق AHSS روی قالب در بخش مورد انتظار به مقدار بیشتر و وسیع تر ایجاد شد. که بدین ترتیب انتظارات حاصل از بررسی نرم افزاری، تطبیق خوبی با واقعیت نشان داد. به عبارت دیگر، مناطق پر تنش در بررسی نرم افزاری، دقیقاً همان مناطقی هستند که در قالب و بصورت واقعی دچار سایش شدید گردیدند.

بررسی سایش گالینگ

5-نتیجه گیری

همانطور که عنوان شد عوامل بسیار متعددی در سایش قالب های شکل دهی مؤثر هستند. از یک طرف مباحث مربوط به متالورژی ورق و مقاومت ورق در برابر گالینگ و همچنین ویژگی های اصطکاکی مطرح هستند. و از طرفی دیگر مسائل مربوط به پارامترهای شکل دهی اهمیت دارند.

بررسی سایش گالینگ

در تحقیقی که انجام پذیرفت مباحث مربوط به متالورژی ورق در راستای استعداد به گالینگ ورق های فولادی. بعنوان مکانیزم اصلی سایش در این قالب ها. مورد استفاده در صنایع خودروسازی مطرح و نمایان و مشخص شد. که با تغییر در ترکیب شیمیایی ورق مورد استفاده می توان در جلوگیری از وقوع گالینگ تأثیر گذاشت. در ادامه و با اجرای آزمایش استاندارد G98، همین مسأله در بین دو نوع ورق مورد استفاده در صنایع خودروسازی، مورد مطالعه قرار گرفت. و نمایان و مشخص شد.

 

که یکی از علل سایش بیشتر قالب حین استفاده از ورق AHSS، استعداد به گالینگ بیشتر این ورق نسبت به ورق IF است. همچنین از آنجا که مکانیزم سایش در ارتباط مستقیم با اصطکاک بین ورق و قالب می باشد. تمامی مباحث تأثیرگذار در مقدار اصطکاک از جمله جهت نورد ورق مورد استفاده، روانکار و پوشش سطحی قالب در میزان سایش مؤثر است. هرچند که سخت کاری قالب و پوشش دهی سطحی آن. همانند رسوب بخار شیمیایی و رسوب بخار فیزیکی ترکیبات تیتانیم و کروم در تحمل تنش های وارده به آن نیز اثر گذر است.

 

از جنبه ای دیگر و با بررسی نرم افزاری قالب شکل دهی نشان داده شد. که طی فرایند کشش عمیق، با افزایش تنش های نرمال و برش وارده بر ورق، احتمال بروز سایش گالینگ بیشتر می شود. این مسأله، به خوبی خود را در لبه های قالب که تحت بیشترین تنش هستند، نشان داد. مقایسه تنش نرمال بدست آمده در تست G98 و تنش پیش بینی شده توسط نرم افزار المان محدود. و مطابقت خوب آنها با یکدیگر، صحت شبیه سازی را صحه گذاری نمود. بنابراین می توان با تغییر در پارامترهای کاری شکل دهی از جمله تناژ دستگاه. محل و اندازه بیدها و بلوک های فاصله انداز به کار رفته. و سرعت حرکت اجزای قالب حین اجرای فرایند، تا حدود زیادی از سایش قالب جلوگیری کرد.

 

حمیدرضا بدخشیان، محمد سروش مرکانی، بیژن ملایی داریانی، علی پرویزی

شرکت خشکه و فولاد پایتخت (( مدیریت : جواد دلاکان )) صنعتگران عزیز، افتخار داریم. که سی سال تجربه گرانبهای خویش را در زمینه عرضه انواع ورق آلیاژی. و انواع فولاد آلیاژی برای خدمت رسانی به شما هموطنان کشور عزیزمان ایران ارائه می دهیم. پیشاپیش از اینکه شرکت خشکه و فولاد پایتخت را جهت خرید خود انتخاب می نمایید سپاسگزاریم.ارتباط با ما:
۰۹۱۲۱۲۲۴۲۲۷
۰۹۳۷۱۹۰۱۸۰۷
تلفن: ۰۲۱۶۶۸۰۰۲۵۱
فکس: ۶۶۸۰۰۵۴۶

ارتباط با ما در شبکه های اجتماعی

https://t.me/foolad_paytakht تلگرام

https://www.instagram.com/folad_paytakht اینستاگرام

https://www.instagram.com/foolad_paytakht.ir اینستاگرام

فولاد ساختمانی یک اصطلاح کلی برای مواد فولاد است. که برای ساخت مصالح ساختمانی در اشکال مختلف مورد استفاده قرار می گیرد.

فولاد ساختمانی

بسیاری از پروفیل های فولادی به شکل یک تیر بلند است که مشخصات یک مقطع خاص را دارد. شکل پروفیل های فولادی، اندازه، ترکیب شیمیایی، مشخصات مکانیکی مانند مقاومت. شیوه های ذخیره سازی و غیره با استفاده از استاندارد ها در اکثر کشورهای صنعتی تنظیم می شود.

اکثر پروفیل های فولادی مانند تیرهای با مقطع I، گشتاور دوم سطح بالایی دارند. به این معنی که از نظر سطح مقطع بسیار قوی هستند. و در نتیجه می توانند میزان بار زیادی را بدون تغییر شکل در خور اهمیت تحمل کنند.

فولاد ساختمانی استاندارد آمریکا

فولادهای مورد استفاده در ساخت و ساز در ایالات متحده. از آلیاژهای استانداردی که توسط ASTM International شناسایی و مشخص شده اند، استفاده می کنند. این فولادها دارای یک شناسایی آلیاژ هستند که با A. و سپس دو، سه یا چهار عدد پس از آن شروع می شود. درجات چهار عددی AISI فولاد که معمولاً برای مهندسی مکانیک. ماشین آلات و وسایل نقلیه استفاده می شود یک سری مشخصات کاملاً متفاوت است.

فولاد های ساختمانی استاندارد که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از:

فولادهای کربنی

• A36 – پروفیل ها و ورق ساختمانی.
• A53 – لوله ها و پروفیل های لوله ای ساختمانی.
• A500 – لوله ها و پروفیل های لوله ای ساختمانی.
• A501- لوله ها و پروفیل های لوله ای ساختمانی.
• A529 – پروفیل ها و ورق ساختمانی.
• A1085 – لوله ها و پروفیل های لوله ای ساختمانی.

فولادهای کم آلیاژ مقاوم بالا

• A441 – پروفیل ها و ورق های ساختمانی -(جایگزین توسط A572).
• A572 – پروفیل ها و ورق های ساختمانی.
• A618 – لوله ها و پروفیل های لوله ای ساختمانی.
• A992 – کاربردهای ممکن تیرهای مقاطع بال پهن W یا I هستند.
• A913 – پروفیل های آبدیده بال پهن W

Quenched and Self Tempered (QST) W shapes

• A270 – پروفیل ها و ورق های ساختمانی

فولادهای مقاوم دربرابر خوردگی با آلیاژ کم و مقاموت بالا

• A243 – پروفیل ها و ورق های ساختمانی.
• A533 – پروفیل ها و ورق های ساختمانی.

فولاد های آلیاژی آب دیده

• A514 – پروفیل ها و ورق های ساختمانی.
• A517 – دیگ های بخار و مخازن تحت فشار.
• فولاد اگلین – اقلام ارزان قیمت هوافضا و تسلیحات.

فولاد آهنگری شده

• A668 – فولاد آهنگری

فولاد ساختمانی

• خصوصیات – مقاومت فشاری و همچنین مقاومت کششی فولاد ساختمانی با مقاومت های نسبت داده شده به بتن متفاوت است.
• مقاومت – با دارا بودن مقاومت بالا، سختی، سفتی و خاصیت انعطاف پذیری. فولاد یکی از متداول ترین مصالح در ساخت و ساز ساختمان های تجاری و صنعتی است.
• قابلیت ساخت- فولاد تقریباً به هر شکلی قابل ساخت است. که با اتصالات پیچی یا جوشی در ساخت و ساز قابل استفاده است. به محض تحویل مصالح در کارگاه ساختمانی، می توان سازه فولادی را نصب کرد. در حالی که بتن، حداقل 1-2 هفته پس از ریختن و قبل از ادامه عملیات اجرایی. باید به عمل آورده شود، و این باعث می شود. که فولاد بعنوان مصالح سازه ای سازگار با برنامه عملیات اجرایی باشد.
• مقاومت در برابر آتش – فولاد ذاتاً ماده ای غیر قابل اشتعال در برابر آتش است. ولی به هر حال، هنگامی که تا درجه حرارت هایی. مانند گرمایی که در جریان یک حادثۀ آتش سوزی ایجاد می شود، گرم می شود. مقاومت و سختی آن به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. قوانین بین المللی ساختمان، پوشش دادن کافی فولاد را در مواد ضد حریق الزامی می دانند. که این باعث افزایش هزینه کلی ساختمانهای با اسکلت فلزی می شود.

 

• خوردگی – فولاد در هنگام تماس با آب. می تواند دچار خوردگی شود و یک سازه بالقوه خطرناک را ایجاد می کند. برای جلوگیری از هرگونه خوردگی در طول عمر یک سازه فولادی. باید در ساخت سازه های فلزی اقدامات لازم صورت گیرد. فولاد را می توان رنگ کرد که مقاومت در برابر آب را فراهم می کند. همچنین، مواد مقاوم در برابر آتش که برای پوشاندن فولاد استفاده می شود معمولاً در برابر آب نیز مقاوم است.
• کپک قارچی – فولاد نسبت به چوب سطح مناسب کمتری در محیط، برای رشد کپک قارچی را فراهم می کند.

بلندترین سازه ها امروزه (که معمولاً به آن “آسمان خراش ها” یا ساختمان مرتفع گفته میشود). به دلیل قابلیت خوب ساخت و همچنین نسبت بالای مقاومت به وزن فولاد. با استفاده از این مصالح ساخته می شوند. در مقایسه با بتن، اگرچه چگالی بتن از فولاد کمتر است. اما نسبت مقاومت به وزن بتن نیز بسیار کمتر است. به همین دلیل یک عضو سازه بتنی برای تحمل یک میزان معین بار به حجم بسیار بزرگی نیاز دارد.

 

فولاد گرچه متراکم تر است اما برای حمل بار به مواد زیادی احتیاج ندارد. اما، این مزیت برای ساختمان های کم ارتفاع، یا برای ساختمان های چند طبقه یا کمتر، اهمیت زیادی ندارد. بارهای ساختمان های کم ارتفاع نسبت به سازه های مرتفع بسیار کمتر است. و در نتیجه استفاده از بتن برای سازه اقتصادی است. این امر به ویژه در مورد سازه های ساده. مانند پارکینگ یا هر ساختمانی که دارای شکل ساده مستطیلی است، صادق است.

ترکیب فولاد و بتن مسلح

سازه هایی که از این دو ماده تشکیل شده اند. از مزایای فولاد و بتن مسلح هر دو بهره مند می شوند. این روش هم اکنون در بتن آرمه متداول است. که در آن از ظرفیت کششی میلگردهای تقویتی برای تأمین استحکام کششی در اعضای بتنی سازه استفاده می شود. نمونۀ بارز آن در پارکینگ های چند طبقه است. برخی از این پارکینگ ها با استفاده از ستون های فلزی و دال بتن مسطح ساخته می شوند. بتن برای شالوده ریخته می شود و سطحی برای ساخته شدن پارکینگ بر روی آن را به پارکینگ می دهد.

 

ستون های فولادی با پیچ و مهره یا جوشکاری آنها به میخ های فلزی. که بخشی از آن ها از سطح دال بتن ریزی شده بیرون گذاشته شده اند. به شالوده متصل می شوند. تیرهای بتنی پیش ساخته می تواند برای نصب در طبقه دوم، به کارگاه تحویل داده شوند. که پس از آن یک دال بتنی برای قسمت روسازی پارکینگ ریخته می شود. این روند می تواند در مورد چندین طبقه انجام شود. یک پارکینگ از این نوع فقط نمونه ای قابل اجرا از بسیاری از سازه هایی است. که می تواند از بتن مسلح و فولاد استفاده کننند.

مهندسی سازه از وجود طرح های بی شماری برای ایجاد ساختمانی کارآمد، ایمن و مقرون به صرفه آگاه است. این وظیفۀ آن مهندس است که در کنار مالکان، پیمانکاران و دیگر طرف های ذینفع در پروژه. برای رسیدن به یک نتیجۀ ایدئال متناسب با نیاز هر کدام از آنها، همکاری کند. مهندس، هنگام انتخاب مصالح سازه ای برای ساختمان، متغیرهای زیادی، از جمله هزینه. نسبت مقاومت/وزن، پایداری مصالح، قابلیت ساخت و غیره را در نظر می گیرد.

خواص حرارتی

خواص فولاد بسته به عناصر آلیاژی آن بسیار متفاوت است.

درجه حرارت آستنیت کننده، دمایی که در آن فولاد به ساختار بلوری آستنیت تبدیل می شود. برای فولاد از 900 درجه سانتی گراد (1650 درجه فارنهایت) در مورد آهن خالص شروع می شود. و با افزایش میزان کربن، دما به حداقل 724 درجه سانتی گراد (1335 درجه فارنهایت). برای فولاد یوتکتیک (فولاد حاوی 83% وزنی کربن تنها)، پایین می آید. با نزدیک شدن میزان کربن به 2.1 % (نسبت به جرم). درجه حرارت آستنیت کننده بالا می رود و به 1.130 درجه سلسیوس (2070 درجه فارنهایت) می رسد. به طور مشابه، نقطه ذوب فولاد بر اساس آلیاژ تغییر می کند.

 

کمترین دما که در آن یک فولاد کربنی ساده می تواند شروع به ذوب شدن کند. درجه حرارت جامد آن، 1130 درجه سانتی گراد (2070 درجه فارنهایت)، است. فولاد، زیر این درجه حرارت، هرگز به مایع تبدیل نمی شود. آهن خالص (فولاد به صفر درصد کربن) با شروع به ذوب شدن 1492 درجه سانتی گراد (2718 درجه فارنهایت). و با رسیدن به 1539 درجه سانتیگراد (2802 درجه فارنهایت) کاملاً مایع است فولاد با 2.1 % کربن وزن. شروع به ذوب شدن در 1130 درجه سانتیگراد (2070 درجه فارنهایت). و با رسیدن به 1315 درجه سانتی گراد (2399 درجه فارنهایت)، کاملاً ذوب می شود. فولاد با بیش از 2.1% کربن دیگر فولاد نیست. اما به عنوان چدن شناخته می شود.

شرکت خشکه و فولاد پایتخت (( مدیریت : جواد دلاکان )) صنعتگران عزیز، افتخار داریم. که سی سال تجربه گرانبهای خویش را در زمینه عرضه انواع ورق آلیاژی. و انواع فولاد آلیاژی برای خدمت رسانی به شما هموطنان کشور عزیزمان ایران ارائه می دهیم. پیشاپیش از اینکه شرکت خشکه و فولاد پایتخت را جهت خرید خود انتخاب می نمایید سپاسگزاریم.ارتباط با ما:
۰۹۱۲۱۲۲۴۲۲۷
۰۹۳۷۱۹۰۱۸۰۷
تلفن: ۰۲۱۶۶۸۰۰۲۵۱
فکس: ۶۶۸۰۰۵۴۶

بررسی مودهای شکست لرزه ای و راهکارهای مقاوم سازی مخازن استوانه ای فولادی مهارنشده در یک مجتمع نفتی

بررسی مودهای شکست

چکیده

مخازن استوانه ای فولادی رو زمینی به طور وسیع در مجتمع های نفتی و از جمله انبارهای نفت ایران به کار گیری می شوند. تجربه زلزله های گذشته در کشورهای مختلف نظیر ژاپن، ایالات متحده، ترکیه و غیره نشان می دهد. که این گونه مخازن در مقابل حرکات نیرومند زمین در زلزله بسیار آسیب پذیر بوده. و مطالعات آسیب پذیری و مقاوم سازی آنها از اهمیت زیادی برخوردار است. در این مقاله رفتار لرزه ای 5 مخزن فولادی رو زمینی مهار نشده. در یک مجتمع نفتی با نسبت های ارتفاع به قطر (H/D) مختلف مورد مطالعه قرار گرفتند.

 

و انواع مودهای آسیب شامل کمانش پافیلی، کمانش الماسی. آسیب دیدگی سقف در اثر نوسان سیال، لغزش، واژگونی، بلندشدگی کف و نشست نامتقارن با تحلیل غیر خطی بررسی گردید. در این مطالعات، علاوه بر ارزیابی ضوابط آیین نامه های معتبر از جمله API650 و ASCE. تحلیل های استاتیکی، مودال، طیفی (خطی) و تاریخچه زمانی (غیر خطی) نیز بکارگیری شد. نتایج مطالعات موردی نشان می دهد که با در نظرگیری ارتفاع آزاد سیال داخل مخازن (free Board). برابر 13 درصد ارتفاع آنها، خطر آسیب دیدگی سقف از بین می رود. همچنین مخازن با نسبت ارتفاع به قطر بزرگتر و یا مساوی با یک (≤H/D) ناپایدار می باشند. سایر مودهای آسیب مذکور در مورد مخازن مورد مطالعه حاکم نمی باشند.

 

مقدمه یکی از انواع سازه های مهم که کاربرد فراوانی در پالایشگاه های نفتی دارد. مخازن فولادی رو زمینی نفتی هستند. که به شکل استوانه ای طراحی و اجرا می گردند. در واقع مخزن را وقتی رو میزی گویند که کف آن متکی بر بستر خاک یا پی باشد. یک مخزن فولادی از سه جزء اصلی تشکیل یافته است. بدنه، کف و سقف. کف مخزن ورق تختی می باشد که متکی بر بستر متراکم و یا شالوده گسترده بوده. و سقف آن نیز بسته به نوع ماده ذخیره شده به صورت ثابت و یا متحرک ساخته می شود.

بررسی مودهای شکست

مخازن رو زمینی نسبت به شرایط تکیه گاهی، به دو گروه تقسیم می شوند. مهار شده و مهار نشده. در یک مخزن مهار شده از حرکت قائم نسبی جداره در سطح پی جلوگیری شده است. در حالیکه یک مخزن مهار نشده در اثر تکان های شدید می تواند از روی زمین یا پی بلند شود. و بنابراین برای تحلیل دقیق دینامیکی آن آنالیز غیر خطی لازم است.

 

رفتار دینامیکی مخازن اولین بار توسط هاوزنر مدل سازی شد. و مبنای طرای آیین نامه ها قرار گرفت. وی چنین عنوان کرد که در یک مخزن دارای سطح آزاد که در معرض شتاب دینامیکی افقی قرار دارد. سیال از دو طریق بر روی جداره اثر می گذارد. 1) فشار نوسانی 2) فشار ضربانی. فشار نوسانی در اثرحرکت سیال مواج در بالای مخزن پدید می آید. و فشار ضربانی در اثر حرکت قسمتی از سیال در پایین مخزن و هماهنگ با پوسته ایجاد می گردد. فرکانس حرکت نوسانی به میزان قابل توجهی پایین تر از فرکانس حرکت ضربانی است. بدین معنی که این مود در پریودهای بالای زلزله تحریک می گردد.

 

در سال 2003 میلادی علی الزینی استاد و محقق دانشگاه کالیفرنیا. مقاله ای تحت عنوان ((بررسی پارامترهای مؤثر در پاسخ لرزه ای غیر خطی مخازن مهار نشده)) ارائه کرد. وی در این تحقیق اثراث فشار هیدرودینامیکی سیال را بر روی جداره مخازن مهار نشده در طول ارتعاشات ناشی از زلزله مورد بررسی قرار داد. و همچنین نتیجه گرفت که احداث مخازن بر روی فوندانسیون های انعطاف پذیر مناسب تر از اجرای آنها بر روی فوندانسیون های صلب می باشد. زیرا نرمی فوندانسیون سبب طولانی شدن پریود ارتعاشی مخازن در برابر نیروهای هیدرودینامیکی می گردد.

 

در سال 2004 میلادی نیز مارتین کولر به همراه پراوین مالهوترا مقاله ای تحت عنوان ((ارزیابی لرز های مخازن مهار نشده)) ارائه نمودند. که درآن هفت مخزن با نسبت های ارتفاع به شعاع مختلف (H/R) تحت بررسی قرار گرفت. آنها چنین عنوان کردند که یک ارتباط تنگاتنگ بین نسبت (H/R) و بلندشدگی کف مخازن وجود دارد.

مطالعات آسیب پذیری لرز ه ای مخازن فولادی موجود در یک مجتمع پالایشگاهی در سال 2006 نشان داد. که حدود 40 درصد مخازن موجود بسیار آسیب پذیر بوده و نیازمند مقاوم سازی اساسی هستند.

 

در این تحقیق، 5 مخزن موجود در یک مجتمع پالایشگاهی با نسبت های ارتفاع به قطر مختلف مورد ارزیابی قرار گرفت. علاوه بر کنترل ضوابط آیین نامه ای تحلیل های استاتیکی، مودال، طیفی و تاریخچه زمانی غیر خطی برای هریک از مخازن صورت پذیرفت.

مودهای آسیب مخازن

آسیب های وارده به مخازن را می توان در قالب هفت معیار آسیب پذیری بیان نمود. که به صورت مختصر عبارتند از:

واژگونی

وقتی نسبت ارتفاع به قطر زیاد می شود. پایداری مخزن در برابر این آسیب دیدگی کاهش می یابد. علت این پدیده بالا رفتن ارتفاع مرکز ثقل مخزن می باشد. این معیار با استفاده از ضوابط آیین نامه API650 و بر اساس نسبت M[D2(WL+Wt)] کنترل می گردد. در این رابطه M لنگر واژگونی مخزن بر حسب (N/m) و WL وزن محتویات مخزن. و در واحد طول محیط (N/m) و Wt وزن ورق جداره در واحد طول محیط مخزن بر حسب (N/m) می باشند. در صورتی که این نسبت بیشتر از 1/57 باشد مخزن ناپایدار بوده و واژگون خواهد شد.

 

کمانش الماسی جداره

تنش های فشاری که ایجاد شد در جداره مخازن سبب بروز کمانش در قسمت های میانی آن می گردد. که کمانش الماسی (کمانش الاستیک) نام دارد. مخازن با ارتفاع زیاد معمولاً دچار چنین آسیبی می شوند. این آسیب با محدود کردن تنش فشاری ایجاد شده. در جداره مخزن و مقایسه آن با تنش مجاز جداره مطابق با ضوابط آیین نامه api650 کنترل می گردد.

کمانش پافیلی جداره

کمانش پافیلی (کمانشی الاستوپلاستیک) معمولاً در مخازن بزرگ و در ارتفاع 1/5 تا 2/5 متری از کف مخزن رخ می دهد. علت ایجاد چنین کمانشی آن است که در هنگام بلند شدن قسمتی از کف مخزن تحت اثر نیروهای جانبی زلزله. در طرف مقابل آن تنش فشاری قائم به شدت جلوگیری از افزایش می یابد. در این حالت ترکیب دو تنش کششی حلقوی و فشاری قائم باعث ایجاد این کمانش در جداره می گردد. بدین ترتیب جلوگیری از افزایش بیش از حد تنش کششی حلقوی در جداره مخزن معیاری برای کنترل کمانش پافیلی محسوب می شود.

لغزش مخزن

نیروهای برشی ناشی از زلزله در تراز کف مخزن ممکن است بر نیروی اصطکاک غلبه کرده و باعث لغزش مخزن گردد. برای کنترل مخزن در برابر لغزش، برش پایه به عنوان نیروی محرک و نیروی اصطکاک کف مخزن با بستر. به عنوان نیروی مقاوم در نظرگیری می شود. بر اساس پیشنهاد دستورالعمل ASCE برای تأسیسات موجود، حداقل ضریب اطمینان لازم در مقابل لغزش برابر 1/5 می باشد. برای محاسبه نیروی مقاوم در برابر لغزش، ضریب اصطکاک بین کف مخزن و پی برابر 0/4 پیشنهاد گردید.

آسیب دیدگی سقف

نیروی ارتعاشی ناشی از زلزله باعث ارتعاش مخزن و سیال درون آن می گردد. ارتعاش سیال با فرکانش خیلی پایین تر از فرکانس جداره رخ می دهد. ارتعاش سیال متأثر از ارتعاش جداره نیست. بلکه عموماً به محتوای فرکانسی زلزله بستگی دارد. بنابراین، اگر پیش بینی های لازم صورت نگیرد. ممکن است پوشش سقف مخزن صدمه ببیند و یا محتویات درون آن به بیرون پاشش شود. عامل کنترل کننده در این حالت ارتفاع موج سیال می باشد.

بلند شدگی کف

بلند شدگی کف مخازن مهار نشده یکی از مودهای آسیب در زلزله های گذشته محسوب می شود. در صورتی که مقدار این بلند شدگی از مقدار مجاز آن (30 سانتیمتر) بیشتر شود. ممکن است منجر به پارگی جداره مخزن و یا شکستگی لوله های متصل به آن گردد.

نشست نامتقارن بستر

تنش های ناشی از لنگر واژگونی و ضربه های ناشی از بلند شدگی کف مخزن در هنگام زلزله. موجب نشست نامتقارن در تراز پایه می گردد. در نتیجه امکان آسیب دیدگی و خسارت مخزن وجود دارد. حداکثر نشست نامتقارن بستر طبق دستورالعمل های موجود به 5 سانتیمتر محدود گردید.

بررسی مودهای شکست

مدل سازی و تحلیل مخازن

مشخصات هندسی مخازن مورد بررسی به اختصار در جدول (1) بیان گردید و معلوم مشخص است. همچنین مدل سه بعدی یکی از مخازن به همراه چگونگی مش بندی آن در شکل (1) نمایان و مشخص است.

برای مدل سازی رفتار دقیق مخازن به هنگام تحریک زلزله، هم جداره فولادی. و هم سیال درون مخزن به کمک نرم افزار Ansys مدل سازی شده اند. برای مدل کردن جداره از المان Shell63 استفاده شده است. این المان یک المان خمشی – غشائی است. که قابلیت تحلیل نیروهای درون صفحه عمود بر صفحه را دارا می باشد. به علاوه، این المان قابلیت سخت شدگی کرنش و تغییر مکان های بزرگ را دارا می باشد.

بررسی مودهای شکست

برای مدل سازی سیال از المان Fluid80 استفاده شده است. این المان برای مدل کردن سیال بدون جریان مناسب است. و برای محاسبه فشار هیدرواستاتیک و اندرکنش سیال و سازه کاربرد دارد. همچنین برای مدل کردن بلند شدگی کف مخزن از المان Gap (Link10) استفاده شده است. این المان یک فتر فشاری است که سختی آن در هنگام کشش صفر می گردد.

تحلیل استاتیکی

به عنوان اولین گام در تحلیل کمی، مخازن تحت اثر وزن جداره و فشار هیدرواستاتیک سیال تحیلیل شده اند. نتایج این تحلیل بیانگر تنش های کششی حلقوی ایجاد شده در جداره مخزن تحت اثر فشار هیدرواستاتیک می باشد. همچنین، نتایج این تحلیل در ترکیبات بارگذاری مربوط به بارهای ثقلی و زلزله مورد استفاده قرار می گیرد.

بررسی مودهای شکست

تحلیل مودال

مشخصات ارتعاشی یک مخزن شامل فرکانس های طبیعی و شکل های مودی. از جمله پارامترهای مهم در تحلیل دینامیکی آن محسوب می شود. که با تحلیل مودال حاصل می شود. تعیین و بررسی این پارامترها می تواند در تفسیر رفتار دینامیکی مخزن مفید باشد. مودهای نوسانی و ضربانی از جمله مهمترین مودهای ارتعاشی محسوب می شوند که حداکثر جرم مؤثر را به خود اختصاص می دهند. و در تحلیل های دینامیکی حائز اهمیت هستند.

تحلیل طیفی

پس از انجام تحلیل مودال و تعیین مودهای اصلی مخزن تحلیل طیفی انجام پذیرفت. در این تحلیل برای ترکیب مودها از روش جذر مجموع مربعات (CQC) مورد کاربرد قرار گرفت. طیف طرح ویژه ساختگاه به صورت سه مؤلفه ای با نسبت های 100،30،30 استفاه شده است. نوع خاک محل تیپ III مطابق استاندارد 2800 زلزله ایران می باشد. مطابق دستورالعمل ASCE برای ارزیابی لرزه ای تأسیسات نفتی از طیف طرح ویژه ساختگاه. با احتمال گذر 10 درصد در 50 سال (دوره بازگشت 475 سال) استفاده گردیده که در شکل (2) ملاحظه می شود.

همچنین بر اساس ضمینه E آیین نامه API650 میرایی 2 درصد برای مود ضربانی و میرایی 0/5 درصد. برای مود نوسانی مخزن در نظر گرفته شده است.

تحلیل تاریخچه زمانی

با آنالیز تاریخچه زمانی میتوان علیه عوامل غیر خطی را در آنالیز وارد کرد. هدف از تحلیل دینامیکی حل معادلات حرکت حاکمه طبق رباطه (1) تحت اثر نیروهای زلزله می باشد.

این روابط به صورت غیر خطی تحلیل می شوند. و برای بر آورد میزان بلند شدگی کف مخزن و مقادیر دقیق پاسخ های سازه از این نوع تحلیل مورد کاربرد قرار گرفت.

 

میرایی سیستم دینامیکی به صورت میرایی رایلی در نظر گرفته شده است. که طبق رابطه (2) تابع خطی از جرم و سختی است.

که در آن [CFi] ماتریس میرایی المان i ام سیال ویسکوز و m تعداد المان های سیال می باشد. ضرایب a و β از رابطه (3) حاصل می شوند.

در رابطه فوق ωi و ωj فرکانس های دو مود اصلی مخزن و ξi و ξj میرایی مربوط به آنها می باشد. ضرایب a و β برای تحلیل تاریخچه زمانی بکار می رود.

در این مطالعات از رکوردهای زلزله های گلبافت، طبس و السنترو که بیشترین تطابق را با شرایط ساختگاه داشتند به کاری گیر گردید. این رکوردها به صورت سه مؤلفه ای در جهات متعامد با نسبت های 100،30،30 درصد به مخازن اعمال گردیده اند. نمودار تاریخچه زمانی شتاب زلزله طبس به عنوان نمونه در شکل (3) نمایان و مشخص است.

 

کنترل معیارهای آسیب پذیری مورد بررسی

با بهره گیری از نتایج تحلیل های دینامیکی غیر خطی هر یک از مخازن مورد نظر، معیارهای آسیب پذیری مربوطه کنترل گردیده است. که در ادامه بررسی می شوند.

کنترل واژگونی

به بهره گیری از ضوابط آیین نامه ASCE، نسبت M/[D2(wL+wt)] برای کلیه مخازن مورد نظر محاسبه گردیده. و نتایج آن در جدول (2) نمایان و مشخص است. همانطور که ملاحظه می شود فقط مخزن شماره 5 از نظر واژگونی مشکل دارد.

بررسی مودهای شکست

تغییرات میزان واژگونی مخازن بر حسب نسبت ارتفاع به قطر (H/D) در شکل (4) نمایان و مشخص است. همانطور که ملاحظه میشود تغییرات مربوطه غیر خطی است که با یک رابطه خطی تقریب زده شده است. روند تغییرات به گونه ای است که با افزایش نسبت (H/D) میزان واژگونی افزایش می یابد.

بررسی مودهای شکست

کنترل کمانش الاستیک الماسی در جداره

پس از محاسبه نسبت M/[D2(wL+wt)]. می توان حداکثر مقدار نیروی فشاری در واحد طول محیط جدارۀ مخزن (b) را بدست آورد. این نیرو با توجه به ضوابط آیین نامه API650 محاسبه گردید. و سپس تنش فشاری جداره مخزن (b/1000t) با تنش مجاز مربوطه مقایسه گردید. (t ضخامت ورق جداره به میلیمتر است). نتایج مورد حاصل از این محاسبات در جدول (3) نمایان و مشخص است. همچنین تغییرات تنش فشاری جداره بر حسب نسبت H/D در شکل (5) نمایان و مشخص است.

 

طبق ضوابط آیین نامه API650 کنترل کمانش الاستیک الماسی تنها در مورد مخازنی صورت می گیرد که پایدار بوده و مشکل واژگونی نداشته باشد. در واقع روابط موجود در این آیین نامه برای کنترل کمانش الماسی تنها در مورد مخازن پایدار معتبر می باشد. بنابراین کنترل این پارامتر در مورد مخزن شماره پنج امکان پذیر نیست.

کنترل کمانش الاستوپلاستیک پافیلی

برای کنترل این پدیده، تنش های کششی حلقوی در جداره مخازن تحت اثر آنالیزهای مختلف کنترل گردید. و نتایج مورد حاصل، در جدول (4) نمایان و مشخص است . نتایج مورد حاصل حاکی از آنست که مقدار این تنش در تحلیل طیفی بیشتر از مقادیر حاصله از سایر تحلیل ها می باشد. تغییرات این تنش ها بر حسب نسبت H/D در شکل (6) نمایان و مشخص است. طبق دستورالعمل ASCE ظرفیت مجاز تنشهای کششی در جداره مخازن برابر با Fa=1.6(0.6Fy) می باشد. که Fy تنش حد جاری شدن فولاد مصرفی است. و در مخازن مورد بررسی برابر با 2400 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع می باشد. همانطور که ملاحظه می شود. مسأله کمانش پافیلی در مورد هیچ یک از مخازن مورد نظر مطرح نیست.

کنترل لغزش

به منظور کنترل لغزش مخازن، حداکثر برش پایه حاصله. برای هر مخزن به عنوان نیروی محرک (V) با استفاده از نتایج تحلیل طیفی و تاریخچه زمانی استخراج گردید. نیروی مقاوم در برابر لغزش توسط وزن سازه و اصطکاک بین کف و بستر مخزن به دست می آید. مطابق آیین نامه ASCE ضریب اطمینان در برابر لغزش مخازن بایستی 1/5 در نظر گیری شد. همچنین ضریب اصطکاک کف مخزن و بستر نیز برابر 0/4 در نظر گرفته شده است. بدین ترتیب برای کنترل لغزش مخازن رابطه (4) بررسی گردید.

بررسی مودهای شکست

0.4W≤1.5V

که در این رابطه W وزن مخزن و سیال درون آن می باشد. نتایج حاصل از کنترل لغزش مخازن مورد بررسی در جدول (5). و منحنی تغییرات میزان آن بر حسب نسبت H/D در شکل (7) ارائه شده است. همانطور که ملاحظه می شود مسأله لغزش در مخازن مورد نظر وجود ندارد.

 

کنترل نوسانات سیال (Sloshing) و آسیب سقف ارتعاش مخزن و سیال درون آن. در اثر لغزش های ناشی از زلزله سبب پایدار شدن امواجی در سطح سیال درون آن می شود. اگر پیش بینی های لازم در این مورد به عمل نیاید. این امواج سبب وارد آمدگی آسیب هایی به سقف مخازن می گردد. حداکثر ارتفاع امواج ایجادی در سطح سیال مخزن شماره دو به عنوان نمونه در شکل (8) نمایان و مشخص است. نتایج حاصل از دامنه نوسان سیال در مخازن مورد نظر حاصل از تحلیل های دینامیکی در جدول (6). و منحنی تغییرات آن در شکل (9) ارائه گردیده است.

 

همان طور که ملاحظه می شود. ارتفاع آزاد موجود (Free Board) در مخازن کافی نبوده و لذا آسیب پذیر هستند. یک راه حل برای جلوگیری از آسیب دیدگی سقف مخازن افزایش ارتفاع آزاد و راه حل دوم تقویت مخازن می باشد. بر اساس API650 ارتفاع آزاد مورد نیاز معادل 70 درصد ارتفاع موج می باشد.

کنترل بلندشدگی و نشست نامتقارن بستر

پدیده بلند شدگی و نشست نامتقارن مخازن یک پدیده غیرخطی هندسی می باشد. لذا برای بررسی میزان بلندشدگی کف و نشست ناشی از ضربه این بلندشدگی ها، آنالیز تاریخچه زمانی غیرخطی بر روی مخازن صورت پذیرفت. رکورد زلزله های طبق، گلبافت و السنترو که با شرایط ساختگاهی سازگاری بیشتری دارند، انتخاب شدند. پس از آنالیز تاریخچه زمانی، تغییر مکان قائم گره های کف مخزن تحت رکوردهای فوق بررسی و حداکثر مقادیر آنها استخراج گردید.

نتایج تحلیل در جدول (7) آمده است. همچنین نتایج نشست نامتقارن بستر در شکل (10) و نتایج بلندشدگی کف مخزن در شکل (11) نمایان و مشخص است. همانطور که ملاحظه می شود میزان بلند شدگی کف و همچنین میزان نشست بستر در تمام مخازن در محدوده مجاز قرار دارد. ولی با افزایش نسبت ارتفاع به قطر (H/D) این مقادیر افزایش می یابند.

 

راهکارهای مقاوم سازی

با توجه به محدودیت های موجود در شناخت میزان دقیق خطر لرزه ای یک ساختگاه برای طراحی یا مقاوم سازی. و کاستی های موجود در مدل سازی های تحلیلی نتایج قطعی قابل ارائه نمی باشد. بنابراین همواره پذیرش سطوحی از خطر اجتناب ناپذیر است. در نتیجه، افزودن حاشیه اطمینان و تأمین ضوابط طراحی و مقاوم سازی. و همچنین بررسی جزئیات با دقت بیشتر می تواند به عملکرد مطمئن و رفتار متناسب مخازن تحت زلزله های محتمل در آینده منجر شود. لذا هدف اصلی در یک پروژه طراحی و یا مقاوم سازی. کاهش خطر و حداقل نمودن آن با در نظر گرفتن امکانات و منابع موجود می باشد.

در تمام مخازن بررسی شده، سطح سیال درونی در وضعیت بحرانی قرار گرفته است. بدین ترتیب در ادامه راهکارهایی برای مقاوم سازی این مخازن ارائه گردیده است.

 

به منظور جلوگیری از آسیب های وارده به سقف در اثر پدیده نوسان سیال (Sloshing) که در تمام مخازن مورد بررسی به وجود می آید. کاهش ارتفاع سیال درون مخازن تا سطوح مورد بیان در جدول (6) کم هزینه ترین راه حل محسوب می شود. در این صورت لازم است میزان ارتفاع آزاد (Free Board) حداقل معادل 13 درصد ارتفاع کل هر مخزن در نظر گیری شود. در صورتی که به دلایل خاصی کاهش ارتفاع سیال امکان پذیر نباشد. لازم است با افزودن رینگ فولادی در بالای مخزن، تقویت کنج در مقابل ضربات ناشی از نیروی سال، مقاوم سازی لازم به عمل آید.

 

نتایج حاکی از آن است که مخزن شماره 5 با نسبت ارتفاع به قطر مساوی یک دچار واژگونی میشود و ناپایدار می باشد. در مورد این مخزن پس از بررسی راه حل های پیشنهادی آیین نامه API650. راه حل افزودن یک رینگ بتنی مسلح در پیرامون مخزن (زیر ورق پوسته) و مهار نمودن جداره مخزن. به این رینگ بتنی انتخاب شده است. نمایی از طرح پیشنهادی در شکل (12) نشان داده شده است. میل مهارهای لازم در فواصل مساوی طوری طراحی می شوند. که تحمل تنشها و نیروهای کششی ناشی از لنگر واژگونی را داشته باشند. باید توجه نمود که بر طبق ضوابط آیین نامه API650، فاصله میل مهارها نباید بیشتر از 3 متر در نظر گرفته شود. همچنین قطر مهارها نباید کمتر از 25 میلیمتر باشد.

بررسی مودهای شکست

تحلیل مجدد مخزن پس از مقاوم سازی نشان می دهد که تنش های کششی جداره برابر 12/34 مگاپاسکال می باشد. که کمتر از مقدار مجاز (43/58 مگاپاسکال) بوده و لذا قابل قبول می باشد.

نتیجه گیری

در این تحقیق 5 مخزن فولادی استوانه ای رو زمینی موجود در یک مجتمع نفتی مورد ارزیابی لرزه ای قرار گرفت. مخازن مورد بررسی در یک ناحیه لرزه خیر قرار دارند. که حداکثر شتاب زلزله طرح ساختگاه معادل 0.3g بر اساس استاندارد 2800 زلزله ایران می باشد. مهمترین یافت های حاصل از مطالعات تحلیلی و ارزیابی ضوابط آیین نامه ای به شرح زیر می باشند:

بررسی مودهای شکست

1- به منظور جلوگیری از پدیده واژگونی مخازن مهار نشده، بایستی نسبت ارتفاع به قطر (H/D) آنها از 0/7 کمتر باشد. این نسبت در آیین نامه های موجود به 0/6 محدود شده است.

2- با افزایش نسبت ارتفاع به قطر (H/D)، خطر کمانش الاستیک الماسی در جداره نیر افزایش می یابد.

 

3- با افزایش نسبت ارتفاع به قطر (H/D)، میزان کمانش الاستوپلاستیک کاهش می یابد. همچنین، در مخازن با قطر بزرگتر، خطر کمانش الاستوپلاستیک پافیلی بیشتر است.

4- در مخازن مورد مطالعه پدیده لغزش بستر اتفاق نمی افتد. تجربه زلزله های گذشته نمایان است که تا کنون در مخازن با قطر بزرگتر از 9 متر لغزش قابل ملاحظه ای نمایان و مشخص نیست.

بررسی مودهای شکست

5- با افزایش قطر مخازن دامنه نوسان سایل داخل آنها (Sloshing) نیز افزایش می یابد. لیکن با افزایش نسبت ارتفاع به قطر (H/D)، این دامنه کاهش می یابد. ارتفاع آزاد سایل حداقل بایستی 13 درصد ارتفاع کل مخزن باشد. تا از آسیب دیدگی سقف جلوگیری شود.

6- با افزایش نسبت ارتفاع به قطر (H/D)، میزان بلندشدگی کف و همین طور میزان نشست کف نیز افزایش می یابد. در مخازن بررسی شده که نسبت های ارتفاع به قطر کوچکتر از یک بوده است. (H/D≤I) میزان بلندشگی و نشست بستر کمتر از مقادیر مجاز آیین نامه ای می باشد.

 

شرکت خشکه و فولاد پایتخت (( مدیریت : جواد دلاکان )) صنعتگران عزیز، افتخار داریم. که سی سال تجربه گرانبهای خویش را در زمینه عرضه انواع ورق آلیاژی. و انواع فولاد آلیاژی برای خدمت رسانی به شما هموطنان کشور عزیزمان ایران ارائه می دهیم. پیشاپیش از اینکه شرکت خشکه و فولاد پایتخت را جهت خرید خود انتخاب می نمایید سپاسگزاریم.ارتباط با ما:
۰۹۱۲۱۲۲۴۲۲۷
۰۹۳۷۱۹۰۱۸۰۷
تلفن: ۰۲۱۶۶۸۰۰۲۵۱
فکس: ۶۶۸۰۰۵۴۶

ارتباط با ما در شبکه های اجتماعی

https://t.me/foolad_paytakht تلگرام

https://www.instagram.com/folad_paytakht اینستاگرام

tps://www.instagram.com/foolad_paytakht.ir اینستاگرام

 

 

فولاد 4140-Mo40-در این تحقیق، ابتدا نمونه فولاد 4140. در دمای 850 درجه سانتی گراد به مدت 1 ساعت حرارت داده شدند. سپس در دمای 720 درجه سانتی گراد به مدت سه دقیقه نگهداری و به حمام نمک. با دماهای متفاوت 380-400-420- و 450 درجه سانتیگراد به مدت 4 دقیقه منتقل و در نهایت در آب کوئنچ گردیدند. بر اساس نتایج تست کشش با افزایش دمای حمام نمک. (دمای آستمپرینگ) مقادیر استحکام تسلیم، استحکام کششی. و ازدیاد طول کاهش می یابد. شکست نگاری نمونه های تست کشش با میکروسکوپ،. استریو نشان داد که با افزایش دمای حمام نمک،. سطح شکست از نرم به ترد تغییر می کند.

فولاد 4140-مقدمه

فولادهای سه فازی شامل کسر حجمی مشخصی از فازهای با استحکام بالا. مانند مارتنزیت و بینیت بوده که در زمینه نرم فریتی توزیع شده اند. زمینه نرم فریتی در این فولادها منجر به انعطاف پذیری بالا میشود،. در حالیکه استحکام و چقرمگی آنها به حضور جزایر سخت مارتنزیت. و بینیت در زمینه یاد شده بر میگردد. ترکیب استحکام و چقرمگی مناسب به همراه فرآیند تولید ساده این دسته از فولادها. آنها را بعنوان گزینه ای مناسب برای کاربرد در صنایع خودرو سازی و هوافضا مطرح کرده است. علاوه بر این، برخی دیگر از خواص مکانیکی مانند رفتار تسلیم پیوسته و نرخ کار سختی بالا،. این فولادها را نسبت به سایر فولادها متمایز می نماید.

 

اگرچه فولادهای کم آلیاژ استحکام بالا HSLA دارای استحکامی بالاتر از فولادهای فریتی – پرلیتی هستند اما شکل پذیری آنها. با مشکلات فراوانی رو به رو است، لذا انعطافپذیری مورد نیاز در طراحی قطعات با اشکال پیچیده،. استفاده از این فولادها را شدیداَ با محدودیت مواجه می کند. نتیجه این امر افزایش روز افزون کاربردهای فولادهای دو و سه فازی است.

 

بختیاری و اکرامی طی تحقیقی تأثیر مورفولوژی بینیت را بر خواص مکانیکی فولاد 4340. دو فازی فریتی-بینیتی بررسی و گزارش کردند مورفولوژی بینیت تابعی از دمای آستمپرینگ است. در دماهای بالا آستمپرینگ و نزدیک به دمای تشکلیل پرلیت،. ریز ساختار بینیت شامل بینیت بالا و توفال شکل است. و در دماهای پایین و نزدیک به دمای تشکیل مارتنزیت،. ریز ساختار بینیت شامل بینیت پایین و سوزنی شکل است که ترکیبی ا بهترین خواص (استحکام تسلیم،. استحکام کششی، ازدیاد طول، چقرمگی شکست و سختی) با مورفولوژی بینیت پایین. در دمای آستمپرینگ 350 درجه سانتیگراد حاصل می شود.

 

زارع و اکرامی با بررسی اثر کسر حجمی مارتنزیت بر خواص کششی فولادهای سه فازی. در دماهای پایین آستمپرینگ، نتیجه گرفتند که افزایش کسر حجمی مارتنزیت استحکام را افزایش میدهد.

وارشنی و همکارانش انعطافپذیری و استحکام فولادهای سه فازی شامل فریت، بینیت و آستنیت باقی مانده. را بررسی کردند و نتیجه گرفتند که با افزایش دمای آستمپرینگ. و همچنین افزایش سرعت کوئنچ کردن، استحکام تسلیم و استحکام کششی کاهش می یابد.

هاوران و همکارانش رابطه بین ریز ساختار بینیت و خواص مکانیکی فولادهای سه فازی کم آلیاژ. را بررسی کردند و گزارش دادند که ابا افزایش دمای کوئنچ،. از حجم فازهای بینیت و مارتنزیت کاسته و در نتیجه استحکام تسلیم و استحکام کششی کاهش می یابد.

تحقیق حاضر تأثیر دمای آستمپرینگ بر خواص کششی فولاد سه فازی فریت – بینیت-مارتنزیت. از جنس 4140 را مورد بررسی قرار میدهد.

مواد و روش انجام آزمایش

ماده اولیه مورد استفاده در این تحقیق بصورت میل گرد فولادی با قطر 10 میلی متر بود. آنالیز کوانتومتری این فولاد نشان میدهد که ترکیب آن مطابق با فولاد ASIS 4140 است. بررسی های متالوگرافی این فولاد با میکروسکوپ الکترونی روبشی میدانی مدل XMU mira 3 ساخت آلمان. و اچ شده با محلول تایتال 2 درصد نشان داد که ریز ساختار آن فریتی – پرلیتی می باشد.

برای ایجاد ریز ساختار فریت – بینیت – مارتنزیت

برای ایجاد ریز ساختار فریت – بینیت – مارتنزیت، ابتدا نمونه ها در دمای 850 درجه سانتیگراد. بمدت 60 دقیقه نرماله و سپس در 720 درجه سانتیگراد به مدت 3 دقیقه نگهداری شدند. پس از آن برای تشکیل مورفولوژی های مختلف بینیت، در حمام نمک با دماهای متفاوت 380، 400،420،450 درجه سانتیگراد. به مدت 4 دقیقه نگهداری و در آب کوئنچ شدند.

دماها و زمان های مذکور بر اساس نمودار دما – زمان – استحاله T-T-T فولاد 4140 انتخاب گردیده است. برای مثال در دماهای بالاتر از 720 درجه سانتیگراد، زمان اتمام استحاله در منطقه دوفازی فریت – آستنیت بسیار طولانی است. در دماهای کمتر از آن زمان استحاله خیلی کوتاه است و امکان تشکیل ریز ساختار کاملا فریتی وجود دارد. در نتیجه بهترین دما برای دو فازی کردن، دمای 720 درجه سانتیگراد می باشد.

 

که در این دما طبق نمودار T-T-T با گذشت زمان 3 دقیقه، در منطقه دو فازی هستیم. انتخاب محدوده دمایی 380 تا 450 درجه سانتیگراد به این دلیل است که. این محدوده دمایی، پایین تر از دمای تشکیل پرلیت و بالاتر از دمای تشکیل مارتنزیت می باشد. انتخاب زمان 4 دقیقه در این دما برای اطمینان از تشکیل بینیت است. در این تحقیق، از کوره عملیات حرارتی الکتریکی مدل AZAR 1250 ساخت ایران. و کوره حمام نمک مدل SAMIN 1250 ساخت ایران. و نمک مذاب AS140 استفاده گردید. با انتخاب نمک مناسب از تغییر ترکیب شیمیایی قطعه در حمام نمک جلوگیری میشود حمام نمک. موجب تغییر دمای کل قطعه با سرعت یکسان می گردد. نمونه های تست کشش با استاندارد ASTM E8/E8M آماده سازی. و توسط دستگاه یونیورسال با سرعت 1 میلیمتر بر دقیقه تحت آزمون قرار گرفتند.

نتایج و بحث

مطالعه ریز ساختار نمونه های عملیات حرارتی شده با میکروسکوپ الکترونی روبشی. (تصویر برداری توسط الکترون های ثانویه نشان داد با توجه به انتخاب دماهای مختلف آستمپرینگ. 380، 400، 420 و 450 درجه سانتیگراد، بینیت تشکیل شده در ساختار سه فازی، مورفولوژی های مختلفی دارد. دو فاز مارتنزیت و بینیت به صورت تیغه های روشن و فاز فریت (فاز زمینه) به رنگ تیره دیده میشود.

مشاهده ریز ساختار نمونه های عملیات حرارتی شده

مشاهده ریز ساختار نمونه های عملیات حرارتی شده و استفاده از نرم افزار. آنالیز تصویری MIP 4 student نشان داد که حجم فریت در تمامی آنها مقدار ثابت 33/4 درصد است. در نتیجه حجم فازهای سخت مارتنزیت و بینیت 66/6 درصد می باشد.

فولاد 4140

تصاویر میکروسکوپ الکترونی با بزرگنمایی یکسان از فاز بینیت در نمونه های آستمپرینگ شده در دماهای مختلف را نشان میدهد. الف- وجود تیغه های موازی سوزنی شکل بینیت در نمونه آستمپرینگ شده. در دمای 380 درجه سانتیگراد قابل مشاهده است این ساختار با توجه به دمای آستمپرینگ. نزدیک به Ms، ساختار بینیت پایین است. ب-تیغه های موازی سوزنی شکل به همراه صفحات ضخیم از سمنتیت و فریت را نشان میدهد. که نشانگر مخلوط بینیت بالا و بینیت پایین در نمونه عملیات حرارتی شده. در دمای آستمپرینگ 400 درجه سانتی گراد است.

 

ج- مورفولوژی بینیت در دمای آستمپرینگ 420 درجه سانتیگراد را نشان می دهد. در این تصویر فقط بینیت بالایی که متشکل از لایه های ضخیم سمنتیت و فریت می باشد قابل مشاهده است. د- نشان میدهد که مورفولوژی بینیت در دمای آستمپرینگ 450 درجه سانتیگراد. همانند دمای 420 درجه سانتیگراد است با این تفاوت که صفحات سمنتیت موجود در بینیت بالایی. در دمای 450 درجه سانتیگراد، ضخیم تر می باشند.

 

مقادیر استحکام تسلیم، استحکام کششی نهایی و ازدیاد طول نسبی نمونه ها ارائه شده است. الف و ب نشان میدهد که استحکام تسلیم و استحکام کششی نهایی با افزایش دمای آستمپرینگ. در اثر تغییر مورفولوژی از بینیت پایین با مورفولوژی سوزنی شکل به بینیت بالا با مورفولوژی توفال شکل. شامل لایه های ضخیم سمنتیت، کاهش می یابد. ج- افزایش دمای آستمپرینگ، درصد ازدیاد طول نسبی را کاهش میدهد. که این مطلب در توافق با تغییر مورفولوژی بینیت پایین به بینیت بالا میباشد.در واقع یکی از ویژگیهای خوب مورفولوژی بینیت پایین، علاوه بر استحکام بالای آن، بالا بودن چقرمگی آن است.

 

سطح زیر نمودار تنش- کرنش معیار خوبی برای مقایسه چقرمگی مواد از طریق تست کشش می باشد. افزایش سطح زیر منحنی تنش-کرنش، گویای چقرمگی بالاتر و رفتار نرم تر ماده در مقابل شکست است. نمودار تنش – کرنش نمونه های آستمپرینگ شده در دماهای مختلف مشخص است. همانطور که مشخص است، مساحت زیر نمودار با افزایش دمای آستمپرینگ کاهش می یابد،. لذا میتوان نتیجه گرفت که بینیت پایین علاوه بر استحکام بالا دارای چقرمگی بالاتری نیز است.

تصاویر میکروسکوپ استریو از سطوح شکست

تصاویر میکروسکوپ استریو از سطوح شکست نمونه های تست کشش آستمپرینگ شده در دماهای مختلف. را نشان میدهد سطح شکست نمونه آستمپرینگ شده در دمای 380 درجه سانتیگراد. دارای علائم شعاعی با الگوی ستاره ای شکل به همراه لبه برشی می باشد. که مشخصه سطح شکست نرم است. این شکل دارای بزرگترین لبه برشی می باشد که نشان دهنده آن است که در این نمونه. بیشترین باریک شدگی (حالت گلویی در تست کشش) و در نتیجه. بیشترین تغییر شکل پلاستیک قبل از شکست رخ داده است. هرچقدر عمق و ضخامت علائم شعاعی زیادتر باشد، رفتار شکست، نرم تر خواهد بود.

 

حجم برآمدگی الگوهای ستاره ایی -الف-کمتر شده و منطقه لبه برشی آن نیز کوچکتر شده است. که نشان از رفتار ترد تر نمونه آستمپرینگ شده در دمای 400 درجه سانتیگراد. نسبت به دمای 380 درجه سانتیگراد دارد. ج و د، الگوی ستاره ای شکل و همچنین مناطق لبه برشی حذف شده است. که گویای وقوع شکست ترد و عدم گلویی شدن این نمونه ها است. این مشاهده ها با نتایج ازدیاد طول نسبی به دست آمده از تست کشش مطابقت دارد.

نتیجه گیری

در این تحقیق چند سیکل عملیات حرارتی با دمای آستمپرینگ مختلف. 380،400،420 و 450 درجه سانتیگراد بر روی نمونه فولاد 4140 برای ایجاد ساختار سه فازی. فریت-بینیت-مارتنزیت مورد بررسی قرار گرفت

نتایج مشاهده ریزساختاری و تست کشش نشان دادند که:

1- در بازه دمایی 380 تا 450 درجه سانتیگراد، مورفولوژی بینیت از بینیت پایین سوزنی شکل. به بینیت بالا لایه ای و توفال شکل تغییر می یابد.

2- با افزای دمای آستمپرینگ، مقادیر استحکام تسلیم، استحکام کششی نهایی. و ازدیاد طول نسبی کاهش می یابند که متأثر از تغییر مورفولوژی بینیت است.

3- سطح زیر منحنی تنش – کرنش نمونه آستمپرینگ شده در دمای 380 درجه سانتیگراد. بیش از سایر نمونه ها است که نشان از چقرمگی بالاتر این نمونه دارد. و بررسی های شکست نگاری نیز رفتار شکست نرم تر این نمونه نسبت به سایر نمونه ها را تأیید کرد.

آموزشکده فنی و حرفه ای سماد دانشگاه آزاد اسلامی واحد دزفول

شرکت خشکه و فولاد پایتخت صنعتگران عزیز، افتخار داریم که سالها تجربه گرانبهای خویش را در زمینه عرضه انواع ورق آلیاژی و انواع فولاد آلیاژی برای خدمت رسانی به شما هموطنان کشور عزیزمان ایران ارائه می دهیم. پیشاپیش از اینکه شرکت خشکه و فولاد پایتخت را جهت خرید خود انتخاب می نمایید سپاسگزاریم.
ارتباط با ما:
۰۹۱۲۱۲۲۴۲۲۷
۰۹۳۷۱۹۰۱۸۰۷
تلفن: ۰۲۱۶۶۸۰۰۲۵۱
فکس: ۶۶۸۰۰۵۴۶

اصول طراحی شفت- محور، عضوی چرخشی یا ثابت و معمولاً با مقطع دایروی است. که روی آن اجزایی مانند چرخنده ها، چرخ تسمه، چرخ لنگر، لنگها، چرخ زنجیرها و سایر اجزای انتقال قدرت نصب می شوند. محورها ممکن است تحت بارهای خمشی، کششی، فشاری یا پیچشی که به تنهایی یا همراه با هم وارد می شوند قرار گیرند. هنگامی که این بارها ترکیب شوند.

اصول طراحی شفت

می توان انتظار داشت که استحکام استاتیکی و خستگی هر دو به عنوان ملاحظات مهم طراحی مد نظر قرار گیرد. چون هر محور به تنهایی ممکن است. تحت تنش های استاتیکی، تنش های معکوس شونده و تنش های تکراری که همگی در یک زمان اعمال می شوند قرار گیرد. لغت “محور” انواع مختلفی مانند اکسل ها و اسپیندل ها را در بر می گیرد. اکسل محوری است که ساکن یا چرخان است. و تحت بار پیچشی قرار نمی گیرد. محور کوتاه چرخشی، غالباً اسپیندل نام دارد.

از آنجایی که خیز جانبی یا پیچشی محور باعث در محدوده بسیار محدودی نگه داشته شود. قبل از تحلیل تنش ها باید ابعاد آن را بر اساس خیز تعیین کرد. دلیل این مطلب آن است که اگر محور به اندازه کافی محکم ایجاد شود. طوری که خیز چندان زیاد نباشد، احتمال دارد که تنش های حاصل ایمن باشند. ولی به هیچ وجه طراح نباید فرض کند که محور ایمن است. تقریباً همیشه محاسبات باید انجام گیرد.

 

تا معلوم شود که مقادیر در حد قابل قبول هستند. طراحی محور یک مسئله اساسی در طراحی و ساخت پمپ به شمار می رود. در طراحی محور، تمامی اصول طراحی که شامل طراحی یاتاقان ها و چرخنده ها می باشد. نیز مورد استفاده قرار می گیرد. محورهای انتقال گشتاور را از یک منطقه به منطقه ای دیگر انتقال می دهند. اسپیندل ها شفت های کوتاهی هستند و اکسل ها شفت های غیر چرخشی می باشند. در شکل زیر مثالی از یک طراحی معمولی از یک شفت را مشاهده می کنید.

بارهای یک شفت

.پیچش ناشی از گشتاور انتقالی

.خمش ناشی از بارهای متقاطع (چرخ دنده ها، پولیها و غیره)

اتصالات و مراکز تنش

انواع اتصالات مورد استفاده در شفت ها در شکل زیر مشاهده میشود:

موارد مورد استفاده در ساخت شفت

فولاد (فولاد با کربن کم تا متوسط)

چدن

برنز یا فولاد ضد زنگ

فولاد سخت کاری شده

انحراف در نتیجه میزان استحکام شفت نمی باشد. اما با استحکام مورد ارائه توسط مدول الاستیسیته که برای تماس فولادها ثابت می باشند. متناسب می باشد. بسیاری از شفت ها از فولادهای کربن پایین نورد گرم یا سرد. مثل فولادهای 1050-1020 (بر اساس استانداردهای مؤسسه استاندارد آمریکا). معمولی برای گرمکاری عبارتند از: (50-1340) (50-3140) (4140) (4340) (5140) (8650) .

 

برای شفت ها معمولاً نیازی به سخت کاری سطحی نمی باشد. مگر در حالتی که به عنوان تکیه گاه اصلی یاتاقان مورد استفاده قرار گیرند. مواد انتخابی برای سختکاری سطوح شامل درجات سختکاری سطحی مواد 1020،4320،4820،8620 فولادهای مورد سردکاری. معمولاً برای شفت هایی با قطر کمتر از سه اینچ استفاده می شوند.

قدرت شفت

قدرت شفت همان نرخ زمانی تغییرات انرژی می باشد (کار). کار برابر است با:

تمامی موارد بالا، می توانند در مواردی به صورت ترکیبی در غالب تئوری و رابطه فون میسس نیز ارائه شوند.

در شکل زیر خرابی های شفت را در بارگذاری های ترکیبی مشاهده می کنید.

طراحی شفت

در حالت کلی برای طراحی یک شفت موارد زیر می بایست مورد نظر باشد.

-برای کاهش انحرافات و تنش ها، طول شفت باید تا حد امکان کوتاه مورد نظر قرار گیرد.

-تیر کی که تنها در یک انتها بصورت صلب به تکیه گاهی متصل شده است. دارای انحراف بیشتری نسبت یک تیر محاط شده توسط پایه ها می باشد ( با همان طول، قطر و بار وارده).

-یک شفت توخالی دارای نسبت استحکام به جرم و فرکانس های طبیعی بیشتری نسبت به یک شفت تو پور است. اما این شفت دارای قطر و قیمت بالاتری خواهد بود.

-سعی شود تا حد امکان افزایش دهنده های تنش، از مکان های دارای ممان خمشی بزرگ دور نگه داشته شوند. و تأثیراتشان از طریق شعاع بزرگتر و آزادی بیشتری کاهش یابد.

اصول طراحی شفت

-فولادهای کربن پایین معمولی به خوبی فولادهای با مقاومت های بالاتر هستند.

-انحراف در محدوده یاتاقان ها نباید از حد 0.005 اینچ تجاوز کند. و شیب وابسته بین محور چرخ دنده ها باید کمتر از 0.03 درجه باشد.

-اگر از یاتاقان های ساده (غلاف دار) استفاده شود. میزان انحراف شفت باید از میزان ضخامت نوار روغن در یاتاقان کمتر باشد.

-اگر از یاتاقان های خود تراز نشوندنه استفاده شود. شیب شفت در قسمت پاتاقان ها باید از میزان 0.04 درجه کمتر باشد.

-اگر بازها تراست محوری موجود باشند. باید از طریق یک یاتاقان تراست تک در جهت هر بار به زمینه انتقال داده شوند. بارهای محوری را بین یاتاقان های تراست تقسیم نکنید. زیرا ممکن است انبساط حرارتی شفت سبب ایجاد بارهای اضافی در یاتاقان ها شود.

-اولین فرکانس طبیعی شفت باید به طور حداقل 3 برابر بالاترین فرکانس نیروی محرک سیستم باشد. یا حتی در بسیاری از موارد عدد بالاتری مورد نظرمی باشد.

طراحی کامل از روش کد ASME

در سال 1972 انجمن آمریکایی مهندسان مکانیک کدی را برای طراحی محورهای انتقال بنا نهاد. در حال حاضر، سالیان زیادی است که این کد کنار گذاشته شده است. ولی از لحاظ تاریخی قابل توجه می باشد. که مورد نظر، یک تنش برشی مجاز تعریف می کند. که مقدار کوچکتر، از میان دو مقدار زیر می باشد.

این کد می گوید که اگر تمرکز تنش ناشی از قوس پله یا جای خار ظاهر شود. این تنش باید 25 درصد کاهش یابد. اگر به جای T max در معادله ، tp را بگذاریم، خواهیم داشت.

در کد گشتاور خمشی و گشتاور پیچشی به ترتیب در ضریبهای ترکیبی شوک و خستگی Ct , Cm نسبت به شرایط هر کاربرد ضرب می شوند. پس خواهیم داشت.

با توجه داشت که تنش طراحی در معادله مقدار مجاز پیشینه است. و طراح آزاد است که در صورت اقتضای شرایط، آن را کاهش دهد.

-خمش معکوس شونده و پیچش پایدار

هر محور چرخانی که تحت گشتاورهای خمشی و پیچشی ساکن بارگذاری گردد. به دلیل چرخش محور، تحت تنشی کاملاً معکوس شونده تنش گذاری می شود. ولی تنش پیچشی پایا خواهد ماند. این حالت بسیار معمول است. و احتمالا بیش از سایر بارگذاریها رخ می دهد. با استفاده از اندیس a برای تنش متناوب و اندیس m برای تنش میانگین معادله ها را می توان به صورت زیر بیان کرد.

اگر Se را به عنوان حد دوام کاملاً تصحیح گردد و n را به عنوان ضریب ایمنی مشخص کنیم. معادله طراحی چنین خواهد شد.

-روش سادربرگ

در ساده ترین کاربرد نمودار سادربرگ که در قسمت زیر مشاهده می کنید. از آن برای تعیین اندازه های قطعه ماشینی استفاده می شود. که باید تنش پایا و تنش متناوبی از همان نوع را تحمل کند.

نمودار سادربرگ استحکام برشی را نشان می دهد. تنش های برشی متناوب بر محور عمودی رسم می شوند. در حالی که تنش های برشی استاتیکی یا میانگین روی محور افقی رسم می شوند. همانگونه که در شکل معلوم و مشخص است. خط سادربرگ خط مستقیمی بین حد دوام برشی کاملاً تصحیحی Sse و استحکام تسلیم در برش Ssy است. باید توجه شود که حد دوام برشی، حد دوام جزء ماشین پس از به حساب آوری اندازه پرداخت سطح. قابلیت اعتماد، عمر، تمرکز تنش و غیره با استفاده از معادله زیر می باشد.

که در آن Se حد دوام جزء مکانیکی S’e حد دوام نمونه تیر چرخان، Ka ضریب سطح، Kb ضریب اندازه. Kc ضریب قابلیت اعتماد، Kd ضریب دما، Ke ضریب اصلاحی برای تمرکز تنش و Kf ضریب اثرهای دیگر می باشد. برای به دست آوردن ضریب ایمنی n می توان از رابطه یر استفاده کرد.

اصول طراحی شفت

روش گودمن

این روش، روشی محتاطانه است که می توان هرجا که احتمال گسیختگی خستگی وجود داشته باشد. از آن استفاده کرد. در روش جبری، رابطه گودمن به صورت زیر نوشته می شود.

اصول طراحی شفت

روش کلی

با توجه به ثابت های k,m,p ارائه شده در جدول شماره 2، از معادله زیر می توان برای بیان همه آنها استفاده کرد.

پس خواهیم داشت.

معادله بالا، معادله مارین نامیده می شود.

محاسبه سرعت بحرانی شفت

روتور دینامیک بعنوان شاخه ای از علم مکانیک معروف و مورد تأیید است. که سرعت بحرانی را بعنوان سرعت زاویه ای که فرکانس طبیعی بعضی از اجزای چرخشی را تحریک می کند، تعریف می کند. در مورد پمپ های سانتریفیوژی که سیستم انتقال قدرت از الکتروموتور به پروانه توسط شفت انجام می شود. این سرعت، چرخی اندازه گیری شده است. که در آن ارتعاشات طبیعی رخ دهد. بسیار دور از انتظار نیست که انحراف شعاعی مورد ایجاد به وسیله وزن پروانه. حتی با وجود نصب صحیح و متعادل پروانه، سبب ارتعاشات در یک پمپ افقی شود.

اصول طراحی شفت

ارتعاشاتی که در یک موتور، متوازن، در یک سرعت چرخشی مخصوص، ایجاد می شود. توسط اختلاف کوچکی در دانسیته روتور و انحراف کوچک تراشکاری ایجاد می شود. این موضوع سبب جابه جایی کوچک مرکز جرم از مرکز محور چرخش میشود. با افزایش سرعت، نیروهای الاستیک فلز و نیروهای شعاعی ایجاد شده به وسیله چرخش، نامتوازن می شوند. و ارتعاش اتفاق می افتد. این ارتعاشات طبیعی رخ دهد. بسیار دور از انتظار نیست که انحراف شعاعی ایجاد شده. به وسیله وزن پروانه، حتی با وجود نصب صحیح و متعادل پروانه سبب ارتعاشات در یک پمپ افقی شود.

 

ارتعاشاتی که در یک روتور متوازن، در یک سرعت چرخشی مخصوص، ایجاد می شود. توسط اختلاف کوچکی در دانسیته روتور و انحراف کوچک تراشکاری ایجاد می شود. این موضوع سبب جا به جایی کوچک مرکز جرم از مرکز محور چرخش می شود. با افزایش سرعت، نیروهای الاستیک فلز و نیروهای شعاعی ایجاد شده به وسیله چرخش، نامتوازن می شوند و ارتعاش اتفاق می افتد.

 

این ارتعاشات انحراف شفت را زیاد می کند. و میتواند سبب ساییدگی اجزاء، (آب بندها، یاتاقان ها) و حتی شکستگی شفت شود. اگر سرعت همچنان افزایش یابد، این فرکانس طبیعی ناپدید میشود. و ارتعاشات متوقف می شود. اما در سرعت های بالاتر با فرکانس طبیعی دیگر مواجه میشویم. پایین ترین سرعت چرخشی که این ارتعاش طبیعی اتفاق می افتد. سرعت بحرانی نام دارد. معمولاً محدوده سرعت بحرانی از محدوده سرعت کاری پمپ ها فاصله دارد. اگر محدوده سرعت بحرانی کوچک باشد، بهتر است قبل از سرعت کاری پمپ قرار گیرد. در این صورت شفت را انعطاف پذیر می گویند و در صورتی که بعد از سرعت کاری را قرار گیرد. شفت را صلب یا محکم می نامند. لازم به ذکر است که سرعت بحرانی پمپ و شفت مفهومی جدا از یکدیگر نمی باشند.

محاسبه سرعت بحرانی شفت (پمپ)

هنگامی که پمپ دارای شفت کوتاه و صلب باشد. و در سرعت طراحی خود عمل کند پدیده رزنانس مورد توجه قرار نمی گیرد. سرعت بحرانی پمپ به صورت مستقیم به انحراف استاتیکی. و انحراف استاتیکی به صورت مستقیم به وزن روتور، طول قسمت یک سر آزاد (آویخته) و قطر آن بستگی دارد. در حالت واقعی انحراف به دلایل الاستیسیتی، اینرسی، پایه های یاتاقان و طول متغییر شفت بسیار پیچیده می باشد. مقدار انحراف شفت در اثر بار وارد بر آن از رابطه زیر محاسبه می شود.

که در فرمول Y انحراف بر حسب اینچ یا میلی متر، W نیروی وارد بر پروانه. و یا وزن متعلقات چرخشی بر حسب پوند یا نیوتن، L طول شفت از مرکز یاتاقان داخلی تا مرکز پروانه. بر حسب اینچ یا میلی متر، E مدول الاستیسیته ی فلز مورد استفاده در شفت و 1 ممان اینرسی برای شفت می باشد. که برابر است با:

همچنین میزان انحراف شفت در اثر وزن خود شفت نیز از رابطه زیر محاسبه می شود:

که در آن w وزن شفت بدون پروانه است.

که در نهایت، انحراف کلی حالت استاتیک شفت برابر است با:

 

حال اگر شفت مورد نظر ما شفتی با قطرهای متفاوت (چند قطری) بود از رابطه زیر محاسبه می کنیم.

که در آن داریم:

Y: انحراف شفت در خط مرکزی پروانه.

F: همان نیروی وارد بر پروانه است که در فرمول های بالا به شکل W بیان شده بود. (به این نیرو عدم توازن شعاعی هیدرولیکی نیز می گویند).

M&N: فاصله خط مرکز پروانه به طبقه های (پله ها) روی شفت.

L: فاصله خط مرکز پروانه به خطر مرکز یاتاقان داخلی.

X: فاصله بین دو خط مرکز یاتاقان ها.

Jx,Jn,Jm,Jl. ممان اینرسی قطرهای مختلف.

E: مدول الاستیسیته ماده مورد استفاده در شفت

برای محاسبه نیروی عدم توازن هیدرولیکی شعاعی خواهیم داشت:

که در آن K فاکتور تراست شعاعی (بین 0.3 تا 0.35)، S.G. گرانش مخصوص سیال H هد کلی بر حسب متر در حالت نقطه بالاترین کارائی، B2. پهنای پروانه شامل دیوارها به سانتی متر، D2 قطر خارجی پروانه به سانتی متر و داریم:

 

که در آن Ϙ دبی حقیقی پمپ بر حسب متر مکعب بر ساعت و Ϙn دبی پمپ. در حالت نقطه بالاترین کارائی بر حسب متر مکعب بر ساعت می باشد.

در ادامه برای مقایسه دو پمپ با شفت های متفاوت و کاربردهای یکسان از پارامتری به نام فاکتور باریک شوندگی شفت استفاده می کنیم. این پارامتر با در نظر گرفتن پارامترهای ابعادی شفت. و نیز در نظر گرفتن ضرائب ثابت موجود در معادله 2 بصورت زیر به دست می آید:

اگر این فاکتور از لحاظ مقداری کمتر از عدد 2 باشد (در سیستم SI) ما مشکلات زیادی با میزان خمش شفت نخواهیم داشت. اما اگر این مقدار بیشتر از عدد 2 باشد امکان بروز مشکل در آب بندها، خود شفت و یاتاقان های پمپ وجود دارد.

فاکتور دیگری که در این قسمت مورد مطالعه قرار می گیرد. شامل فاکتور سختی یا انعطاف پذیری است. فاکتور سختی پارامتر مهمی در ماندگاری المان های چرخشی پمپ به حساب می آید. این فاکتور به ترتیب زیر محاسبه می شود:

 

که در آن X محدوده یاتاقان ها و d قطر شفت در محل قرار گرفتن پروانه می باشد. فاکتور انعطاف پذیری به طور مستقیم با انحراف استاتیکی شفت در ارتباط است. جدول زیر محدوده مقادیر خروج از مرکز شفت و روتور را بر حسب میزان فاکتور انعطاف پذیری نشان می دهد. (این جدول بر اساس استاندارد API610 می باشد).

در اینجا بهتر است یادآوری کنیم که هر قطعه ساخته شده از مواد الاستیک دارای دوره تناوبی طبیعی خواهد بود. این اتفاق به دلیل یکنواخت نبودن شفت و اختلاف دانسیته آن در هنگام ساخت می باشد. این خروج از مرکز در هنگامی که شفت در سرعتی بچرخد که نیروی گریز از مرکز آن از نیروی مقاومت الاستیک آن بیشتر باشد. سبب ایجاد انحراف می شود. در این سرعت شفت و متعلقات آن در صورت عدم توازن، مرتعش می شوند و این ارتعاش می تواند. سبب از بین رفتن آب بندها و یاتاقان ها و نیز خستگی خود شفت شود. به پایین ترین سرعتی که این اتفاقات رخ می دهد. سرعت بحرانی اول میگویند. پس از به دست آوردن میزان انحراف شفت در محل اتصال پروانه. برای بدست آوردن میزان سرعت بحرانی اول از یکی ا معادلات زیر استفاده می کنیم.

 

که در آن Nc سرعت بحرانی شفت می باشد.

برای ثابت نگه داشتن فواصل داخلی رینگ های سایشی پمپ های با پروانه. برای جلوگیری از برخورد پروانه به محفظه و یا صفحه پشتی در پمپ های پروانه باز، اغلب کمپانی های پمپ سازی تمایل دارند. که انحراف شفت پمپ خود را در بازه 0.005 تا 0.006 اینچی (0.125 تا 0.150 میلی متر) محدود کنند با این اعداد خواهیم داشت:

این محدودیت ها برای پمپ هایی با حداکثر دور 1750 دور بر دقیقه مناسب می باشد. ولی برای پمپ هایی با دور بالاتر این محدودیت ها قابل قبول نمی باشد.

برای دانستن میزان انحراف شفت در پمپ های سانتریفیوژ، داشتن اطلاعات کافی در مورد نیروی شعاعی موجود در پمپ بسیار ضروری می باشد.

 

مثال محاسبه سرعت بحرانی شفت پمپ سانتریفیوژ OH2-25-200L

مشخصات پمپ

1- قطر شفت در کمترین قسمت 16 میلی متر

2- قطر شفت در بیشترین قسمت 32 میلی متر

3- طول شفت از قسمت یاتاقان داخلی تا مرکز پروانه 160 میلی متر.

4- مدول الاستیسیته فلز مورد استفاده در ساخت شفت (کربن استیل) 106*0.2.

5- ممان اینرسی شفت 7853.98 می باشد.

6- وزن شفت و متعلقات آن برای محاسبه نیروی وارد بر پروانه 7.5 کیلوگرم. (وزن پروانه 1400 گرم، وزن شفت 4250 گرم و وزن بلبرینگ های آن 1850 گرم می باشد.

اصول طراحی شفت

ابتدا به محاسبه نیروی عدم توازن هیدرولیکی شعاعی می پردازیم. این نیرو طبق روابط زیر محاسبه می شود:

با توجه به دبی واقعی پمپ که 3 متر مکعب بر ساعت می باشد. و دبی آن در حالت بالاترین نقطه کارایی که 3.5 متر مکعب بر ساعت است. خواهیم داشت:

اصول طراحی شفت

فاکتور تراست فرمول بالا، از طریق سرعت مخصوص پمپ نمودار مربوطه که در شکل زیر مشاهده می کنید محاسبه می شود.

 

با توجه به الگوریتم زیر که برای محاسبه میران انحراف شفت و سرعت اول بحرانی نوشته شده است. مشاهده می شود که تفاوت بسیاری در این دو مورد مشاهده نمی شود.

اصول طراحی شفت

مشاهده می کنیم که این عدد با توجه به سرعت پمپ که 2900 دور بر دقیقه است. در حدود 33 درصد بالاتر از این سرعت می باشد. که با توجه به استاندارد API610 این سرعت باید حداقل 20 درصد بالاتر از سرعت عملکرد دائمی پمپ باشد. که این شرایط به طور کامل رعایت شده است.

از این رو می توان نتیجه گرفت که طراحی شفت پمپ صحیح و از ضریب ایمنی بالایی برخوردار می باشد.

گرد آوری / بخش تحقیق و توسعه گروه صنعتگران آریا سپهر کیهان

 

 

 

شرکت خشکه و فولاد پایتخت (( مدیریت : جواد دلاکان )) صنعتگران عزیز، افتخار داریم. که سی سال تجربه گرانبهای خویش را در زمینه عرضه انواع ورق آلیاژی. و انواع فولاد آلیاژی برای خدمت رسانی به شما هموطنان کشور عزیزمان ایران ارائه می دهیم. پیشاپیش از اینکه شرکت خشکه و فولاد پایتخت را جهت خرید خود انتخاب می نمایید سپاسگزاریم.ارتباط با ما:
۰۹۱۲۱۲۲۴۲۲۷
۰۹۳۷۱۹۰۱۸۰۷
تلفن: ۰۲۱۶۶۸۰۰۲۵۱
فکس: ۶۶۸۰۰۵۴۶

ارتباط با ما در شبکه های اجتماعی

https://t.me/foolad_paytakht تلگرام

https://www.instagram.com/folad_paytakht اینستاگرام

https://www.instagram.com/foolad_paytakht.ir اینستاگرام

استیل 321 – ورق استیل 321- میلگرد استیل 321 -لوله استیل 321-کاربردهای استیل 321 – تسمه استیل 321 – قوطی استیل – ویژگی های خاص فولاد ضد زنگ آستنیتی

 

 

 

 

 

ویژگی های خاص فولاد ضد زنگ آستنیتی

آلیاژ 321 (UNS S32100) یک فولاد ضد زنگ آستنیتی تیتانیوم مورد تثبیت با مقاومت به خوردگی خوب است.

پس از قرار گیری در معرض دما در محدوده بارندگی کروم کاربید. 800 – 1500 درجه فارنهایت (427 – 816 درجه سانتی گراد) مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی بین دانه ای دارد.

استیل 321 مقاومت به اکسیداسیون به 1500 درجه فارنهایت (816 درجه سانتی گراد) دارد.

دارای ویژگی های خزش و پارگی استرس نسبت به آلیاژهای استیل 304 و 304L است.

همچنین دارای چگالی کم دما است.

آلیاژ (UNS S32109) 32H کربن بالاتر (0.10-0.04) نسخه آلیاژ است.

این برای افزایش مقاومت خزش و برای افزایش مقاومت در دمای بالا توسعه یافت.

بالاتر از 1000 درجه فارنهایت (537 درجه سانتی گراد). در بیشتر موارد، محتوای کربن plate باعث صدور گواهینامه دوگانه می شود. با استفاده از کار سرد، نمک 321 نمیتواند توسط عملیات حرارتی سخت شود. این می تواند توسط شیوه های ساخت استاندارد پردازش و جوش انجام شود.

کاربردهای استیل 321

• منیفولد موتور هواپیما و پیستون
• فرآوری شیمیایی
• اتصالات انبساط
• فرآوری مواد غذایی و تجهیزات و ذخیره سازی
• پالایش نفت – سرویس اسید پلی اتیونیک
• تصفیه پسماند – اکسید کننده های حرارتی

در تولید ورق های استیل از انواع مختلفی از گریدهای استنلس استیل استفاده می شود که کاربردهای آنها را تعیین می کند. برخی گریدها هستند که در صنعت کاربرد بیشتری دارند. و شما به عنوان یک صنعتگر برای انتخاب بهترین متریال و ورق استیل، باید از آن ها اطلاع داشته باشید.

جوشکاری ورق استیل 321

فولادهای زنگ نزن آستنیتی به عنوان فولاد زنگ نزن با قابلیت بالای جوشکاری مورد نظر قرار می گیرد. و می توان آنها را با تمام فرایندهای جوشکاری جوش داد.

دو ملاحظه مهم در تولید اتصالات جوشکاری در فولادهای زنگ نزن آستنیتی عبارتند از:

1- حفظ مقاومت در برابر خوردگی

2- جلوگیری از ترک خوردگی

حفظ سطح عنصر تیتانیوم در فولاد زنگ نزن 321 در هنگام جوشکاری بسیار مهم است.برای جلوگیری از دریافت کربن از روغن و سایر منابع و ازت از هوا باید مراقبت شود. روش های جوشکاری که شامل توجه به تمیزی و محافظت از گاز بی اثر خوب برای این گریدهای که پایدار است. و همچنین سایر آلیاژهای آستنیتی غیر تثبیت شده توصیه می شود. فلز که مورد جوشکاری است. با ساختار کاملا آستنیتی در هنگام عمل جوشکاری بیشتر در معرض ترک خوردگی است.

به همین دلیل، استنلس استیل 321 برای تصفیه مجدد با مقدار کمی فریت که طراحی می شود. تا حساسیت به ترک خوردگی را به حداقل برساند.

فولادهای زنگ نزن پایدار شده کلمبیوم بیشتر از فولادهای زنگ نزن پایدار شده تیتانیوم مستعد ترک خوردگی داغ هستند. فلزات پرکننده همسان برای چوشکاری فولاد زنگ نزن پایدار شده نوع 321 در دسترس هستند. آلیاژهای پایدار شده ممکن است به سایر فولادهای زنگ نزن یا فولادهای کربنی متصل شوند.

شکل دهی ورق استیل 321

این آلیاژ کاملاً در دمای پایین شکل پذیر است و به راحتی شکل می گیرد. برای شکل دهی گرم نیز دمای کاری 2100 – 2300 درجه فارنهایت (1149 – 1260 درجه سانتی گراد). برای فورج و سایر فرآیندهای گرم کاری توصیه می شود.

همچنین توصیح شده این آلیاژ را در دمای زیر 1700 درجه فارنهایت (927 درجه سانتی گراد) شکل دهی نکنید. برای رسیدن به حداکثر مقاومت در برابر خوردگی، مواد باید آب آن را شسته یا کاملاً آنیل شوند.

استاندارد

ASTM A240

ASME SA 240

AMS 5510

استیل 321

مقاومت در برابر خوردگی آلیاژ 321

• آلیاژ 321 دارای مقاومت خوردگی بینظیری می باشد که قابل مقایسه با 304 است.
• برای استفاده در محدوه بارندگی کربن کاربید 1500 – 1800 درجه فارنهایت (427 -816 درجه سانتی گراد). جایی که آلیاژهای ثبات ناپذیر مانند 304 در معرض حمله بین گرانول قرار می گیرند.
• آلیاژ را می توان در اکثر اسیدهای آلی که رقیق است. در دمای متوسط و در اسید فسفریک خالص در دماهای پایین تر و تا 10% محلول های که رقیق است. در دمای بالا استفاده کرد.
• آلیاژ 321 در برابر ترک خوردگی فولاد مقاوم در برابر خوردگی در خدمات هیدروکربن مقاومت می کند.
• همچنین می تواند در محلول های اکسید کلراید یا فلوراید آزاد در دمای متوسط استفاده شود.
• آلیاژ 321 در محلول کلراید حتی در غلظت های کوچک یا در خدمات اسید سولفوریک کارایی خوبی ندارد.

داده های ساخت استیل 321

آلیاژ 321 را می توان به راحتی جوش می دهندو با شیوه های ساخت استاندارد پردازش کرد.

ماشینکاری

میزان سخت شدن کار سرد 321 باعث می شود. ماشینکاری کمتر از فولاد ضد زنگ 410، اما مشابه 304.

فولاد نسوز آستنیتی

هنگامی که نیکل (بیش از 8%) به فولادهای کروم آهن اضافه شود، ساختار فولاد به ساختار آستنیتی، بدون تغییر تبدیل می شود.

در این صورت فولاد دارای یک ساختار کریستالی مکعبی با وجوه پر می باشد.

فولاد نسوز آلیاژی -فولادهای آستنیتی از استحکام، انعطاف پذیری و مقاومت به خزش بیشتری نسبت به فولادهای نسوز فریتی / مارتنزیتی برخوردارند.

چقرمگی بالای این فولادها، باعث می شود در برابر نیروهای ضربه و تغییرات ناگهانی دما، حساس نباشند. در این فولادها، درشت شدن دانه در دمای بالا اتفاق نمی افتد.

این فولادها، از استحکام دمایی و همچنین استحکام خزشی بالاتری نسبت به فولادهای فریتی برخوردار هستند.

فولادهای آستنیتی، در دمای اتاق چقرم تر بوده و شکل پذیری خوبی دارند. به طور کلی ساخت این فولاد آسانتر بوده و به گازهای سولفور حساس هستند.

ماشینکاری این فولادها، در مقایسه با فولادهای فریتی دشوارتر است و به دلیل داشتن آلیاژ بیشتر گران تر هستند.

گریدهای فولاد نسوز آستنیتی

• 1.4828 Wnr
• 1.4841 Wnr
• 1.4845 Wnr

فولادهای نسوز آستنیتی : نسبت به فولادهای فریتی دارای درجه حرارت و استحکام خزشی بسیار بالاتری هستند.

• (8-H) 1.4828 Wnr: به خوردگی بین مرزدانه ای حساس نیست، مقاومت به خوردگی کمی در برابر اکسیداسیون و کاهش گازهای گوگردی ایجاد می کند. مقاوم در برابر حرارت تا 1000 درجه سانتی گراد
• (9-H) 1.4845 Wnr: مقاوم در برابر حرارت تا 1050 درجه سانتی گراد
• (H-10) 1.4841 Wnr: مقاوم در برابر حرارت تا 1150 درجه سانتی گراد
• 1.4878 Wnr : خواص مکانیکی خوب، مقاوم در برابر حرارت تا 850 درجه سانتی گراد

شرکت خشکه و فولاد پایتخت (( مدیریت : جواد دلاکان )) صنعتگران عزیز، افتخار داریم. که سی سال تجربه گرانبهای خویش را در زمینه عرضه انواع ورق آلیاژی. و انواع فولاد آلیاژی برای خدمت رسانی به شما هموطنان کشور عزیزمان ایران ارائه می دهیم. پیشاپیش از اینکه شرکت خشکه و فولاد پایتخت را جهت خرید خود انتخاب می نمایید سپاسگزاریم.
ارتباط با ما:
۰۹۱۲۱۲۲۴۲۲۷
۰۹۳۷۱۹۰۱۸۰۷
تلفن: ۰۲۱۶۶۸۰۰۲۵۱
فکس: ۶۶۸۰۰۵۴۶

 

ورق استیل 201 جایگزینی با هزینه کمتر نسبت به ورق استیل 304 می باشد.

ورق استیل 201

اگر در آلیاژ 304 نیمی از نیکل را حذف کرده و جای آن عناصر آلیاژی منگنز و نیتروژن اضافه شود. استنلس استیل 201 را خواهیم داشت. که نتیجه آن استحکامی بالاتر نسبت به 304 را در بر خواهد داشت. برای جبران نرخ کارسختی عنصر مس نیز به آلیاژ اضافه می گردد. بنابراین استیل 201 نسبت به ورق استیل 304 انعطاف و شکل پذیری کمتری خواهد داشت. با این حال خواص دما پایین آن عالی می باشد.

 

همچنین از لحاظ جوش پذیری فوق العاده است. معمولاً در اکثر گریدهای ورق استیل برای اینکه خواص مقاومت در برابر خوردگی بعد از جوشکاری حفظ شود. عملیات حرارتی آنیل لازم می باشد. که در مورد استنلس استیل 201 و نوع کم کربن آن نیاز به چنین عملیاتی احساس نمی شود. و علت آن حفظ خواص مقاومت در برابر خوردگی بعد از جوشکاری می باشد.

 

شکل پذیری و مقاومت در برابر خوردگی خوب آلیاژ 201. باعث شده که این آلیاژ برای ساخت ادوات فلزی، تجهیزات پخت و پز و تجهیزات آشپزخانه ای نیاز به کشش عمیق دارند، بسیار مناسب باشد. البته استحکام خوب موجب شده که این آلیاژ در ساخت تسمه، بست های فلزی و انواع کابل نیز مناسب می باشد. و ویژگی عالی دما پایین آن سبب شده که برای ساخت مخازن برودتی انتخاب اول سازندگان باشد. این آلیاژ در شرایط آنیل غیر مغناطیسی (نگیر) می باشد. اما با کار سرد ممکن است کمی مغناطیسی (بگیر) شود.

ترکیب شیمیایی ورق استیل 201

آنالیز استاندارد ورق استیل 201

استنلس استیل 201 و 201LN با توجه به استانداردهای زیر آنالیز می شوند.

ASTM A240,A480,A666,A262

SAME SA240,SA480,SA666

خواص مکانیکی ورق استیل 201

مقاومت در برابر اکسیداسیون استنلس استیل 201

حداکثر دمایی که آلیاژهای 201 مقاومت در برابر پوسته پوسته شدن از خود نشان می دهند. متناوب : 750 درجه سانتی گراد

مداوم: 780 درجه سانتی گراد

مقاومت خوردگی ورق استیل 201

اگرچه از لحاظ مقیاسی مقاومت در برابر خوردگی کمتری دارد. اما آلیاژ 201 در اکثر محیط ها می تواند جایگزین مناسبی برای استنلس استیل 301 باشد.

عملیات حرارتی ورق استیل 201

ورق استیل 201 قابلیت سخت شدن با عملیات حرارتی را ندارد. عملیات حرارتی آنیل: گرم کردن تا گستره دمایی 1010 تا 1066 درجه سانتی گراد، سپس سریعاً در آب سرد می شود.

شکل پذیری

آلیاژ 201 قابلیت شکل پذیری با انواع روش های موجود را دارا می باشد. و از لحاظ خمکاری کاملاً مشابه با گرید 301 می باشد.

جوش پذیری

کلاس های آستنیتی استنلس استیل، عموماً جوش پذیری مناسبی با هر دو روش نفوذی و مقاومتی از خود نشان می دهند.

کاربرد

ساخت تجهیزات آشپزخانه، لوازم پخت و پز، صنعت ماشین سازی، نرده و درب و پنجره، واگن، تریلر و غیره

انواع ورق استیل

در طبقه بندی این محصول، ورق ها بر اساس آلیاژ تقسیم بندی می شوند. استیل ها چند سری دارند. از جمله سری 300 و 400 اما معروف ترین و رایج ترین در بازار سری 300 است. که ضد زنگ می باشد و به انواع مختلفی مانند 304,305,321,316,347 تقسیم می شود. که در بین همه موارد ورق استیل 304 از سایرین پر مصرف تر است.

اما استیل سری 400 بیشتر در زندگی روزمره و وسایل کوچک استفاده می شود. مثلاً استیل 410 در برابر سایش مقاوم است. اما نسبت به خوردگی مقاومت کمی دارد. در استیل 420 می توانیم آن را پولیش کنیم و همین قابلیت باعث می شود که برای کارد و چنگال و قاشق استفاده شود. استیل 430 نیز برای تزئینات و دکوراسیون استفاده می شود. مثلاً برای طراحی های داخلی خودروها و منازل استفاده میشوند. این فلز قابلیت شکل پذیری خوبی دارد. و به خاطر عناصری که در این ورق است قیمت ارزانتری از استیل سری 300 دارد.

 

• ورق استیل 304
• استیل 430
• ورق استیل 420
• ورق استیل 309
• استیل 310
• ورق استیل 316
• استیل 201
• ورق استیل رنگی
• و ورق استیل طرح دار

ابعاد ورق

این محصول در ابعاد مختلفی عرضه می شود. به طور مثال در ابعاد 2*1 و 1.25*2.50 متر، 1.22*2.44 متر,3*1.5 متر و 2*6 متر تولید میشود. تمامی این ابعاد با ضخامت های مختلفی مانند 35 صدم میلی متر تا 20 میلی متر در بازار موجود است. عرض این ورقها به صورت 100 و 125 و 150 سانتی متر تولید و عرضه می شود. البته که ورق های استیل فابریک در دو اندازۀ 200*100 سانتی متر، 250*125 سانتی متر و 122*244 سانتی متر موجود است.

جدول زیر وزن ورق های استیل با ضخامت های مختلف را نشان می دهد. که در محاسبات عددی شما را یاری می نماید.

برای محاسبه وزن ورق های استیل از فرمول زیر می توان آن را به دست آورد.

ورق ورق استیل = طول*عرض*ضخامت*چگالی ورق استیل

چرا ورق استنلس ضد زنگ است؟

در بالا اشاره نمودیم که اگر به استیل ساده کربن عناصری مثل کروم اضافه شود. خاصیت ضد زنگی به آن می دهد. اگر در استیل حداقل 10،5 درصد کروم داشته باشد. این ویژگی را پیدا می کند. علاوه بر آن کروم پس از ترکیب با اکسیژن هوا به اکسید کروم تبدیل می شود. این لایه را با چشم نمی شود دید. اما این عنصر باعث می شود که لایه ای به وجود بیاورد که بین هوا و فلز مانع ایجاد کند. تا استیل محفوظ و سالم بماند.

استیل بگیر و نگیر چیست؟

در بازار دو اصطلاح متداول است. استیل بگیر، به فولاد زنگ نزنی می گویند که خاصیت جذب توسط آهن ربا را داشته باشد. و به فولاد زنگ نزنی که به آهن ربا جذب نشود، استیل نگیر می گویند. فولادهای زنگ نزن که در بازار وجود دارند مانند ورق استیل 304 و 316 است. که کروم و نیکل دارند و همین دو عنصر باعث نگیر بودن استیل می شود. نیکل باعث می شود که ساختار فریتی تشکیل نشود. شاید این نکته برایتان جالب باشد که استیل سری 400 دارای کروم است که خاصیت مغناطیسی فولاد زنگ نزن را حفظ می کند.

آیا ورق های استیل استنلس قابل بازیافت هستند؟

ورق های استیل را می توان با قاطعیت گفت که قابل بازیافت هستند. و میتوان آنها را به صورت 100 درصد بازیافت کرد. می توان استیل های ضایعاتی را در کارگاه و کارخانه ها ذوب کرد. و دوباره قالب گیری شود. بیشتر استیل های موجود در جهان یعنی حدود 65 تا 80 درصد استنلس به روش بازیافت تولید می شود.

 

نامگذاری استیل های 304 و 316 و … چگونه انجام شد؟

اولین بار در دنیا انجمن آهن و فولاد آمریکا ورق ها را دسته بندی کرد. و در این تقسیم بندی برای استنلس استیل گروه و دسته هایی را ایجاد کرد. که مطابق با مشخصات فیزیکی و شیمیایی و خواص و شرایط تولید آنها بود.

استیل 304 دارای 18 درصد کروم و 8 درصد نیکل است. اما استیل 316 علاوه بر کروم و نیکل، مولیبدن نیز دارد. یعنی کروم 16 درصد، نیکل 10 درصد و 2 درصد مولیبدن دارد. مولیبدن مقاوم است و در برابر خوردگی تحمل بالایی دارد. به ویژه در برابر آب شور دریا. به 316 استیل ضد زنگ گرید دریایی هم می گویند. وبرای همین در صنایع کشتی سازی و دریایی از آن استفاده می کنند.

ویژگی های ورق های استیل

این محصول براق، صاف، ضد زنگ و مقاوم به خوردگی است. این محصول به دو صورت رول و شیت در بازار عرضه می شود می توان چند ویژگی مهم آن را به صورت زیر بیان کرد.

• ورق استیل به صورت براق و مات در بازار وجود دارد.
• نسوز است
• ضد اسید است
• ورق استیل روکش دار است.

تولید کنندگان این محصول

این نوع محصول در کشور ما وارداتی است. در ایران ورق استنلس استیل تولید نمی گردد. تولیدکنندگان آن از دیگر کشورها هستند. از معروفترین تولیدکنندگان این محصول می توان به کشورهایی چون، آلمان، فرانسه، اوکراین، تایوان، کره جنوبی، چین، ژاپن، آفریقای جنوبی و آمریکا اشاره نمود. البته در گذشته این ورق ها از آمریکا، ژاپن و آلمان وارد می شد. که امروزه بیشتر از چین، تایوان، کره جنوبی و آفریقای جنوبی است. و درصد چین بیش از همه کشورهاست. اگرچه کیفیت تایوان و کره جنوبی مناسب و خوب برآورد میشود.

قیمت ورق استیل

قیمتگذاری برای این محصول به معیارهای مختلفی وابسته است. و با توجه به شرایط اقتصادی و بالا و پایین شدن نرخ ارز نوسانات آن نیز متفاوت است.

 

شرکت خشکه و فولاد پایتخت (( مدیریت : جواد دلاکان )) صنعتگران عزیز، افتخار داریم. که سی سال تجربه گرانبهای خویش را در زمینه عرضه انواع ورق آلیاژی. و انواع فولاد آلیاژی برای خدمت رسانی به شما هموطنان کشور عزیزمان ایران ارائه می دهیم. پیشاپیش از اینکه شرکت خشکه و فولاد پایتخت را جهت خرید خود انتخاب می نمایید سپاسگزاریم.ارتباط با ما:
۰۹۱۲۱۲۲۴۲۲۷
۰۹۳۷۱۹۰۱۸۰۷
تلفن: ۰۲۱۶۶۸۰۰۲۵۱
فکس: ۶۶۸۰۰۵۴۶

ارتباط با ما در شبکه های اجتماعی

https://t.me/foolad_paytakht تلگرام

https://www.instagram.com/folad_paytakht اینستاگرام

tps://www.instagram.com/foolad_paytakht.ir اینستاگرام

 

فولاد 1181- carbon cast steels -فولاد عملیات حرارت پذیر کربنی – فولاد غیر آلیاژی با قابلیت عملیات حرارتی دارای سختی پذیری متوسط. و شکل پذیری عالی و همچنین ماشین کاری خیلی خوب

فولاد 1181

نام های دیگر: ۱۵۵۰- W6W – R3 – V935 – S1181 – C35 – S35C – ۱۰۳۵ – ۰۶۰A35 – ۳۵

دمای پیش گرم:150 الی 200 درجه سانتیگراد

الکترود جوشکاری:Ok78.16- E9018-G

Heat Treatment °C

Forging: 850-1100

Annealing: 650-700

Hardening: 840-870*850-880

Quenching: water-oil

فولاد ck35 یا همان 1181 فولاد با خلوص بالا برای ساخت و اجزاء تحت تنش اندکی بالاتر از خودروها.مهندسی مکانیک، ساخت موتور، خودرو، قطعات ماشین سازی، محور قطار و ساخت پیچ و مهره ها. مقاوم در دمای بالا برده شده تا حداکثر 400 درجه سانتی گراد به کار می رود.

خصوصیت: فولاد غیر آلیاژی با قابلیت عملیات حرارتی دارای سختی پذیری متوسط و شکل پذیری عالی و همچنین ماشین کاری خیلی خوب

کاربرد: قابل استفاده در اجزاء سازه ای در صنایع ماشین سازی، قابل استفاده در قطعات موتور

فولاد کربنی چیست؟ و فولاد کم آلیاژ-فولاد آلیاژی

که فولاد کربنی، نوعی فولاد است که حداکثر درصد وزنی کربن ان 2.1% است. طبق تعریف مؤسسه آهن و فولاد آمریکا، AISI، زمانی به فولاد را فولاد کربنی می گویند که:

• هیچ حداقل مقداری برای عناصر کروم، کبالت، مولیبدن، نیکل، نیوبیوم، تیتانیوم، تنگستن، وانادیوم، زیرکونیم مشخص نشده باشد.
• حداقل میزان مس مشخص از 0.4 درصد جرمی بیشتر نباشد.
• یا حداکثر درصد جرمی عناصر مورد بیان از این مقادیر بیشتر نباشد. منگنز 1.65 درصد، سیلیکن 0.6 درصد، مس 0.6 درصد.

ممکن است از واژه (فولاد کربنی) برای تفکیک قائل شدن با (فولاد زنگ نزن) استفاده گردد. در این حالت منظور از فولاد کربنی می تواند شامل فولادهای آلیاژی نیز شود.

با افزایش درصد کربن در فولادها، امکان سختکاری و افزایش استحکام آن نیز از طریق عملیات حرارتی افزایش می یابد. ولی از طرفی این کار باعث کاهش شکل پذیری آن می شود. جدای از عملیات حرارتی، افزایش درصد کربن باعث کاهش خاصیت جوشکاری فولادها می شود. در فولادهای کربنی هر چه درصد کربن افزایش یابد، دمای ذوب فولاد کاهش می یابد.

بررسی ریزساختار و خواص مکانیکی اتصال جوشکاری اصطکاکی فولاد ck35 به فولاد 18CrMo4

قطعات ماشین آلات به کمک روش های مختلف نظیر فروجینگ، ماشین کاری، ریخته گری و جوشکاری تولید می شوند. انتخاب روش های تولید وابسته به هزینه تولید است. در این بین جوشکاری اصطکاکی با توجه به هزینه های پایین تولید و امکان اتصال قطعات از جنس غیر مشابه اهمیت فراوانی پیدا کرده است. در این تحقیق ریزساختار و خواص مکانیکی جوش اصطکاکی بین دو فولاد غیر مشابه ck35 (فولاد 1181) و 18CrMo4 مورد ارزیابی قرار می گیرد.

بدین منظور از آزمون های مکانیکی نظیر کشش، خمش و سختی. و بررسی های ریزساختاری به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی و میکروسکوپ نوری کمک گرفته شد. نتایج نشان داد بالاترین استحکام کششی (576 مگاپاسکال). و حداکثر زاویه خمش (30 درجه) در زمان اصطکاک 13 ثانیه و زمان فورج 3 ثانیه بدست می آید. بررسی های ریزساختاری حاکی از حضور نواحی فلز پایه، ناحیه متأثر از حرارت و ناحیه ترمومکانیکال در دو طرف ناحیه جوش اصطکاکی است. همچنین بالاترین سختی در ناحیه جوش بدست می آید.

 

جوشکاری اصطکاکی یکی از روش های اقتصادی و پر مصرف در اتصال فلزات و آلیاژهای غیر همجنس در صنعت است. در این روش جوشکاری، گرما از طریق تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی حرارتی در فصل مشترک اتصال در قطعه کار. در اثر چرخش با سرعت بالا و اعمال فشار بوجود می آید. از مزایای جوشکاری اصطکاکی می توان به زمان تولید بسیار کم. صرفه جویی بالا از طریق مواد مصرفی پایین و امکان جوشکاری فلزات و آلیاژهای غیر همجنس اشاره نمود. از پارامترهای مؤثر بر جوشکاری اصطکاکی می توان به زمان اصطکاک. فشار در هنگام اصطکاک دو قطعه، زمان و فشار فورجینگ و سرعت چرخش اشاره نمود. فاکتورهای مورد بیان در بالا برای رسیدن به یک اتصال با خواص مناسب بایستی تحت کنترل درآیند.

در این روش در مرحله فورج مقداری زائده ایجاد می شود که بایستی در مرحله ماشین کاری حذف شود. فرآیند جوشکاری اصطکاکی به دو دسته تقسیم می شود. 1- جوشکاری اصطکاکی لحظه ای و 2-جوشکاری اصطکاکی مداوم در جوشکاری اصطکاکی مداوم. یکی از اجزاء در حال چرخش با سرعت ثابت و دیگری ثابت است و بنابراین حرارت در سطوح تحت اصطکاک بوجود می آید. هنگامی که حرارت کافی ایجاد گردید، حرکت دورانی با ترمز متوقف می شود و فشار نهایی اعمال می شود.

 

تحقیقات زیادی در مورد جوشکاری اصطکاکی انجام پذیرفت. بعنوان مثال Dobrovidov شرایط بهینه در جوشکاری اصطکاکی فولاد تندبر را به فولاد ساده کربنی با 0.45 درصد کربن را بررسی نمود. در تحقیق دیگری که توسط Sahin بر روی جوشکاری اصطکاکی قطعات از جنس فولاد ck40 انجام پذیرفت، مشاهده گردید. استحکام کششی در ناحیه جوش در حدود 90 درصد فلز پایه می باشد. همچنین استحکام ضربه در ناحیه جوش کمی بالاتر از فلز پایه می باشد.

در تحقیق دیگری همین محقق پارامترهای مؤثر بر جوشکاری اصطکاکی فولاد تندبر را به فولاد ساده کربنی بررسی نمود. نتایج این تحقیق نشان داد بالاترین استحکام کششی در زمان اصطکاک 3.7 ثانیه و فشار اصطکاک 600 مگاپاسکال بدست می آید. در تحقیق دیگری که توسط Satyanarayana بر روی جوشکاری اصطکاکی غیر همجنس فولاد زنگ نزن آستنیتی به فولاد زنگ نزن فریتی انجام پذیرفت. مشاهده گردید انرژی ضربه و خواص استحکامی در ناحیه جوش در مقایسه با فلز پایه (فولاد زنگ نزن فریتی) بهبود یافت. و در داخل کشور تحقیقات بسیار کمی در مورد جوشکاری اصطکاکی انجام پذیرفت. در تحقیق حاضر جوشکاری اصطکاکی فولاد کم آلیاژ کروم، مولیبدن وانادیوم دار به فولاد ساده کربنی Ck35 (فولاد 1181). که در تهیه محور فرمان نیسان کاربرد دارد بررسی گردیده. و شرایط بهینه در تولید این قطعه نظیر زمان اصطکاک و زمان فورج مشخص می گردد.

مواد و روش تحقیق

ترکیب شیمیایی فولادهای مورد مصرف در تحقیق شامل 18CrMo4 و Ck35 به ترتیب در جدول (1) و (2) مشخص است. در این تحقیق پارامترهای فشار فورج اولیه، فشار فورج ثانویه. و سرعت چرخش بترتیب برابر با 25 بار. 45 بار و 1500 دور بر دقیقه مد نظر قرار گرفت. عملیات جوشکاری اصطکاکی در دو زمان فورج 3 و 5 ثانیه و زمان های اصطکاک 8،11،16،13،17،19 ثانیه انجام گردید.

برای بررسی خواص مکانیکی ناحیه جوش اصطکاکی از آزمون های کشش مطابق بااستاندارد EN10002-1 (توسط دستگاه ZIM مدل YMM). سختی (توسط دستگاه کوپا مدل MH1 و نیروی 5 کیلو گرم) و خمش مطابق با استاندارد ENISO15620 استفاده گردید. نحوه انجام آزمون خمش بر روی نمونه های محور فرمان نیسان تولیدی به روش جوشکاری اصطکاکی در شکل (1) نمایان است.

برای بررسی ریزساختار ناحیه جوش،نمونه ها پس از (اچ) در محول نایتال 4% توسط میکروسکوپ نوری Olympus مدل PGM3. و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) ساخت شرکت JEO1 استفاده گردید. همچنین برای بررسی نمونه هادر حالکت ماکرو از محلول (اچ) با ترکیب کلرور مس (20 گرم). و اسید کلریدریک (100 گرم) و آب (100 گرم) استفاده گردید.

 

نتایج و بحث

در شکل (2) و (3) ارتباط بین زمان اصطکاک و استحکام کششی در زمان فورج 3 و 5 ثانیه نمایان است. همانطوریکه مشاهده می گردد. در زمان فورج 3 ثانیه و زمان اصطکاک 13 ثانیه بالاترین استحکام کششی (Mpa 570) حاصل گردید. دلیل این مسئله در ارتباط با آن است. که در زمان های اصطکاک کم حرارت تولیدی بسیار کم است. و بنابراین منجر به جوش با استحکام بالا نمی شود.

همچنین در زمان های اصطکاک یا فورج بالاتر، دمای ناحیه جوش افزایش یافت. و بنابراین پهنای ناحیه متأثر از حرارت افزایش می یابد (همراه با درشت شدن دانه ها) و بنابراین استحکام کاهش می یابد. بنابراین بالاترین استحکام کششی (570Mpa) مربوط به زمان اصطکاک 13ثانیه و زمان فورج 3 ثانیه است. که منجر به دمای 930 درجه سانتی گراد در لحظه فورج می شود. نتایج بالا توسط محققین دیگر و در مورد آلیاژهای دیگر مورد اثبات قرار دارد. بررسی نتایج حاصل از آزمون خمش بیانگر بالاترین زاویه خمش در لحظه شکست (30 درجه). برای نمونه با زمان اصطکاک 13 ثانیه و زمان فورج 3 ثانیه می باشد. بررسی های ریزساختاری حاکی از حضور سه ناحیه فلز پایه، ناحیه متأثر از حرارت و ناحیه ترمومکانیکال در دو طرف ناحیه جوش است. (شکل 4 و 5) از بررسی این مناطق (با توجه به شکل 4 و 5)، نتایج زیر حاصل می شود:

 

1- ساختار فلز پایه : در فولاد ساده کربنی شامل فریت و پرلیت و در فولاد کم آلیاژ مارتنزیت تمپر هستند.

2- ساختار ناحیه متأثر از حرارت: وسعت این ناحیه بسیار کم و دارای ساختاری درشت دانه تر در مقایسه با فلز پایه است.

3- ساختار ناحیه ترمومکانیکال: ساختار این ناحیه بدلیل تغییر فرم پلاستیک، ریزدانه تر و ظریف تر می باشد.

4- ناحیه جوش: وسعت این ناحیه بسیار کم می باشد. دلیل این مسئله آن است که در اثر جوشکاری قسمت زیادی از این ناحیه به بیرون پس زده می شود. و زائده جوش را تشکیل می دهد (شکل 6). همچنین اندازه زائده جوش در طرف ck35، 3.1 میلی متر و در طرف 18CrM04، 2.9 میلی متر است. که با توجه به کمتر بودن استحکام کششی فولاد ck35 در مقایسه با فولاد 18CrMo4 قابل توجیه است.

فولاد 1181

 

شکل (4) : ریزساختار نواحی مختلف جوش اصطکاکی دو فولاد 18CrMo4 و Ck35 در نمونه با زمان فورج 3 ثانیه و زمان اصطکاک 13 ثانیه.

شکل (5): ریزساختار تهیه شده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی. از نواحی مختلف جوش اصطکاکی دو فولاد 18CrMo و Ck35 در نمونه با زمان فورج 3 ثانیه و زمان اصطکاک 13 ثانیه.

نتایج حاصل از بررسی سختی نمونه ها در جدول (3) نمایان است. همانطوریکه مشاهده می گردد سختی در نواحی متأثر از حرارت و ناحیه ترمومکانیکال در مقایسه با فلز پایه کاهش یافته است. همچنین بالاترین سختی در ناحیه جوش حاصل گردید. دلیل این مسئله در ارتباط با ریز شدن دانه ها و تأثیر عملیات فورج در این ناحیه می باشد.

فولاد 1181

نتیجه گیری

در تحقیق حاضر اتصال از طریق جوشکاری اصطکاکی فولاد ck35 به فولاد 18CrMo4. که در ساخت محور فرمان نیسان کاربرد دارد انجام پذیرفته و نتایج زیر حاصل گردید.

1- بالاترین استحکام کششی (576 مگاپاسکال) و حداکثر زاویه خمش (30 درجه). در زمان اصطکاک 13 ثانیه و زمان فورج 3 ثانیه بدست آمد. که با توجه به استحکام کششی فولاد ck35 در حالت آنیل شده (650 مگاپاسکال). استحکام کششی ناحیه جوش 0/88 فلز پایه است.

2- بالاترین سختی در ناحیه جوش بدست می آید که با توجه به تأثیر عملیات فورج بر ریز شدن دانه ها قابل توجیه است.

3-بررسی های ریزساختاری حضور نواحی فلز پایه، ناحیه متأثر از حرارت و ناحیه ترمومکانیکال را در دو طرف ناحیه جوش اصطکاکی تأیید می نماید.

4- با توجه به کمتر بودن استحکام کششی فولاد ck35 در مقایسه با فولاد 18CrMo4. تغییر فرم بیشتری در آن رخ داده و بنابراین اندازه زائده جوش در طرف ck35 بزرگتر است.

 

کامران امینی-علی فاتحی، علی بروجردی

دانشگاه آزاد اسلامی، واحد شهرمجلسی-شرکت فرمان خودرو سپاهان اصفهان-شرکت آزمونه فولاد اصفهان

شرکت خشکه و فولاد پایتخت (( مدیریت : جواد دلاکان )) صنعتگران عزیز، افتخار داریم. که سی سال تجربه گرانبهای خویش را در زمینه عرضه انواع ورق آلیاژی. و انواع فولاد آلیاژی برای خدمت رسانی به شما هموطنان کشور عزیزمان ایران ارائه می دهیم. پیشاپیش از اینکه شرکت خشکه و فولاد پایتخت را جهت خرید خود انتخاب می نمایید سپاسگزاریم.ارتباط با ما:
۰۹۱۲۱۲۲۴۲۲۷
۰۹۳۷۱۹۰۱۸۰۷
تلفن: ۰۲۱۶۶۸۰۰۲۵۱
فکس: ۶۶۸۰۰۵۴۶

ارتباط با ما در شبکه های اجتماعی

https://t.me/foolad_paytakht تلگرام

https://www.instagram.com/folad_paytakht اینستاگرام

https://www.instagram.com/foolad_paytakht.ir اینستاگرام

بررسی خواص فولاد Crofer 22APU پوشش داده شده با Co/y2O3 به روش آبکاری الکتریکی با جریان مستقیم

فولاد Crofer 22apu

فولاد زنگ نزن فریتی Crofer 22 APU به عنوان ماده ای مناسب. برای ساخت اتصال دهنده در پیل های سوختی اکسید جامد مورد استفاده قرار می گیرد. از مشکلات مهم این فولاد، افزایش مقاومت الکتریکی و تبخیر کروم از آن در دمای بالاست. به منظور رفع این مشکلات می توان از یک لایه پوشش محافظ روی آن استفاده کرد. در این پژوهش، از پوشش کامپوزیتی کبالت/اکسید ایتریم متشکل به روش آبکاری الکتریکی استفاده شد. سپس مقاومت به اکسیداسیون و مقاومت الکتریکی نمونه های پوشش دار و بدون پوشش مورد بررسی قرار گرفت.

 

به منظور بررسی اثر اکسیداسیون روی ریزساختار و ترکیب نمونه ها، از آنالیزهای میکروسکوپی الکترونی روبشی و پراش پرتو ایکس استفاده شد. نتایج نشان داد نرخ اکسیداسیون نمونه بدون پوشش پس از 500 ساعت اکسیداسیون در هوا. در 800 درجه سانتیگراد حدود چهار برابر نرخ اکسیداسیون نمونه پوشش دهی گردید. تشکیل ترکیبات اسپینلی Co3O4 و MnCo2O4 روی نمونه پوشش دار هدایت الکتریکی را بهبود داد. مقدار مقاومت ویژه سطحی نمونه پوشش دار و بدون پوشش بعد از 500 ساعت اکسیداسیون. به ترتیب برابر 15/8 و 25/9 میلی اهم بر سانتی متر مربع اندازه گیری شد.

فولاد Crofer 22apu

مقدمه

پیل سوختی اکسید جامد (SOFC) یک وسیله تبدیل انرژی است. که از طریق ترکیب الکتروشیمیایی یک سوخت و یک اکسیدان در امتداد یک الکترولیت اکسیدی هدایت کننده یونی، تولید الکتریسیته و گرما می کند. در کاربردهای عملی SOFC، تعداد زیادی از سلول های واحد نسبتاً کوچک به یکدیگر متصل می شوند. تا جریان الکتریسیته لازم را فراهم کنند. پیل های منفرد توسط یک جزء سازنده به نام اتصال دهنده بین سلولی به یکدیگر متصل می شوند. تا یک بدنه واحد را تشکیل دهند.

 

این اجزاء علاوه بر اتصال الکتریکی، به صورت یک سد فیزیکی مانع از هر گونه تماس بین اتمسفرهای احیایی و اکسیدی می شوند. اتصال دهنده ها باید دارای هدایت الکتریکی خوب. نفوذ ناپذیری عالی، انطباق ضریب انبساط حرارتی با الکترودها و الکترولیت. مقاومت به اکسیداسیون خوب، قیمت پایین و در عین حال شکل دهی و ساخت آسان باشند. با کاهش دمای کاری سیستم SOFC به 800 -600 درجه سانتی گراد مواد فلزی به عنوان مواد مناسبی برای ساخت اتصال دهنده مطرح شدند.

 

فولاد زنگ نزن فریتی از بیشترین پتانسیل برای کاربرد به عنوان مواد اتصال دهنده در SOFC برخوردارند. در بین فولادهای زنگ نزن فریتی، Crofer 22APU به دلیل تشکیل SOFC روی اکسید کروم. از ضخیم شدن پوسته اکسید کروم جلوگیری کرده و باعث بهبود خواص مانند افزایش مقاومت به اکسیداسیون و هدایت الکتریکی فولاد می شود. با وجود این، لایه اکسید اسپینل منگنز- کروم از رشد لایه اکسید کروم بطور کامل جلوگیری نخواهد کرد.

 

این امر باعث ایجاد دو مشکل مهم در سیستم SOFC می شود. 1-افزایش مقاومت الکتریکی 2-مهاجرت اجزای کروم دار اتصال دهنده از طریق لایه اکسیدی به سمت کاتد. که می تواند باعث تخریب کاتد و نیز کاهش میزان کروم آلیاژ اتصال دهنده شود. که هر دو این عوامل می توانند روی عملکرد پیل تأثیر منفی داشته باشند. به همین دلیل لازم است که از یک پوشش محافظ های استفاده شود.

 

پوشش های مورد استفاده برای اتصال دهنده های بین سلولی در SOFC به سه گروه عمده تقسیم می شوند. پوشش های اکسید اسپینل مانند 3O4(CoMn)، 3O4(Mn،Cr) و 3O4(Mn,Cu)، پوششهای پیروسکایت مانند MnO3(La,Sr)، C0O3(La,Sr) و CrO3(La,Sr) و پوشش های اکسید عناصر راکتیو. عناصر راکتیو شامل عناصری از قبیل هافنیم (Hf)، زیرکونیوم (Zr)، ایتریم (Y) و لانتانیم (La) هستند. که قابلیت بسیار بالایی برای ترکیب شدن با اکسیژن و تشکیل اکسید دارند. پیوند این عناصر با اکسیژن بسیار قوی است.

 

در بین پوشش های اعمالی روی اتصال دهنده های فلزی، کبالت که در دماهای بالا به اکسیدهای اسپینل آن تبدیل می شود. به عنوان یکی از قابل قبول ترین پوشش ها معروف است. با وجود این دستیابی به یک پوشش مؤثرتر با یک روش مناسب روی این اتصال دهنده ها. برای دستیابی به مقاومت به اکسیداسیون بالاتر و هدایت الکتریکی بهتر در مقایسه با اسپینل های کبالت ضروری است. یک روش مؤثر برای اعمال پوششی مطلوب تر، ترکیب اسپینل های کبالت با عناصر راکتیو در یک پوشش است. این روش در تحقیقات سایر محققین نتایج مطلوبی داشته است.

 

فولاد Crofer 22apu

اکسید عناصر راکتیو نفوذ سربالایی کروم را آهسته کرده و چسبندگی پوسته اکسید کروم را افزایش می دهند. اما تبخیر اجزای کروم دار را کاهش نمی دهند. از طرفی اکسیدهای اسپینلی می توانند مقاومت الکتریکی و نیز تبخیر کروم را به طور موفقیت آمیزی کاهش دهند. روش های مختلفی برای رسوب کبالت روی اتصال دهنده های داخلی در سیستم SOFC مورد استفاده قرار گرفته است. در بین این روش ها آبکاری الکتریکی یک روش پوشش دهی ساده و ارزان است. یک مزیت مهم این روش فراگیر بودن آن است. به طور مثال با این روش می توان ذرات فاز ثانویه غیرهادی را به یک زمینه فلزی به صورت یک پوشش یکنواخت پیوند داد.

فولاد Crofer 22apu

2-مواد و روش تحقیق

در این تحقیق از فولاد زنگ نزن فریتی Crofer 22 APU ترکیب شیمیایی آن در جدول (1) آورده شده است. عنوان زیر لایه برای پوشش دهی به روش آبکاری الکتریکی با جریان مستقیم استفاده شد. از این فولاد قطعاتی به ابعاد 10×10×2 میلی متر تهیه شد. نمونه با کاغذ سنباده SiC تا شماره 2500 پولیش و در استون با دستگاه آلتراسونیک چربی گیری شدند. برای بالا بردن اکتیویته سطح و چسبندگی پوشش، نمونه ها به مدت دو دقیقه. در محلولی شامل پنج درصد وزنی اسید نیتریک و 25 درصد وزنی اسید کلریدریک قرار گرفتند.

 

سپس نمونه ها در الکترولیتی حاوی 90 گرم بر لیتر CoCl2.6H2O و 90 میلی لیتر بر لیتر HCl 37% آبکاری شدند. تا لایه نازکی از کبالت روی سطح نمونه ها تشکیل شود. این عملیات، لایه اکسید متشکل بر سطح فولاد را از بین می برد و باعث بهبود چسبندگی پوشش به سطح فولاد می شود. این نمونه ها به عنوان کاتد در نظر گیری شد. و از یک قطعه کبالت خاصل به ابعاد 5×20×20 میلی متر نیز به عنوان آند استفاده شد.

 

پوشش کامپوزیتی به وسیله دستگاه پتانسیواستات Sama500. با چگالی جریان 20 میلی آمپر، زمان 15 دقیقه و دمای 45 درجه سانتی گراد روی اتصال دهنده فولادی رسوب می دهند. فرآیند آبکاری در محلول واتس کبالت با ترکیب بهینه انجام شد. سوب دهی کبالت به روش آبکاری الکتریکی روی زیر لایه های مختلف و با استفاده از حمام های آبکاری متفاوتی انجام می شود. از جمله محلول هایی که برای آبکاری کبالت استفاده می شود. از جمله محلول هایی که برای آبکاری کبالت استفاده می شود.

 

می توان به محلول سیترات، محلول شامل تری اتیلین دی آمین و کلرید کبالت در 100 درصد هیدروکسید پتاسیم. محلول تیوسیانات کبالت دی دی متیل فرم آمید. کبالت در محلول آبی کلرید آمونیوم و محلول الکترولیت گلوکونات اشاره کرد. یکی از اولین محلول ها که برای رسوب دهی کبالت بکاری گیر شد.

توسط شخصی به نام واتس با ترکیب شیمیایی شامل: سولفات کبالت به عنوان ماده اصلی که حاوی یون های کبالت است. کلرید کبالت برای کمک به انحلال آند، کلرید سدیم برای بهبود هدایت یونی و اسید بیوریک به عنوان تنظیم کننده Ph است. این محلول برای آبکاری کبالت روی زیر لایه های فولادی استفاده می شود. و به حمام واتس کبالت معروف است. در جدول (2) ترکیب شیمیایی حمام آبکاری و شرایط عملکرد فرایند آبکاری نمایان و مشخص است. همه آزمایش ها در 100 میلی لیتر الکترولیت که با آب دیونیزه مهیا گردید، انجام شد. به منظور کنترل Ph از اسید سولفوریک و هیدروکسید آمونیوم استفاده شد.

 

بعد از آبکاری، نمونه های پوشش دار و بدون پوشش. به مدت 500 ساعت در دمای 800 درجه سانتی گراد تحت اکسیداسیون همدما و هوای ساکن قرار گرفتند. وزن نمونه ها قبل و بعد از آزمون توسط ترازوی دیجیتال با دقت 6-10 گرم اندازه گیری شد. برای اطمینان از نتایج، آزمون اکسیداسیون همزمان روی سه نمونه مشابه انجام شد. برای بررسی مورفولوژی سطح نمونه ها و ضخامت پوشش و لایه های اکسیدی از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM). و برای بررسی فازهای تشکیل شده در پوشش بعد از اکسیداسیون از الگوی پراش پرتو ایکس (XRD) استفاده شد.

 

آزمون چسبندگی به روش کراس کات برای تعیین میزان چسبندگی پوشش Co/Y2/O3 به زیر لایه فولادی انجام شد. این آزمون که روشی ساده و عملی برای ارزیابی چسبندگی سیستم های پوشش دهی تک و چند لایه است. طبق استاندارد ASTM D3359 (2017) صورت گرفت. ابتدا با ابزار برشی مناسب طرحی مشبک روی لایه پوششی تا رسیدن به زیر لایه ایجاد شد. و با برس در جهت قطری پنچ مرتبه روی برش های برش چسبانده و از روی سطح جدا شد. در نهایت ناحیه برش خورده با ذره بین نورانی تحت بررسی قرار گرفت.

فولاد Crofer 22apu

 

برای اندازه گیری مقاومت الکتریکی ویژه سطحی (ASR) نمونه های پوشش دار و بدون پوشش. از سیستمی استفاده شد که شماتیک آن در شکل (1) نمایان و کاملاً مشخص می باشد. برای این آزمون، خمیز و مش نقره محصول شرکت Full Cell materials آمریکا. به مساحت یک سانتی متر مربع روی نمونه های پوشش دار و نمونه های بدون پوشش قرار داده شد. سپس نمونه ها توسط این خمیر و مش نقره به سیم هایی از جنس نقره متصل شدند. که این سیم ها نقش اتصال دهنده نمونه به دستگاه اتولب را بازی می کردند. نمونه ها پس از مهیا سازی سطح و اتصال به سیم ها در یک کوره الکتریکی قرارگیری شدند.

 

و سر دیگر سیم های متصل به نمونه ها به دستگاه اتولب مدل Autolab Pgstat 302 متصل شد. از نرم افزار Nova 1.6 برای اجرای برنامه کرونوپتانسیو متری استفاده شد. در این برنامه جریان ثابت است. برای انجام این آزمون از جریان ثابت 500 میلی آمپر استفاده شد. خروجی اتولب که توسط نرم افزار ثبت می شود. ولتاژ است. با داشتن ولتاژ و جریان، مقدار مقاومتبه وسیله قانون اهم (V/I) محاسبه شد. بدین ترتیب با داشتن سطح نمونه ها و مقدار مقاومت اهمی، مقدار مقاومت الکتریکی سطحی محاسبه شد. اندازه گیری مقاومت الکتریکی سطحی بر حسب دما (800-650 درجه سانتی گراد). و زمان (200 ساعت در دمای 800 درجه سانتی گراد) در هوای ساکن در کوره الکتریکی انجام شد.

فولاد Crofer 22apu

3-نتایج و بحث

1-3- بررسی ریزساختار و ترکیب پوشش

شکل (2) تصویر میکروسکوپی الکترونی روبشی (شکل2-الف). و تحلیل طیف سنجی پراکندگی انرژی پرتو ایکس (EDS) (شکل 2-ب) پوشش ایجادی بر روی زیر لایه فولادی را نشان می دهد. همان گونه که در شکل (الف) مشاهده می شود. ذرات اکسید ایتریم به صورت یکنواخت و همگن در زمینه کبالت دچار پراکندگی شدند. پوشش اعمالی به طور کامل متراکم است و هیچگونه تخلخل و حفره ای در مقیاس بزرگ در آن نمایان و مشخص نیست.

 

تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از سطح نمونه های پوشش داده شده. توسط نرم افزار آنالیز تصویر ImageJ مورد بررسی قرار گرفت. و میانگین اندازه ذرات تقویت کننده در سطح پوشش 2/25 میکرومتر تعیین شد. میانگین اندازه ذرات تقویت کننده تقریباً 1/5 میکرومتر است. (شکل 3) که حاکی از اگلومره شدن ذرات Y2O3 در طی فرآیند آبکاری الکتریکی است.

 

شکل (4) تصویر میکروسکوپی الکترونی روبشی (شکل 4- الف). و تحلیل طیف سنجی پراکندگی انرژی پرتو ایکس (شکل4-ب) از مقطع عرضی نمونه مورد پوشش با کامپوزیت Co/Y2O3 را نشان می دهد. پوشش ایجادی چسبندگی کاملی به زیر لایه داشت و هیچ گونه تخلخل و جدایشی بین پوشش و زیر لایه مشاهده نمی شود. ضخامت پوشش متشکل روی تمام سطح زیر لایه فولادی تقریباً یکنواخت و برابر هفت میکرومتر تعیین شد.

2-3- چسبندگی پوشش به زیر لایه

شکل (5) نتایج آزمون چسبندگی به روش کراس کات را نشان می دهد.

نمایش تصویر سطح نمونه پوششی با Co/Y2O3 پس از این آزمون حاکی از آن است. که چسبندگی این پوشش بر اساس رده بندی استاندارد در کلاس 3B قرار دارد. یعنی پوشش در امتداد لبه ها و یا در محل های تقاطع برش های جدا گردید.

فولاد Crofer 22apu

و ناحیه جدا شده بیشتر از 5 درصد و کمتر از 15 درصد است. طبق استاندارد، این نتیجه به معنای این است که پوشش اعمالی چسبندگی مناسبی به زیر لایه فولادی دارد.

3-3- سینیتیک اکسیداسیون

به منظور مقایسه رفتار اکسیداسیون نمونه دارای پوشش و نمونه بدون پوشش. تغییرات وزن بر واحد سطح نمونه ها به عنوان تابعی از زمان اکسیداسیون اندازه گیری شد. هرچند استفاده از تغییر وزن برای تعیین مقاومت به اکسیداسیون آلیاژهای کروم دار در دماهای بالا. به دلیل تبخیر کروم، مقداری خطا را در تفسیر نتایج نشان می دهد. اما این نتایج بیشتر برای مقایسه رفتار اکسیداسیون نمونه ها استفاده می شوند. شکل (6-الف) تغییرات وزن ویژه و شکل (6-ب) مربع تغییرات وزن ویژه بر حسب زمان اکسیداسیون در 800 درجه سانتیگراد را نشان می دهد. بعد از 500 ساعت اکسیداسیون نمونه دارای پوشش تغییر وزنی برابر 0.45 میلی گرم. و نمونه بدون پوشش تغییر وزنی برابر 0.41 میلی گرم را از خود نشان می دهد.

 

با توجه به شکل (6-ب) می توان نتیجه گرفت که رفتار اکسیداسیونی این آلیاژ، هم به صورت پوشش دار. و هم به صورت بدون پوشش، با توجه به رابطه (1) از قانون سینیتیک پارابولیک پیروی می کند. زیرا بر طبق تئوری واگنر اگر نمودار مربع تغییرات وزن بر حسب دما یک خط راست باشد. نفوذ عناصر در لایه اکسیدی و یا پوشش، آهسته ترین فرایندی که نرخ اکسیداسیون را کنترل می کند. و تغییر وزن ماده مورد نظر از قانون پارابولیک تبعیت می کند.

 

که در آن δm تغییر وزن نمونه ها، A مساحت سطح نمونه ها، Kp ثابت نرخ پارابولیک،t زمان و C ثابت انتگرال است. که شروع سینیتیک پارابولیک را نشان می دهد. در اینجا دلیل رفتار پارابولیک نمونه های بدون پوشش و نمونه های دارای پوشش این است. که رشد لایه اکسید کروم متشکل روی نمونه ها از قانون پارابولیک تبعیت می کند.

مقادیر ثابت اکسیداسیون نمونه بدون پوشش از صفر تا 60 ساعت اکسیداسیون. برابر 5×13-10=Kp و از 50 تا 500 ساعت اکسیداسیون برابر 3×13-10=Kp است. نرخ اکسیداسیون بالاتر اولیه مربوطه به تشکیل پوسته اکسید کروم روی فولاد است. و پس از 50 ساعت اکسیداسیون با تشکیل پوسته اکسیدی نرخ اکسیداسیون کاهش می یابد. نرخ اکسیداسیون نمونه دارای پوشش هم در 100 ساعت ابتدایی اکسیداسیون بالاست (3×13-16=Kp).

 

دلیل این امر اکسیداسیون سریع کبالت است. که منجر به تشکیل اکسیدهای اسپینلی کبالت می شود. دلیل دیگری که می توان برای افزایش وزن بالای اولیه نمونه دارای پوشش با Co/Y2O3 (100 ساعت ابتدایی آزمون اکسیداسیون) ذکر کرد. اکسیداسیون همزمان پوشش و زیر لایه است. بعد این افزایش وزن سریع اولیه، مقدار افزایش وزن این نمونه با زمان اکسیداسیون به شدت کاهش می یابد. که دلیل این امر ایجاد یک لایه محافظ اکسیدی طی 100 ساعت ابتدایی فرآیند اکسیداسیون است.

 

با مقایسه زمان لازم برای تشکیل لایه محافظ اکسیدی در اثر اکسیداسیون پوشش اعمالی Co/Y2O3. با زمان لازم برای تشکیل لایه محافظ اکسیدی در پوشش هایی مانند MnCu و Ni-Co-Fe در شرایط کاری مشابه می توان گفت. سرعت تشکیل لایه اکسیدی در این پوشش بسیار بالاتر بوده و در کاهش نرخ اکسیداسیون نیز اثر بخشی بیشتری داشته است. کاهش نرخ اکسیداسیون پس از تشکیل این لایه اکسیدی محافظ نشان دهنده این است. که نفوذ اکسیژن به فصل مشترک فولاد و زیر لایه نیز به تأخیر افتاده است. که این در توافق با کار سایر پژوهشگران است.

فولاد Crofer 22apu

پس از 100 ساعت اکسیداسیون نرخ اکسیداسیون نمونه پوشش داده شده به شدت کاهش می یابد (8×14-10=Kp). این کاهش نرخ اکسیداسیون ناشی از تشکیل اکسید کبالت است. نرخ اکسیداسیون پایین، برای زمان های طولانی اکسیداسیون بسیار مهم است. زیرا نشان دهنده کاهش رشد لایه اکسید کروم است که مقاومت الکتریکی بالایی دارد. به طور کلی می توان گفت که محصول اکسیداسیون پوشش کبالت، نرخ رشد لایه اکسید کروم را کاهش داده است.

 

اکسید عناصر راکتیو سدهای مناسبی برای جلوگیری از تبخیر کروم نیستند. زیرا به طور معمول متخلخل و نازک هستند. بنابراین این اکسیدها نمی توانند عامل مناسبی برای جلوگیری از مسمومیت کاتد در سیستم های SOFC شوند. با وجود این حضور اکسید ایتریم در پوشش کبالت می تواند باعث افزایش چسبندگی پوشش به زیر لایه و نیز کاهش نرخ اکسیداسیون. و مقاومت الکتریکی سطحی نمونه پوشش داده شده در مقایسه با نمونه بدون پوشش شود.

 

4-3- ریزساختار و ترکیب شیمیایی نمونه های پس از اکسیداسیون بدون پوشش را پس از اکسیداسیون نشان می دهد.

فولاد Crofer 22apu

شکل (7) تصویر میکروسکوپی الکترونی روبشی از سطح نمونه

سطح نمونه بدون پوشش پس از 500 ساعت اکسیداسیون در هوا در 800 درجه سانتی گراد شامل یک لایه سیاه اکسیدی است. که روی این لایه دانه های هرمی شکل در جهت مرزدانه های لایه اکسیدی متشکل اند (شکل 7-الف). این دانه ها جزیره های کوچکی بر روی سطح نمونه تشکیل داده اند. نتایج تحلیل EDS از سطح نمونه نشان می دهد. که لایه سیاه رنگ شامل عناصر کروم، منگنز، اکسیژن و مقدار کمی عنصر آهن است. و دانه های هرمی شکل شامل عناصر کروم، منگنز و اکسیژن است (جدول 3). نتایج تحلیل پراش پرتو ایکس نشان می دهد. که لایه اکسیدی سیاه رنگ شامل اکسیدهای اسپینلی MnCr2O4 و FeCr2O4 است

 

. و ذرات هرمی شکل فقط رسوبات MnCr2O4 هستند (شکل 7). شکل (6-ب) سطح نمونه پوشش داده شده را بعد از 500 ساعت اکسیداسیون نشان می دهد که شامل ذرات هرمی شکل است. و علامت قابل توجهی از ترک و یا پوسته شدن در سطح آن دیده نمی شود. تحلیل پراش پرتو ایکس نشان می دهد که سطح نمونه پوشش داده شده بعد از اکسیداسیون شامل اکسیدهای اسپینلی MnCr2O4،MnCo2O4،Co3O4 و FeCr2O4 است (شکل8).

 

شکل (9) تصویر میکروسکوپی الکترونی روبشی و تحلیل پراش انرژی پرتو ایکس از مقطع عرضی مورد پولیش . نمونه های عاری از پوشش (شکل 8-الف و 8-ب) و مورد پوشش با کامپوزیت Co/Y2O3 (شکل 9-ج و 9-د) را نشان می دهد. در هر دو نمونه دو لایه روی زیر لایه فولادی مشاهده می شود. سطح نمونه بدون پوشش شامل یک لایه خارجی غنی از اکسید منگنز -کروم. و یک لایه داخلی غنی از اکسید کروم است که با نتایج سایر محققین مطابقت دارد.

 

ضخامت این لایه های اکسیدی همانطور که در شکل (9-الف) و (9-ب) نشان داده شده است. حدود سه میکرومتر است. تحلیل پراش پرتو ایکس تأیید می کند. که لایه داخلی اکسید کروم و لایه خارجی اکسید اسپینلی MnCr2O4 به علاوه مقدار کمی FeCe2O4 است (شکل 8). سطح نمونه پوشش داده شده نیز شامل یک لایه داخلی غنی از اکسید کروم و یک لایه خارجی غنی از اکسیدهای کبالت و منگنز-کبالت است. آنالیز نقشه عنصری از مقطع عرضی نمونه تشکیل این اکسیدهای اسپینلی را تائید می کند. ذرات Y2O3 که قبل از اکسیداسیون در سطح

 

نمونه پوشش داده شده مشاهده می شدند. (شکل 3-الف) بعد از اکسیداسیون روی سطح قابل مشاهده نیستند (شکل 7-ب)، اما در داخل لایه اکسید کبالت خارجی معلوم و مشخص میشود (شکل 9-ج). زیرا این ذرات در اثر رشد لایه اکسید کبالت به دلیل نفوذ یون های فلزی و اکسیژن، در این لایه فرو رفته اند. و در تصویر مقطع عرضی پوشش قابل مشاهده هستند. توزیع عناصر ایتریم و اکسیژن در مقطع نمونه پوشش دهی می شود. که به وسیله آنالیز map عنصری در شکل های (10-د) و (10-و) معلوم و مشخص است. نیز وجود ذرات اکسید ایتریم را در مقطع عرضی پوشش اثبات می کند. لایه اکسید اسپینلی کبالت چسبندگی خوبی به لایه اکسید داخلی و نیز زیرلایه فولادی دارد (شکل 9-ج).

 

نفوذ عناصر در فصل مشترک پوشش و زیر لایه مسئله رایجی است. در تحقیقات مورد انجام توسط کروکاوا و جالانتا مشخص شد که منگنز. آهن و کروم می توانند از طریق مکانیزم نفوذ حجمی و از طریق مکانیزم مرزدانه. در اسپینل های Co و Mn-Cr و در دمای 800 درجه سانتی گراد نفوذ کنند. ابتدا همزمان با تشکیل پوشش Co/Y2O3، نفوذ Co از پوشش به زیرلایه و نفوذ Fe و Cr از زیرلایه به سمت پوشش رخ می دهد. اما مقدار نفوذ این عناصر بسیار کم است. Cr و Fe در طول مراحل اولیه اکسیداسیون نیز نفوذ می کنند.

 

که این امر منجر به مشاهد Fe در پروفیل لایه اسپینلی بعد از اکسیداسیون می گردد (شکل 9-د). آنالیز Map عنصری نیز نفوذ این عناصر را تأیید می کند (شکل 10). اما از آنجایی که انرژی آزاد منفی تشکیل اکسید کروم بیشتر از انرژی آزاد تشکیل اکسید آهن است. اکسید کروم پایدارتر از اکسید آهن است. بنابراین لایه Cr2O3 در فصل مشترک پوشش و زیرلایه تشکیل می شود. از سوی دیگر با توجه به اینکه ضریب نفوذ یون های فلزی در ترتیب DMn>DFe>DCr کاهش می یابد. به دلیل ضریب نفوذ بالاتر یونهای منگنز، از زیرلایه به سمت سطح فولاد لایه اسپینلی MnCr2O4 روی سطح لایه اکسیدی Cr2O3 تشکیل می شود. بنابراین فشار جزئی موضعی اکسیژن در اثر تشکیل MnCr2O4 و Cr2O3 بسیار کاهش یافته و برای تشکیل اکسید آهن بسیار کم است.

 

فولاد Crofer 22apu

مقایسه تصاویر شکل (9) نشان می دهد. که ضخامت لایه Cr2O3 تشکیلی روی نمونه بدون پوشش حدود دو میکرومتر است. در حالی که ضخامت لایه Cr2O3 تشکیلی روی نمونه مورد پوشش دهی حدود 700 نانومتر است. بنابراین لایه پوشش نرخ رشد لایه Cr2O3 را به حدود یک سوم کاهش می دهد. این لایه پوشش محافظ از نفوذ کروم به سمت خارج و نفوذ اکسیژن به سمت داخل فولاد جلوگیری کرده. و به همین دلیل نرخ رشد لایه اکسیدی Cr2O3 را کاهش می دهد . اثر اکسید عناصر اکتیو در کاهش رشد لایه اکسیدی Cr2O3. با توجه به اثر این عناصر بر افزایش مقاومت به اکسیداسیون فولادهای مشابه هنگامی که به عنوان پوشش روی این آلیاژها اعمال می شوند. توضیح داده می شود.

5-3- رفتار الکتریکی

پوشش مورد اعمال روی اتصال دهنده داخلی در پیل های سوختی اکسید جامد باید دارای مقاومت الکتریکی سطحی کمی باشد.

 

تا هدایت الکتریکی بین الکترودهای سلول های مجاور را افزایش دهد. بنابراین برای نشان دادن مفید بودن پوشش کامپوزیتی اعمال شده روی اتصال دهنده فولادی باید ثابت کرد. که این پوشش در شرایط کاری پیل های سوختی اکسید جامد، هدایت الکتریکی بالاتری در مقایه با نمونه بدون پوشش دارد. بدین منظور مقدار مقاومت الکتریکی سطحی نمونه ها بعد از 500 ساعت اکسیداسیون در هوا در 800 درجه سانتی گراد اندازه گیری شد. شکل(11) نمودار وابستگی مقاومت الکتریکی سطحی به دما را نشان می دهد. مقدار مقاومت الکتریکی سطحی با افزایش دما از 650 تا 800 درجه سانتی گراد کاهش می یابد. این رفتار مشابه رفتار مواد نیمه رساناست. که نشان می دهد هدایت الکتریکی با دما فعال می شود. مقدار مقاومت الکتریکی سطحی در این مواد با استفاده از رابطه (2) محاسبه می شود.

فولاد Crofer 22apu

 

که در آن A ثابت تناسب، T دما بر حسب کلوین. Ea انرژی اکتیواسیون برای هدایت از شیب نمودار (ASR/T) log بر حسب (T/1) محاسبه می شود (شکل 11). مقدار انرژی اکتیواسیون برای نمونه بدون پوشش برابر 26/22 کیلوژول بر مول و برای نمونه پوشش دهی شود. برای 11/53 کیلوژول بر مول به دست آمد. نمونه پوشش دهی میشود. در تمام محدوده های دمایی بررسی شده مقدار مقاومت الکتریکی سطحی کمتری از خود نشان می دهد. که این امر دلیلی بر اثر مفید پوشش اعمالی در جهت جلوگیری از تشکیل و رشد لایه های اکسیدی.

 

با مقاومت الکتریکی بالا مانند Cr2O3 است. دلیل مقدار مقاومت الکتریکی سطحی کمتر نمونه پوشش دهی میشود. تشکیل ترکیبات اسپینلی در طول فرآیند اکسیداسیون است. این ترکیبات اسپینلی که دارای ساختار مکعبی به صورت، A1+XB2-XO4 هستند. دارای آنیون های اکسیژن که مرکز وجود را پر می کنند. و کاتیون های A و B از عناصر مشابه دارای والانس های متفاوت نیز هستند. این کاتیون ها موقعیت های اکتاهدرال یا تتراهدرال را پر می کنند. بنابراین امکان انتقال راحت تر الکترون ها بین کاتیون های مجاور با والانس مشخص وجود دارد. این امر هدایت الکتریکی ترکیبات اسپینلی را افزایش می دهد. تحقیقات نشان می دهد که انرژی اکتیواسیون برای انتقال الکترون ها با جانشینی یون های چهار ظرفیتی شبیه منگنز کاهش می یابد.

 

بنابراین اگرچه وجود منگنز در پوشش ممکن است پارامتر شبکه و نفوذ سربالایی کروم را افزایش دهد. اما هدایت الکتریکی پوشش را افزایش می دهد. از سوی دیگر، کبالت یک عنصر نوع P است. که تأثیر مهمی روی افزایش هدایت الکتتریکی ترکیبات اسپینلی مانند MnCo2O4 شصت ثانیه بر سانتی متر. CoCr2O4 هفت و چهار دهم ثانیه بر سانتی متر و CoFe2O4 نود و سه صدم بر سانتی متر. در مقایسه با ترکیباتی مانند Cr2O3 دو صدم ثانیه بر سانتی متر.

 

و Mn,Cr) 3O4) پنچ دهم ثانیه بر سانتی متر برای MnCr2O4. و دو صدم ثانیه بر سانتی متر برای Mn1.2 Cr1.8O4 دارد. مقدار مقاومت الکتریکی سطحی کمتر نمونه پوششی در مقایسه با نمونه بدور از پوشش نشان می دهد. که ذرات Y2O3 عوامل مخربی برای هدایت الکتریکی پوشش نیستند و با کاهش نرخ اکسیداسیون نمونه پوشش می شدند. و بهبود چسبندگی پوشش به زیر لایه باعث افزایش هدایت الکتریکی نیز می شوند.

شکل (12) تغییرات مقاومت الکتریکی سطحی نمونه ها بر حسب زمان اکسیداسیون را در هوا در 800 درجه سانتی گراد نشان می دهد. مقدار مقاومت الکتریکی سطحی نمونه در تمام محدوده زمانی با افزایش زمان افزایش می یابد. بعد از 200 ساعت اکسیداسیون، مقدار مقاومت الکتریکی سطحی برای نمونه بدون پوشش برابر 25/9 میلی اهم بر سانتی متر مربع. و برای نمونه مورد پوشش برابر 15/8 میلی اهم بر سانتی متر مربع است. بایستی توجه داشت که مقدار مقاومت الکتتریکی سطحی یک اتصال دهنده فلزی پوشش داده شده.

 

با یک پوشش محافظ تحت تأثیر لایه پوشش و لایه اکسیدی که در فصل مشترک فلز و پوشش. در طی شرایط کاری پیل های سوختی اکسید جامد تشکیل می شود، است. بنابراین یکی از عوامل مهمی که باعث کاهش مقاومت الکتریکی سطحی نمونه پوشش داده شده است. ضخامت کمتر لایه اکسیدی Cr2O3 در این نمونه (حدود 700نانومتر) در مقایسه با نمونه بدون پوشش (حدود دو میکرومتر) است. زیرا این لایه اکسیدی مقاومت الکتریکی بالایی دارد. به طور کلی مقدار مقاومت الکتریکی سطحی کمتر نمونه مورد پوشش نشان می دهد که تأثیر مثبت پوشش اعمالی روی اتصال دهنده فولادی است.

4- نتیجه گیری

1- پوشش کامپوزیتی Co/Y2O3 با چسبندگی خوب روی فولاد زنگ نزن فریتی Crofer 22APU به روش آبکاری الکتریکی با جریان مستقیم تشکیل شد.

2- پوشش اعمالی باعث کاهش نرخ خوردگی فولاد Crofer 22APU. در محدوده 100 تا 500 ساعت اکسیداسیون در هوا در دمای 800 درجه سانتی گراد شد.

3-یک پوسته اکسیدی دو لایه روی نمونه پوشش داده شده با Co/Y2O3. بعد از 500 ساعت اکسیداسیون در هوا در دمای 800 درجه سانتی گراد تشکیل شد. که لایه داخلی آن شامل عناصر کروم و اکسیژن و لایه خارجی آن شامل عناصر کبالت، کروم، منگنز، اکسیژن، آهن و ایتریم بود.

4- تحلیل پراش انرژی پرتو ایکس نشان داد که ضخامت پوسته اکسیدی Cr2O3. در نمونه بدون پوشش حدود سه برابر نمونه دارای پوشش می گردد.

اندازه گیری مقدار مقاومت الکتریکی سطحی نمونه ها بر حسب دما نشان داد که نمونه ها رفتاری مشابه مواد نیمه رسانا دارند. و همواره مقدار مقاومت الکتریکی سطحی نمونه پوشش داده شده کمتر از نمونه بدون پوشش است.

 

فاطمه سعید پور، مرتضی زند رحیمی، هادی ابراهیمی فر.

1- دانشکده مهندسی مواد، مجتمع آموزش عالی فنی و مهندسی اسفراین. 2-دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه شهید باهنر کرمان. 3-دانشکده مهندسی مکانیک و مواد، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته

مواد پیشرفته در مهندسی، سال 38، شماره 1،بهار 1398

 

شرکت خشکه و فولاد پایتخت (( مدیریت : جواد دلاکان )) صنعتگران عزیز، افتخار داریم. که سی سال تجربه گرانبهای خویش را در زمینه عرضه انواع ورق آلیاژی. و انواع فولاد آلیاژی برای خدمت رسانی به شما هموطنان کشور عزیزمان ایران ارائه می دهیم. پیشاپیش از اینکه شرکت خشکه و فولاد پایتخت را جهت خرید خود انتخاب می نمایید سپاسگزاریم.ارتباط با ما:
۰۹۱۲۱۲۲۴۲۲۷
۰۹۳۷۱۹۰۱۸۰۷
تلفن: ۰۲۱۶۶۸۰۰۲۵۱
فکس: ۶۶۸۰۰۵۴۶

ارتباط با ما در شبکه های اجتماعی

https://t.me/foolad_paytakht تلگرام

https://www.instagram.com/folad_paytakht اینستاگرام

https://www.instagram.com/foolad_paytakht.ir اینستاگرام

فولاد از جمله پرکاربردترین و در دسترس ترین آلیاژ آهن است که انواع مختلفی از آن تولید و روانه بازار شده است. از فولادهای مشهور و پرکاربرد می توان به انواع ST اشاره نمود. که جزئی از فولادهای ساختمانی و کربنی معمولی یا فولادهای ساخت و ساز غیر آلیاژی است.

ورق st44

st44 یکی از این نوع فولادهاست که در گروه فولادهای نرم (mild steel) با کربن کمتر از 0.21 درصد (فولادهای کم کربن) قرار می گیرند. و دارای خواص شکل پذیری سرد، جوشکاری و برشکاری عالی است. این فولاد در شکل های مختلف از جمله ورق، میلگرد، تیر آهن، نبشی و انواع لوله تولید می شود.

 

این فولاد در صنعت، از پر مصرف ترین آلیاژهای فلزی است. به دلیل خواص شکل پذیری، برشکاری، جوشکاری عالی، خواص مکانیکی و قیمت مناسب. بیشترین استفاده را به عنوان مصالح ساختمانی در ساخت و ساز سازه ها. و اسکلت های فلزی بناها و ساختمان ها، پل ها، سازه های شهری و غیره دارد. بیشترین مصرف این فولادها نیز همین کاربری است.

کاربرد st44

فولاد St44 که به فولاد 1.0044 نیز معروف است. و می تواند به شکل های مختلفی نظیر ورق، میلگرد، تیر آهن، نبشی و انواع لوله به کار رود. بیشترین کاربرد این فولاد در ساخت و ساز است. و موارد مصرفی بسیاری نیز دارد. از این فولاد می توان در شاسی ماشین آلات سنگین، ریل ها و دیواره قطعات صنعتی استفاده نمود.

ترکیب شیمیایی فولاد st44

ترکیب شیمیایی فولاد st44 به این شرح است:

cu:0.55

S:0.035

P:0.035

Mn:1.5

N:0.012

C:0.21

خواص مکانیکی

فولاد st44 از خواص مکانیکی خاص خود برخوردار است. در خواص مکانیکی st44 آمده است که تنش تسلیم آن ((N/(mm)^2))195-275 است و استحکام کشش نهایی (N/(mm)^2)) 380-580 برخوردار است. ازدیاد طول این فولاد (min) 13% و حداقل انرژی ضربه آن (J) 27 است.

قیمت لوله این نوع فولاد

لوله فولادی st44 از زیر مجموعه های st44 است. این لوله، لوله ای استوانه ای، بلند و توخالی با دو سر باز و دایره ای شکل است. که امروزه در صنعت و ساختمان سازی کاربرد فراوانی دارد. در صورت تمایل به خرید با کارشناسان ما تماس حاصل فرمایید.

ورق سیاه فولاد st44

از دیگر گریدهای ورق، ورق سیاه فولاد st44 است. که از درصد کربن کم تشکیل شده و به همین دلیل از مقاطع فولادی کم کربن به شمار می رود. این ورق دارای ترکیب شیمیایی زیر است.

0.22 کربن

0.55 مس

1.5 منگنز

0.040 فسفر

0.050 گوگرد

0.012 نیتروژن

این آلیاژ باعث شده است که ورق st44 دارای قابلیت شکل پذیری زیاد. خاصیت ضد سایشی فوق العاده، قابلیت ماشین کاری و جوش پذیری قابل قبولی باشد.

 

تنها تفاوت ورق st44 با ورق st52 در درصد کربن به کار رفته در آلیاژ آنهاست. درصد کربن ورق st52 کمی بیشتر است که همین امر باعث شده است که مقدار مقاومت کششی بیشتری نسبت به ورق st44 داشته باشد.

ورق فولاد st44 در صخامت های 2 تا 15 میلی متر و عرض های متفاوت 100 تا 150 سانتی متر ساخته می شود. استحکام کششی فولاد فولادی St44-380-580 نیوتون بر میلی متر مربع و استحکام تسلیمی آن در کمترین میزان برابر با 275 نیوتن بر میلیمتر مربع است.

کاربردها

از کاربردهای ورق st44 می توان به مواردی چون: ساخت قطعات و تجهیزات صنعتی، ساخت قطعات هواپیما، ساختمان سازی، ریل سازی و … اشاره کرد.

تفاوت ورق سیاه st44 با st52 و st37

ورق st52 به دلیل دارا بودن درصد بیشتری از عناصری چون کربن و منگنز مقاومت بیشتری نسبت به دو ورق دیگر دارد. این ورق دارای مقاومت پیچشی و خمشی بالاتری است و وزن بیشتری را نسبت به دو نوع دیگر تحمل می نماید.

انعطاف پذیری ورق st44 و ورق st37 به دلیل درصد پایین تر کربن بیشتر است.

وزن مخصوص تمام این ورق ها یکسان می باشد. اما به دلیل استحکام بیشتر ورق st52 از آن در مواردی که نباید وزن سازه زیاد باشد، استفاده می کنند.

ورق های سیاه در انواع گریدها توسط کارخانجات متعددی چون فولاد مبارکه اصفهان، فولاد گیلان، فولاد اکسیژن خوزستان، مجتمع فولاد سبا و … تولید می شوند. تنها تفاوت مهم ورق های تولیدی در کاخانجات متفاوت، ابعاد آنها است. برای مثال ورق سیاه فولاد مبارکه در ضخامت هاغی 2,2.5,3,4,5,6,8,10,12,15 میلیمتر و در عرض های 1,1.25,1.5 متر تولید می شود.

 

اما ورق سیاه اکسین اهواز در ضخامت های 40,30,20,15,12,10,8 میلیمتر و در ابعاد 6*2 و 12*2 تولید می شوند.

شایان ذکر است که ورق های سیاه تولیدی در کارخانه فولاد مبارکه از نظر ویژگی و ابعاد با ورق سیاه فولاد سبا یکسان است. چرا که مجتمع فولاد سبا زیر مجموعه ای از کارخانه فولاد مبارکه محسوب می شود.

مشخصات فنی انواع ورق سیاه

انواع ورق سیاه مطابق با استاندارد قدیمی DIN 17100 و یا استاندارد جدید BS EN 10025 تولید می شوند. این ورق ها در ضخامت های 1.5 میلیمتر تا 100 میلیمتر تولید می شوند. عرض این ورق ها معمولاً 2,1.5,1 متر است. و از نظر طولی بدون محدودیت در بازار عرضه می گردند. این ورق ها به صورت رولی و یا شیت بندی شده عدل بندی می شوند.

وزن ورق آهن نیز توسط فرمول ها محاسبه می شود. و به طول، عرض و ضخامت آن بستگی دارد.

تفاوت قیمت ورق سیاه st37,st44,st52

همانطور که این سه نوع ورق از نظر ویژگی و کاربرد تفاوت های کمی با یکدیگر دارند. تفاوت قیمت ورق st37,st44,st52 نیز مشهود است. اما از نظر اقتصادی در بعضی از کاربری ها، مثل سازه هایی که نباید وزن سازه زیاد شود. استفاده از ورق st52 به صرفه تر خواهد بود. چرا که استحکام بیشتری دارد و میزان مصرف را کاهش می دهد.

 

شرکت خشکه و فولاد پایتخت (( مدیریت : جواد دلاکان )) صنعتگران عزیز، افتخار داریم. که سی سال تجربه گرانبهای خویش را در زمینه عرضه انواع ورق آلیاژی. و انواع فولاد آلیاژی برای خدمت رسانی به شما هموطنان کشور عزیزمان ایران ارائه می دهیم. پیشاپیش از اینکه شرکت خشکه و فولاد پایتخت را جهت خرید خود انتخاب می نمایید سپاسگزاریم.ارتباط با ما:
۰۹۱۲۱۲۲۴۲۲۷
۰۹۳۷۱۹۰۱۸۰۷
تلفن: ۰۲۱۶۶۸۰۰۲۵۱
فکس: ۶۶۸۰۰۵۴۶

ارتباط با ما در شبکه های اجتماعی

https://t.me/foolad_paytakht تلگرام

https://www.instagram.com/folad_paytakht اینستاگرام

https://www.instagram.com/foolad_paytakht.ir اینستاگرام

بهره وری انرژی و کاهش انتشار دی اکسید کربن در صنعت فولاد با محور توسعه پایدار

بهره وری در صنعت فولاد

چکیده

در این مقاله روند تولید فولاد به طور کلی و به تفکیک روش های تولید. از سال 1970 تا سال 2012 در مقیاس جهانی مورد بررسی قرار گرفت. سپس به تحلیل میزان انرژی مصرفی در این صنایع پرداخت گردید. و پیشنهادهایی برای کاهش مصرف انرژی در مراحل مختلف تولید ارائه شده است. از آنجایی که میزان تولید در بین این سال ها به شدت رو به افزایش است.

لذا صرفه جویی کم در انرژی می تواند انتشار گازهای گلخانه ای و مصرف انرژی را به میزان بسیار زیادی کاهش دهد. نتایج مطالعه میانگین های جهانی انرژی مصرفی، حاکی از کاهش قابل ملاحظه میانگین انرژی مصرفی. از 63 گیگاژول در سال 1950 به 18 گیگاژول در سال 2011 بود. از آنجایی که امروزه قراضه فولاد در این صنعت به بهترین منبع مواد خام مبدل شد. در این مقاله مقایسه ای میان منافع حاصل از تولید فولاد از طریق قراضه و کانه آهن صورت پذیرفت. نتایج نشان داد به ازای هر تن متر یک فولاد تولیدی از قراضه ها. 1/5 تن کانه آهن، 0/5 تن زغال سنگ، 0/054 تن سنگ آهک، محفوظ باقی می ماند.

مقدمه

هدف از توسعه پایدار ارتقاء کیفیت زندگی، در حال حاضر و همچنین نسل های آینده می باشد. برای صنعت فولاد جهان توسعه پایدار به معنای ارزش نهادن به جنبه های زیست محیطی، اقتصادی و اجتماعی در تمام تصمیم گیری های تولید است. حرکت به سوی توسعه پایدار در صنایع منابع اولیه با دو چالش اصلی همراه است.

بهره وری در صنعت فولاد

در درجه اول پایداری محیطی نیازمند حفظ و مدیریت پایدار منابع معدنی محدود است. به طوری که این ذخایر تمام شدنی اند. و همچنین استخراچ و فرآوری مواد معدنی هم از نظر انرژی و هم از لحاظ محیط زیستی مخرب اند. دوم اینکه قراضه محصولات تولیدی خود باعث آلودگی محیط زیست می شوند.

 

اهداف گسترده توسعه پایدار در صنعت فولاد به طور خلاصه عبارتند از. توسعه فرآیند به منظور حداکثرسازی بازدهی و کمینه سازی تولید مواد زائد و باطله، کاهش گازهای گلخانه ای. در فرآیند با صرفه جویی در مصرف انرژی، کاهش انرژی مصرفی در فرآیند. تعیین مقررات زیست محیطی و ساختار تولید، افزایش بهره وری در صنایع تولید کنسانتره آهن. کاهش خط انتشار دی اکسید کربن یا دفع دی اکسید کربن، تبدیل آلاینده ها و مواد زائد به محصولات جانبی.

 

صنعت فولاد در طی 5 دهه اخیر قدم های بزرگی برای کاهش انرژی مصرفی به ازای هر تن فولاد برداشته است. و تحقیقات زیادی به این موضوع پرداخته اند. ژانگ و همکاران (2008) تأثیر بکارگیری تکنولوژی های جدید در کارخانه های فولاد چین بین سال های 1990 – 2000 را ارائه دادند. ورل و همکاران (2001) گزارش جامعی در زمینه پتانسیل های صرفه جویی در مصرف انرژی. و کاهش دی اکسید کربن در صنایع فولاد آمریکا ارائه کرده اند. در یک تحقیق آماری، دیبر و همکاران (2000) تخمین زدند. که راندمان صنایع فولاد با تکنولوژی های موجود تا سال 2020، 29 درصد افزایش پیدا خواهد کرد. فروندل و همکاران (2010) به تحلیل انرژی مصرفی ویژه در صنایع فولاد آلمان پرداخته اند. آنها به تأثیر سهم تولید کوره های قوس الکتریکی نسبت به کوره های پایه اکسیژن در کاهش انرژی مصرفی اشاره کرده اند.

 

امروزه فن آوری های مورد استفاده در تولید محصولات فولادی در مراحل بعد از به دست آوری فولاد مذاب. یعنی ریخته گری و نورد، کم و بیش یکسان است. اما برای به دست آوردن فولاد مذاب یا خام، از فن آوری های مختلفی می توان استفاده کرد.

به طور کلی فولاد خام به دو روش تولید می گردد. 1. تهیه آهن خام یا چدن مذاب در کوره بلند (BF) و تولید فولاد در کوره های اکسیژن پایه، مانند ذوب آهن اصفهان. 2. احیای مستقیم سنگ آهن (DR) و ذوب آهن اسفنجی (DRI). و قراضه در کوره های الکتریکی از قبیل قوس الکتریکی (EAF) نظیر فولاد خوزستان یا القایی (IMF)، مانند مجتمع فولاد جنوب (شکل1). لازم به ذکر است که تولید فولاد از روش های دیگری نظیر روش کوره باز (Open Heart) نیز انجام می گیرد. که حجم تولید آن در جهان بسیار محدود است. و طبق آمار جهانی فولاد حدود 1/1 درصد از کل تولید فولاد جهان در سال 2012 از این روش تولید گردید.

 

تولید فولاد با استفاده از روش BOF مصرف انرژی پایین تری (31-19/8 گیگاژول بر تن) در مقایسه با روش (42-26گیگاژول بر تن دارد) OHF. در روش دوم تولید فولاد، استفاده از کوره های الکتریکی و ذوب مجدد قراضه آهن و فولاد می باشد. در این روش تولید کک، محصول چدن و مراحل تولید فلز مذاب حذف می شوند. که منجر به مصرف انرژی پایین تر می شود. در این مطالعه در ابتدا روند تولید فولاد به طور کل و سپس به تفکیک روش های تولید در مقیاس جهانی بررسی می شود. سپس به بررسی میزان انرژی مصرفی و انتشار گاز دی اکسید کربن در این صنایع مورد بررسی قرار می گیرد. در نهایت روش هایی به منظور کاهش انرژی مصرفی و آلودگی های زیست محیطی در فرآیند تولید فولاد، پیشنهاد می گردد.

تولید فولاد

در سال 2012، 69/6 درصد فولاد خام جهان به کمک روش کوره بلند و 29/3 درصد آن نیز توسط کوره های الکتریکی تولید گردید. امروزه تولید فولاد از طریق OHF به علت مضرات اقتصادی و زیست محیطی کاهشی است و تقریباً منسوخ می باشد. مواد معدنی آهن به میزان زیادی در طبیعت وجود دارند. اما تولید فولاد بر پایه بازیابی قراضه ها، نیازمند انرژی و منابع کمتری است. اما فولادها قبل از بازیافت برای دهه ها مورد استفاده قرار می گیرند. بدین ترتیب با افزایش تقاضای روزافزون فولاد، فولادهای مورد بازیابی به منظور بر آوردسازی نیاز جهانی کافی نیستند. بنابراین محصولات فولادی مورد تقاضای بازار از طریق استفاده ترکیبی روش های BOF و EAF تولید می شوند.

 

با رشد تکنولوژی، میزان تقاضای جهانی فولاد به طور فزاینده ای رو به افزایش است. در سال 1950 تولید فولاد خام جهان 200 میلیون تن بود. که در سال 2009 به 1227 میلیون تن و در سال 2012 به 1547 میلیون تن افزایش یافت. شکل 2 روند تولید فولاد جهان را در بین سال های 2012 -1970 نشان می دهد. همانطور که مشخص است. روند تولید فولاد تقریباً از سال 2000 به شدت افزایش یافت. اگرچه به علت بحران اقتصادی جهان و کاهش سرمایه گذاری در سال 2009، اندکی کاهش از خود بروز داد.

 

تولید فولاد در کشورهای اصلی تولید کننده فولاد (به علاوه ایران) در سال 2012 در شکل 3 نمایان و مشخص است. با توجه به حجم تولید فولاد در مقیاس جهانی، ملاحظه می شود. که چین در سال 2012 بزرگترین تولید کننده فولاد با 716 میلیون تن فولاد خام بوده است. چین، تولیدی بیشتر از مجموع 8 کشور بعد از خود داشته است. کشور ژاپن با 107 میلیون، آمریکا 89 میلیون و هند با 77 میلیون تن در رتبه های بعد قرار گرفتند. کشور ایران با تولیدی در حدود 14/5 میلیون تن در رتبه پانزدهم قرار دارد. بزرگترین تولیدکنندگان فولاد جهان بجز چین، هند و کره جنوبی در طی دهه اخیر روند تولید نزولی داشته اند.

 

چین بالاترین سهم فولاد با کوره های اکسیژن پایه. ایران با بیشترین سهم تولید با کوره های قوس الکتریکی و اوکراین بالاترین تولید را با کوره های زیمنس مارتین دارد شکل 4). استفاده از کوره های اکسیژن پایه و قوس الکتریکی به طور نمایی افزایش می یابد. ولی تا سال 2015، کوره های زیمنس به دلیل بهره وری پایین و انتشار گازهای گلخانه ای بیش از حد، کاملاً منسوخ می شوند. در سال 2012 میزان تولید آهن اسفنجی جهان بالغ بر 71/1 میلیون تن بوده است. کشورهای هند، ایران و مکزیک با تولید به ترتیب 6/7 و 11/19 و 5/6 میلیون تن آهن اسفنجی. رده های اول تا سوم را به خود اختصاص دادند.

جنبه های محیط زیستی و مصرف انرژی تولید فولاد

بخش فولاد یکی از بزرگترین بخش های مصرف کننده انرژی است. که در حدود 5/2 درصد از گازهای گلخانه ای جهان را در سال 2004 انتشار داده است. بر اساس گزارش آژانس بین المللی انرژی، صنعت آهن و فولاد تقریباً 4-5 درصد از دی اکسید کربن جهان را انتشار می دهد. تقریباً 100 درصد دی اکسید کربن در روش EAF و 10 درصد آن در روش BOF به طور غیر مستقیم انتشار می یابد. به عبارت دیگر بخش عمده انتشار گاز BOF به طور مستقیم و مربوط به فرآیند ذوب است. در حالی که در روش EAF، دی اکسید کربن به طور غیر مستقیم از طریق استفاده از الکتریسیته انتشار می یابد.

 

مطالعه میانگین جهانی انرژی مصرفی تولیدکنندگان فولاد نشان داد. که در بین سالهای 1950 و 1990 میانگین انرژی مصرفی از 63 به 31 گیگاژول کاهش می یابد. همچنین میانگین انرژی مصرفی جهان از 22 گیگاژول در سال 1988 به 18 گیگاژول به ازای هر تن فولاد در سال 2011 رسید. از دلایل عمده این کاهش، می توان به جایگزینی کوره های اکسیژن پایه به جای کوره های زیسمنس مارتین. افزایش تولید با کوره های قوس الکتریکی و استفاده از تکنولوژی های بازیابی انرژی اشاره کرد.

بهره وری در صنعت فولاد

از سال 1950 تا سال 2005 نرخ انرژی مصرفی ویژه صنعت فولاد جهان کاهش 85 درصدی داشته است. نتایج مطالعات سازمان جهانی فولا نشان می دهد. که شرکت های تولید کننده آمریکای شمالی، ژاپن و اروپایی انرژی مصرفی خود را به ازای هر تن فولاد تولیدی. در حدود 50 درصد در یک دوره 30 ساله کاهش داده اند.

شکل 5 میزان انتشار گازهای گلخانه ای و انرژی مصرفی در صنعت فولاد را در سال های 2005 تا 2012 نشان می دهد. مقادیر میانگین انرژی مصرفی و دی اکسید کربن از سال 2005 تقریباً ثابت باقی می مانند.

کاهش انرژی مصرفی و آلودگی های زیست محیطی در تولید فولاد

روش های کاهش مصرف انرژی و انتشار دی اکسید کربن در تولید فولاد به صورت زیر است:

توسعه روش سرد کردن خشک کک: به طور مرسوم، دمای کک داغ در محفظه کک سازی 1050-950 درجه سانتی گراد است. که برابر 40 – 35 درصد میزان حرارت مصرف شده در فرآیند کک سازی است.

بهره وری در صنعت فولاد

با به کارگیری روش سرد کردن خشک کک می توان در حدود 80 درصد از حرارت کک داغ را بازیابی نمود. بر این اساس، در فرآیند سرد کردن خشک یک تن کک داغ، می توان 0/6-0/45 تن بخار تولید کرد. در پایان سال 2005 سهم روش خشک کردن سرد کک در چین حدود 30 درصد بوود. ولی سهم استفاده از آن در سال 2007، به 45 درصد رسید.

 

توربین بازیابی فشار گاز بالای کوره (TRT): این دستگاه یک توربین بازیابی انرژی است. که از آن برای تبدیل انرژی فشاری و انرژی حرارتی گاز خروجی از انتهای بالایی کوره بلند به انرژی مکانیکی. به منظور به حرکت در آوردن ژنراتور تولید برق استفاده می شود. در تولید فولاد با کوره های دمشی، افزایش فشار در بالای کوره به طور سودمندی منجر به بازیابی انرژی می شود. در صورت استفاده از توربین ها می توان حدود 30 درصد انرژی بازیابی نمود.

بهره وری در صنعت فولاد

تزریق پودر زغال برای کوره های دمشی: با جایگزینی زغال با کک در کوره های دمشی. می توان آلودگی های زیست محیطی ناشی از تولید کک را کاهش داد و بازگشت سرمایه را از تفاوت قیمت کک و زغال فراهم کرد. همچنین کاهش ذخایر زغال های کک شو با کیفیت و قیمت بالای کک. تولید کنندگان آهن و فولاد را مجبور به جستجو در تولیدات بر پایه کربن به منظور کاهش در مصرف کک کرده است.

 

حذف تجهیزات سطح پایین و معرفی روش های جدید: مصرف انرژی در واحدهای کوچک در حدود 1/5 برابر واحدهای متوسط و بزرگ است. زمان اجرای برنامه 5 ساله توسعه برای ذخیره انرژی و کاهش آلودگی در چین. تجهیزات و ظرفیت ها افزایش داده شدند و استفاده از تکنولوژی های جدید شدت گرفت. به طوری که در سال 2007 تعداد کوره های دمشی با ظرفیت 2000 متر مکعب برابر 63 یعنی 17 تا بیشتر سال 2005 بود. و ظرفیت تولید 35 درصد افزایش یافت. در سال 2007، انرژی مصرفی کل، آب تازه و انتشار دی اکسید گوگرد. به ازای هر تن 8، 4/5،24 درصد در مقایسه با 2005، کاهش یافت.

 

ایجاد شبکه زنجیره ای بازیابی در صنعت فولاد: هدف از ایجاد شبکه زنجیره ای. بازیابی گازهای خروجی کوره دمشی، مبدل ها، کوره های کک سازی و تحقق بخشی به انتشار گاز در حد صفر است.

دفن و ذخیره دی اکسید کربن در صنایع فولاد و آهن: دفن و ذخیره دی اکسید کربن فرآیندی است. که در آن CO2 منتشر شده واحدهای انرژی سوخت فسیلی یا پالایشگاه های نفتی، دفن می گردد و در زمین ذخیره می شود. ذخیره CO2 شامل متراکم سازی و سپس انتقال آن توسط خطوط لوله (یا توسط کشتی. در صورت دور بودن محل ذخیره) به یک محل مناسب است.

مزایای زیست محیطی بازیافت قراضه و استفاده از ذرات باطله

قراضه فولاد در صنعت فولاد به بهترین منبع مواد خام مبدّل است. زیرا از لحاظ اقتصادی و زیست محیطی بازیافت فولاد فرسوده سوددهی بسیاری را به دنبال دارد. در این زمینه، به مقایسه ای میان منافع حاصل از تولید فولاد از طریق بازیافت و تولید آن از کانه آهن بررسی گردید.

بقای ذخایر معدنی: بازیافت قراضه فولاد به عنوان ابزاری مؤثر در بقای ذخایر معدنی به شمار می آیند. این روش از لحاظ اقتصادی برای تولید کنندگان فولاد و همچنین برای مدیریت ذخایر معدنی آهن بسیار حائز اهمیت است. استفاده از این روش، مصرف کانی ها با ارزش از قبیل کانه آهن، زغال سنگ. سنگ آهک و آب را به میزان زیادی کاهش می دهد. به ازای هر تن متریک فولاد تولیدی از قراضه ها. 1/5 تن کانه آهن، 0/5 تن زغال سنگ، 0/054 تن سنگ آهک، محفوظ باقی می ماند. قراضه های فولاد به طور کامل قابل بازیافت هستند. و طی فرآیند بازیافت کیفیت آن کاهش نمی یابد. به این ترتیب، می توان آن را بارها بدون افت کیفیت بازیافت کرد.

 

صرفه جویی در انرژی: استفاده از قراضه فولاد، در مقایسه با تولید فولاد از مواد خام. به طور قابل توجه انرژی مصرفی را کاهش می دهد. زیرا در مقایسه با قراضه فولاد، که مواد مورد حاصل برای تغذیه کوره قوس الکتریکی جهت تولید آسان تر و سریع تر فولاد می باشند. انرژی بسیار زیادی صرف استخراج، حمل و نقل و فرآوری مواد مورد نیاز می شود. با تولید یک تن فولاد از قراضه فولاد، 14/3GJ در مصرف انرژی صرفه جویی می شود.

بهره وری در صنعت فولاد

حفاظت محیط زیست: تولید فولاد از کانه خام، انتشار گازهای گلخانه ای را به همراه دارد. استفاده از قراضه فولاد، 85% انتشار این گازها را به میزان 85% کاهش می دهد. همچنین نیاز به استخراج (معدن کاری، باطله برداری و حفاری). و فرآوری مواد معدنی را که آلودگی های آب و هوا را به همراه دارند نیست.

 

استفاده از سرباره های فولاد در هر زمینه ای (مانند صنعت ساختمان، جاده سازی) را می توان از لحاظ زیست محیطی مورد بررسی قرار داد. زیرا حذف انرژی مورد نیاز برای استخراج آگرگات های طبیعی و اثرات منفی ناشی از معدنکاری (نشت در سطح زمین) را در پی دارد. کاربرد سرباره های فولاد عبارت است از: بتن آماده، محصولات بتنی، زیرسازی و روسازی جاده ها. پرکنندگی، مواد سیمان کاری، بالاست خطوط ریلی، مواد پوشش برای زباله های مدفون روزانه، مصالح سقف سازی و موارد مشابه.

نتیجه گیری

صنعت فولاد نقش مهمی را در توسعه اقتصادی یک کشور دارد. و فرصت های شغلی و معیشتی را افزایش می دهد. ولی از طرف دیگر آلودگی های زیست محیطی را به دنبال دارد. از آنجایی که میزان تولید در صنایع فولادسازی به شدت رو به افزایش است. لذا صرفه جویی کم در مصرف انرژی می تواند در کل شامل ذخیره انرژی بسیار زیادی گردد. در این مطالعه تولیدکنندگان عمده فولاد در جهان از نظر میزان تولید و نوع روش تولید بررسی شدند.

بهره وری در صنعت فولاد

و در نهایت پیشنهادهایی برای کاهش مصرف انرژی و انتشار دی اکسید کربن ارائه شد. مطالعه میانگین های جهانی انرژی مصرفی، حاکی از کاهش قابل ملاحظه میانگین انرژی مصرفی. از 63 گیگاژول در سال 1950 به 18 گیگاژول در سال 2011 بود. دلیل عمده آن جایگزینی کوره های اکسیژن پایه به جای زیمنس مارتین. افزایش تولید با کوره های قوس الکتریکی و استفاده از تکنولوژی های بازیابی انرژی است. امروزه قراضه فولاد در صنعت فولاد به بهترین منبع مواد خام تبدیل شده است. زیرا از لحاظ اقتصادی و زیست محیطی بازیافت فولاد فرسوده سوددهی بسیاری را به دنبال دارد. به طوری که به ازای هر تن متریک فولاد تولید شده از قراضه ها. 1/5 تن کانه آهن، 0/5 تن زغال سنگ، 0/054 تن سنگ آهک، محفوظ باقی می ماند.

فردیس نخعی-مهدی ایران نژاد

دانشجوی دکتری فرآوری مواد معدنی، دانشگاه صنعتی امیر کبیر-دانشیار دانشکهده مهندسی معدن و متالورژی، دانشگاه صنعتی امیر کبیر

 

شرکت خشکه و فولاد پایتخت (( مدیریت : جواد دلاکان )) صنعتگران عزیز، افتخار داریم. که سی سال تجربه گرانبهای خویش را در زمینه عرضه انواع ورق آلیاژی. و انواع فولاد آلیاژی برای خدمت رسانی به شما هموطنان کشور عزیزمان ایران ارائه می دهیم. پیشاپیش از اینکه شرکت خشکه و فولاد پایتخت را جهت خرید خود انتخاب می نمایید سپاسگزاریم.ارتباط با ما:
۰۹۱۲۱۲۲۴۲۲۷
۰۹۳۷۱۹۰۱۸۰۷
تلفن: ۰۲۱۶۶۸۰۰۲۵۱
فکس: ۶۶۸۰۰۵۴۶

ارتباط با ما در شبکه های اجتماعی

https://t.me/foolad_paytakht تلگرام

https://www.instagram.com/folad_paytakht اینستاگرام

https://www.instagram.com/foolad_paytakht.ir اینستاگرام

جدا کننده ها (Separators)

در خطوط فرایند، گاهی اوقات سیال دارای فازهای گوناگون می باشد. و نیاز است تا آن فازها از یکدیگر جدا گردند. عملیات جداسازی فازها توسط جداکننده ها انجام می پذیرد.

عملیات جداسازی براساس خواص فیزیکی و شیمیایی مثل اندازه ذرات معلق در سیال. سرعت سیال، میل ترکیبی فازی از سیال با ماده دیگر، خاصیت چسبندگی سطحی، نقطه بخار و نقطه شبنم صورت می پذیرد.

رطوبت گیرها

آب متداولترین و نامناسب ترین ناخالصی موجود در گاز است. حضور آب در جریان گاز سبب بروز برخی مشکلات در عملیات مربوط به تولید می شود. بسته به دما و فشار موجود در تأسیسات، آب ممکن است. به مایع تبدیل میشود و منجر به تشکیل هیدارت ها. ترکیبات جامد یا در صورت حضور سازنده ای اسیدی در گاز، منجر به خوردگی شدید شود. تشکیل هیدارت چه در فرآیند و چه در حمل و نقل و انتقال صورت گیرد. باعث گرفتگی در شیرها و مسیر خطوط لوله ارتباطی گاز میشود. و سبب از کار اندازی و خرابی دستگاه های ارزشمند می شود. لذا جداسازی آب از گاز، فرایندی ضروری به شمار می رود.

رطوبت گیرها جداکننده هایی هستند که رطوبت مضر موجود در سیال را برطرف می کنند.

• افزایش کارایی گاز (افزایش راندمان گاز)
• افزایش خلوص محصول
• کاهش هزینه های عملیات
• کاهش آلودگی هوا (چون رطوبت گیرها آلودگیهای همراه با سیال را نیز می گیرند.)
• کاهش خوردگی مجراها و افزایش طول عمر تجهیزات
• افزایش بازیافت مایعات مفید می شود.

انتقال مواد (material handeling)

روشها و مکانیزم های زیادی برای رطوبت زدایی وجود دارد که می توان به موارد زیر اشاره نمود.

1- جدا کننده های گرانشی (Gravity Separators)

2- جدا کننده های گریز از مرکزی (Centrifugal Separators)

3- برطرف کننده های رطوبت (Mist Eliminator)

4- Filter Vane Separators

5-L/G Coalescers

Mist Eliminators

این نوع رطوب گیرها ذرات بخار موجود در سیال را که قطر آنها بین 0/01 تا 10 میکرومتر. ( μm1 = 0.001mm) است را از سیال می زدایند.

این رطوبت گیر بطور عمده در 2 نوع زیر ایجاد می شوند.

I. توری (Mesh)

II. پره ای (Vane)

اساس کار این رطوبت گیرها تفاوت اندازه و وزن ذرات معلق در گاز و همچنین چسبندگی سطحی سطوح آنها می باشد.

 

Mesh

مش شبکه ای است که از رشته های بهم بافته شده ساخته میشود. و جنسشان از فلز، پلاستیک و یا شیشه می باشد.

جریان گاز از بین این تارها عبور می نماید. قطرات درشت تر بخار آب موجود در گاز، به تارهای مش برخورد می کنند. و بهم می چسبند. قطرات گرفتار شده یکی می شوند. و در نهایت سقوط می کنند.

قطرهای کوچکتر همراه با جریان گاز از اطراف رشته ها عبور می نمایند.

برای حذف قطرات ریزتر از 1 میکرون طنابهای چند رشته ای پلاستیکی یا شیشه ای، درون شبکه مش بافته می شوند. محصول یک شبکه کامپوزیتی یا چند بافته می باشد.

پرکاربردترین شکل این شبکه های بهم تابیده شده (مش). بصورت پدهایی (تشک مانند) با رشته های پیچیده شده با ضخامت 4 یا 6 اینچ می باشد. که صلبیت (استحکام) آنها بوسیلۀ یک قاب معمولا فلزی تأمین می شود.

پدها می توانند به هر شکلی تولید شوند. اما عمدتاً دایره ای یا مستطیلی می باشند.

Vane

این نوع از رطوبت گیرها متشکل از دسته پره های ثابت و مواج با فضای کمی هستند که در جهت جریان گاز قرار می گیرند.

این ابزار عمدتاً برای ذرات ریزتر از 20 میکرون مناسب نمی باشند. اما نسبت به پدهای شبکه ای مقاوم تر بوده و افت فشار کمتری را ایجاد می کننند.

آرایه های پره ای می توانند افقی یا عمودی قرار گیرند. گاهی اوقات برای بهینه سازی می توانند در ترکیب با پدهای شبکه ای قرار گیرند.

پوشش جلوی پره ها می تواند از فلز یا پلاستیک باشد.

انتقال مواد (material handeling)

گاز از میان پره های رطوبت گیر عبور می نماید. ممنتوم (اندازه حرکت) قطرات بزرگتر، باعث می شود. که آنها در مسیر مستقیم حرکت کنند و با چرخش گاز، از گاز جدا شوند و روی پره ها بچسبند.

 

قطرات گیر افتاده بهم می پیوندند. و در نهایت وقتی که سنگین شدند سقوط می کنند. گاز و قطرات ریزتر از بین صفحات عبور کرده و از رطوبت گیر خارج می شوند.

ساختمان و نحوۀ عملکرد رطوبت گیرهای پره ای در شکل 11-5 نمایان و مشخص است.

ساختمان رطوبت گیرهای پره ای شبیه رطوبت گیرهای مشی می باشد. با این تفاوت که در این نوع بجای بکارگیری از بسته های مش از بسته های پره ای استفاده می شود.

رطوبت گیرهایی که در روش پرد جهت احیاء اکسید آهن مورد استفاده می باشد. از نوع مش می باشد. در رطوبت گیر شوینده ها از نوع پره ای آنها بکارگیری شد.

Inlet Mist Eliminator

این نوع از رطوبت گیرها ذرات گرد و غبار و همچنین رطوبت، که اندازه آنها بزرگ تر از 5 میکرون (5 μm) می باشند. را از جریان گاز جدا می کنند. و توان جدا کردن ذرات کوچکتر را ندارند. به همین دلیل معمولاً آنها را بعد از شوینده های گاز (Gas Scrubbers) و قبل کمپرسورها قرار می دهند. تا ذرات بزرگ گردوغبار و رطوبتی که برای کمپرسورها و کارایی آنها مصر می باشند بر طرف گردند.

از لحاظ ساختمانی شبیه دیگر رطوبت گیرها می باشند. با این تفاوت که داخل آنها آب نیز پاشش می شود.

در فرایند احیاء چون کمپرسورهای گاز پروسس و گاز خنک کننده از نوع سانتریفیوژ می باشند. برای جلوگیری از ایجاد آسیب به آنها، از این نوع رطوبت گیر در ورودی کمپرسورها نصب می شود.

کولرها (Coolers)

از این تجهیزات جهت خنک کردن گاز استفاده می شود.

عملکرد کلی آنها به این شکل است که گاز از پایین وارد تجهیز میشود. و آب سرد از بالا توسط یکسری دوش روی گاز پاشش می شود. و گاز سرد میشود از قسمت بالای کولر خارج می شود. چون معمولاً گازی که برای خنک سازی به کولر ارسال می شود. یک گاز تمیز و یا با آلودگی کم است. آب خارج میشود و از کولرها بعد از خنک سازی پروسس آب تمیز بر می گردد.

انتقال مواد (material handeling)

برای بالا روی عملکرد این تجهیزات از عدل هایی شامل موادی از جنس استنلس استیل بکار می رود. که باعث افزایش سطح تماس گاز با آب میشود و در نتیجه دمای گاز بیشتر کاهش می یابد. عملکرد این عدلها به این این شکل است که آب از بالا روی این عدل ها پاشش می شود. و آنها را کاملاً خیس می نماید. سپس گاز از قسمت پایین وارد بسته ها میشود و دمایش کاهش می یابد.

 

در بعضی موارد نیاز است که گاز خروجی از کولر دارای رطوبت کمی باشد. (مثلاً خروجی کولر گاز عایق در پروس احیاء). در این موارد در قسمت خروجی گاز کولر از عدل های مش و یا پره جهت رطوبت گیری استفاده می شود.

در شکل 11-7 نمایی از این تجهیز نمایان و مشخص است.

شستشو دهنده گازها (Gas Scrubbers)

غبارگیرهایی که از مایعات استفاده می کنند. به عنوان اسکرابر شناخته می شوند. در این سیستم ها مایع پاک کننده (معمولاً آب) وارد تماس با جریان گاز حاوی ذرات غبار می شود. افزایش سطح تماس گاز با مایع موجب افزایش راندمان جداسازی می شود.

دامنه گسترده ای از اسکرابر وجود دارد اما تمامی این سیستم ها از سه بخش اصلی تشکیل می شوند.

الف) رطوبت زن

فرایند رطوبت زنی موجب تجمع ذرات ریز و افزایش توده های بزرگتر خواهد شد. و جمع آوری غبارات را آسان تر می سازد.

ب) تماس مایع و گاز

 

این بخش از جمله مهم ترین مسائلی است که راندمان غبارگیری را تحت تأثیر قرار می دهد. ذرات و قطرات به وسیله چهار مکانیزم رایج در تماس با هم قرار می گیرند.

اول- جداسازی به کمک اینرسی

زمانی که قطرات در مسیر جریان هوای غبار آلود قرار می گیرند. جریان هوا شکافته میشود و دور قطرات جریان می یابد. به سبب وجود اینرسی، ذرات غبار بزرگ حرکت خود را در مسیر مستقیم ادامه خواهند داد. و یا قطرات آب برخورد کرده و به دام می افتند.

دوم-جداسازی به کمک حائل

انتقال مواد (material handeling)

ذرات غبار ریز به همراه جریان هوا عبور کرده و با قطرات آب به صورت مستقیم برخورد نمی کنند. اما با عبور از روی ذرات بزرگتر به آنها می چسبند.

 

سوم – جداسازی به کمک نفوذ

زمانی که قطرات آب در میان ذرات غبار دچار پراکندگی می شوند. ذرات غبار بر روی سطوح قطره به سبب وجود حرکت براونی و یا نفوذ ته نشین می شوند. این روش اساس فرآیند جمع آوری ذرات غبار با ابعاد پایین تر از میکرون است.

چهارم- جداسازی به کمک کندانس کردن

اگر جریان گاز عبور کننده در اسکرابر تا یک حد مشخص سرد شود. رطوبت بر روی ذرات غبار کندانس میشود. و باعث افزایش وزن و اندازه ذرات می گردد. که این امر منجر به سهولت در جمع آوری آنها خواهد شد.

ج) جداسازی مایع از گاز

بدون در نظرگیری روش تماس مورد بکار گیری، باید تا حد ممکن مایعات و غبارات موجدو جداسازی شوند. در ابتدا تماس به وقوع می پیوندد و ترکیب قطرات آب و غبارات به وجود می آید. با افزایش ابعاد، این ذرات در غبارگیر به سکون خواهند رسید. ذراتی که به حد کافی سنگین شدند. به پایین سقوط می کنند. برای جداسازی ذرات بزرگ تر به گاز حرکت چرخشی ایجاد می شود. قطرات آب و غبار در اثر نیروی گریز از مرکز، از گاز جدا شد و به بدنه اسکرابر برخورد نموده و سقوط می کنند. آب کثیف خارج میشود و از اسکرابر نیز یا پاکسازی میشود و تخلیه می شود و یا دوباره به اسکرابر باز گردانی میشود.

در بعضی از انواع اسکرابرها از یک رطوبت گیر پره ای و یا مش برای جذب ذرات رطوبت در خروجی بکارگیری می شود.

انتقال مواد (material handeling)

رطوبت گیری که در این نوع شوینده استفاده می شود. از نوع پره ای می باشد. که همزمان با چرخش آب رطوبت را از گاز می گیرد.

برای آغشتگی بهتر ذرات غبار با آب از عدلهایی (Packing) شامل موادی از جنس پلی پروپیلن بکارگیری می شود. آب روی این بسته ها ریخته می شود. و گاز از پایین وارد این بسته ها شده و با آب مخلوط می شود.

سیستم های غبارگیر (Dust Collection Systems)

غبارگیر سیستمی است که به منظور افزایش کیفیت هوای خارج شده. از پروسس های صنعتی و تجاری، از طریق جمع آوری غبارات و یا سایر آلوده کننده های محیطی. و از جریان هوا و یا گاز، مورد استفاده قرار می گیرد.

از این تجهیزات در صنایع چاپ و گاغذ، نساجی، چوب بری و نجاری، رنگ، شیمیایی. پتروشیمی، نفتی، کارخانه های احیاء اکسید آهن و صنایع فولاد سازی استفاده می شود.

غبارگیرها ار می توان به دو نوع کلی خشک و تر تقسیم نمود:

1- غبارگیر خشک (Bsg Filter):

این دستگاه در صنایع مختلف معدنی نظیر کاشی، چینی ، پودرهای میکرونیزه، صنایع سیمان، فولاد و… کاربرد دارد.

در این دستگاه غبار ایجاد شده از دستگاه های مختلف توسط هودها و کانال ها از منافذ غبارخیز جمع آوری. و به صورت شناور در بستر سیال عامل به سمت دستگاه غبارگیر منتقل می شوند. که این انتقال توسط یک دستگاه فن با ایجاد فشار منفی در داخل شبکه و دستگاه ها انجام می گیرد. سرعت انتقال در داخل کانالها تابع از خواص فیزیکی ذرات غبار می باشد. ولی محدوده مجاز طراحی بین 10-20 متر بر ثانیه در نظر می گیرند.

غبار به همراه هوا وارد محفظه اصلی دستگاه (اتاق کثیف) می گردد. و سپس از کیسه هایی که از جنس الیاف با خواص و دانسیته متفاوت تولید شدند. عبور کرده و غبار روی کیسه ها به جای می ماند. و هوایی که تصفیه میشود پس از عبور از محفظه تمیز وارد فن و از اگزوز خارج می گردد.

 

کیسه ها پس از مدت زمان خاصی توسط غبار پوشش خواهند شد. و در این زمان سنسور اختلاف فشار که اختلاف فشار هوا قبل و بعد از کیسه را کنترل می نماید. فرمان تمیز کاری را صادر می کند. سیستم تمیزکاری شامل یک دستگاه میکروکنترلر منبع هوای متراکم. شیرهای برقی جهت عبور هوای تمیزکاری، شبکه لوله های هوای متراکم و ونتوری های مربوطه می باشد. به این ترتیب وقتی که میزان افت فشار قبل و بعد از کیسه ها به مقدار مشخصی برسد.

میکروکنترلر فرمان باز شدن به شیر برقی را صادر می نماید. و شیر برقی در زمانی حدود 100 تا 250 هزارم ثانیه باز و هوای متراکم. با فشار 6 بار از طریق لوله ها به دهنه کیسه که ونتوری می باشد. هدایت می گردد که باعث ایجاد یک موج ضربه روی کیسه ها و تخلیه غبار کیسه ها می گردد.

 

این عمل آنقدر ادامه پیدا می کند. که اختلاف هد کیسه ها به میزان دلخواه برسد. و کیسه ها تمیز گردد. کیسه ها در این دستگاه معمولاً دارای ابعاد 120×2500 و 160×3000 و160×3500 میلی متر می باشند. که به صورت ردیفی در مجموعه 8 تایی و 12 تایی چینش می شوند. و هر ردیف را یک شیر برقی تغذیه می نماید.

محدوده مجاز سرعت تصفیه روی کیسه ها از 5/0 الی 5/4 متر بر دقیقه می باشد. که سرعت فوق بستگی به قطر ذره و خواص فیزیکی و میزان خورنده بودن ذره غبار دارد.

میزان افت فشار داخل دستگاه نیز تابعی از سرعت تصفیه جنس پارچه ها است. که در محدوده 100-250 میلی متر آب می باشد.

جرم غبار معلق در هر متر مکعب هوای قبل از فیلتر معادل 120 گرم در متر مکعب می باشد. که پس از تصفیه به 5 میلی گرم در یک متر مکعب می رسد.

 

در صورتی که جرم غبار بیش از مقدار فوق باشد. نیاز به استفاده از سیکلون قبل از فیلتر می باشد.

سرعت مجاز هوا در کانالهای ورودی دستگاه (شبکه غبارگیری) معمولاً بین 10 -m/s20 طراحی می گردد. که این نیز به دانسیته و سایز ذرات غبار بستگی دارد.

ظرفیت دستگاه معمولاً بر اساس متر مربع سطح فیلتراسیون بیان می گردد. که پارامتری که بیان شد تابعی از حجم هوای مکشی و میزان غبار موجود می باشد.

انتقال مواد (material handeling)

غبارگیر تر:

در دستگاه غبارگیر تر، غبار مکش شده توسط فن وارد قسمت ابتدایی دستگاه (ونتوری) می گردد. خود مجموعه ونتوری از سه قسمت اصلی ورودی، گلویی و خروجی تشکیل گردیده است.

هوای غبار آلوده در سطح گلویی سرعتی نزدیک به 70 تا 120 متر بر ثانیه پیدا خواهد کرد. و از طرف دیگر آب توسط نازل در گلویی نیز به روی غبار پاشش می گردد. آب در مقطع گلویی به دلیل فشار و سرعت بالا اتمایز می گردد. و ری ذرات غبار می نشیند. غبار خیس که در اثر آب پاشیده شده سنگین تر شده است. به صورت مماسی وارد محفظه اصلی دستگاه می گردد.

 

و پس از تماس با سطح، آب غبارها را در مخزن آب به جای می گذارد. و هوای تمیز که همراه با مقداری آب و غبارهای سوپر فاین (بسیار ریز) می باشد. به سمت بالا حرکت می نماید. که از آنجا وارد واحد سپراتور (جدا کننده) می گردد. که در این واحد هوا و غبار و آب در معرض یک میدان چرخش شدید قرار می گیرد. و غبار و آب به سمت جداره حرکت کرده و هوای تمیز از اگزوز خارج می گردد. میزان افت فشار در خود دستگاه با توجه به افزایش و یا کاهش سرعت در گلوگاه ونتوری متغیر می باشد. که در محدوده 200 تا 400 میلی متر آب متغیر می باشد.

سرعت در گلوگاه نیز تابعی از دانسیته و قطر ذرات غبار می باشد.

این دستگاه جهت تصفیه گاز محلول در آب نیز مورد استفاهد قرار می گیرد.

 

غبارگیرهای سیکلون دار:

سیکلون ها از مهمترین وسایلی هستند. که بر اساس خاصیت گریز از مرکز به جمع آوری ذرات می پردازند. مکانیزم آنها یکی از مؤثرتین روش های جداسازی و جمع آوری ذرات درشت محسوب شده. و به همین دلیل در مقیاس صنعتی به طور وسیعی در سیستم های کنترل ذرات مورد استفاده قرار می گیرند.

انتقال مواد (material handeling)

سیکلون مخروط ناقص فلزی یا پلاستیکی وارونه ای است. که هوا حاوی ذرات از روزنه ای در جدار آن وارد شده و پس از حرکت مارپیچ به طرف پایین. سرانجام بواسطه تغییر مسیر در انتهای سیکلون از قسمت بالای آن خارج می شود. هنگام چرخش هوا در سیکلون، ذرات درشت (غیر قابل استنشاق) به دلیل نیروی گریز از مرکز. از جریان هوا جدا شده و در قسمت پایین وسیله جمع می شوند.

 

ریزتر (قابل استنشاق) نیز همراه جریان هوا به طرف مجرای خروجی حرکت کرده. و در صورت قرار دادن فیلتر در مسیر جریان هوا، بر روی فیلتر بدام می افتند. از مزایای این وسیله می توان به قیمت مناسب، سهولت استفاده. بی نیازی به مواد خاص و عدم احتمال ورود مجدد ذرات به جریان هوا اشاره کرد.

عموماً از این تجهیز در موارد ذیل در ورودی غبارگیرها استفاده می شود.

1- در مواقعی که بار غبار هوای ورودی به فیلترهای کیسه ای بیش از ظرفیت آنها باشد. قبل از غبارگیر کیسه ای از سیکلون برای کاهش بار غبار استفاده می شود.

انتقال مواد (material handeling)

2- زمانی که ذرات معلق در هوا دارای جرم حجمی بالا باشند.

3- در مواقعی که ذرات معلق درشت باشند.

غبارگیرهای سیکلونی بیشتر قابلیت جذب ذراتی را دارند که ابعاد آنها حداقل 20 میکرون باشد. و ذرات کوچکتر معمولاً همراه هوای خروجی از سیکلون خارج می شود. در شرایط معمولی راندمان سیکلون ها حدود اً 85% می باشد. که بستگی به شرایط مختلفی از جمله میزان و ابعاد ذرات معلق، سرعت هوا و ابعاد و طرح سیکلون دارد. در مواردی که حجم هوای مورد تصفیه بالا باشد. جهت افزایش دبی هوای عبوری از غبارگیر، بدون اینکه فشار افت زیادی داشته باشد. از چند سیکلون بصورت موازی استفاده میشود.

 

افت فشار در این دستگاه ها حدوداً 80 الی 150 میلی متر آب می باشد. که بستگی به نوع سیکلون و سرعت تصفیه در سطح مقطع سیکلون دارد.

سرعت تصفیه در سطح مقطع (مؤلفه عمودی جریان هوا) معمولاً بین 2 تا 5/4 متر بر ثانیه انتخاب می گردد. افزایش این مؤلفه با افزایش راندمان و افت بیشتر فشار همراه است.

سرعت جریان هوا در داخل سیکلون که برابر با سرعت ورودی آن فرض می شود. معمولاً بین 20 الی 25 متر بر ثانیه انتخاب می گردد. افزایش این سرعت به بیش از 30 متر بر ثانیه. و یا کاهش آن به کمتر از 15 متر بر ثانیه باعث افت قابل ملاحظه راندمان می گردد.

 

غبارگیری که در فرآیند احیاء اکسید آهن به روش پرد مورد استفاده قرار می گیرد. از نوع مرطوب و دارای سیکلون در ورودی آن می باشد.

هوای غبار آلوده از قسمت های مختلف مثل خروجی کوره، مخزن ذخیره روزانه. مخازن ذخیره محصول و محل استقرار غربالها، توسط هود جمع آوری شده و برای غبار زدایی وارد غبار گیرها می شوند. و از پایین سیکلون، جهت بارگیری به درون یک مخزن (Dust Bin) می ریزند. هوا از بالای سیکلون توسط داکت های رابط به درون یک ونتوری وارد می شود. آب توسط نازل های تعبیه شده در ونتوری طی دو مرحله متفاوت بر روی هوا پاشیده می شود. شایان ذکر است که آب مصرفی از پروسس آب گرم می باشد. که این خود یک صرفه جویی و کاهش مصرف آب تمیز در روش پرد به شمار می آید.

 

هوای مرطوب پس از خروج از ونتوری وارد یک اسکرابر می شود. و در اثر حرکت چرخشی، ذرات غبار همراه با آب از هوا جدا میشود. و هوای تمیز از بالای اسکرابر خارج می گردد. که توسط یک فن از طریق دودکش به هوای آزاد ارسال می شود.

آب خروجی از اسکرابر درون یک حوضچه ریخته و توسط پمپ هایی به کلاریفایر فرستاده می شود.

خشک کن ها (Dryers)

همانطور که قبلاً در قسمت رطوبت گیرها نیز ذکر گردید. وجود آب در سیکل گازی باعث بروز مشکلات زیادی برای کیفیت و میزان تولید (کاهش راندمان) و همچنین کاهش عمر تجهیزات مربوط می گردد.

 

در بعضی مواقع لازم است که از رطوبت و بخار موجود در گاز. بخاطر حساسیت بالای موضوع، تا میزان قابل توجهی کم شود. (برای مثال در فرآیند احیاء مستقیم آهن، در گاز عایق (Seal Gas) که در ارتباط با محصول می باشد. و برای جلوگیری از اکسید شدن دوباره محصول لازم است گاز بطور قابل قبولی آب زدایی گردد.)

انتقال مواد (material handeling)

برای این منظور باید گاز را آب زدایی نمود.

روش های مختلف فرایند آب زدایی گاز عبارتند از:

1. روش جذب در مایع بوسیله مایعات نمگیر
2. روش جذب جامد بوسیله جامدات نمگیر
3. میعان بوسیله فشرده کردن یا سرد کردن گاز

انتخاب روش اب زدایی بستگی به شرایط گاز (اجزای تشکیل دهنده، فشار، دما و دبی) و میازن آب زدایی دارد. مقدار آب موجود در گاز را می توان با نقطه شبنم گاز در فشار و دمای مورد نظر مشخص کرد.

1- آب زدایی به روش جذب در مایع

جذب توسط حلال، رایج ترین فرآیندی است که به منظور آب زدایی گاز طبیعی در صنعت بکار می رود. در حالت کلی در یک فرایند جذب، گازی که باید فرآوردی شود. در یک برج سینی دار یا پر میشود با حلالی که خاصیت جذب انتخابی دارد. به طور غیر همسو در تماس قرار می گیرد. اگر حلالی که از بالای برج وارد آن می شود، خالص باشد. مقدار گردش حلال و تعداد سینی ها و یا ارتفاع پرکن ها را در برج می توان به گونه ای تنظیم کرد.

 

تا میزان خلوص گاز در هنگام خروج از برج، منطبق با معیارهای مشخص شده باشد. حلالی که از برج جذب خارج می شود. جهت بازیابی به یک ستون تقطیر که اغلب در فشار پایینتری نسبت به برج قبلی عمل می کند، ارسال می شود. پس از بازیابی، حلال دوباره به سمت برج جذب برگردانده می شود.

برخی مایعات قابلیت جذب آب از گاز را دارا می باشند. اما تعداد کمی از آنها از نظر اقتصادی مناسب هستند. به طور کلی حلالی برای آب زدایی مناسب است. که دارای خصوصیات زیر باشد.

 

گرایش شدید نسبت به آب

قیمت کم

غیر خورنده

گرایش کم نسبت به هیدروکربن ها و گازهای اسیدی

انتقال مواد (material handeling)

پایداری حرارتی

بازیافت آسان

گرانروی پایین

فشار بخار پایین در دمای تماس

حلالیت کم در هیدروکربن ها

 

تمایل کم برای تشکیل کف و معلق شدن

جهت نم زدایی، هر یک از محلول های زیر می توانند مورد استفاده قرار گیرند:

کلسیم کلراید

لیتیم کلراید

متانول

اتیلن گلایکول با علامت اختصاری EG و فرمل شیمیایی H6O2 C2

دی اتیلن گلایکول با علامت اختصاری DEG و فرمول شیمیایی H10O3 C4

تری اتیلن گلایکول با علامت اختصاری TEG و فرمول شیمیایی H14O4 C6

2- روش جذب جامد به وسیله جامدات نمک گیر

در این روش علاوه بر بخار آب ناخالصیهای دیگر نیز توسط مواد جاذب جدا می شوند. مکانیزم جذب به سه طریق انجام میشود.

جذب سطحی

ایجاد اب هیدارته با مواد جامد

واکنش شیمیایی با جامد

روش جذب سطحی بیشترین کاربرد را برای آبگیری در پالایش گاز دارد.

به طور کلی یک ماده جاذب باید دارای خصوصیات زیر باشد:

دارای سطح زیاد بر واحد وزن باشد.

نسبت به اجزاء قابل جذب، فعال باشد.

میزان انتقال جرم در آن زیاد باشد.

احیاء آن آسان بوده و از نظر اقتصادی مقرون به صرفه باشد.

 

مدت قابل ملاحظه ای مواد جذب شده را در خود نگه دارد.

در مقابل جریان گاز مقاومت کم ایجاد کند.

خرد نشده و به صورت پودر در نیاید.

ارزان، غیر خورنده و غیر سمی باشد. و ترکیب شیمیایی ایجاد نکند.

تغییر حجم قابل ملاحظه در موقع جذب و احیاء ایجاد ننماید.

در اثر مرطوب شدن مقاومت آن کم نشود.

هر گرم از مواد جاذبی که کاربرد صنعتی دارند. سطحی در حدود 500 تا 600 مترمربع ایجاد می کنند. چنین سطحی در صورتی امکان پذیر است. که جسم به علت موئینگی دارای سطح داخلی زیاد باشد. و یا کریستالی در جسم بوجود آید.

متداولترین و مناسب ترین مواد جاذب که در صنعت کاربرد دارند عبارتند از:

بوکسیت (Al2O3) که به طور طبیعی یافت می شود.

آلومینا که عبارت است از Al2O3 فعال شده که بوکسیت تهیه می شود.

سیلیکاژل که قسمت اعظم آن شامل Al2O3 و SiO3 است. به طور طبیعی یافت می شود.

غربالهای مولکولی که شامل سیلیکات کلسیم و سدیم و آلومینیم است.

کربن فعال

در شکل 11-15 سک خشک کن با روش جذب جامد نمایان و معلوم است.

 

3-میعان بوسیله خشک کردن یا سرد کردن گاز (Refrigeration Compressed Gas Dryer)

در این نوع خشک کن از یک سیل تبریدی برای آب زدایی استفاده می شود.

عملکرد آنها به این صورت است که گاز مرطوب برای خشک شدن. در یک مبدل حرارتی در مجاورت گازی که در یک سیکل تبریدی سرد میشود، قرار می گیرد. بخار آب موجود در گاز با سرد شدن گاز و رسیدن به نقطه شبنم، بصورت قطرات آب تقطیر می شود. هر چه درجه حرارت سرمایش پایین تر آید (تقطیر در دمای پایین تری انجام گیرد)، گاز بیشتر خشک می شود.

انتقال مواد (material handeling)

گاز بعد از سرد شدن وارد یک مخزن جدایش رطوبت می شود. در آنجا آب تقطیر شده جدا می شود.

از گاز خشک خروجی که دارای دمای پایینی است. برای پایین آوردن دمای گاز مرطوب ورودی استفاده می شود. این عمل باعث بالا روی راندمان می شود.

شکل 11-16 اجزاء و چگونگی عملکرد خشکن های تبریدی را نشان می دهد.

خشک کن هایی که در احیاء مستقیم به روش پرد برای خشک کردن گاز آب بندی (Seal Gas) استفاده می شوند. از نوع جذب در جامد و برای خشک نمودن گاز پاک کننده (Purge Gas) از نوع تبریدی می باشند.

کمپرسورها

کمپرسورها دستگاهی است که برای بالا بردن فشار گاز و یا انتقال آن از نقطه ای به نقطه دیگر. در طول پروسس به کارگیری می شود. در واقع کمپرسور با افزایش سرعت گاز و تبدیل آن به فشار، جریان گاز را در سیستم راحت تر می کند. البته افزایش فشار در نوعی از کمپرسورها به وسیله کاهش حجم صورت می گیرد.

انتقال مواد (material handeling)

آنچه که در کمپرسورها حائز اهمیت است، نسبت فشار خروجی به ورودی کمپرسور می باشد. در کمپرسورها با افزایش فشار، دمای گاز نیز بالا می رود. و این امر باعث ایجاد اختلال در کار قطعات مختلف آن و سیستم روغن کاری می شود.

برای خنک کاری کمپرسورها می شود از یک سیکل بسته سیال سرد (مثل آب) و یا جریان هوا به کار گیری نمود.

همانطور که ذکر شد در کمپرسورها افزایش فشار به دو صورت انجام می گیرد. بر حسب این مورد دو نوع اساسی کمپرسور نیز وجود دارد که عبارتند از:

 

کمپرسورهای دینامیکی که فشار گاز را با زیاد کردن سرعت آن و سپس، گرفتن سرعت گاز افزایش می دهند.

کمپرسورهای جابجایی مثبت که با کاهش حجم گاز، فشار آن را افزایش می دهند.

البته هر کدام از این کمپرسورها به حسب شکل ساختمانی و نحوه عملکرد، تقسیم بندی می شوند. که در زیر به طور خلاصه بیان میشود.

1- کمپرسورهای دینامیک Compressors Dynamic

سانتریفیوژ Centrifugal Compressor

جریان محوری Axial Flow Compressor

2- کمپرسورهای جابجایی مثبت Positive Displacement Compressor

رفت و برگشتی Reciprocating

دورانی Rotary Compressor

از بین کمپرسورهای نامبرده، کمپرسورهای رفت و برگشتی، سانتریفوژ و جریان محوری بیشتر از سایر کمپرسورها مورد استفاده قرار می گیرند.

کمپرسورهای رفت و برگشتی Recipricating Compressor

این کمپرسورها را می توان به هر اندازه که مورد احتیاج باشد. ساخت در نوع یک مرحله ای آنها، با حرکت رفت پیستون فشار گاز از مکش تا خروجی بالا می رود. اساس کار این کمپرسورها حرکت یک پیستون داخل یک سیلندر است. که با کاهش حجم گاز، فشار آن را بالا می برند.

 

کمپرسورهای رفت و برگشتی یک مرحله ای را بیشتر برای فشار بین 100 تا 150 Psig به کار می برند. از کمپرسورهای دو یا چند مرحله ای زمانی استفاده می شود. که فشار خیلی بالا (مثلاً 100 Psig) مورد احتیاج باشد. اما با توجه به افزایش درجه حرارت گاز به هنگام و حالت متراکم. در کمپرسورهای چند مرحله ای، بعد از هر مرحله از یک خنک کننده استفاده می شود. تا درجه حرارت گاز را برای مرحله بعدی پایین بیاورد. چون حرکت گاز در خروجی این کمپرسورها به طور یکنواخت صورت نمی گیرد. در هر حرکت رفت پیستون، به خروجی کمپرسور ضرباتی وارد می گردد. برای جلوگیر از این ضربات و یکنواخت کردن جریان تدابیر مختلفی به کار می رود که مهمترین انها عبارتند از:

در ضربه ای کردن پیستون، یعنی اینکه پیستون هم در حرکت رفت و هم در حرکت برگشت مقداری گاز متراکم به خروجی مشترکی وارد نماید.

به کار بردن ضربه گیر یا خفه کن: (Pulsation Damper)

ضربه گیر مخزنی است که به طور وارونه در خروجی کمپرسور (اگر چند مرحله ای باشد در خروجی هر مرحله یک ضربه گیر). کار گذاشته می شود. اساس کار ضربه گیر بر پایه انبساط و انقباض گازی که وارد آن میشود استوار است. یعنی اینکه در حرکت رفت پیستون گاز درون ضربه گیر متراکم می شود. و در حرکت برگشت پیستون به علت افت فشار در خروجی کمپرسور. گاز منقبض شده درون ضربه گیر، منبسط شده، از آن خارج شدن وارد لوله خروجی کمپرسور می شود.

مزایای کمپرسورهای رفت و برگشتی:

هنگامی که احتمال تغییر وزن مولکولی گاز ورودی به تأسیسات وجود دارد. از این کمپرسورها استفاده می شود. به این علت که در این کمپرسرها عمل تراکم حساسیت زیادی به وزن مولکول ندارد. این کمپرسورها در مورد گازهای همراه با نفت (Associate Gas)، مناسب می باشند. این کمپرسورها راندمان بالاتری نسبت به کمپرسورهای سانتریفوز دارند. اما دارای سرعت کمتری نسبت به سایر کمپرسورها هستند. لذا بدون احتیاج به جعبه دنده به طور مستقیم می توانند به موتور الکتریکی متصل گردند. برای شروع حرکت نسبت به سایر انواع کمپرسورها توان کمتری لازم دارند. همچنین زمانی که میزان گاز کم باشد. نسبت به انواع دیگر ارجح هستند.

 

کمپرسورهای سانتریفوژ Centrifugal Compressor

در این کمپرسورها افزایش فشار گاز بر اثر افزایش سرعت آن صورت می گیرد. به این صورت که سرعت گاز بر اثر حرکت پروانه (Impeller) زیاد شده. پس از آن سرعت گاز با برخورد با پخش کننده ها کاهش پیدا می کند. و در عوض فشارش بالا می رود.

کمپرسورهای سانتریفوژ تشکیل شده اند از یک پروانه که داخل پوسته ای می چرخد. اساس کار این کمپرسورها بر پایه نیروی گریز از مرکز طراحی شده است. در کمپرسورهای سانتریفوژ فاصله بین پوسته و پروانه خیلی کم است. بنابراین جنس محور کمپرسور باید از فلز یا آلیاژی باشد. که در دورهای بالا حداقل انحنا را داشته باشد.

 

تا پروانه با پوسته تماس پیدا نکند. همچنین گاز ورودی به کمپرسور باید کاملاً خشک باشد. و هیچ مایعی به همراه نداشته باشد. برای همین، قبل از هر کمپرسور یک مخزن آبگیر (Knock Drum Out) قرار می دهند. تا اگر احیاناً قطرات مایعی در گاز موجود است. توسط این مخازن گرفته شود. چون قطرات مایع به پره های کمپرسور ضربه وارد کرده و آسیب می رساند.

اگر فشار خیلی بالا مد نظر باشد. باید از کمپرسورهای سانتریفوژ چند مرحله ای استفاده کرد به خاطر اینکه با افزایش فشار گاز دمای آن نیز زیاد می شود. و این افزایش دما اگر از حد معینی بیشتر شود. باعث آسیب رسانی به قطعات کمپرسور و اختلال در سیستم می شود. همچنین ممکن است با افزایش فشار، قسمتی از گاز تبدیل به مایع شود. و در این قطرات مایع ایجاد میشود و گاز باعث از بین بردن پره های کمپرسور می شود.

 

به دلایل مورد بیان از کمپرسورهای چند مرحله ای بکارگیری می شود. و به این ترتیب که پس از هر مرحله فشردگی، گاز را خنک کرده و مایع احتمالی در آن را توسط Intercooler. به وسیله مخازنی در بین راه گرفته سپس گاز خشک (بدون مایع) و خشک شده را به مرحله دوم می فرستند. و به این ترتیب می توان پس از چند مرحله فشردن به فشار نسبتاً بالایی دست یافت.

مزایای کمپرسورهای سانتریفوژ

کمپرسورهای سانتریفوژ نیاز به تعمیر کمتری دارند. و می توانند مدت زیادی را بدون وقفه در سیستم کار کنند. علاوه بر آن، این کمپرسورها اندازه کوچکتری نسبت به کمپرسورهای رفت و برگشتی دارند.

زیرسازی کمپرسورهای سانتریفوژ کوچکتر از انواع دیگر است. و نیاز به آب یا روغن خنک کننده ندارد. چون به طور کلی محفظه این نوع کمپرسورها با هوا خنک می شود.

انتقال مواد (material handeling)

جریان خروجی از این نوع کمپرسورها یکنواخت است. و ضربه ای به بخش تخلیه کمپرسور وارد نمی کند. مزیت دیگری که این نوع کمپرسورها دارند این است که استهلاک کمتری نسبت به انواع دیگر دارند. و این به خاطر کم بودن قطعات متحرک این کمپرسور است.

معایب کمپرسورهای سانتریفوژ

کار کرد این کمپرسورها وابستگی شدید به وزن مخصوص، جرم مولکولی و نسبت Cp/Cv گاز ورودی دارد. کاهش وزن مخصوص و وزن مولکولی گاز باعث افزایش توان مصرفی کمپرسور خواهد شد. همچنین متراکم کردن گازهای با وزن مولکولی کم باعث افزایش تعداد مراحل در این کمپرسورها می شود.

با وجود مزایایی که کمپرسورهای سانتریفوژی نسبت به کمپرسورهای رفت و برگشتی دارند، دارای راندمان کمتری نسبت به آنها هستند. موتورهای محرک کمپرسورها به دو صورت الکتریکی و توربینی است. اما با توجه به سرعت زیاد کمپرسورهای سانتریفوژی اگر برای این نوع کمپرسورها از موتورهای الکتریکی استفاده شود.

 

برای تغییر سرعت دوران برای گازهای متفاوت نیاز به جعبه دنده می باشد. که این امر احتمال لرزش و ارتعاش را بالا می برد. و باعث افزایش هزینه های تعمیرات و استهلاک خواهد شد. در نتیجه کنترل جریان در این کمپرسورها با سهولت کمتری انجام می شود.

کمپرسورهای جریان محوری Axial Flow Compressor

این کمپرسورها نیز مانند کمپرسورهای سانتریفوژ یک قسمت چرخان (Rotor) دارند. که سرعت سیال را بالا می برد. اما بر خلاف کمپرسورهای سانتریفوژ که جریان به صورت شعاعی می باشد. جریان به صورت موازی با محور کمپرسور حرکت می کند. ساختمان این نوع کمپرسورها به صورتی است.

انتقال مواد (material handeling)

که نصف فشار گاز در قسمت جریان (Rotor) و نصف دیگر در قسمت ثابت (Stator) تولید می شود. پره های ثابت شده. بر محور چرخان به ترتیب از قسمت مکش تا خروجی کمپرسور کوچکتر میشود. و باعث بالا رفتن فشار ساکن (Pressure Static) و انرژی جنبشی (Kinetic Energy) گاز می شود. سیستم روغن زنی و سیستم کنترل جریان در سرعت های مختلف در این کمپرسورها دقیقاً شبیه کمپرسورهای سانتریفوژ است.

مزایای کمپرسور جریان محوری:

این نوع کمپرسورها اخیراً مصرف صنعتی زیادی پیدا کرده. و برای حجم های خیلی بالا حتی تا 860000 فوت مکعب در دقیقه مناسب ترین کمپرسور می باشد. در مقام مقایسه با کمپرسورهای سانتریفوژ برای فشردگی یک حجم معین گاز قطر چرخان (Rotor) کمپرسور جریان محوری نصف قطر پروانه کمپرسور سانتریفوژ خواهد بود. اگر کمپرسور جریان محوری خوب طراحی و تولید شود. سرعت گاز می تواند ft/s 400 در خروجی برسد.

انتقال مواد (material handeling)

هزینه اولیه تولید یک کمپرسور جریان محوری با هزینه اولیه تولید یک کمپرسور سانتریفوژ برای انجام کار معین برابر است. ولی هزینه نیروی محرکه کمپرسور جریان محوری کمتر از هزینه نیروی محرکه کمپرسور سانتریفوژ می باشد. یعنی اینکه برای یک کار معین، کمپرسور جریان محوری توربین یا موتور برقی کوچکتری نیاز دارد. که این خود باعث کم شدن هزینه های بعدی می گردد.

معایب کمپرسور جریان محوری:

اگرچه این کمپرسورها برای جریانهای بالاتری نسبت به کمپرسورهای سانتریفوژ استفاده می شود. اما ارتفاع ارسال گاز در این کمپرسورها خیلی پایین است. و تقریباً کمتر از نصف کمپرسورهای سانتریفوژ می باشد. که به معنی این است که فشار خروجی در این نوع کمپرسورها خیلی کمتر از کمپرسورهای سانتریفوژ است.

مثلاً برای رسیدن به فشار psig 65 در دوازده مرحله فشرده کردن گاز نیاز است. که این خود باعث افزایش حجم اشغال شده توسط کمپرسور و سایر هزینه ها می شد. با توجه به موارد ذکر شده نتیجه می شود. این کمپرسورها راندمان کمتری نسبت به کمپرسورهای سانتریفوژ دارند.

پمپ ها

پمپ وسیله ای مکانیکی برای انتقال مایعات است. که با افزایش فشار جریان آن، امکان جا به جایی مایعات را به ارتفاعی بالاتر (با افزایش هد). یا حتی پایین دست (معمولاً حوضچه یا مخزن) فراهم می آورد.

به طور کلی پمپ دستگاهی است. که انرژی مکانیکی را از یک منبع خارجی اخذ و به سیال مایعی که از آن عبور می کند، انتقال می دهد. در نتیجه انرژی سیال پس از خروج از این دستگاه (پمپ) افزایش می یابد. از پمپ ها برای انتقال سیال به یک ارتفاع معین. و یا جا به جایی آن در یک سیستم لوله کشی و یا هیدرولیک استفاده می نمایند.

 

به عبارت کلی تر از پمپ برای انتقال سیال از یک نقطه به نقطه دیگر استفاده می کنند. پمپ ها دارای انواع مختلفی هستند. که هر کدام دارای کاربرد خاصی می باشند. مهم ترین پمپ هایی که مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از:

1- پمپ های سانتریفوژ

2- پمپ های رفت و برگشتی

3- و پمپ های چرخ دنده ای

پمپ های سانتریفوژ

این پمپ ها از نوعی می باشند. که انتقال انرژی از آنها به سیال به طور دائمی انجام می پذیرد. پمپ های سانتریفوژ معمولاً نیروی محرکه خود را از طریق یک الکتروموتور (موتور الکتریکی) دریافت می کنند. انتقال نیروی محرکه از موتور به پمپ از طریق یک محور به نام شفت منتقل می شود. شفت موتور به وسیله نوعی تجهیزات مکانیکی به نام کوپلینگ به شفت پمپ متصل است. به این ترتیب انتقال نیرو به راحتی از طریق شفت موتور الکتریکی به شفت پمپ منتقل می گردد.

 

پمپ های سانتریفوژ دارای یک محفظه هستند. که حلزونی شکل است. و پوسته (Casting) معروف است. و درون آن یک یا چند چرخ قرار دارند. که روی یک محور (شفت) نصب شده اند. هر چرخ مجهز به تعدادی پره می باشد. انتقال انرژی به سیال در این قسمت انجام می شود. برای اینکه از محل خروج شفت از کیسینگ پمپ سیالی خارج نشود. و اصطلاحاً نشتی به خارج نداشته باشیم. از ابزاری به نام مکانیکال سیل استفاده شده است. نکته بسیار مهم در مورد این نوع پمپ ها هواگیری یا پرایم کردن پمپ پیش از روشن کردن آنها می باشد. یعنی پس از لاین آب نمدن پمپ اطمینان حاصل نمود. از این نوع پمپ ها در ابعاد و اندازه های مختلف برای مصارف گوناگون تولید می شوند.

 

پمپ های رفت و برگشتی:

این نوع پمپ ها وسایلی هستند. که انتقال انرژی از آنها به سیال به صورت پریودیک و دوره ای می باشد. نیروی محرکه این نوع پمپ ها نیز غالباً توسط موتورهای الکتریکی تأمین می گردد. در این نوع پمپ ها حرکت چرخشی میل لنگ تبدیل به حرکت رفت و آمدی پیستونی در یک سیلندر می شود.

 

با عقب رفتن پیستون در سیلندر ایجاد مکش میشود و در نتیجه مایع از طریق یک شیر ورودی داخل سیلندر می گردد. با حرکت پیستون به طرف جلو دریچه ورودی بسته. و مایع از طریق شیر خروجی به خارج هدایت می گردد. شیرهای ورودی و خروجی یک طرفه هستند و طوری تولید میشوند. که در مراحل رفت و آمد پیستون، از ورود مایع داخل سیلندر به قسمت کم فشار و بالعکس ممانعت شود. اگر به جای پیستون، پلانجری در داخل سیلندر رفت و آمد کند.

 

در این حالت به آن پمپ پلانجری می گویند. در ضمن چنانچه پلانجر دیافراگمی را حرکت دهد. پمپ از نوع دیافراگمی است. فرق میان پیستون و پلانجر در این است که طول سر پیستون کوتاه تر از مسافتی است که پیستون درون سیلندر طی می نمایند. در حالی که طول پلانجر بیشتر از طول مسافتی که طی میشود توسط آن در داخل سیلندر می باشد. از طرفی در پمپ های پیستون از حلقه یا رینگی جهت آب بندی پیستون و سیلندر بکاری گیری میشود. که روی بدنه پیستون قرار میگیرد و همراه آن حرکت می کند.

 

در حالی که در پمپ های پلانجری این رینگ روی سیلندر قرار دارد، و ثابت است. این پمپ ها معمولاً کم ظرفیت هستند ولی فشار خروجی سیال را می توانند تا مقدار زیادی افزایش دهند. بنابراین از این پمپ ها در جاهایی که. نیاز به جا به جا کردن سیالی با حجم کم ولی فشار بالا می باشد، استفاده می کنند. در ضمن باید به این نکته نیز توجه داشت. که جریان سیال در این پمپ ها به صورت غیر یکنواخت می باشد. نکته بسیار مهم در مورد این پمپ ها آن است. که هرگز نباید آنها را در حالی که شیر خروجی پمپ بسته است روشن نمود.

پمپ های چرخ دنده ای:

این پمپ ها نوعی از پمپ های گردشی یا روتاری می باشند. پمپ های چرخ دنده ای از دو قسمت متمایز تشکیل میشوند. یکی قسمت جداره ثابت و دیگری قسمت دوار که شامل یک محور گردان با چرخ دنده می باشد. در پمپ های چرخ دنده ای مقداری مایع بین دنده های چرخ دنده پمپ به اصطلاح به تله می افتد. و در اثر چرخیدن چرخ دنده ها این مایع به قسمت خروجی پمپ رانده می شود.

این پمپ ها به گونه ای تولید می شوند. که در آنها فاصله میان اجزاء گردنده و جداره ثابت بسیار کم می باشد. کاربرد این پمپ ها برای جا به جایی مایع یا حجم کم و فشار متوسط می باشد. نکته مهم در مورد این پمپ ها آن است که هرگز نباید آنها را در حالی که شیر خروجی پمپ بسته است روشن نمود. چرا که در این حالت، اگر هیچ شیر اطمینانی در مسیر تخلیه پمپ وجود نداشته باشد. یا خود پمپ از بین می رود و یا اینکه لوله تخلیه می شکند.

انتقال مواد (material handeling)

می توان پمپ ها را بر اساس نحوه عملکردشان به گونه ای دیگر نیز دسته بندی کرد:

1. پمپ های سانتریفوژ (جریان شعاعی)
2. پمپ های محوری
3. پمپ های نیمه سانتریفوژ (یا با جریان مختلط)

1- پمپ های سانتریفوژ (شعاعی):

عملکرد این پمپ به این صورت است که در آن سیال موازی محور وارد چرخ پمپ میشود. و عمود بر آن از چرخ خارج می گردد. این پمپ ها معمولاً برای ایجاد فشارهای بالا در دبی های کم به کار می روند. بنابراین اغلب پمپ های سانتریفوژ توانایی خوبی در ایجاد فشارهای بالا دارند. پمپ های سانتریفوژ شایع ترین نمونه از پمپ ها هستند.

2- پمپ های محوری:

سیال موازی محور وارد پمپ می گردد و به طور موازی نسبت به محور از چرخ خارج می گردد. این پمپ ها برای ایجاد فشارها و دبی های متوسط به کار می روند.

3-پمپ های نیمه سانتریفوژ (مختلط):

سیال موازی محور وارد چرخ پمپ می گردد و به طور مایل نسبت به محور از چرخ خارج می گردد. این پمپ ها برای ایجاد فشارها و دبی های متوسط به کار می روند. این پمپ ها نسبت به پمپ های سانتریفوژ توانایی بیشتری در استفاده و به کارگیری دبی های بالا را دارند.

مبانی و کاربرد پمپ های گریز از مرکز (Centrifugal Pump):

اصول کار کلیه این پمپ ها بر اساس استفاده از نیروی “گریز از مرکز” پایه گذاری میشوند. هر حجمی که در یک مسیر دایره ای یا منحنی شکل حرکت کند. تحت تأثیر نیروی گریز از مرکز واقع می شود. جهت نیروی مذکور طوری است. که همواره تمایل دارد که جسم را از محور یا مرکز دوران دور سازد.

قسمت های اساسی یک پمپ گریز از مرکز عبارتند از:

الکتروموتور: که شامل قسمت الکتریکی پمپ است.

کوپل یا هم محور سازی: که متصل کننده الکترومتر به شافت (محور) پمپ است.

انتقال مواد (material handeling)

هوس برینگ: که محل قرارگیری برینگ ها می باشد.

مکانیکال سیل: که محل آب بندی پمپ و جدا کننده سیال پمپاژ میشود و قسمت مکانیکی پمپ می باشد.

پره های پمپ: که با توجه به نوع کاربرد دارای انواع مختلفی می باشد.

مواد:

پمپ های سانتریفیوژ که معمولاً به بازار عرضه می شوند . دارای ترکیبات برنزی، تمام برنزی، یا دارای ترکیب آهنی می باشند. در ساختار نیمه برنزی، پروانه خلاف شافت (اگر به کار برده شده باشد). و رینگ های سایشی برنزی خواد بود. و محفظه از چدن است. این مواد ساختمانی برای قسمت های از پمپ می باشد. که در تماس با پمپاژ شده می باشد.

کاویتاسیون:

این پدیده یکی از خطرناک ترین حالت هایی است. که ممکن است برای یک پمپ به وجود آید. آب یا هر مایع دیگری، در هر درجه حرارتی به ازای فشار معینی تبخیر می شود. هرگاه در حین جریان مایع در داخل یک پمپ، فشار مایع در نقطه ای از فشار تبخیر مایع در درجه حرارت مربوطه کمتر شود. حباب های بخار یا گازی در فاز مایع به وجود می آیند. که به همراه مایع به نقطه ای دیگر با فشار بالاتر حرکت می نمایند. اگر در محل جدید فشار مایع به اندازه کافی زیاد باشد. حباب های بخار در این محل تقطیر میشود و در نتیجه ذراتی از مایع از مسیر اصلی خود منحرف میشود. و با سرعت های فوق العاده زیاد به اطراف و از جمله پره ها برخورد می نمایند. در چنین مکانی نسبت به شدت برخورد، سطح پره ها خورده میشود و متخلخل می گردد.

 

این پدیده مخرب در پمپ ها را کاویتاسیون می نامند. پدیده کاویتاسیون برای پمپ بسیار خطرناک بوده و ممکن است پس از مدت کوتاهی پره های پمپ را از بین ببرد. بنابراین باید از وجود چنین پدیده ای در پمپ جلوگیری گردد. کاویتاسیون همواره با صداهای منقطع شروع میشود و سپس در صورت ادامه کاهش فشار در دهانه ورودی پمپ، بر شدت این صداها افزوده می گردد. صدای کاویتاسیون مخصوص و مشخص بوده و شبیه برخورد گلوله هایی به یک سطح فلزی است. هم زمان با تولید این صدا پمپ نیز به ارتعاش در می آید. در انتهای این صداهای منقطع به صداهایی شدید و دائم تبدیل می گردد. و در همین حال نیز راندمان پمپ به شدت کاهش می یابد.

دمنده ها (Blowers)

دمنده ها نوع خاصی از کمپرسورها بوده که فشار نسبتاً کم و دبی نسبتاً زیاد دارند. حداکثر فشار قابل دسترس توسط آنها (2-1/5 بار) می باشند. دمنده های با فشار کم و دبی زیاد از نوع گریز از مرکز تولید می شوند. حال آنکه برای فشارهای بالا (نزدیک به 2 بار) و دبی کمتر نوع دورانی (Rorary) متداول تر می باشد. ساخت دمنده های از نوع تناوبی (رفت و برگشتی) عملاً منتفی است.

 

 

هواکش ها (Fans)

این نوع کمپرسورها عموماً برای دبی زیاد و فشار کم (تا 1-0 بار) ساخته شده و عموماً از خانواده گریز از مرکز می باشند.

کمپرسورهای اصلی (گاز پروسس و گاز خنک کننده). و همچنین اغلب پمپ ها، بلورها و فن های مورد استفاده در احیاء مستقیم از نوع سانتریفیوژ می باشند.

شرکت خشکه و فولاد پایتخت (( مدیریت : جواد دلاکان )) صنعتگران عزیز، افتخار داریم. که سی سال تجربه گرانبهای خویش را در زمینه عرضه انواع ورق آلیاژی. و انواع فولاد آلیاژی برای خدمت رسانی به شما هموطنان کشور عزیزمان ایران ارائه می دهیم. پیشاپیش از اینکه شرکت خشکه و فولاد پایتخت را جهت خرید خود انتخاب می نمایید سپاسگزاریم.ارتباط با ما:
۰۹۱۲۱۲۲۴۲۲۷
۰۹۳۷۱۹۰۱۸۰۷
تلفن: ۰۲۱۶۶۸۰۰۲۵۱
فکس: ۶۶۸۰۰۵۴۶

ارتباط با ما در شبکه های اجتماعی

https://t.me/foolad_paytakht تلگرام

https://www.instagram.com/folad_paytakht اینستاگرام

https://www.instagram.com/foolad_paytakht.ir اینستاگرام

 

انتقال مواد (material handeling)–در این قسمت به چگونگی انتقال مواد در کارخانه احیاء بروش پرد. و همچنین چگونگی توزیع بار کوره مورد بررسی قرار می گیرد.

انتقال مواد (material handeling)

این بخش به چهار قسمت عمده تقسیم می شود:

1- محل بارگیری و تخلیه (Loading & Unloading)

2-انتقال اکسید های آهن (گندله) به کوره (Oxide Material)

3-توزیع بار در کوره

4-حمل و نقل محصول (آهنی اسفنجی) (Product Material)

در این بخش ها به کلیاتی در زمینه انتقال مواد و توزیع بار کوره. و همچنین شرح سیستم ها و دستگاه ها مرتبط بررسی می شود. که در همه کارخانه های پرد مشترک می باشد.

بارگیری و تخلیه

اکسید آهنی که بصورت گندله از واحد گندله سازی و کارخانه احیاء پرد ارسال می شود. باید دارای مشخصات مناسب با اهداف پروسس باشد تا محصولی مناسب و منطبق با پروژه بدست آید.

گندله مصرفی باید دارای ویژگی های زیر باشد:

انتقال مواد (material handeling)

انتقال گندله از کارخانه سازنده به کارخانه احیاء، بوسیله کامیون ها، تریلرها و یا از طریق خطوط ریلی و واگن ها امکان پذیر است.

بار ارسالی از کارخانه گندله سازی به محل تخلیه بار (Unloading Station) در کارخانه احیاء می رود و بار در محل تخلیه می گردد.

کامیون ها و تریلرهایی که برای تخلیه بار دارای سیستم هیدرولیکی می باشند. با خود را به وسیله جک به داخل سیلوهای تعبیه میشود و در محل تخلیه بار (Truck Discharge Bin)، می ریزند.

آن دسته از کامیون ها و تریلرهایی که دارای سیستم تخلیه نمی باشند. بارشان توسط تجهیزی به نام Truck Tipper به درون سیلوها تخلیه می شوند.

 

دستگاه Truck Tipper شامل یک Plat Form فولادی بوده که در یک انتها بصورت لولایی به زمین متصل گردیده است. و با فشار دو جک در قسمت میانی آن زاویه 35 درجه. نسبت به سطح زمین پیدا می کند تا بتواند بار تریلی را تخلیه نماید.

همانطور که در شکل نیز مشخص است سیلوهای تخلیه در مکانی پایین تر از کامیون ها قرار می گیرند. تا به راحتی درون آنها تخلیه گردد.

در زمان تخلیه بار میزان قابل توجهی گرد و غبار به هوا بلند می شود. که برای ممانعت از این امر، مقداری آب درون سیلوها همزمان با تخلیه باز پاشیده می شود.

گندله ها از پایین سیلوها توسط تغذیه کننده ها (Truck Discharge Feeder9 بر روی کانوایر تخلیه مواد (Tipper Discharge Conveyor) می ریزند. کنترل ریزش مواد به درون تغذیه کننده ها توسط دریچه های دستی (Truck Discharge Manual Gate) کنترل می شوند.

 

کانوایرها مواد را جهت ذخیره به واحد انباشت و برداشت (Stacker & Reclaimer) و یا مخزن ذخیره روزانه (Day Bin9 منتقل می کنند.

گندله ها توسط استکر که دارای یک کانوایر بر روی بازوی خود می باشد. در کپه های موازی (Piles) و در ابعاد مشخص انباشته می شوند.

برداشت گندله ها از محل انباشت توسط دستگاه ریکلایمر انجام می گیرد. این کار را توسط پاکت هایی که بر روی درام انتهایی خود دارد (Bucket Wheel) انجام می دهد. این دستگاه با استکر در یک ترکیب می باشند. به این صورت که در زمانی که بار مازاد باشد توسط کانوایر ها برای ذخیره به محل انباشت ارسال می شوند. در زمان انباشت ریکلایمر غیر فعال بوده و بار توسط بازوی استکر در محل تخلیه می شود. در زمانی که نیاز است از محل انباشت گندله برای احیاء ارسال شود. جهت حرکت کانوایر بازوی استکر برعکس میشود. و بار توسط پاکت های ریکلایمر بر روی کانوایر ریخته شده. و به سمت سیلوی تغذیه روزانه کوره (Day Bin) ارسال می شود.

 

در شکل های 9-5 و 9-6 طریقه انباشت و برداشت گندله نمایان و مشخص است.

انتقال مواد (material handeling)

همانطور که ذکر شد گندله هایی که برای احیاء به کوره ارسال می شوند. در دی بین که سیلوی ذخیره روزانه می باشد. ذخیره می گردند. قبل از فرستادن به دی بین برای جدا کردن گندله هایی که خیلی بزرگتر از سایز مورد نیاز می باشند. و همچنین بر طرف نمودن سنگها و آشغال هایی که در طول مسیر وارد بار شده اند. گندله ها را درون یک سرند درشت دانه (Oversize Grizzly) ریخته و مواد درشت از خط انتقال به بیرون ریخته می شوند. و بقیه گندله ها از زیر سرند بر روی کانوایر ریخته و به دی بین انتقال داده می شوند.

انتقال مواد (material handeling)

در بین یک مخزن فولادی بزرگ است که گندله ها از قسمت بالا وارد آن می شوند. این مخزن جهت شارژ روزانه کوره می باشد. برای جلوگیری از خرد شدن مواد در هنگام ریزش درون دی بین از تجهیزی بنام راک لدر (Rock Ladder) استفاده می شود. این تجهیز با ساختمان پله ای که دارد. جلوی سقوط آزاد مواد درون دی بین را می گیرد و از خرد شدن مواد جلوگیری می کند.

مواد از پایین دی بین توسط دو تغذیه کننده (Daybin Discharge Feeders). بر روی نوار نقاله می ریزند که ریزش مواد توسط یک دریچه دستی (Day Bin Discharge Slide Gate) تنظیم می شود.

در شکل 9-8 نمایی کلی از قسمت بارگیری و تخلیه گندله در کارخانه احیاء نمایان و مشخص است.

انتقال اکسیدهای آهن (گندله) به کوره (Oxide Material)

این واحد از سیستم انتقال مواد دارای 4 قسمت اصلی به شرح زیر می باشد.

Remet Feed .I

Oxide Screen .II

Lime Coating System .III

Oxide Sampler .IV

در ادامه به توصیف مختصری در مورد این واحدها می پردازیم.

Remet Feed

این واحد بعد از دی بین قرار دارد. در زمان راه اندازی کارخانه، چون درجه احیاء محصول به میزان مورد نظر نمی رسد. لازم است که محصول خروجی از کوره دوباره برای انجام عملیات احیاء به مسیر شارژ باز گردد. بار بازگشتی از کوره در این محل تخلیه می گردد. این عمل (تخلیه کوره و بازگشت مواد به خط شارژ) تا زمانی انجام می شود که محصول به درجه مناسبی از احیاء برسد.

در مواقعی که دی بین به دلایلی مثل خراب بودن تغذیه کننده های زیر آن، توانایی شارژ خط را ندارد. تا زمان رفع عیب، از این واحد جهت شارژ اضطراری نیز استفاده می شود.

این واحد دارای یک قیف تغذیه کننده (Remet Feed Hopper) می باشد. که گندله توسط کامیون درون آن ریخته می شود. گندله ها توسط ناودانی از پایین قیف روی نوار نقاله می ریزند. ریزش مواد توسط یک دریچه واقع در زیر قیف کنترل می شود.

 

Oxide Screen

در اثر نقل و انتقالات صورت گرفته، مقداری از گندله ها خرد می شوند. که نه تنها برای احیاء مناسب نیستند. بلکه باعث کاهش کیفیت احیاء نیز می شوند. بعضی از گندله ها نیز بزرگتر از سایر مناسب (8-16mm) برای احیاء می باشند.

مجموع این گندله ها باید از مسیر شارژ کوره خارج شوند. برای این منظور، گندله ها وارد یک یا دو غربال (Oxide Screen) می شوند. در این غربالها گندله ها در سه سایز، ریز دانه، دشت دانه و دانه های مناسب دسته بندی می شوند. درشت دانه ها توسط نیروی ثقلی از بالای غربال به بیرون ریخته می شوند. دانه هایی که دارای سایز مناسبی برای احیاء می باشند. از قسمت وسط غربال بر روی نوار نقاله می ریزند و به سمت کوره هدایت می شوند.

دانه های ریز از پایین غربال روی یک نوار نقاله مجزا (Oxide Fines Conveyor) ریخته شده. و داخل یک سیلو (Oxide Fines Bin) ذخیره می شوند. تا به کارخانه گندله سازی برای استفاده مجدد فرستاده شوند.

در شکل 9-12 نمای کلی از این قسمت نمایش داده شده است.

Lime Coating System

همانطور که قبلاً نیز ذکر شد بالا بودن دمای گاز احیاء باعث افزایش راندمان فرآیند احیاء می شود. ولی این دمای بالا باعث ذوب سطحی گندله ها میشود که در نتیجه آن، گندله ها به هم می چسبند و تشکیل خوشه می دهند. این امر باعث کاهش کیفیت احیاء در آنها می شود.

برای جلوگیری از ذوب سطحی گندله ها و افزایش دمای ذوب آنها. لایه نازکی از آب آهک شامل 0/5 تا 2/5 کیلوگرم به ازای یک تن گندله بر روی مواد پاشیده می شود. این کار توسط واحد آب آهک پاشی (Lime Coating System) واقع در قبل از کوره انجام می شود.

آب آهک توسط یک سیستم پنوماتیکی درون مخزن ذخیره وارد می شود. و توسط دریچه تغذیه کننده بر روی گندله ها پاشیده می شود.

برای جلوگیری از ناپایداری آب آهک درون مخزن، یک همزن در قسمت خروجی مخزن قرار دارد.

در زیر تصاویری از تجهیزات این واحد نمایان است.

Oxide Sampler

قبل از اینکه گندله ها وارد کوره شوند از آنها بوسیله دستگاه Oxide Sampler. جهت بررسی ترکیبات شیمیایی و خواص فیزیکی و مکانیکی و همچنین دانه بندی بصورت ادواری نمونه برداری می شود.

توزیع بار در کوره

گندله هایی که که بعد از عبور از مراحل مختلف دارای شرایط مناسب برای احیاء می باشند. به سمت کوره هدایت می شوند. قبل ورود به کوره، گندله ها وارد یک مخزن ذخیره (Charge Hopper) واقع در بالای کوره می شوند. شارژ هاپر یک مخزن استوانه ای بزرگ می باشد. که در انتها به یک قیف متصل است. این تجهیز جهت نگهداری مقداری گندله جهت شارژ در کوره و ایجاد یک جریان پایا و یکنواخت در کوره مورد استفاده قرار می گیرد.

 

گندله ها از قیف پایین شارژ هاپر به سمت کوره شارژ می شوند. در قیف شارژ هاپر به دلیل متراکم شدن جریان گندله ها در اثر کاهش سطح مقطع. احتمال تشکیل سازه گنبدی شکل و مسدود شدن مسیر شارژ توسط گندله ها وجود دارد. در صورت ایجاد این انسداد مقداری آب با فشار بالا توسط نازلهای تعبیه شده درون قیف شارژ هاپر پاشیده می شود. این آب حرکت گندله ها را روان میسازد و از مسیر رفع گیر می نماید.

لازم به ذکر است آبی که در شارژ هاپر مصرف می شود نیاز نیست سرد شود و یا از پروسس آب تمیز باشد. پرد از خروجی پروسس آب گرم در شارژ هاپر استفاده می کند. که این خود نشان دهنده یک طراحی دقیق برای کاهش هزینه های ناشی از بهسازی و سرد کردن آب پروسس می باشد.

 

جریان مواد پس از عبور از شارژ، هاپر، وارد لوله و پایۀ انتقال مواد بنام تاپ سیل لگ (Top Seal Leg) می شود.

در مسیر سیل لگ، جهت کنترل شارژ مواد به درون کوره. از دریچه ای لغزان و کشویی به نام تاپ اسلاید گیت (Top Slide Gate) استفاده می شود. این دریچه توسط بازوی هیدرولیکی باز و بست می شود.

کار اصلی که در سیل لگ انجام می شود. تزریق گاز عایق جهت عایق کردن بالای کوره و ممانعت از خروج گازهای احیایی از بالای کوره می باشد. در صورت اینکه سیستم عایق بندی که مشکل روبرو شود. مسیر خروج گاز توسط اسلاید گیت بست می شود و شارژ کوره تا رفع عیب متوقف می شود.

گاز عایق درون یک مخروطی پس از اسلاید گیت (Seal Gas Cone) تزریق می شود.

شکل 9-16 نمای کلی از تجهیزات مورد بیان را تا این قسمت را نشان می دهد.

 

گندله ها پس از عبور از سیل لگ وارد یک توزیع کننده (Oxide Distributor) می شوند. این توزیع کننده دارای چندین پایه (Distributor) می باشد. که از بالای کوره وارد کوره شدند و باعث می شوند. که جریان یکنواختی از گندله درون کوره بوجود آید.

به دلیل شکل خاصی که این تجهیز دارد به آن اختاپوسی هم می گویند.

در شکل 9-17 نمایی از این تجهیزات نمایان و مشخص است.

 

مواد به صورت یکنواخت وارد کوره می شوند. این جریان یکنواخت باعث می شود. که فرآیند احیاء با کیفیت بالا و بصورت یکنواخت انجام پذیرد.

مواد پس از عبور از ناحیه های احیاء و انتقال کوره و تبدیل به محصول. برای سرد شدن وارد ناحیه خنک کننده کوره (Cooling Zone) می شوند. تجهیزی که ناحیه خنک کننده کوره را از ناحیه انتقال کوره جدا می کند. کلاه چینی (China Hat) نام دارد. این تجهیز جریان محصول را به چهار قسمت مساوی تقسیم کرده و به سمت دیواره کوره هدایت می کند. تراکم مواد باعث می شود که فضای خنک کننده کوره از قسمت بالای آن جدا شود.

در شکل 9-18 تصاویری از این تجهیز نمایان و مشخص است.

 

همانطور که قبلاً نیز بیان شد. چون فرایند احیاء در دمای بالا و نزدیک به ذوب انجام می شود. ممکن است که تعدادی از محصولات بهم بچسبند و تشکیل کلوخه (Cluster) بدهند. برای این منظور در روش پرد از دو ردیف کلوخه شکن (Burden Feeders9. در وسط و پایین ناحیه خنک کننده کوره برای شکست کلوخه ها و جدا سازی محصولات بهم چسبیده مصرف می شود.

انتقال مواد (material handeling)

 

کلوخه شکن هایی که در یک ردیف قرار می گیرند. به کمک یک هیدرو موتور حول محورشان می چرخند. این شفتها بصورت مجزی دوران می کنند. و این امر باعث می شود وقتی که هر یک از شفت ها. به دلیلی در حرکتش خللی ایجاد شد بقیه به حرکت خود ادامه دهند.

کلوخه شکن ها باعث ایجاد حرکت دقیق و منظم بار در کوره می شوند.

شکل 9-19 تصویر و جانمایی کلوخه شکن ها در کوره به روش پرد را نشان می دهد.

محصول کوره احیاء که همان آهن اسفنجی است بعد از عبور از ناحیه خنک کننده و سرد شدن. توسط لوله انتقال مواد پایین کوره (Bottom Seal Leg) وارد یک مخروط (Seal Gas Cone) میشود. گاز عایق به داخل این مخروط تزریق می شود. و مانع از خروج گاز احیاء از پایین کوره می گردد.

بعد از این مخروط یک دریچه (Lower Slide Gate) در مسیر حرکت محصول قرار دارد. این دریچه وظیفه کنترل خروج مواد از کوره را بر عهده دارد. در روش پرد مواد در حدود 8 ساعت درون کوره می مانند.

 

در زمانی که سیستم عایق بندی پایین کوره دچار مشکل شود این دریچه مسیر خروج محصول را تا رفع مشکل بطور کامل مسدود می کند.

و در نهایت محصول توسط لوله های رابط درون یک تغذیه کننده (Discharge Feeder) واقع در زیر کوره ریخته می شود. این تغذیه کننده مواد روی نوار نقاله (Furnace Discharge Conveyor) برای انتقال به مراحل بعد می ریزد.

در شکل 9-20 نمایی از این تجهیزات معلوم و مشخص است.

شکل 9-21 نمایی کلی از قسمت ها و تجهیزات مختلف کوره می باشد.

حمل و انتقال محصول (آهن اسفنجی) (Product Material)

بعد از خروج محصول از کوره توسط دستگاه نمونه گیر (Product Sampler) از آن نمونه برداری می شود.

به دلیل بالا بودن دما در کوره مقداری از محصولات به هم می چسبند. و تشکیل خوشه (Chuster) می دهند. که برای جدا نمودن آنها از محصول، مواد به یک واحد غربال (Product Grating Feeder) هدایت می شوند. در این واحد مواد به هم چسبیده به دلیل بزرگ بودن. از سرند غربال عبور نمیکند و از دیگر مواد جدا می شوند. و بصورت کپه (Cluster Pile) انباشته می شوند. این مواد پس از خردایش به فرآیند احیاء باز گردانی می شوند.

موادی که از غربال عبور می کنند برای انتقال به سیلوهای انباشت (Storage Bins). بر روی نوار نقاله مربوطه (Grizzly Discharge conveyor) ریخته می شوند.

 

لازم به ذکر است در صورت پر بودن سیلوهای تغذیه و یا بروز اشکال در سیستم انتقال. محصولات بصورت کپه (Remet/Emergency Piling) در محل غربال انباشته می شوند. و در صورت لزوم مورد استفاده قرار می گیرند. این کار توسط یک دوراهه (Tow Way Diverter Gate) انجام می شود.

در شکل 9-22 نمایی از این تجهیزات آمده است.

ساختمان سیلوهای ذخیره آهن اسفنجی (Storage Bin) شبیه به دی بین است.

مواد از زیر این سیلوها توسط تغذیه کننده ها (Silo Discharge Feeders) بر روی نوار نقاله (Silo Discharge Conveyor) ریخته می شوند. و به یک واحد غربال نهایی (Product Screen) ارسال می شوند.

در کنار سیلوهای ذخیره محصول، سازه ای شامل یک قیف (Emergency Charge Hopper) وجود دارد که از آن جهت شارژ اضطراری خط استفاده می شود.

در واحد غربال نهایی، محصولاتی که دارای سایز مناسبی جهت ذوب می باشند. به واحد ذوب قوس الکتریکی (S.M.P)ارسال می شوند. و یا بصورت کپه (Pile) انباشته میشود تا بعداً به واحد ذوب ارسال شوند.

ریزدانه هایی که جهت ذوب مناسب نیستند از غربال عبور نموده. و توسط کانوایر مربوطه (Product Fines Conveyor9 به محل ذخیره (Product Fines Bin). جهت استفاده در واحد بریکت سازی سرد (Cold Briquette) ارسال می شوند.

در شکل 9-24 تصویری از تجهیزات این قسمت نمایان است.

شکل9-25 نمایی کلی از تجهیزات حمل و نقل محصول می باشد.

انتقال مواد (material handeling)

بریکت سازی سرد

ریزدانه های محصول که سایز آنها از 5 میلیمتر کوچکتر باشد. برای استفاده در واحد ذوب مناسب نمی باشند. به منظور استفاده از این مواد آنها را به واحدی نام بریکت سازی (خشته سازی( انتقال می دهند.

در این واحد با تحت فشار قرارگیری ریزدانه ها آنها را به خشته هایی مناسب برای ذوب تبدیل می نمایند. به همین دلیل به این واحد، بریکت سازی سرد (Cold Briquette) گویند.

تجهیزات این اوحد عبارت اند از:

• Fine Bin (مخزن ریزدانه)
• Binder Mixer (مخلوط کننده چسب)
• Belt Conveyer For Fine & Briquette (نوار نقاله برای ریزدانه ها و بریکت)
• Briquetting Machine (ماشن بریکت سازی)
• Dedusting System (سیستم غبارگیر)
• Belt Weigher (نوار توزین)

تجهیزات مورد استفاده در کارخانه احیاء به روش پرد

در این فصل به شرح و وصف بعضی از تجهیزات و سازه های مورد استفاده در پروسس احیاء که پر کاربرد می باشند. (مثل کمپروسورها) و یا کمی نا آشنا (مثل رطوبت گیرها و برج های خنک کننده) پرداخته شده است. تا از این طریق درک بهتری به خواننده منتقل گردد

 

استیل بگیر یا همان فولاد بگیر زنگ نزن فریتی -Stainless Steel.ورق استیل 4057 – تسمه استیل 4057- لوله استیل 4057- قوطی استیل 4057. میلگرد 4057 -نبشی فولادی – میلگرد فولادی

ورق استیل 4057

دارای نامهای دیگری است: AKINT – N350 – 4057S – IASC4057 – 20Ch17N2 – 431S29 -431 – 2321 SUS431

خصویت: عملیات حرارتی پذیر به همراه قابلیت عملیات مغناطیسی در کنار استحکام بالا و مقاومت در برابر خوردگی عالی

کاربرد: صنایع شیشه و بلور، صنایع سد سازی، صنایع صابون سازی. صنایع غذایی، سازه های دریایی، اجزاء هواپیما، صنایع قالب سازی، صنایع ماشین سازی و شفتینگ قطعات ساختاری. با استحکام بالا و همچنین قالب با قابلیت پولیش خوب برای تولید لنز.

دمای پیش گرم : 150 الی 200 درجه سانتی گراد

الکترود جوشکاری: E140-OK68.13

Heat Treatment °C
Forging: 800-1000
Annealing: 650-750
Hardening: 980-1030
Quenching: Oil – Air

ورق استیل 4057

تفاوت استیل بگیر و نگیر، در نوع استنلس استیل است که همین باعث می شود در یک گروه خاص قرار بگیرند. علاوه بر استیل 304 بگیر که کمی دارای خاصیت مغناطیسی است و بسیار پرکاربرد نیز می باشد. گریدهای استنلس استیل زیر هم جزو استنلس های بگیر هستند:

فولاد استنلس استیل فریتی مانند گرید 409 – 430 و 439

استنلس استیل مارتنزیتی مانند گریدهای 410 – 420 و 440

استنلس استیل دو فازی مانند گرید 2205

از نظر قیمتی نیز استیل های بگیر و نگیر دارای تفاومت قیمت (به دلیل تفاوت در ترکیب شیمیایی و پارامترهای ساخت) هستند.

فولاد 4057 – استنلس استیل فریتی

استنلس استیل های فریتی معمولاً بگیر هستند زیرا در ترکیب شیمیایی این فولادها مقادیر زیادی فاز فریت دیده می شود. فریت معمولاً از آهن غنی بوده و حاوی مقادیر اندکی از عناصر دیگر نیز می باشد. در یک فولاد ضد زنگ فریتی، اتم های فلزی بر روی یک شبکه بدن محور (bcc) قرار دارند. سلول واحد کریستال bcc مکعبی است که در هر هشت گوشه یک اتم و در مرکز هندسی مکعب یک اتم منفرد دارد. ساختار کریستالی فریتی در آهن باعث می شود که فولادهای زنگ نزن فریتی دارای خاصیت مغناطیسی شوند. به عبارت دیگر این ساختار دانه ای آهن، همان عاملی است که به فولادهای فریتی، خاصیت مغناطیسی را خواهد داد.

لازم به ذکر است که فولادهای فریتی معمولاً با استفاده از اعمال عملیات حرارتی، سخت نمی شوند. اما این فولادها مقاومت خوبی در برابر ترک خوردگی و همچنین خوردگی تنشی از خود نشان می دهند.

 

این آلیاژها در دمای اتاق فرو مغناطیسی هستند. مانند همه آلیاژهای فرو مغناطیسی، هنگامی که تا دمای کافی بالا – دمای کوری- آنها گرم می شود. فولادهای زنگ نزن فریتی فرو مغناطیسی خود را از دست می دهند و پارامغناطیس می شوند. یعنی آنها میدان مغناطیسی خود را حفظ نمی کنند اما همچنان جذب خارجی می شوند. بنابراین تفاوت در ترکیب شیمیایی، تفاومت استیل بگیر و نگیر را ایجاد می کند.

یک قطعه از فولاد ضد زنگ فریتی معمولاً مغناطیسی نمی شود. اما اگر در معرض یک میدان مغناطیسی قرار بگیرد. مغناطیسی می شود و و قتی این میدان مغناطیسی مورد اعمال حذف شود. فولاد تا حدی مغناطیسی می شود. این رفتار نتیجه پیامد ریزساختار فولاد است.

به طور خاص، فولاد فریتی در حالت طبیعی خود از مناطق کوچکی به نام حوزه های مغناطیسی متشکل است که کاملاً مغناطیسی شدند. اما به طور کلی جهت مغناطیسش در هر حوزه متفاوت است. در نتیجه مجموع کل دامنه ها یک لحظه مغناطیسی صفر به قطعه می دهد.

یک میدان مغناطیسی خارجی این حوزه های مغناطیسی را جهت می دهد. بسته به نوع فولاد و میدان اعمال شده، جهت گیری با ترکیبی از رشد انتخابی یا کوچک شدن حوزه های خاص. و چرخش مغناطیسش در دامنه ها حاصل می شود.

اگر میدان مورد اعمال از مقاومت کافی برخوردار باشد. فولاد قسمت قابل توجهی از خاصیت مغناطیسی اش را حفظ می کند. تا زمانی که فولاد تعداد کافی نقص داشته باشد و باعث چرخش و رشد و کوچک شدن دامنه ها نشود.

ورق استیل 4057

ذکر این نکته ضروری است که برخی از فولادهای زنگ نزن ممکن است. دارای خاصیت مغناطیسی ضعیف تری نسبت به فولادهای کربنی معمولی باشند. و تفاوت در استیل بگیر و نگیر را ایجاد کنند.

گرید 430 از گروه های پر استفاده فولادهای بگیر است. این گرید معمولاً در وسایل داخلی از جمله در درام های ماشین لباس شویی، سینک های آشپزخانه، قطعات کارد و چنگال. قطعات پانل های داخلی، وسایل شوینده و سایر وسایل آشپزی یافت می شود. فولاد 410L اغلب برای ظروف، اتوبوس ها و همچنین قاب های مانیتور LCD استفاده می شود.

استنلس استیل ها در بسیاری از مقاطع فولاد استفاده می شوند.

فولاد زنگ نزن مارتنزیتی – یک فولاد بگیر

بسیار از فولاد مارتنزیتی بگیر بوده و خاصیت آهنربایی دارند. در صورت وجود آهن، ساختار تیغه ای منحصر به فرد فولادهای مارتنزیتی می تواند فرومغناطیسی باشد.

فولاد ضد زنگ نیز مانند سایر انواع آلیاژهای آهنی عمدتاً از آهن متشکل اند. وجود مقادیر بالای آهن در ترکیب شیمیایی باعث می شود. بسیاری از فولادهای ضد زنگ مارتنزیتی مغناطیسی شوند.

در ترکیب شیمیایی باعث می شود بسیاری از فولادهای ضد زنگ مارتنزیتی مغناطیسی شوند.

استنلس استیل دوفازی

فولادهای ضد زنگ دوفازی بگیر هستند زیرا معمولاً حاوی مخلوطی از دو فاز آستنیت و فریت هستند. مقدار قابل توجهی فریت (که مغناطیسی است) به فولادهای دو فازی کمک می کند تا مغناطیسه باشند. فولادهای ضد زنگ دو فازی دارای آستنیت بیشتری نسبت به فولادهای فریتی هستند. به همین دلیل خاصیت مغناطیسی در آنها نسبت به فولادهای فریتی کمتر است.

استنلس استیل آستنیتی

رایج ترین و پرکاربرد ترین فولادهای ضد زنگ مورد استفاده در صنعت، فولاد های آستنیتی هستند. این دسته از فولادها دارای کروم بالاتری بوده و نیکل نیز به آنها به منظور پایدار سازی آستنیت در دمای محیط اضافه می شود.

این نیکل است که ساختار کریستالی فولاد را تغییر داده و آن را غیر مغناطیسی میکند. اتم های فلزی موجود در یک فولاد ضد زنگ آستنیتی بر روی یک شبکه مکعب صورت محور قرار می گیرند.

سلول واحد یک کریستال fcc از یک مکعب متشکل است. که در هر گوشه مکعب یک اتم و در مرکز هر شش صورت یک اتم دارد.

لازم است بدانید که ممکن است ساختار کریستالی فولاد آستنیتی از طریق اعمال عملیات سخت کاری یا عملیات حرارتی ویژه تغییر یابد. در این صورت ممکن است فریت در بعضی از نقاط تشکیل شود. که این امر باعث می شود تا فولاد تولیدی تا حدی مغناطیسی شود.

آیا گریدهای 304 و 316 مغناطیسی هستند؟

به دلیل اینکه فولادهای 316 و 304 جزو فولادهای زنگ نزن آستنیتی هستند. هنگام خنک شدن، ساختار کریستالی فولاد به شکل آستنیت (ساختار گاما) باقی می ماند.

فولادهای زنگ نزن آستنیتی مقدار زیادی آستنیت دارند که باعث می شود با توجه به دلیل مورد ارائه در بالا عمدتاً غیرمغناطیسی باشند.

اگرچه گریدهای 304 و 316 زنگ نزن فولاد مقدار زیادی آهن در ترکیب شیمیایی خود دارند. با این حال وجود آستنیت در ساختار نهایی آنها به معنای غیر آهنی بودن آنهاست.

فولاد 304 بگیر حاوی کروم (حداقل 18%) و نیکل (حداقل 8%) حاوی مقدار کمی عناصر دیگر است. این گرید نیز یک فولاد آستنیتی است و فقط در قسمت های مغناطیسی، واکنش کمی نشان می دهد.

فولاد ضد زنگ 316 یک فولاد آلیاژسازی شده با عنصر مولیبدن است. این فولاد نیز در برابر میدان مغناطیسی واکنش ناچیزی نشان می دهد. فولاد 316 نگیر را در مواردی استفاده می کنند که به فلز غیر مغناطیسی نیاز باشد.

شرکت خشکه و فولاد پایتخت (( مدیریت : جواد دلاکان )) صنعتگران عزیز، افتخار داریم. که سی سال تجربه گرانبهای خویش را در زمینه عرضه انواع ورق آلیاژی. و انواع فولاد آلیاژی برای خدمت رسانی به شما هموطنان کشور عزیزمان ایران ارائه می دهیم. پیشاپیش از اینکه شرکت خشکه و فولاد پایتخت را جهت خرید خود انتخاب می نمایید سپاسگزاریم.
ارتباط با ما:
۰۹۱۲۱۲۲۴۲۲۷
۰۹۳۷۱۹۰۱۸۰۷
تلفن: ۰۲۱۶۶۸۰۰۲۵۱
فکس: ۶۶۸۰۰۵۴۶

SA.3

استاندارد و بلاشینگ تا رسیدگی به سطح فلز خالص، با این روش نورد پوسته، زنگ و مواد خارجی کاملاً از سطح فلز پاک می شوند. نهایتاً با استفاده از سیستم تمیز کننده مکشی (جاروبرقی) هوای متراکم خشک. و با برس می بایستی سطح را تمیز نموده در این حالت، سطح می باید رنگ یکنواخت فلزی از خود بجای گذارد.

 

8-7-3) معادل های استانداردهای انگلیسی و آمریکایی

8-7-4) ناهمواری فلز آماده شده با روش بلاستینگ

برای تعیین میزان نامواری سطح فلز مهیا با روش بلاستینگ مقیاسهای متفاوتی استفاده می شوند. که معروفترین آن شاخص (RA) می باشد.

مقیاس C.L.A (VERGE LINE CENTERA) با میانگین خط وسط برابر با شاخاص (میانگین منحنی سطح) می باشد.

(شاخص RA معادل با NEN3635-ISO3274).

1-حداکثر مقیاس بریا رنگ حاوی گرد فلزات غیر از روی 15NON-ZINC-SUDT میکرون و برای رنگ حاوی گرد فلز روی 20 میکرون می باشد.

2-عمق ناهمواری (PEAK-VALLY-DEPH) 4 تا 6 برابر شاخص می باشد.

 

3-در مورد سطح فلز مهیا (با روش بلاستینگ) با ناهمواری از 7 میکرون. (با در نظر گیری قطر لایه آستری) تا 30 میکرون اندازه گیری دقیق امکان پذیر نمی باشد. در محدوده صفر تا 30 میکرون همیشه اندازه هایی یافت می شوند. که بسیار بالا می باشند. در حالیکه از 30 میکرون به بالا میانگین اندازه قطر لایه دقیقتر مشخص می شود.

در مواردی که میزان ناهمواری (RA-ROUGHNESS) از 17 میکرون (برابر عمق ناهمواری 100 میکرون) بیشتر است. برای پوشش ناهمواریهای، یک لایه آستری اعمال شود.

معمولاً ناهمواری یا عمق بیش از 100 میکرون در صورتی پدید می آید. که سطوح فلزی (که تحت عمل بلاستینگ قرار می گیرد) بشدت دچار زنگ زدگی باشند.

مداوم باید از ایجاد ناهمواری با عمق بیش از 100 میکرون جلوگیری شود.

8-7-5) استانداردهای ژاپنی

استانداردهای ژاپنی جهت مهیاسازی سطوح:

استانداردهای ژاپنی، استانداردی معین و منظم را برای مهیاسازی ثانویه سطوح قبل از اعمال رنگ های حفاظتی در مورد سطوح مهیا. در کارگاه در مرحله ساخت بدنه کشتی و یا تأسیسات فلزی پایه گذاری کرده اند.

تمیزکاری بدنه رنگ آمیزی

H-سطح فلز مهیا برای جوش دستی

A- سطح فلز آماده شده برای جوش اتوماتیک

F-و سطح فلز مهیا برای جوش شعله گاز

D- سطح فلز مهیا برای جوش نمک فلز روی سفید

R- سطح فلز آماده شده برای جوش زنگ به صورت لکه

8-7-6) درجات مهیاسازی سطوح مطابق با استانداردهای ژاپنی

استانداردهای ژاپنی، شش درجه. مهیاسازی سطوح را مشخص می نمایند که برخی از آنها در ذیل آمدند.

(BT2)

سطح مهیا بوسیله برس سیمی برای موارد R,D,A. و یا بوسیله برس سیمی و دیسک سنباده برای مورد و F یا بوسیله سنباده برای مورد.

(PT3)

سطح مهیا بوسیله برس سیمی و یا همراه با دیسک سنباده برای موارد A و H یا وسیله دیسک سنباده برای مورد F.

با استفاده از این روش مواد خارجی پاک می شوند. تا جایی که سطح فلز درخشندگی یکنواخت فلزی خود را بدست نمی آورد. همچنین این روش در مورد مهیاسازی سطوح دارای آستری و یا دارای پوشش برای زدودگی جزئی نظیر خراشها و صدمات مکانیکی بکار می رود.

(Ss)

سطح مهیا بوسیله بلاستینگ سبک با استفاده از شن برای زدودگی رنگ زدگی به غیر از اثرات زنگ.

همچنین این روش در مورد مهیاسازی سطوح دارای آستری. و یا دارای پوشش و یا فلز گالوانیزه برای ایجاد ناهمواری در پوشش. و یا فلز و نیز برای زدودگی آلودگی و یا اثرات زنگ بکار می رود. در استانداردهای ژاپنی SA2 و SA3 نیز بکار می روند. که مساوی با علامات سوئدی SA2 و SA3 می باشند.

8-7-7) ترک یابی

پس از اینکه با استفاده از روشهای آلودگی زدایی سطوحی که در بالا به آن اشاره شد. سطح مورد نظرمهیا گشت تا عملیات پوششهای حفاظتی و رنگ آمیزی بر روی آن صورت پذیرد. گاه ضروری است که از نقطه نظر ایمنی، آزمایشاتت ترک یابی نیز بر روی سطوح انجام پذیرد. سیستمهای ترک یابی اکثراً بوسیله مواد شیمیایی و اشعه ایکس صورت می گیرد. اگر منظور یافت ترک های سطحی بسیار موئی که بچشم قابل دید نیست – ترک یابی بوسیله مواد شیمیایی صورت می پذیرد. اگر منظور یافت ترک در عمق سطح، ترک یابی بوسیله عکسبرداری (بوسیله اشعه ایکس) انجام می شود.

انتخاب سیستم های ترک یابی بوسیله مواد شیمیایی بستگی به نوع استفاده از آن هر یک بجای خود قابل انتخاب است.

ب) وسائل و روشهای انجام کار برای رنگ آمیزی بدنه کشتی ها

عمر تجهیزات و ماشین آلات و غیره بدون پوشش رنگ مناسب هرگز نمی تواند مناسب باشد. بویژه آن دسته از تجهیزاتی که در شرایط خاص آب و هوایی از جمله در تماس با آب و آب دریا می باشند. از مراقبت های ویژه ای می بایست برخوردار گردند. و نسبت به انتخاب رنگ و رنگ آمیزی مستمر دقت کافی بعمل آید.

 

انتخاب سیستم های رنگ مناسب نیاز به بررسی های فنی دقیق دارد. پس از آنکه سطوح مهیا برای رنگ آمیزی شدند. با انتخاب سیستم های رنگ مناسب و نگهداری مستمر خوردگی مهار خواهد شد.

تمیزکاری بدنه رنگ آمیزی

عمر مؤثر یک پوشش رنگ که بر سطح فلز اعمال می شود. عمدتاً بستگی به میزان تمیزی سطح و مهیا سازی آن قبل از رنگ و کیفیت رنگ انتخابی دارد. روشهای رنگ آمیزی به نسبت به موقعیت سطوح، انتخاب می شود. و عمدتاً شامل استفاده از سیستم های کمپرسور هوا و پیستوله و برس می باشند.

در ذیل کاربرد وسایل مختلف رنگ آمیزی در صنعت کشتی سازی را شرح می دهد.

1-برس BRUSH(قلم مو)

رنگی که با برس روی سطح فلز می زنند.. می بایستی با حرکات دست (بطرف بالا و پایین و چپ و راست) توأم گردد. در رابطه با سطوح زیر خطوط جوشکاری-لبه ها و زاویه ها بایستی توجه خاص مبذول گردد.

نوع برس انتخابی بایستی بگونه ای باشد که بعد از مصرف و شستشو حالت خود را از دست ندهد. و موها بصورت مستقیم و سفت باقی بماند. امتحان قلم مو اینست که پس از شستشو در آب و خشک شدن در مقابل تابش آفتاب موها خم نشود. برای دوام قلم مو بایستی در نگهداری و بکار بری صحیح آن دقت شود. قبل از مصرف قلم مو، برای جلوگیری از نفوذ رنگ در موهای آن بهتر است آنرا در روغن کتان قرار داد. تا رشته های قلم مو، حالت مستقیم بخود بگیرد.

 

روغن کتان به موها حالت نرمی و قابلیت ارتجاعی می دهد. بعد از بکاربری قلم مو بایستی آنرا کاملاً با ماده پاک کننده و سپس در محلول آب و صابون نیم گرم شستشو. و سپس در آب تمیز آب کشی و برای خشک شدن آویزان نمود و روزی که بخواهند آنرا بکار برند. برای آمادگی رشته های قلم مو قبلاً آنرا در آب شیرین قرار دهند. برای بهم زدن رنگ نباید از قلم مو استفاده کرد. و برای اینکار بهتر است از شاخه چوب تمیز استفاده شود.

 

2-رولر ROLLER (غلطک)

استفاده از ROLLER در سطوح نسبتاً بزرگ است. روی غلطک با پوست بره یا نایلون پوشش می شود. در موقع رنگ آمیزی با غلطک رنگ را در تشک سطح کم عمقی ریخته غلطک را در آن قرار میدهند. و آنرا در جهت جلو و عقب در تشک می غلطانند. بطریقی که رنگ با رسیدن غلطک به قسمت بدون رنگ تشک به کلیه قسمت های مسطح رسیده و رنگ اضافی آن خارج شود. و در این حالت با بکار بردن غلطک روی سطح رنگ یک نواختی روی سطح می گذارد.

 

در حالت استفاده از غلطک باید توجه داشت که زوائد، فرورفتگی ها و زاویه ها با قلم مو رنگ شوند. بعد از بکارگیری غلطک باید آن را با تینری که با آن مورد مصرف ساخته شده تمیز شود. برای رنگ آمیزی آستری اولیه چون بایستی رنگ بخوبی در خلل و فرج سطح نفوذ. و خامین چسبندگی رنگ های پوشش بعدی را تأمین کند بهتر است از غلطک استفاده نشود.

3-پیستوله (GUN SPRAY)

برای بدست آوری یک رنگ آمیزی رضایت بخش در سطح بزرگ می توان از پیستوله استفاده کرد. در بکارگیری این وسیله رنگ با فشار هوا از سوراخهای نازل رنگ پاش پیستوله روی فلز می نشیند.

و بدین ترتیب سطح پوشش می شود. هوایکه دمش می شود با مقداری رنگ پس از برخورد با سطح بخاری از سطح منعکس می شود. در موقع رنگ آمیزی سطح با پیستوله بایستی از بالا به پایین و از چپ به راست با فاصله مناسب. و ثابتی از سطح با پیستوله بایستی از بالا به پایین و از چپ به راست. با فاصله مناسب و ثابتی از سطح فلز حرکت می یابد. بعضی متدهای غلط و صحیح رنگ آمیزی با پیستوله در شکلهای زیر نمایان و مشخص است.

 

در بروشوری که از طرف کارخانه سازنده همراه پیستوله در اختیار خریدار قرار می گیرد. معمولاً روش استفاده صحیح از پیستوله و میزان فشار پرتاب رنگ با هوا از پیستوله قید گردیده که بایستی در موقع استفاده رعایت شود.

در شکل زیر یک سیستم رنگ آمیزی با پیستوله نمایان و مشخص است.

تمیزکاری بدنه رنگ آمیزی

GUN SPRAY RLESS AI

این وسیله رنگ آمیزی مؤثرتر و اقتصادی تر از سیستم قبلی است. در این سیستم هوا با رنگ مخلوط نمی شود. و ریخت و پاش رنگ کمتر است. این سیستم برای سطوح بزرگ که نیاز به سرعت عمل دارد. روش ایده آلی محسوب می شود. و امکان می دهد که لایه ها بصورت ضمختریی قرار گیری شود. لیکن این سیستم نسبت به سیستم قبلی تجربه و مهارت زیادتری نیاز دارد. در این سیستم در اثر تشکیل الکتریسیته ساکن همواره خطر جرقه وجود دارد. و چون در این روش با استفاده از سیستم هیدرولیکی رنگ با فشار زیاد از نازل رنگ پاش خارج می شود. بایستی در بکار گیری آن دقت شود. زیرا اگر مقابل دست یا انگشت قرار گیرد باعث قطع آن خواهد شد.

 

معمولاً قطر نازل انتخابی بستگی به نوع رنگ، نوع حلال رنگ (غلظت رنگ) ضخامت رنگ مورد نیاز و وسعت سطح رنگ آمیزی را دارد. و بطور کلی قطر نازل در سیستم (RLESS AI) کمتر از قطر نازل در سیستم (GUN SPARY) است. در موقع سفارش رنگ، کارخانه سازنده رنگ مشخصات کلی نازل را برای استفاده از هر دو سیستم فوق الذکر به مصرف کننده اعلام می دارد.

1-ب) عملیات قبل از رنگ آمیزی

قبل از شروع رنگ آمیزی لازم است عملیات زیر انجام شود.

-روغن ف نمک و هر گونه مواد دیگر از سطح فلز یا محلول های شیمیایی پاک و سپس با آب شیرین کاملاً شستشو شود.

-اگر در موقع باز کردن ظرف رنگ معلوم شود. که روی سطح رنگ یک لایه سخت ایجاد می شود. و لایه را بایستی برداشت و و دور انداخت .

تمیزکاری بدنه رنگ آمیزی

-رنگ را کاملاً بایستی بهم زد تا مواد که ته نشین میشود با محلول رنگ مخلوط شود. و در طول رنگ آمیزی این عمل تکرار شود.

-وسایل رنگ آمیزی مورد مصرف از قبیل برس، غلطک و یا دستگاههای (GUN SPARY) کاملاً تمیز باشد.

-به دستورالعمل های خاص رنگ که از روی ظرف محتوی مصرفی معلوم و مشخص است توجه و رعایت شود.

2-ب) عملیات در طول رنگ آمیزی

-رنگ را بصورت لایه ضخیم نبایستی زد زیرا پس از خشک شدن بصورت موجدار در می آید. رنگ را باید بطرز یکنواخت و هموار زده شود.

-در مورد رنگهایی که بایستی قبل از مصرف تینر به آن اضافه شود. میزان تینر بایستی به اندازه مورد لزوم و بر اساس دستورالعمل رنگ مصرفی باشد. این میزان معمولاً روی ظرف محتوی رنگ نوشته شده است.

-قبل از رنگ آمیزی هر لایه بایستی کاملاً مطمئن بود. که لایه قبلی بخوبی خشک باشد. و زمان بر اساس دستورالعمل رنگ مصرفی باید رعایت شود.

-به سایر دستورالعمل های خاص رنگ که در روی ظرف محتوی رنگ مصرفی معلوم است توجه و رعایت شود.

3-ب) عملیات بعد از رنگ آمیزی

-در صورت برگشت رنگ اضافی پر مصرف. به حلب رنگ را بسته و حدود یک تا دو دقیقه ظرف را به بالا و پایین حرکت می دهند. تا رنگ کاملاً مخلوط شود. این عمل از سخت شدن سطح رنگ موجود در حلب در زمان انبار شدن زیاد جلوگیری می کند.

-بعد از مصرف وسایل رنگ آمیزی (قلم مو، غلطک، و پیستوله ها). با نوع تینری که رنگ مصرفی بکارگیری می شود کاملاً شستشو و تمیز شود.

4-ب) بعضی از دلایل عیوب رنگ آمیزی

تاول زدگی رنگ:

تاول زدگی رنگ بیشتر در رنگهای سیاه پیدا می شود. رنگ سیاه بیشتر از سایر رنگ ها را جذب می کند. و حرارت باعث تاول زدگی رنگ می شود. سایر تاول زدگی رنگ بقرار زیر است.

-ابزار رنگ آمیزی در آب نگهداری بشود.

-رنگ روغنی روی سطوح زیر و سخت انجام بشود.

-لایه های رنگ بصورت ضخیم روی هم زده نشده باشند. (که در این حالت همچنین رنگ بصورت جدار در می آید)

-رنگ روی سطح مرطوب بزنند.

تاول زدگی رنگ در زیر آب:

تاول زدگی رنگ روی سطوحی که در آب قرار می گیرند. بدلیل شکل گیری محیط شیمیایی قلیایی در سطح دارای زنگ زدگی می باشد.

کدر شدن (مات شدن) رنگ:

سطوح صیقلی رنگ بدلیل زیر کدر می شود:

-رنگ آمیزی سطح در هوای مرطوب.

تمیزکاری بدنه رنگ آمیزی

-زنگ آمیزی در هوایی که درجه حرارت آن متغییر است.

-عدم صحیح تخلیه هوای بسته ای که سطوح آن رنگ آمیزی می شود.

خط خط شدن رنگ:

این عیب به این علت بوجود می آید. که رنگ آمیزی توسط کارگر غیر ماهر انجام شود یا در رنگ آمیزی عجله و سرعت بیش از اندازه بکار رود.

 

آب انداختن سطح رنگ آمیزی:

این نقص ممکن به علت اینکه سطح فلز کاملاً از مواد چربی پاک نشده یا رنگ آمیزی روی سطحی که کاملاً خشک نشده بوجود آید.

تغییر رنگ:

اگر رنگ پس از رنگ آمیزی تیره تر یا روشن تر یا رنگ سبز به رنگ آبی یا زرد متمایل شود. این عیب ممکن است بدین علت باشد که اکسید سولفور در هوا وجود دارد. هیدروژن سولفوره نیز معمولاً در هوای نقاطی که کارخانجات شیمیایی وجود دارد موجود است. که عیب فوق را باعث می شود.

دیر خشک شدن رنگ:

دیر خشک شدن رنگ بواسطه پایین بودن درجه حرارت محیط است. در غیر این صورت ممکن است به علل زیر باشد:

-رنگ روی سطح چرب رنگ آمیزی باشد.

رنگ آستری زیر رنگ کمتر از اندازه لازم مواد خشک کننده داشته باشد.

خزه گرفتن سطح رنگ آمیزی شده:

رشد خزه روی بدنه زیر آبی کشتی زودتر از زمان مورد پیش بینی ممکن است بدلایل زیر باشد:

-کم مایه بودن رنگ ضد خزه.

-خوب مخلوط نکردن رنگ ضد خزه قبل از مصرف.

-بعد از استفاده از رنگ ضد خزه به بدنه زمان لازم (معمولاً ساعت) برای به آب انداختن کشتی رعایت نشده باشد.

-رنگ ضد خزه را در هوای بارانی، یخبندان و یا غبار آلود به کشتی می زنند.

-آلودگی آب به مواد قلیایی یا اسیدی.

-پوشیدگی بدنه کشتی از لجن با روغن های هرز.

 

-مد نا هنگام آب دریا پیش از به آب انداختن کشتی.

از بین رفتن جلای رنگ:

از بین رفتن جلای رنگ در مدت معمولی نقص رنگ یا رنگ آمیزی نیست. اما اگر این عمل زودتر از مدت معمولی صورت گیرد ممکن است بدلایل زیر باشد:

-رنگ آمیزی در هوای بارانی، یخبندان یا برفی انجام شود.

-در رنگ مورد بکارگیری، بیش از اندازه لازم ماده سیال مخلوط شده باشد.

-رنگ بر روی لایه ای که خوب نبوده زده شده باشد. مثلاً سطح رنگ آمیزی خلل و فرج زیاد داشته است.

پوسته پوسته شدن رنگ:

این عیب ممکن است بدلایل زیر باشد:

-رنگ آمیزی روی سطح مرطوب.

-و رنگ آمیزی روی سطحی که کاملاً تمیز نباشد.

-رنگ زده شده از مخلوط رنگهایی یا ترکیبات شیمیایی مختلف استفاده شده باشد.

بالا آمدگی (شکم زدگی) رنگ:

این نقص ممکن استت به دلایل زیر باشد:

-رنگ آستری بیش از حد ضخیم زده شده باشد.

-رنگ آستری با پیستوله زده شده باشد. و رعایت اصول صحیح رنگ آمیزی نشده باشد.

موج دار شدن رنگ

این نقص ممکن است بدلایل زیر باشد:

-رنگ بیش از اندازه ضخیم بشود

-سطح رنگ آمیزی شده پس از رنگ زدن در مقابل اشعه مستقیم تند آفتاب قرار گرفته باشد.

5-ب) رعایت مسائل ایمنی در عملیات رنگ آمیزی:

در موقع انجام عملیات رنگ آمیزی بعضی نکات ایمنی و بهداشتی برای رنگ کاران وجود دارد که رعایت آنها حائز اهمیت میباشد. مهمترین این موارد به شرح زیر است:

1- مسائل ایمنی حفظ جان اشخاص:

1-1-به اطلاعاتی که روی ظرف محتوی رنگ نوشته شده توجه شود.

2-1- از لباس کارمناسب استفاده کرده و در صورت لزوم آنها را عوض نمائید.

3-1- از تماس مستقیم با رنگ و حلال جداً خودداری گردد.

 

4-1- از دستکشهای لاستیکی استفاده کرده و کرمهای محافظت کننده به نقاطی از بدن که پوشش ندارد. مثل دستها-گردن و صورت بمالند.

5-1-در مواقع اسکراپ- رنگ آمیزی، از ماسکهای مخصوص مجهز به فیلتر استفاده شود.

6-1- در فضاهای محدود، تخلیه هوا از قسمت تحتانی انجام شود.

7-1- در داخل تانکهای باریک و عمق اقدامات احتیاطی نظیر طناب برای بیرون آوری سریع افراد. روشنایی کافی قطع کردن متناوب کار برای استراحت افرادیکه در داخل تانکها فعالیت دارند و غیره پیش بینی شود.

8-1-بهداشت فردی پرسنل بطور دقیق مورد ارزیابی قرار گیرد.

9-1- بهنگام رنگ آمیزی صرف غذا ، آشامیدنی و استعمال سیگار ممنوع شود.

10-1-دستها با موادی که قدت پاک کنندگی دارند تمیز نگردد. بلکه چنانچه لازم شد دستها با آب و صابون ابتدا شستشوی شود. و سپس کرم پوست را بر روی پوست بمالند.

 

2- مسائل ایمنی در رابطه با آتش سوزی و انفجار:

2-1- از مخلوط کردن حلال ها با یکدیگر خودداری شود.

2-2- ظروف رنگ موقعیکه مصرف ندارند بسته نگهداشته شوند.

2-3- از انبار کردن حلال ها در ظرف پلاستیکی خودداری شود.

2-4- پیش بینی سیر کولاسیون هوا در فضاهای مسقف و محدود بعمل آید.

2-5- از استعمال سیگار در محوطه های سر مسقف و محدود خودداری شود.

2-6- چنانچه در محل کار تینر ریخته شده فوراً تمیز و خشک شود.

2-7-در محیط های سربسته و فضاهای محدود که احتمال نشست مواد قابل اشتعال وجود دارد. از استعمال سیگار و روشن کردن کبریت خودداری و در صورت گزارش نشست. در اینگونه محوطه تا پاکسازی محیط از روشن کردن وسایل الکتریکی نیز خودداری گردد.

 

2-8-از بروز جرقه و تخلیه کردن الکتریسیته ساکن خودداری شود.

2-9- کلیه تجهیزات برقی و هیدرولیکی با سیم (EARTH) به زمین متصل گردد.

2-10- محل کار پاکیزه نگهداری شود.

تمیزکاری بدنه رنگ آمیزی

2-11- کهنه ها و برس های دچار آغشتگی به رنگ و تینر در ظرف هایی که دارای درب است نگهداری شود.

2-12- چنانچه آتش سوزی بوقوع پیوست. هرگز آنرا با آب خاموش نکنید. بلکه از خاموش کننده های کپسولی aCO2 استفاده شود.

2-13- در موقع آتش سوزی افراد هرگز لوله کپسولهای آتش نشانی را بطرف افراد نشانه نروید. بلکه از پتوهای آتش نشانی یا آب برای خاموش کردن آنها استفاده شود.

3- شرایط برقراری ایمنی در فضاهای مسقف و محدود:

موقعیکه رنگهایی با ترکیبات آتش زا در فضاهای مسقف و محدود که باعث عدم ورود و خروج هوای مناسب باشد بکارگیری می شوند. در مورد ریسک در بکارگیری اینگونه مواد خطرناک وجود دارند که بایستی اقدامات احتیاطی لازم در نظرگیری شوند. که در زیر به قسمتی از این موارد اشاره می شود:

تمیزکاری بدنه رنگ آمیزی

3-1- ریسک انفجار:

اقدامات احتیاطی اصلی که می بایستی در این رابطه در نظر گرفت. می بایست از رسانیدن هوا به میزان کافی بطریقی که نسبت بخار به هوا از میزان 10 درصد تجاوز ننماید (LOWER EXPLOSIVE LIMIT). چنانچه نقطه اشتغال مواد رنگی بیشتر از درجه حرارت محیط کار باشد. بنابراین انفجار نخواهد افتاد ولی میزان هوا دهی تابع شرایط و الزامات کم کردن ریسک خفگی (TOXIC) خواهد بود.

3-2-ریسک خفگی

بسیاری از کاتالیزهای مورد کاربرد در رنگ ها، حاوی درجاتی از خفگی می باشند. که لازم است

میزان هوادهی برای شرایط هوایی محیط کافی و حد مجاز (TLV) رعایت گردد. در بسیاری از ترکیبات مشترک رنگ، این امر خصوصاً مواقعی که. مقدار زیاد رنگ در زمان کوتاه به کارگیری آن غیر عملی می باشد. در چنین مواردی که یک سیستم هوادهی که دید کافی ایجاد نموده و خط انفجار را کم نماید الزامی است. همچنین لازم است که اپراتورهایی مجهز به ماسک هوای تازه در مخازن پیش بینی و مستقر نمود.

 

شرکت خشکه و فولاد پایتخت (( مدیریت : جواد دلاکان )) صنعتگران عزیز، افتخار داریم. که سی سال تجربه گرانبهای خویش را در زمینه عرضه انواع ورق آلیاژی. و انواع فولاد آلیاژی برای خدمت رسانی به شما هموطنان کشور عزیزمان ایران ارائه می دهیم. پیشاپیش از اینکه شرکت خشکه و فولاد پایتخت را جهت خرید خود انتخاب می نمایید سپاسگزاریم.ارتباط با ما:
۰۹۱۲۱۲۲۴۲۲۷
۰۹۳۷۱۹۰۱۸۰۷
تلفن: ۰۲۱۶۶۸۰۰۲۵۱
فکس: ۶۶۸۰۰۵۴۶

ارتباط با ما در شبکه های اجتماعی

https://t.me/foolad_paytakht تلگرام

https://www.instagram.com/folad_paytakht اینستاگرام

https://www.instagram.com/foolad_paytakht.ir اینستاگرام

اصول و روشهای مختلف تمیزکاری بدنه رنگ آمیزی کشتی ها

تمیزکاری بدنه رنگ آمیزی

مقدمه:

براساس متداول در صنعت دریایی و مقررات موسسات طبقه بندی از لحاظ حفظ و تداوم ایمنی. واحدهای شناور می بایستی هر دو سال یکبار جهت بازدید تعمیرات زیرآبی (DOCKING SURVERY). و تجدید رنگ آمیزی بدنه خارجی بخارج از آب منتقل گردند.

بلافاصله پس از بالا کشیدن شناور مراحل مختلف کار بترتیب زیر انجام خواهد شد:

1- شستشوی بدنه زیر آبی تحت فشار، برای زدایش خزه ها تا حد ممکن.

تمیزکاری بدنه رنگ آمیزی

2- خزه تراشی بدنه زیرآبی با بیلچه و کاردک. (این می بایستی قبل از خشک شدن بدنه و سخت شدن خزه های روی بدنه انجام شود).

3-سندبلاست بدنه خارجی با ماسه تحت فشار (SAND BLASTHNG) یا آبراه آهن تحت فشار (GSHOT BLASTIN) یا واتراجت (WATER JET SYS).

 

4- شستشوی بدنه بلافاصله با آب شیرین تحت فشار جهت نمک و گرد و غبار زدائی.

5- رنگ آمیزی لایه اول (PRIMER) مطابق استاندارد رنگ معرفی که بمنظور جلوگیری از رنگ زدگی بدنه. تا انجام رنگ آمیزی لایه دوم و همچنین بمنظور ایجاد چسبندگی سایر لایه ها به بدنه می زنند.

6- تعمیرات بدنه زیرآبی نظیر: برش زینگ آنه های دچار خوردگی و نصب زینگ آندهای جدید. بازدید-سرویس و احیاناً تعمیر زنجیر و لنگر، دریچه های ورودی آب دریا (CHESTS SEA) و والرهای مربوطه شافت و پروانه، تعویض ورق ها و فریم های دچار خوردگی بیش از حد مجاز زیرآبی داخل مخازن و غیره.

الف: وسایل و روشهای انجام کار برای تمیزکاری بدنه

1- HINGUSRB REW (روش برس سیمی)

که معمولاً به برس های سیمی دوار اطلاق می گردد. یک روش قدیمی است که برای تمیز کردن درزهای جوشکاری بکار می رود. و برای زنگ زدایی مناسب نیست. عیب اصلی این روش در این است که سطوح مورد نظر صیقلی می شوند و بنابراین این میزان چسبندگی آستری را به سطح می دهد. در نتیجه باعث افول رنگ آمیزی می شود.

2- GHIPPING (پوسته کردن با چکش اسکراب)

روش پوسته کردن معمولاً همراه با روش اول (پرس سیمی) صورت می گیرد. این روش گاهی اوقات برای انجام تعمیرات جزئی و در مورد روش های قدیمی رنگ آمیزی به کار می رود.

 

این روش برای مهیا سازی کلی سطوحی که با رنگهای اپوکسی و کلر نیتدر را که پوشش می شود مناسب نیستند.

3- FLAME CLEANING (زنگ زدایی با شعله)

این روش برای زنگ برداری (بطریقه گرمایش به کمک استیلین با پروپان+ اکسیژن) بکار می رود. این سیستم کلیه لایه های زنگ را از بین می برد. بنابراین مدرن بحساب نمی آید.

4- DISC SANDING (دیسک سمباده)

این روش شامل دیسک های دواری است که روی آنها مواد زیر و دارای خورندگی (سمباده) پوشش می گردند. این طریقه برای تعمیرات جزئی و موضعی بکارروی می شود. کیفیت خوب این سیستم به ثبوت میرسد و می تواند سطوح خوب و درخشنده ای از خود بجای گذارد.

تمیزکاری بدنه رنگ آمیزی

5- SWEEP BLASTING (بلاستیک جارویی)

این روش دستی برای تمیز کاری سطحی فلزات دارای آستری از آلودگیها قبل از انجام پوشش رنگ بکار می رود.

 

6- BLAST CLEANING (بلاستیک خشک)

این روش عبارت است از برخورد مواد خورنده با سرعت زیاد به سطحی که می بایستی. برای رنگ آمیزی مهیا شود این طریقه یا دستی و یا به صورت اتوماتیک و توسط چرخش پروانه صورت می گیرد. که البته دقیقترین روش برای زنگ زدایی است (در بند -8 مفصلاً شرح و بررسی می شود).

7- WET(ABRASIVE)BLAST CLEANING (بلاستیک مخلوط آب و شن با آب تحت فشار فوق العاده زیاد)

این روش که همان بلاستینگ تر می باشد. برای مهیا سازی سطوحی که بشدت زنگ زده می باشند بکار می رود.

-فشار 700 الی 900 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع

-مصرف آب: 4000 لیتر در ساعت

-سرعت تمیزکاری: حداکثر 5 متر مربع در ساعت (بستگی به موادی دارد که می بایستی از روی سطح برداشته شود).

-کاربرد: برداشتن آلودگیهای نمکی-لایه های کهنه و زنگ.

 

8- SAND BLASTING

8-1) نتیجه مهیا سازی سطوح برای رنگ آمیزی وقتی رضایت بخش خواهد بود که اینگونه سطوح کاملاً تمیز بشوند. برای تمیز نمودن سطوح بزرگ نظیر: پلها، مخازن، کشتی ها و غیره… سیستم سند بالاست دستی با انعطاف پذیری که دارد از بهترین روشها محسوب می شود.

در این روش از برخورداری مواد خورنده (ماسه، براده آن، خورده شیشه و غیره) مخلوط با هوای فشرده استفاده می شود. ظرفیت تمیزکنندگی دستگاه سند بلاست بستگی به میزان زنگ موجود روس سطح، نوع مواد خورنده، اندازه نازل (قطر نازل)، فشار هوا و غیره دارد.

 

در شکل زیر مسیر یک سیستم سندبلاست دستی نمایان و مشخص است. بطور معمول میزان فشار هوای خارجی از نازل در هر اندازه از نازل که انتخاب شود. در سیستم بلاسینگ هوا و سلیس 7 اتمسفر است بعلاوه قطر نازل بستگی به اندازه سطح دارد. هر چه اندازه سطح بزرگتر باشد نازل با قطر بزرگتر و هرچه اندازه سطح کوچکتر باشد. (لوله های باریک، نبشی، و فریم ها) با قطر کوچکتری بایستی انتخاب شود.

1-یونیت سندبلاست

2-لوله یونیت سندبلاست به نازل

3-نازل سندبلاست

4-منبع هوای فشرده

لوله منبع دارای هوای پر فشار کمپرشود

 

بطورکلی نسبت بین قطر نازل، دبی (میزان بازده) نازل و فشار خروجی از نازل بستگی به طرح و ساخت کارخانه سازنده. و نوع مواد خورنده (ماسه، براده آهن، خورده شیشه، مواد پلاستیکی و غیره) دارد.

بدیهی است هرچه جنس مواد خورنده نرم تر باشد فشار بار بیشتری برای پاکسازی سطح لازم است. که بایستی با توجه به نیاز، نوع کار، حجم کار و جنبه های اقتصادی نوع نازل انتخاب شود. در جدول صفحات بعد دو نمونه از تولیدات نازل کارخانه اطلس کوپکو (سوئدی) و. AIR BLAST B.V (هلندی) درج شده است.

-جدول نسبت دبی هوای خروجی از نازل بر حسب لیتر در ثانیه به قطر نازل و فشار خروجی هوا. از نازل بر اساس نازلهای ساخت اطلس کوپکو.

 

-در جدول صفحه بعد نسبت بین قطر نازل، میزان دبی متر مکعب در دقیقه و فوت مکعب در دقیقه نازل. و فشار خروجی از نازل را در نازلهای ساخت کارخانه BLAST B AIR.V. هلندی نشان می دهد.

 

همانطوریکه اشاره گردید. بهترین و مؤثرترین وسیله برای رنگ زدائی سطوح فلزی با ابعاد بزرگ نظیر کشتیها از نظر سرعت عمل و کیفیت کار. نمونه ای از آن که در داخل کشور شده. و با نوع استاندارد خارجی آن مطابقت می نماید تشریح می گردد.

8-2) طرز استفاده از دستگاه سندبلاست

1- ابتدا مخزن را از ماسه سرنده به اندازه 3/4 گنجایش مخزن پر نموده و چنانچه ماسه را سرنده نموده و استفاده نمایید. باعث گرفتگی سر شیلنگ مخصوص میشود و مانع خروجی ماسه می گردد.

 

2- شیر شماره 1 که ورود هوای فشرده به داخل مخزن می باشد را باز نمائید.

3- پس از ده ثانیه شیر شماره 4 (شیر هوای مخصوص هماهنگ کننده ماسه) را نیم باز نمائید.

4-شیر شماره 3 (شیر خروج ماسه) که زیر دستگاه قرار گرفته است. را به اندازه مورد مصرف باز نمائید و چنانچه فشار هوا کم باشد. شیر مذکور را تا آخر باز نموده و عمل ماسه پاشیدن را انجام دهید.

8-3) طرز خاموش کردن دستگاه

1- ابتدا شیر شماره 3 را بسته و سپس بترتیب شیرهای شماره 2 و 1. و در آخر شیر شماره 4 را به منظور خارج شدن هوای ذخیره در تانک باز نمائید.

8-4) نکات ایمنی مهم

 

هنگام کار با دستگاه های شن پاش رعایت مواد زیر ضرورت دارد

-پوشیدن لباس کار مناسب

-استفاده از کلاه ایمنی مخصوص

-استفاده از دستکش مخصوص

ضمناً مواظبت های لازم جهت عدم ورود دانه های درشت شن و ماسه بداخل نازل ها بایستی صورت گیرد.

بدیهی است در صورت بروز چنین اشکالی دستگاه را خاموش کرده و پس از اطمینان از قطع جریان هوای متراکم، انسداد را بر طرف نمود. اصابت یک دانه شن به بدن موجب ضایعات فراوان خواهد گردید. اتصالات قبل از انجام کار بازرسی شوند. از صحت کار درجه فشار هوا باید مطمئن بود. شیر اطمینان پس از چند بار استفاده حتماً بازرسی شود. رعایت این نکات موجب انجام کار مفید و رضایت بخش خواهد بود.

 

8-5) کلاههای ایمنی و لباس کار

یکی از وسایل ایمنی که می بایست هنگام کار با دستگاه های رنگپاش و بخصوص شن پاش استفاده نمود کلاه ایمنی مخصوص می باشد. که برای جلوگیری از ورود ذرات رنگ. یا گرد و خاک به ریه و یا اصابت دانه های شن و ماسه به سرو صورت استفاده نمود. کلاه ایمنی مزبور معمولاً از نوع فایبرگلاس بوده و می بایستی دارای چرمی و شیلنگ هوای تنفسی، با مقاومت و وسعت دید کافی باشد. هوای مورد تنفس توسط یک رشته شیلنگ از قسمت پشت کلاه به داخل محفظه وارد گشته و شخص استفاده کننده. بدون کوچکترین اشکالی در عمل تنفس می توانند به کار ادامه دهند. در ضمن جریان ورود هوا به داخل کلاه باعث می گردد که گرد و غبار موجود در فضای اطراف به داخل کلاه نفوذ ننماید.

 

6-8) دستگاه های تصفیه هوا-رطوبت گیر

استفاده از دستگاه های تصفیه هوا بدلیل آلودگی محل کار، یکی از موارد ضروری بحساب می آید. چه آنکه هوای مصرفی بهنگام کار با دستگاه ها به علت پخش ذرات رنگ، بخصوص ماسه و شن کاملاً دچار آلودگی و غیرقابل تنفس می باشد. بنابراین لازمه حفظ سلامتی شخص استفاده کننده، ایجاد هوای سالم تنفسی می باشد.

 

8-7) آمادگی سطوح و استانداردهای مختلف

عمر مؤثر یک لایه ضد زنگ، مورد بکارگیری سطح فولادی کاملاً بستگی به این دارد. که سطح قبل از رنگ آمیزی تا چه حد مهیاسازی باشد. همچنین این مسئله به نوع و ضخامت رنگ نیز بستگی دارد.مهیاسازی سطوح اولاً شامل مهیاسازی اولیه سطح با هدف تمیز کردن زنگ. و اشیاء خارجی از روی سطوح فلزی قبل از رنگ آمیزی لایه (FRIMER) می باشد.

ثانیاً- هدف از میهیاسازی سطوح، برداشت زنگ و اشیاء خارجی از روی سطوح فلزی مورد پوشش. با (SHOP PRIMER) یا (PRIMER) قبل از بکارگیری لایه ضد زنگ می باشد.

 

8-7-1) چنانچه بخواهیم میزان دقیق و معینی از زنگ زدائی و تمیزکاری یک سطح فلزی را قبل از رنگ آمیزی مشخص نمائیم، اصلح است. از استانداردهای مورد شناخت سوئدی با شماره (SIS 055900) و بشرح زیر استفاده نمائیم.

نوع A- سطح پوشیده شده از مواد پوششی محافظ.

تمیزکاری بدنه رنگ آمیزی

نوع B- سطح فلزی که شروع به زنگ کرده است. و مواد پوششی محافظ بصورت سطوح پوسته شده در آمده است.

C-سطح فلزی که مواد پوششی محافظ آن سطح فلزی جدا باشد و یا بسهولت قابل تراش است. با حفره های کوچکی که بسختی با چشم غیر مسلح قابل رویت است.

نوع D- سطح فلزی که مواد پوششی محافظ بکلی از بین میرود. و سوراخهای بسیاری که قابل رویت با چشم غیر مسلح می باشند نمایان می شوند.

8-7-2) درجات مهیا سازی سطوح مطابق با استانداردهای سوئدی

استاندارد سوئدی، دارای 6 درجه می باشند. که سه تای آنها بشرح زیر معمولاً در مشخصه های فنی کاربرد دارند.

(ST3)

اسکراپ های خیلی دقیق و تمیزکاری با برس های سیمی و ماشین های سنگ سمباده.

طرز عمل: با دقت برداشت زنگ، اشیاء خارجی و لایه های زنگ مورد جدا شدگی از سطح فلز می باشد. بکارگیری از برس سیمی، استفاده از برس برقی، این روش می تواند مواد پوشش محافظ پوسته میشود. زنگ زدگی و مواد خارجی سطح فلز را کاملاً برطرف نماید. سپس با استفاده از سیستم تمیز کننده مکشی (جاروبرقی) هوای متراکم خشک. و با برس می باید سطح را تمیز نمود تا سطح درخشنده فلز نمایان شود.

تمیزکاری بدنه رنگ آمیزی

تذکر: در مواردیکه اصطلاح ST3 بکارگیری می شود. منظور درجه TS3 در استاندارد سوئدی می باشد.

استاندارد بلاشینگ کامل: این روش پوسته پوششی محافظ، زنگ و مواد خارجی سطح فلز را کاملاً تمیز می نماید. و ممکن است فقط لکه هائی به شکل نقاط و خطوط بر جای بماند.

سپس با استفاده از جاروبرقی-هوای متراکم و با برس می باید سطح را تمیز نمود.

 

شرکت خشکه و فولاد پایتخت (( مدیریت : جواد دلاکان )) صنعتگران عزیز، افتخار داریم. که سی سال تجربه گرانبهای خویش را در زمینه عرضه انواع ورق آلیاژی. و انواع فولاد آلیاژی برای خدمت رسانی به شما هموطنان کشور عزیزمان ایران ارائه می دهیم. پیشاپیش از اینکه شرکت خشکه و فولاد پایتخت را جهت خرید خود انتخاب می نمایید سپاسگزاریم.ارتباط با ما:
۰۹۱۲۱۲۲۴۲۲۷
۰۹۳۷۱۹۰۱۸۰۷
تلفن: ۰۲۱۶۶۸۰۰۲۵۱
فکس: ۶۶۸۰۰۵۴۶

ارتباط با ما در شبکه های اجتماعی

https://t.me/foolad_paytakht تلگرام

https://www.instagram.com/folad_paytakht اینستاگرام

https://www.instagram.com/foolad_paytakht.ir اینستاگرام

 

استیل 630- در بیشتر صنایع فولادی مورد نیاز است. که علاوه بر داشتن خاصیت ضدزنگی در برابر دماهای بالا نیز استحکام خوبی از خود نشان میدهد. استنلس استیل 17-4ph از این ویژگی ها برخوردار است. و به صورت سیم جوش و میلگرد تولید و به بازار عرضه می شود.

استیل 630

مقاومت به خوردگی این آلیاژ با استیل 304 قابل مقایسه بوده و از سری 400 نیز بیشتر است. همچنین تا دمای 600 درجه فارنهایت (316 درجه سانتیگراد) مقاوم است.

میلگرد استیل 17-4ph یا میلگرد استیل 630 در برابر حرارت بالا، عوامل جوی و گازها مقاومت بالایی دارد. و با توجه به این ویژگی ها در صنایع نفت و گاز، صنایع غذایی، هوا فضا و … استفاده می شود. همچنین قیمت این استیل از گرید 304 و 430 بالاتر است.

معرفی استل 630 یا استیل 17-4ph

استیل 17-4ph از دسته استنلس استیل می باشد. که در استاندارد DIN با نام فولاد 1.4542 شناخته میشود. و در میان فولادها با مشخصه X5CrNCuNb16-4 معروف است. در صنایع مختلف، به فولادها و قطعاتی نیاز است که مقاومت بالایی در دماهای بالا از خود نشان دهند. که بر همین اساس استیل 17-4ph تولید و به بازار عرضه شد. ترکیب شیمیایی این نوع فولاد آلیاژی 0.07% کربن، 0.7% سیلیسیوم، 1.5% منگنز، 0.04% فسفر، 17-15% کروم، 0.6 مولیبدن، 5-3% نیکل و 3-5% مس است.

خواص مکانیکی استیل 630 به شرح زیر می باشد.

مقاومت کششی: 1070 مگاپاسکال

سختی برینل: 360 HB

کاربرد استیل 630

همانگونه که بیان شد از استیل 630 در صنایع گسترده ای به دلیل مقاومت آن در برابر خوردگی. دما و فشار بالا استفاده می شود که عبارتند از:

ساخت قطعات و سازه های هوا فضا

تجهیزات مهندسی

پیچ و چرخ دهنده ها

سوپاپ های توربین

صنایع غذایی

قطعات مکانیکی

تجهیزات مربوط به کارخانه تولید کاغذ

در صنعت پالایشگاه، نفت و گاز

اثر عملیات حرارتی پیرسازی بر رفتار سایش لغزشی فولاد زنگ نزن 17-4PH

چکیده فولاد 630 یک فولاد ضد زنگ رسوب سختی شونده مارتنزیتی کم کربن شامل نیکل و مس می باشد. که توسط عملیات پیرسازی با تشکیل رسوبات ریز فاز ثانویه از محلول فوق اشباع قابل سخت شدن است. این فولاد به دلیل ترکیب خوبی از استحکام بالا، چقرمگی، مقاومت به خوردگی و سایش. و همچنین جوش پذیری، کاربردهای گسترده ای در صنایع هسته ای، شیمیایی، نفت و گاز، هوافضا و… دارد.

 

در این تحقیق، این آلیاژ ابتدا تحت عملیات آنیل انحلالی در دمای بالا قرار گرفت. و پس از آب دادن در هوا در دماهای 480،550 و 620 درجه سانتیگراد برای زمان های مشخص، در معرض پیرسازی قرار گرفت. بررسی های میکروساختاری و سختی سنجی صورت پذیرفت. و سپس خصوصیات سایش لغزشی نمونه ها با استفاده از دستگاه سایش Pin-On-Disk. تحت شرایط خشک در دمای اتاق بر روی یک سطح فولادی سخت در بار ثابت 15 نیوتن. و سرعت m/s 0/5 و طی مصافت لغزشی تا 4000 متر مورد ارزیابی قرار گرفت.

با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی، مکانیزم های سایش مطالعه و شناسایی گردیدند. نتایج آزمایشات و بررسی ها نشان داد. که نمونه های پیرسازی شده در دمای 480 درجه سانتیگراد نرخ سایش کمتری در مقایسه با سایر نمونه های از خود نشان می دهند.

مقدمه

فولادهای زنگ نزن رسوب سختی شونده بدلیل خصوصیات عملیات حرارتی آنها. و همچنین ترکیبی از استحکام بالا، اعوجاج کم، مقاومت به خوردگی و سایش خوب، جوش پذیری عالی و سختی نسبتاً بالا. به طور گسترده در مصارف مختلف و در بسیاری از تجهیزات مورد استفاده واقع شدند. این فولادها با توجه به ترکیب شیمیایی و فازهای موجود در ریزساختار تقسیم بندی می شوند. یکی از رایجترین و مهمترین آلیاژ رسوب سختی شونده در این گروه فولاد (AISI 630) 17-4PHاست. که یک فولاد زنگ نزن مارتنزیتی شامل 5-3% وزنی مس می باشد.

 

که توسط رسوبات نانومتری غنی از مس توزیع شده در زمینه مارتنزیت تیغه ای شکل تمپر شده استحکام یافته است. تشکیل مقدار کمی دلتا فریت نیز در این فولاد گزارش شده است. در شرایط آنیل انحلالی با وجود ساختار مارتنزیتی سختی بالایی بدست نمی آید. پیرسازی در محدوده دمایی 420-620 درجه سانتی گراد. به دلیل تشکیل فاز غنی از مس منجر به رسوب سختی و افزایش در سختی و استحکام می گردد.

 

اگر دمای پیرسازی به بالاتر از 600 درجه سانتیگراد افزایش یابد. تشکیل رسوبات غیر همدوس مس در زمینه و نیز استحاله مقداری از مارتنزیت به آستنیت در طول تیغه های مارتنزیت رخ می دهد. این فولاد استیل، به دلیل داشتن مجموعه خواص مطلوب که در ابتدا بیان گردید. در کاربردهای بسیاری از جمله قطعات ساختمانی هواپیما، تیغه توربین بخار، تأسیسات راکتورهای هسته ای و نیز محورهای کشتی و پمپ استفاده می گردد. اگرچه، گسترش کاربردی آن به دلیل سختی نسبتاً کم و خواص تریبولوژیکی ضعیف محدود می شود.

 

سایش عبارت است از کاهش تدریجی ماده از سطوح جامدی که در تماس با هم هستند. و حرکت نسبی دارند. و منجر به آسیب و تخریب سطح می گردد. که بستگی به شرایط تماسی بین سطوح از جمله فشار، دمای تماسی، ضریب اصطکاک و خواص ماده دارد. یکی از فاکتورهای کلیدی و مقاومت به سایش آلیاژهای فلزی، خصوصیات ریزساختاری است. که خواص مکانیکی مانند سختی بوسیله آن کنترل می گردد.

از آنجا که موضوع سایش در استیل 630 از اهمیت خاصی بر خوردار است. و همچنین مطالعات بسیار اندکی در این زمینه انجام پذیرفته است. لذا در این تحقیق، مقاومت به سایش لغزشی فولاد 17-4PH در شرایط مختلف عملیات حرارتی و ریزساختاری. و با استفاده از دستگاه سایشی Pin-On-Disk بر روی یک سطح فولادی سخت مورد ارزیابی قرار گرفته است.

محمدرضا توکلی شوشتری، خلیل رنجبر، محمد هادی مؤید

 

شرکت خشکه و فولاد پایتخت (( مدیریت : جواد دلاکان )) صنعتگران عزیز، افتخار داریم. که سی سال تجربه گرانبهای خویش را در زمینه عرضه انواع ورق آلیاژی. و انواع فولاد آلیاژی برای خدمت رسانی به شما هموطنان کشور عزیزمان ایران ارائه می دهیم. پیشاپیش از اینکه شرکت خشکه و فولاد پایتخت را جهت خرید خود انتخاب می نمایید سپاسگزاریم.ارتباط با ما:
۰۹۱۲۱۲۲۴۲۲۷
۰۹۳۷۱۹۰۱۸۰۷
تلفن: ۰۲۱۶۶۸۰۰۲۵۱
فکس: ۶۶۸۰۰۵۴۶

ارتباط با ما در شبکه های اجتماعی

https://t.me/foolad_paytakht تلگرام

https://www.instagram.com/folad_paytakht اینستاگرام

https://www.instagram.com/foolad_paytakht.ir اینستاگرام

 

میلگرد 7131-فولاد 7131-تغییرات خواص مکانیکی و مغناطیسی کاربیدهای سمانته با افزایش زمان سینتر

میلگرد 7131

میلگرد سمانته-فولاد 7131 – فولاد 5920- گرد ۱/۷۱۳۱ – ۱/۵۹۲۰-فولاد سمانته

 کاربرد میلگرد سمانته: مانند چرخ دنده های انواع اتومبیل و تراکتور و ماشین های سنگین. ، پیچ دنده گرد ، رینگ ها ، اجزا فرمان ، بلبرینگ ها و … . استفاده می گردد.

میلگرد 7131

فولاد های سمانته به دو دسته تقسیم می شوند: سمانته های نیکل دار و سمانته های غیر نیکل دار،.  که فولاد 1/7131 از جمله فولاد های سمانته غیر نیکل دار می باشد.

در واقع اصطلاح سمانته یا سمانتاسیون به معنی سختکاری سطحی می باشد. که در واقع نوعی عملیات حرارتی هستند که سطح نمونه سخت می گردد .و مغز نمونه بدون تاثیر سختی می ماند. که در واقع می گوییم سطح سخت و مغز چقرمه (نرم) است. این فولاد ترکیب شیمیایی 16 MnCR5 که در دمای 880-980 درجه سانتی گراد کربن دهی می گردد.  که در دمای780-820 سطح آن سخت می شود .و در دمای 150-200 درجه ی سانتی گراد، تمپر می شود. و سطح آن ماکزیمم (البته سایز های ریز) به 47HRC می رسد. از موارد کاربرد آن می توان به چرخ های دندانه دار و اجزاء فرمان اشاره نمود.

 

درصد کربن فولاد سمانته پایین و حداکثر3/.است.فولادهای سمانتاسیون علاوه بر کربن دارای عناصر آلیاژی دیگر نظیر: منگنز، سیلیسیم ، کرُم ، مولیبدن و نیکل می باشند.

و تحت عملیات حرارتی کربن دهی تولید می شوند . به دلیل درصد پایین کربن بعد از عملیات حرارتی سخت کاری سختی بالایی نخواهند داشت.اگر سطح فولاد با عملیات کربن دهی پرکربن شود سختی سطح بالا می رود .

حداکثر نفوذ کربن 2 میلیمتر زیر سطح خواهد بود. فولادهای سمانته سطحی سخت و مغزی نرم و چقرمه و مقاومت به سایش بالایی خواهند .داشت و در عین حال مقاومت به ضربه بالایی نیز دارند.فولادهای سمانته به دو دسته با استانداردهای مختلف تقسیم می شوند .

میلگرد 7131

تغییرات خواص مکانیکی و مغناطیسی کاربیدهای سمانته با افزایش زمان سینتر

تولید ابزارهای برشی امروزی، بدون استفاده از کاربیدهای سمانته به عنوان ماده اولیه ممکن و میسر نمی باشد. نیاز صنایع به ابزارهای برشی جدید با توانایی و کیفیت بالا جهت حصول نتایج اقتصادی بهتر. منجر به بهره گیری از فرآیندها و روش های پیشرفته مدرن در تولید و یا بهبود آنها شده است. در این پژوهش تلاش گردید با افزایش زمان فرآیند سینتر و براساس روش سینتر مجدد. خواص گوناگونی را جهت حصول دامنه های کاربردی متنوع بدست آورد. جهت بررسی موضوع، نمونه ای از استاندارد K با ترکیب (%92wt)WC. و (%2tw)TaC، و (%5wt)Co که برای ماشینکاری چدن ها بکار برده می شود.

 

و همچنین نمونه ای دیگر از خانواده استاندارد P با ترکیب شیمیایی (%80wt)WC، و (%5wt)Tac ،و (%5wt)TiC و (%10wt)Co که برای ماشینکاری فولادها مناسب می باشد، انتخاب شدند. ساختار نمونه ها و مواد اولیه آنها توسط میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی وربشی مورد بررسی قرار گرفت. نمونه ها در زمان های 1 تا 10 ساعت و با یک شیب حرارتی یکنواخت تا درجه حرارت 5°± 1490 درون کروه و تحت خلاء نسبی 10 به توان -2 torr سینتر شدند. در ادامه نمونه های سینتر شده جهت بررسی های فازی تحت آنالیز XRD قرار گرفتند. نتایج این آنالیز به کمک نرم افزار نشان داد که نمونه تهیه شده شامل فازهای عمده مطلوب می باشد.

میلگرد 7131

رفتار خواص مکانیکی با سنجش تغییرات سختی از 1698HV30 تا 1674HV30. برای نمونه های نوع K و از 1389HV30 تا 1347HV30 برای نمونه های نوع P کاهش یافت. که علت آن کاهش عیوب کریستالی و رشد دانه بود. استحکام گسیختگی عرض نمونه ها مورد بررسی قرار گرفت. که با افزایش زمان سینتر تا 4 ساعت به علت. از بین رفتن مراکز جوانه زنی ترک این پارامتر برای نمونه K به 2991MPa. و برای نمونه نوع P به 2710MPa افزایش داشت.

 

و پس از آن با افزایش زمان سینتر تا 10 ساعت. به علت. غالب شدن پدیده رشد دانه این مقادیر برای نمونه های نوع K و P. به ترتیب به 2610MPa و 2250MPa کاهش یافتند. این رفتار با سنجش اندازه گیری اشباع مغناطیسی و نیروی پسماند زدای مغناطیسی بیانگر تغییراتی در ریزساختار اولیه. و هم جهت با تغییرات تافنس می باشد. که این امر منجر به بهبود خواص براده برداری ابزار برای قطعات ریختگی می گردد. بررسی دانسیته نمونه ها نیز تغییرات محسوسی را نشان نمی داد.

 

کاربیدهای سمانته محدوده ای از آلیاژهای خیلی سخت، دیرگداز و مقاوم به سایش را تشکیل می دهند. که به دلیل خواص منحصر به فرد، دارای کاربرد بسیار وسیع و گسترده ای در ابزارهای برشی هستند. این ترکیبات اصولاً از تجمع ذرات کاربیدهای فلزی دیرگداز با سختی بالا. در یک زمینه اتصال دهنده فلزی تشکیل می شوند. حصول خواص مهمی مانند حفظ استحکام و سختی در درجه حرارت های بالای ماشینکاری. تافنس مناسب و مقاومت به سایش زیاد. از عوامل خواسته شده و مورد نیاز یک ابزار برشی مطلوب می باشند.

میلگرد 7131

یکی از معمولی ترین و پر مصرف ترین ابزارها، کاربیدهای سمانته بر پایه کاربید تنگستن می باشد. که به روش متالورژی پودر بدست می آید. این ترکیب به علت سختی بالا دارای مقاومت به سایش خوبی بود. ضمن آن که ضریب انبساط حرارتی پایین آن قابل توجه می باشد.خاصیت تر شوندگی خوب این کاربید توسط کبالت سبب شده تا محصولی با چقرمگی بهبود یافته به دست آید. به علت وجود این خاصیت عالی در کبالت نسبت به سایر فلزات، چسبندگی و خواص مکانیکی خوبی وجود خواهد داشت. فلز کبالت گران، کمیاب و دارای منابع محدود می باشد.

 

ولی خواصی که این عنصر در حین عملیات تولید کاربید سمانته به عنوان فاز مایع اولیه می نماید. باعث محدودیت در جایگزینی آن شده است. در سالهای اخیر تحقیقات گسترده ای به منظور بهبود خواص مکانیکی و مغناطیسی با استفاده از مواد و ترکیبات جدید. و یا انجام تغییر در پارامترهای تولید صورت گرفته است. تا اینکه افزایش طول عمر باعث حصول صرفه اقتصادی در فرآیندهای ماشینکاری گردند.

 

ریزش و چسبندگی براده ها به ابزار و یا حتی قطعه کار در اثر ایجاد خاصیت مغناطیسی. بین براده و ابزار از آن جهت اهمیت دارد. که منطقه براده برداری ابزار همواره تمیز و عاری از مانع بماند. این امر باعث عمر طولانی تر ابزار شده و همچنین کیفیت براده برداری را در حد مطلوب نگه خواهد داشت. بر این اساس، در این تحقیق اثر زمان سینتر بر اندازه دانه، سختی، چقرمگی. اشباع مغناطیسی و نیروی پسماند زدای مغناطیسی مورد بررسی قرار گرفته است.

میلگرد 7131

طبق تعریف و بطور قراردادی، مواد سخت جامداتی با سختی 10 – 8 در مقیاس موس هستند. معمولاً مواد سخت متعارف به صورت ترکیباتی با پیوندهای فلزی نظیر (TiN و یا WC). یونی (Al2O3)، یا کووالانسی نظیر (الماس ، Si3N4) تقسیم بندی می شوند. اغلب عناصر تشکیل کاربیدها و نیتریدهای گوناگون با ساختار فیزیکی – شیمیایی و خواص کاربردی متفاوت می دهند. از میان این عناصر فقط آنهایی که بصورت بین نشین و کووالانت ترکیبات مذکور را ایجاد می نمایند. دارای مشخصه های دیرگدازی و سختی بالا می باشند.

 

این چنین موادی شامل کاربیدها و نیتریدهای نه عنصر از گروه های چهار، پنج و شش جدول تناوبی می شوند. که در دوره های چهارم، پنجم و ششم قرار گرفته اند. همچنین کاربیدها و نیتریدهای بور و سیلیسیم و نیترید آلومینیوم نیز دارای چنین خاصیتی می باشند. از این بابت است که این کاربیدها و نیتریدها در ساخت ابزارهای برشی استفاده فراوان دارند.

کاربیدهای مورد بحث دارای سختی بالا، مدول الاستیک زیاد. نقطه ذوب بالا، خصوصیات فلزی خوب (هدایت حرارتی و هدایت الکتریکی خوب). و مقاومت زیاد به واکنش شیمیایی می باشند و تمایل زیادی به آلیاژسازی با ترکیباتی از آهن را دارند. برخی از مشخصه های فیزیکی و مکانیکی چند کاربید پر مصرف در این صنعت در جدول (1) آورده شده است.

میلگرد 7131

کاربید تنگستن به دلیل برخی از ویژگی ها، بخش قابل توجهی از ذرات سخت را در ساخت کاربیدهای سمانته به عنوان ابزار براده برداری به خود اختصاص می دهند. ساختمان کریستالی کاربید تنگستن هگزاگونال می باشد. کاربیدهای دیگر بطور قابل ملاحظه ای در کاربید تنگستن قابلیت حل شدن ندارند. ولی ترکیب های کاربید تیتانیم. کاربید تنتال و کاربید نیوبیم به نسبت قابل توجهی کاربید تنگستن را درون خود حل می نمایند. ترکیب شیمیایی، اندازه و شکل دانه های فازهای گوناگون و فرآیند عملیاتی آنها. خواص یک کاربید سمانته را کنترل می کنند. مشخصات و خصوصیات کلی به اندازه ذرات اولیه، انرژی و زمان عملیات آسیاب و شرایط فرآیند سینتر مانند درجه حرارت، زمان و اتمسفر محیط وابسته هستند.

 

کبالت با نسبت 5 تا 20 درصد وزنی با مجموعه ای از کاربیدهای اشاره شده. تشکیل دهنده این خانواده از سرمت ها می باشد. فلز مذکور دارای ویژگی هایی از قبیل قابلیت ترکنندگی کاربید توسط فاز مذاب فلزی بوجود آمده، عدم تشکیل کاربید. پایین بودن حلالیت کاربید در فاز مذاب فلزی، مقاومت بالای اکسیداسیون فلزی. و انطباق ضرایب انبساط حرارتی فلز و کاربید می باشد. محصول به دست آمده دارای خواص مکانیکی خوب، هدایت حرارتی بالا، نقطه ذوب بالا. نداشتن استحاله فازی در شرایط کاری تعریف شده، عدم واکنش شیمیایی. مقاومت در برابر اکسیداسیون و تغییر خواص براساس نیاز می باشند.

 

میلگرد 7131

هدف از انجام تحقیق حاضر گسترش دامنه کاربرد ابزارهای نوع K و P. برای براده برداری از چدن و فولاد با محدوده سختی وسیع تر بود.

نحوه آزمایش

فرآیند بکار گرفته شده در تهیه این ابزارها متالورژی پودر می باشد. مواد اولیه به شکل پودر و مطابق با جدول (2) و مورفولوژی نشان داده شده. در شکل (1) از شرکت های معتبر در صنعت تهیه شده اند.

 

برای حصول نتیجه گیری بهتر تلاش شده است. تا سه پارامتر درصد خلوص، اندازه ذره پودر و مورفولوژی ذارت تا حد ممکن به هم نزدیک باشند. نمونه K با ترکیب شیمیایی (%92wt)WC، و (%2wt)TaC و (%6wt)Co. و نمونه P با ترکیب شیمیایی (%80wt)WC و (%5wt)TaC و (%5wt)TiC و (%10wt)Co. به تعداد 10 عدد از هر یک در برنامه تهیه نمونه قرار داده شد. مورفولوژی پودرها نیز پارامتری متأثر از فرآیند ساخت آنها می باشد. همانطور که ملاحظه می شود. ذرات پودر به لحاظ اندازه، شکل و میزان پراکندگی از یکنواختی قابل ملاحظه ای برخوردار می باشند.

 

مواد اولیه در یک آسیاب افقی به مدت 12 ساعت. توسط گلوله هایی به قطر 6 تا 8 میلی متر از جنس کاربید سمانته. با سرعت دورانی 250rpm و نسبت گلوله به پودر 3 به 1 آسیاب شدند. مخلوط پودر تهیه شده. توسط یک پرس مکانیکی از نوع هیدرولیکی با مکانیزم نیروی دو جهته درون قالبی به شکل مکعب مستطیل. و به ابعاد 23/5 * 7/4*6/2 میلیمتر با فشار 400 مگاپاسکال پرس گردیدند. هر 10 نمونه پرس شده با شرایط یکسان تهیه شدند تا در بررسی تأثیر زمان تعداد متغیرها کاهش پیدا کند. فرآیند سینتر توسط یک کوره الکتریکی و در دمای 5± 1490 درجه سانتی گراد. در محیط خلاء نسبی 10 به توان منفی 2 torr و زمان متوالی 1 تا 10 ساعت انجام پذیرفت. و سپس نمونه ها تحت اتمسفر گاز هلیوم با خلوص 99/99% بصورت کنترل شده تا دمای محیط خنک شدند.

میلگرد 7131

جهت ایجاد خلاء نسبی در کوره سینتر از ذوب پمپ Rorary و Mechanical Booster بطور سری استفاده شد. سپس نمونه ها قبل از انجام آزمایش های مورد نظر. توسط یک دستگاه سنگ مغناطیسی تخت به ابعاد نهایی 20*6*5 میلیمتر سنگ زنی شدند. انجام آزمون ها با تست های غیر مخرب شروع و با تست های تخریبی خاتمه یافت. بنابراین ابتدا آزمون های تعیین دانسیته، اندازه گیری اشباع مغناطیسی. و اندازه نیروی پسماند زدای مغناطیسی انجام پذیرفت. و پس از آن آزمون های اندازه گیری گسیختگی عرضی (TRS). سختی سنجی و متالوگرافی انجام شد.

 

دانسیته نمونه ها براساس استاندارد ISO 3369 اندازه گیری گردید. در این آزمون از ترازوی دیجیتالی آزمایشگاهی مدل GR300 شاخت شرکت AND ژاپن با دقت 0.1mg استفاده گردید. میزان اشباع مغناطیسی و نیروی پسماندزدای مغناطیسی به ترتیب مطابق با استانداردهای ASTM 342 و ISO3326 اندازه گیری شد. دستگاه های مورد استفاده شامل SETARAM و FORSTER بودند. آزمون مخرب استحکام گسیختگی عرضی (TRS) مطابق با اساندارد ISO 3327 و با دستگاه PHILIPS انجام گرفت. به کمک دستگاه سختی سنج، میزان سختی نمونه ها در مقیاس HV30 مطابق با استاندارد ISO 3878. توسط دستگاه WOLPERT اندازه گیری گردید. همچنین نمونه ها مورد تجزیه و تحلیل متالوگرافی قرار گرفتند. تا ساختار میکروسکوپی آنها و همچنین وضعیت تخلخل بر اساس استاندارد ISO 4505 مورد بررسی و مقایسه قرار گیرند.

 

این کار به کمک دستگاه میکروسکوپ نوری ZEISS انجام پذیرفت. آزمون دیگری که بر روی نمونه مربوط به زمان 10 ساعت انجام گردید. آزمون پراش اشعه ایکس بود که بوسیله دستگاه تفرق اشعه ایکس PHILIPS مدل PW3710. با ولتاژ 40KV و جریان 30mA، مجهز به تیوب آند کبالتی (λ=1.789010°A)، Size= 0.02 Step و0.55 = (Time/step). و محدوده زاویه تابش 120 – 5 درجه انجام پذیرفت.

نتایج و بحث

نمونه های مربوط به ساعت دهم عملیات سینترینگ برای انجام آنالیز فازی پراش اشعه ایکس (XRD) انتخاب شدند. این انتخاب بدان جهت انجام پذیرفت. تا از عدم بوجود آمدن فازهای نامطلوب ناشی از ترکیبات جدید. و همچنین از تحت کنترل بودن اتمسفر کوره اطمینان حاصل شود. همانطور که از شکل (2) می توان ملاحظه نمود. در نمودار تفرق اشعه ایکس فازهای ردیابی شده WC،TaC و TiC می باشند. و پیک مربوط به کبالت مشاهده نمی شود. که دلیل آنرا می توان به شدت جذب پایین این عنصر نسبت داد. در جدول (3) ضریب جذبی ترکیبات مورد نظر جهت مقایسه ارائه شده است. همچنین حداکثر شدت پیک مربوط به ترکیب WC است. که فاز اصلی و فاز فرعی را ترکیب TaC تشکیل می دهد.

 

علاوه بر این در نمودارهای شکل (2) ناخالصی ها و ترکیبات نامطلوب نظیر فاز η. در خانواده کاربیدهای سمانته نیز مشاهده نمی شود. این عدم مشاهده مؤید ثبات ترکیب شیمیایی محصول در زمان و شرایط سینترینگ و کنترل اتمسفر کوره می باشد. در رابطه با پیک های مربوط به ترکیب TaC در مقایسه با کارت مرجع این ترکیب مقداری جابجایی پیک. به سمت زوایای کوچک تر را شاهد هستیم. که علت آن انحلال جزئی کاربید تنگستن در کاربید تنتالیم می باشد. با انجام این انحلال پارامتر شبکه کاربید تنتالیم بزرگ تر شده که در نتیجه طبق قانون براگ یعنی λ=2dSinθ. محل پیک مربوطه به زوایای کوچکتر جابجا می شود.

 

در شکل (3) ریزساختار نمونه متالوگرافی شده نشان داده شده است. نمونه ها با محلول Murakami اچ شده اند. مطابق این شکل نمونه دارای ذرات کاربید تنگستن و تنتالیم می باشد. که بوسیله زمینه کبالتی در کنار یکدیگر قرار گرفته اند.

شکل 3. ریزساختار نمونه های سینتر شده الف) نمونه K یک ساعت سینتر شده. ب) نمونه K ده ساعت سینتر شده ج) نمونه P یک ساعت سینتر شده. د) نمونه P ده ساعت سینتر شده. (دانه های آبی رنگ کاربید تنگستن، زرد رنگ کاربید تنتالیم و کاربید تیتانیوم و سفید رنگ زمینه کبالتی می باشند. بزرگنمایی :X1500)

میلگرد 7131

همانطور که ملاحظه می شود علی رغم زمان ده ساعته سینترینگ ذرات کاربید مورفولوژی خود را حفظ نموده. و همچنین این ذرات بخوبی توسط فلز کبالت به یکدیگر متصل شده اند. که نشان از قابلیت ترشوندگی بالای ذرات کاربیدی توسط مذاب این فلز به هنگام انجام سینترینگ در فاز مایع دارد. در بررسی به عمل آمده وجود تخلخل مشاهده نگردید. همانطور که مشاهده ممی شود، با افزایش زمان سینتر، رشد دانه ها اجتناب ناپذیر می باشد.

 

اندازه گیری دانسیته جهت تشخیص چگونگی و کیفیت فرآیند سینتر یکی از روش های غیر مخرب و سریع می باشد. همچنین ثبات دانسیته نشان از عدم هر گونه تغییر شیمیایی و یا فازی در ساختار می باشد. وجود فازهای نامطلوب در این گروه از کاربیدهای سمانته مانند کربن آزاد و تخلخل. می تواند نوسان چشمگیری را در دانسیته بوجود آورد. بنابراین با توجه به شکل (4) که رفتار با ثبات و بدون نوسانی را برای دانسیته نشان می دهد. می توان این نتیجه را گرفت که ساختار نمونه ها بدون تغییر بوده. که البته بررسی ساختاری نیز این مطلب را تایید می نماید.

 

اندازه گیری سختی نمونه ها نشان داده است که با افزایش زمان. میزان سختی با یک شیب ملایم کاهش یافته و به تدریج از نرخ کاهش کاسته می شود. در کاربیدهای سمانته رشد دانه بطور قابل توجهی بر نتایج نهایی تأثیر گذار می باشد. کاهش عیوب کریستالی در اثر اعمال این فرآیند را نیز نباید از نظر دور داشت. این رفتار را در شکل (5) می توان ملاحظه نمود.

 

از آنجاییکه اندازه گیری استحکام کششی کاربیدهای سمانته نتایج قابل اطمینانی را ارایه نمی نماید. از نتایج آزمون گسیختگی عرضی (TRS) در این مطالعه استفاده شده است. میزان تغییرات استحکام گسیختگی عرضی در نمونه ها بر خلاف سختی می باشد. شکل (6) شیب مثبتی را تا زمان چهار ساعت سینترینگ برای این پارامتر نشان می دهد.

 

این پدیده را می توان به مکانیزم کاهش عیوب بوجود آمده. حین فرآیند (سنتز پودرها، آسیاب مخلوط پودری و پرس نمونه ها). در اثر دمای بالای سینتر و داشتن زمان کافی در مراحل مختلف این فرآیند نسبت داد. که در نتیجه آن مراکز جوانه زنی و رشد ترک در این ماده ترد تا حد زیادی از بین رفته. و متعاقب آن افزایش استحکام شکست مشاهده می شود. همچنین رشد دانه ها در اثر اعمال حرارت در زمان باندازه کافی برای انجام فرآیند سینتر. را نباید از نظر دور داشت. پس از گذر از ساعت چهارم فرآیند سینترینگ، افت استحکام مشهود می باشد. علت این پدیده را می توان غالب شدن مکانیزم رشد دانه به مکانیزم کاهش عیوب ساختاری نسبت داد.

میلگرد 7131

در شکل (7) تغییرات میزان اشباع مغناطیسی نسبت به زمان صرف شده برای سینتر ملاحظه می شود. از آنجاییکه فلز زمینه کبالت می باشد و این فلز به لحاظ خواص فیزیکی فرو مغناطیس محسوب می شود. لذا میزان اشباع مغناطیسی ترکیب مورد نظر به شدت به میزان وجود آن در ترکیب اولیه و زمینه بستگی دارد. فرومغناطیس بودن کبالت در این مواد امکان انجام تست های غیر مخرب. را برای بررسی کیفی چنین کامپوزیت هایی فراهم می آورد. با افزایش زمان سینتر درصدی از این فلز در فاز کاربید بصورت محلول در آمده. و از میزان حد اشباع مغناطیسی محصول کاسته می شود.

 

از طرف دیگر با افزایش زمان سینتر شاهد رشد دانه ها نیز هستیم. که خود سبب کاهش میدان مغناطیسی باقیمانده در نمونه ها می شود. این روند در شرایط دمایی ذکر شده تا حدود سه ساعت انجام فرآیند سینتر. افت قابل توجهی از خود نشان می دهد. و پس از آن تا ساعت هفتم تقریباً بدون تغییر باقی می ماند.

 

پس از به اشباع رسیدن نمونه ها با قرار دادن آنها در میدان مغناطیسی. شدت میدان لازم برای از بین بردن کامل میدان مغناطیسی باقیمانده در نمونه ها تحت بررسی قرار گرفت شکل (8). مشخص شد با افزایش زمان سینتر تا سه ساعت میزان افت در میدان مغناطیسی لازم. برای از بین بردن میدان مغناطیسی آهسته می شود. این پدیده را می توان به رشد دانه ها در اثر افزایش زمان سینتر نسبت داد. میزان تغییرات مشخصه های اشباع مغناطیسی و واماندگی مغناطیسی ترکیب مورد بحث. تا ساعت سوم سینترینگ افت نسبی داشته. و از آن به بعد تا حدود ساعت ششم از تغییرات بسیار آهسته ای برخوردار می باشد. ولی احتمالا پس از زمان های بررسی شده، ایجاد فازهای نامطلوب در زمینه اجتناب ناپذیر بوده. و تغییرات نامطلوب کلیه خواص مورد بررسی مشاهده خواهد شد.

نتیجه گیری

1- با افزایش زمان سینتر انحلال کاربید تنگستن در کاربیدهای دیگر مانند تنتالیم یا تیتانیوم صورت پذیرفت.

2. در فرآیند بکار گرفته شده، دانسیته هر دو محصول بواسطه بوجود نیامدن فازهای جدید تحت کنترل قرار داشت.

3. رشد دانه ها با افزایش زمان سینتر در هر دو نوع محصول بطور نسبی مشهود بود.

4. افزایش زمان سینتر موجب کاهش سختی در هر دو نوع محصول با روندی مشابه و بواسطه افزایش اندازه دانه شد.

 

5. اعمال زمان سینتر از چهار تا پنج ساعت بر روی هر دو نوع محصول موجب افزایش استحکام گسیختگی عرضی. بواسطه کم شدن مراکز جوانه زنی ترک شد.

6. کاهش مشخصه های مغناطیسی یعنی میزان اشباع مغناطیسی و نیروی پسماند زدایی مغناطیسی. با افزایش زمان سینتر برای هر دو نع محصول مشاهده گردید.

7. با توجه به نتایج بدست آمده زمان سینتر مطلوب برای هر دو ترکیب. تحت شرایط مطرح شده جهت استفاده در شرایط سخت ماشینکاری، حدود سه ساعت توصیه می گردد.

فرهاد ادیب پور، حسن کربالایی اکبر و سید عدلی طیبی فرد، پژوهشگاه مواد و انرژی -شرکت شتاب کار

شرکت خشکه و فولاد پایتخت (( مدیریت : جواد دلاکان )) صنعتگران عزیز، افتخار داریم. که سی سال تجربه گرانبهای خویش را در زمینه عرضه انواع ورق آلیاژی. و انواع فولاد آلیاژی برای خدمت رسانی به شما هموطنان کشور عزیزمان ایران ارائه می دهیم. پیشاپیش از اینکه شرکت خشکه و فولاد پایتخت را جهت خرید خود انتخاب می نمایید سپاسگزاریم.
ارتباط با ما:
۰۹۱۲۱۲۲۴۲۲۷
۰۹۳۷۱۹۰۱۸۰۷
تلفن: ۰۲۱۶۶۸۰۰۲۵۱
فکس: ۶۶۸۰۰۵۴۶

فولاد ابزاری (به انگلیسی Tool steel) به دسته ای از فولادهای کربنی و آلیاژی گفته می شود.

فولاد ابزاری چیست

که برای ساخت ابزار و قالب مناسب هستند. این خواص شامل سختی بالا، مقاومت به سایش، مقاومت به تغییر شکل و دفورمه شدن وقابلیت حفظ لبه برش دهنده در دماهای بالا است. به همین دلیل فولادهای ابزاری برای شکل دهی به سایر مواد مناسب هستند.

فولادهای ابزاری معمولاً در کوره های قوس الکتریکی و تحت شرایط و الزامات ویژه فولادهای ابزاری ذوب می شوند. فولادهای ابزاری در حقیقت فولادهایی هستند. که قابلیت سخت کاری تمپرینگ دارند. درصد بالای عناصر آلیاژی و میکروساختار مناسب کاربردهای طاقت فرسا و شدید، باعث آن است که تولید این فولادها دشوار باشد.

 

خواص اصلی فولاد ابزار شامل مقاومت به سایش. سختی بالا و قابلیت حفظ شکل در دماهای فوق العاده بالا باعث استفاده از آن در ساخت ابزارهایی مانند مته، برقو، کاترها. قالب های فورجینگ و قالب های تزریق پلاستیک می شود.

فولاد ابزاری چیست

بازار فولاد ابزار در سال 2017 بیش از چهار و نیم میلیارد دلار ارزش داشت و انتظار می رود. تا سال 2024 صنعت به بیش از دو نیم میلیون تن فولاد ابزار نیاز داشته باشد. بزرگترین شرکت های تولید کننده فولاد ابزاری در جهان عبارتند از:

ناچی-فوجیکوشی، هیتاچی متالز، وست آلپاین، ساموئل سان اند کو، ارامت، تیانگونگ اینترنشنال، شرکت فولاد پنسیلوانیا، کی لو اسپشال استیل.

طبقه بندی فولادهای ابزاری

تعداد بسیار زیادی از فولادهای ابزار به طور متوسط مؤسسه آهن و فولاد آمریکا (AISI) طبقه بندی شده است. که توسط کشورهای بسیاری پذیرفته شده و استفاده می شود. سیستم طبقه بندی AISI فولادهای ابزار را بر اساس مشخصات برجسته آنها مانند آلیاژ. کاربرد یا عملیات حرارتی آنها به گروه های مختلفی تقسیم بندی می کند.

فولاد ابزاری چیست

ریزساختار مورد سختکاری یک فولاد ابزاری متداول، شامل زمینه ای از مارتنزیت که تمپر است حاوی پراکندگی های مختلفی از آهن و کاربیدهای آلیاژی است. وجود درصد بالایی از کربن یا عناصر آلیاژی در این فولادها، امکان سختکاری یا تشکیل مارتنزیت در هنگام خنک کاری را فراهم کرده است. هرچه درصد کربن یا عناصر آلیاژی در مارتنزیت در حال فوق اشباع بیشتر باشد، که آستنیت مادر به ارث می برد. درصد کاربیدهای شکل گرفته در حین تمپرینگ بیشتر خواهد بود.

 

هرچه درصد عناصر تشکیل دهنده کاربیدهای قوی بیشتر باشد. چگالی کاربیدهای پایدار در آستنیت در هنگام کار در حالت گرم و آستنیتی کردن بیشتر خواهد بود. این کاربیدها علاوه بر آنهایی که در حین تمپرینگ در مارتنزیت شکل گیری شدند. به عنوان اجزایی از میکروساختار باقی خواهند ماند. هرچه درصد کربن مارتنزیت و چگالی کاربیدها بیشتر باشد. مقاومت به سایش فولاد افزایش خواهد یافت. اما از طرفی چقرمگی آن کاهش می یابد.

گروه سختکاری شونده با آب :گروه W

فولادهای ابزاری سختکاری شونده در آب کمترین میزان عناصر آلیاژی را در میان فولادهای ابزاری دارند. و اساساً این فولادها، فولادهای کربنی هستند. به همین دلیل قابلیت سختکاری آنها پایین بوده و برای تشکیل مارتنزیت باید آنها را در آب کوئنچ کرد. حتی با وجود کوئنچ کردن در آب ممکن است فقط سطح فولاد سختکاری شود. با این حال درصد بالای کربن در فولادهای ابزاری سختکاری شونده در آب این اطمینان را می دهند. که در هر جایی که مارتنزیت شکل بگیرد. سختی بالایی وجود خواهد داشت. به دلیل درصد پایین عناصر آلیاژی در فولادهای ابزاری سخت شونده در آب، با عملیات حرارتی فقط کاربیدهای آهن شکل خواهند گرفت.

 

این فولادها توسط آب سختکاری می شوند. و به همین دلیل فولادهای ابزاری سختکاری شونده با آب نام گذاری شده اند. فولادهای گرید -W در حقیقت فولادهای کربن -بالای ساده هستند. این گروه از فولادهای ابزاری به دلیل قیمت پایین تر آنها نسبت به سایر فولادهای ابزاری پرکاربردترین فولادهای ابزاری هستند. این فولادها برای کاربردهایی که دمای بالا وجود ندارد بسیار مناسب است. در دماهای بالای 150 درجه سانتی گراد این فولادها خاصیت سختی خود را به شدت از دست می دهند. از آنجایی که این فولادها پس از عملیات حرارتی. خیلی بیشتر از فولادهای سختکاری شونده در هوا یا روغن، تاب برداشته یا ترک می خورند. امروزه نسبت به قرن 19 و 20 خیلی کمتر از آنها استفاده می شود.

گروه کار سرد

گروه سختکاری شونده با روغن (Oil Hardening): سری O

فولادهای ابزاری کار سرد، سختکاری شونده در روغن با هدف تولید فولادهایی با مقاومت به سایش بسیار بالا. در شرایط کار در حالت سرد توسعه یافتند. سختی بالا توسط مارتنزیت کربن-بالای که تمپر است در دمای پایین، برای تولید کاربیدهای متفرق بسیار ریز، ایجاد می شود. به دلیل وجود درصد بالای کربن و عناصر آلیاژی، قابلیت سختکاری تا عمق زیادی از قطعه، توسط کوئنچ کردن در روغن وجود دارد. گرید O7 حاوی درصد بالایی از کربن و درصد زیادی عناصر آلیاژی است. که باعث بهبود تشکیل گرافیت می شود. و این امر سبب افزایش قابلیت ماشین کاری و عمر قالب می شود.

 

این سری شامل گریدهای O1، O2،O6،O7 می باشد. فولادهای این گروه همگی در دمای 800 درجه سانتی گراد سختکاری و داخل روغن کوئنچ میشود. و در دمای زیر 200 درجه سانتی گراد برگشت (Tempering) دهی می شوند.

فولاد ابزاری چیست

گروه سخت کاری شوند در هوا (Air Hardening): سری A

فولادهای ابزاری آلیاژ-متوسط، کار سرد در شرایط کار در حالت سرد مقاومت به سایش بالایی دارند. گریدهای مختلف این فولادها، به دلیل دامنه مختلفی از درصد کربن و عناصر آلیاژی، ترکیب های مختلفی از چقرمگی و سختی ارائه می دهند. مشابه فولادهای سخت شوند در روغن،مقاومت در برابر سایش توسط مارتنزیت-پر-کربن و کاربیدهای ریز متفرق فراهم می شود. با این حال درصد عناصر آلیاژی به اندازه ای زیاد است که امکان تشکیل مارتنزیت در هنگام خنک شدن در هوا نیز وجود دارد.

 

و در نتیجه این فولادها در هوا نیز سختکاری می شوند. خنک کاری نسبتاً آهسته این فولادها در هوا باعث به حداقل رسیدن اعوجاج. و تاب برداشتن قطعه و پایداری ابعادی خوب آنها در هنگام عملیات حرارتی میشود. این گروه از فولادهای ابزاری دارای گریدی با نام A10 است که حاوی گرافیت نیز می باشد.

فولاد ابزاری چیست

فولادهای ابزاری نوین سختکاری شونده در هوا با ویژگی «تغییر شکل و دفورمه شدن کم» خود در طول فرایند خنک کاری شناخته می شوند. قابلیت ماشینکاری آنها معمولاً خوب بوده و توازن خوبی بین استحکام و مقاومت به سایش در آنها برقرار است.

اولین فولاد ابزار سختکاری شونده در هوا با عنوان Mushet Steel شناخته می شد.

 

شرکت خشکه و فولاد پایتخت (( مدیریت : جواد دلاکان )) صنعتگران عزیز، افتخار داریم. که سی سال تجربه گرانبهای خویش را در زمینه عرضه انواع ورق آلیاژی. و انواع فولاد آلیاژی برای خدمت رسانی به شما هموطنان کشور عزیزمان ایران ارائه می دهیم. پیشاپیش از اینکه شرکت خشکه و فولاد پایتخت را جهت خرید خود انتخاب می نمایید سپاسگزاریم.ارتباط با ما:
۰۹۱۲۱۲۲۴۲۲۷
۰۹۳۷۱۹۰۱۸۰۷
تلفن: ۰۲۱۶۶۸۰۰۲۵۱
فکس: ۶۶۸۰۰۵۴۶

ارتباط با ما در شبکه های اجتماعی

https://t.me/foolad_paytakht تلگرام

https://www.instagram.com/folad_paytakht اینستاگرام

https://www.instagram.com/foolad_paytakht.ir اینستاگرام

فولاد 1.5752(Case Hardening Steel)-فولادی دارای نیکل بسیار بالا می باشد که باعث مهم ترین ویژگی آن یعنی خاصیت چقرمگی آن شده است. این فولاد در گروه فولادهای آلیاژی سمانتاسیون قرار دارد. که از خاصیت ضربه گیری عالی و سختی پذیری سطحی برخوردار می باشد.

فولاد 5752

نام های دیگر: 655H13 – 3310 – TEM – E200 – 5752S – IASC5752 – 14NiCr14 – SNC22

این فولاد در چرخ دنده های گیربکس که نیاز به آبکاری ندارد، محور، دسته پیستون، شافت و … مورد استفاده قرار می گیرند. و همچنین از این فولاد به صورت خام در صنایع پلاستیکی مانند قالب سازی نیز استفاده می کنند.

این فولاد با مشخصه 14NiCr14 در بازار موجود می باشد. این فولاد شبیه به فولاد 5920 است با این تفاوت که دارای نیکل بیشتری می باشد. و در نتیجه چقرمگی آن بهتر است. برای آنیل کاری فولاد 5752 ابتدا آن را در دمای 850 الی 880 درجه سانتی گراد نگهداری می کنند. و سپس در هوا سردکاری می شود. سمانته 1.5752 دارای سختی 229 برینل (HB) می باشد.

کاربرد: ساخت قطعات با سطح مقطع بزرگ تحت بارگذاری بالا مانند محورهای تحت بار زیاد همچون پلوس میل بادامک. چرخ دنده مخروطی و بشقابی و همچنین پین های ثابت و گردان

الکترود جوشکاری : E8018-C2

Heat Treatment °C

Forging: 850-1150

Annealing: 650-700

Hardening: 880-980/620-650/830-860/780-800

Quenching: Oil – Water – Salt Bath

فولاد 1.5752 در استانداردهای دیگر

کاربرد: اجزاء و قطعات تحت تنش و بارگذاری مجاز، قطعات اتصالی گاردان، چرخ دنده ها، محورهای کنترل

سمانته- کاربرد میلگرد سمانته: مانند چرخ دنده های انواع اتومبیل و تراکتور و ماشین های سنگین. ، پیچ دنده گرد ، رینگ ها ، اجزا فرمان ، بلبرینگ ها و … . استفاده می گردد.

فولاد 5752

سمانتاسیون

فولاد های سمانته به دو دسته تقسیم می شوند: سمانته های نیکل دار و سمانته های غیر نیکل دار،. که فولاد 1.7131 از جمله فولاد های سمانته غیر نیکل دار می باشد.

در واقع اصطلاح سمانته یا سمانتاسیون به معنی سختکاری سطحی می باشد. که در واقع نوعی عملیات حرارتی هستند که سطح نمونه سخت می گردد .و مغز نمونه بدون تاثیر سختی می ماند. که در واقع می گوییم سطح سخت و مغز چقرمه (نرم) است. این فولاد ترکیب شیمیایی 16 MnCR5 که در دمای 880-980 درجه سانتی گراد کربن دهی می گردد. که در دمای780-820 سطح آن سخت می شود .و در دمای 150-200 درجه ی سانتی گراد، تمپر می شود. و سطح آن ماکزیمم (البته سایز های ریز) به 47HRC می رسد. از موارد کاربرد آن می توان به چرخ های دندانه دار و اجزاء فرمان اشاره نمود.

درصد کربن فولاد سمانته پایین و حداکثر3/.است.فولادهای سمانتاسیون علاوه بر کربن دارای عناصر آلیاژی دیگر نظیر: منگنز، سیلیسیم ، کرُم ، مولیبدن و نیکل می باشند.

و تحت عملیات حرارتی کربن دهی تولید می شوند . به دلیل درصد پایین کربن بعد از عملیات حرارتی سخت کاری سختی بالایی نخواهند داشت.اگر سطح فولاد با عملیات کربن دهی پرکربن شود سختی سطح بالا می رود .

حداکثر نفوذ کربن 2 میلیمتر زیر سطح خواهد بود. فولادهای سمانته سطحی سخت و مغزی نرم و چقرمه و مقاومت به سایش بالایی خواهند .داشت و در عین حال مقاومت به ضربه بالایی نیز دارند.فولادهای سمانته به دو دسته با استانداردهای مختلف تقسیم می شوند .

فولاد سمانته نوع اول

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

فولاد سمانته نوع دوم

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

ایجاد پوشش های پایه کروم

ایجاد پوشش‌های پایه کروم بر فولاد ساده کم کربن به روش سمانتاسیون بسته‌ای عملیات حرارتی سطحی فرایندی. شامل گستره وسیعی از روش های مختلف می باشد. که برای افزایش سختی، بهبود مقاومت سایشی،. افزایش میزان مقاومت به خستگی و حتی افزایش مقاومت در برابر خوردگی .به کار می رود، بدون اینکه خواص درونی قطعه نظیر. نرمی مغز و چقرمگی تحت تاثیر قرار گیرد. از جمله اعمال سطحی، عملیات پوشش دهی نفوذی است.

در این پروژه

از روش کروم دهی. به روش سمانتاسیون بسته ای.، از جمله روش های ایجاد پوشش نفوذی.، برای ایجاد پوشش های کروم .بر روی سه نوع فولاد کربنی ساده استفاده شد. این عملیات 1000 C انجام و اثر متغیرهای زمان و مقدار کربن فولاد مورد بررسی واقع شد. فولادها دارای مقادیر کربن 4%، 13/0 و 45/0 بودند. و هر کدام در زمان های 2، 4، 6، 8 و 10 ساعت مورد عملیات کروم دهی قرار گرفتند.

مخلوط پودر

مخلوط پودر مورد استفاده برای این آزمایشات. بصورت 25 درصد وزنی کروم.، 5 درصد وزنی کلرید آمونیوم .و 70 درصد وزنی پیدر آلومین انتخاب شد. بررسی نتایج اشعه ایکس وجود فازهای (CrFe)2N1-x ، .Cr23C6 و (CrFe)7C3 .را نشان داد نتایج سختی سنجی مشخص کرد .

که تغییرات زمان انجام آزمایشات کروم دهی و همچنین مقدار کربن فولاد تاثیر چندانی بر میزان سختی پوشش حاصل ندارد. که با توجه به وجود فازهای مشابه در پوشش ها، منطقی به نظر می رسد.

بررسی ضخامت پوشش ها هم نشان داد .که افزایش زمان انجام آزمایشات و همچنین افزایش مقدار کربن فولاد.، باعث افزایش ضخامت پوشش می شود. از رسم نمودار ضخامت بر حسب ریشه دوم زمان انجام آزمایش.، مقدار Kp برای فولادهای 1، 2 و 3 .به ترتیب 80/1، 24/2 و47/3 بدست آمد .و مشخص گردید .

که با افزایش مقدار کربن فولاد مقدار Kp نیز افزایش می یابد. و این به معنای افزایش ضخامت پوشش می باشد.

فولادهای نیکل دار ، رایج در صنعت کشور عبارتند از :

1.5920-1.5919-1.6587-1.6657-1.5752-1.6571

فولاد سمانته 5920 .1از دسته فولادهای آلیاژی سمانتاسیون می باشد که با مشخصه 18CrNi8 در بازار موجود می باشد. درصد کربن در این فولاد بسیار پایین است به همین دلیل بعداز عملیات سخت کاری ، سختی زیادی نخواهد داشت. همچنین فولاد سمانته ۱.۵۹۲۰ حاوی عناصر تشکیل دهنده دیگری مانند کروم و نیکل است. که وجود هر کدام از این عناصر موجب تغییر مشخصات فولاد سمانته ۵۹۲۰ می شود. به طور مثال وجود نیکل باعث بهبود چقرمگی فولاد می شود. فولاد سمانته 1.5920 که طبق استاندارد 1/7139 DIN آلمان شناخته شده است.

شرکت خشکه و فولاد پایتخت (( مدیریت : جواد دلاکان )) صنعتگران عزیز، افتخار داریم. که سی سال تجربه گرانبهای خویش را در زمینه عرضه انواع ورق آلیاژی. و انواع فولاد آلیاژی برای خدمت رسانی به شما هموطنان کشور عزیزمان ایران ارائه می دهیم. پیشاپیش از اینکه شرکت خشکه و فولاد پایتخت را جهت خرید خود انتخاب می نمایید سپاسگزاریم.ارتباط با ما:
۰۹۱۲۱۲۲۴۲۲۷
۰۹۳۷۱۹۰۱۸۰۷
تلفن: ۰۲۱۶۶۸۰۰۲۵۱
فکس: ۶۶۸۰۰۵۴۶

ارتباط با ما در شبکه های اجتماعی

https://t.me/foolad_paytakht تلگرام

https://www.instagram.com/folad_paytakht اینستاگرام

https://www.instagram.com/foolad_paytakht.ir اینستاگرام

بررسی خواص فولاد Crofer 22APU پوشش داده شده با Co/y2O3 به روش آبکاری الکتریکی با جریان مستقیم

فولاد Crofer 22apu

فولاد زنگ نزن فریتی Crofer 22 APU به عنوان ماده ای مناسب. برای ساخت اتصال دهنده در پیل های سوختی اکسید جامد مورد استفاده قرار می گیرد. از مشکلات مهم این فولاد، افزایش مقاومت الکتریکی و تبخیر کروم از آن در دمای بالاست. به منظور رفع این مشکلات می توان از یک لایه پوشش محافظ روی آن استفاده کرد. در این پژوهش، از پوشش کامپوزیتی کبالت/اکسید ایتریم متشکل به روش آبکاری الکتریکی استفاده شد. سپس مقاومت به اکسیداسیون و مقاومت الکتریکی نمونه های پوشش دار و بدون پوشش مورد بررسی قرار گرفت.

 

به منظور بررسی اثر اکسیداسیون روی ریزساختار و ترکیب نمونه ها، از آنالیزهای میکروسکوپی الکترونی روبشی و پراش پرتو ایکس استفاده شد. نتایج نشان داد نرخ اکسیداسیون نمونه بدون پوشش پس از 500 ساعت اکسیداسیون در هوا. در 800 درجه سانتیگراد حدود چهار برابر نرخ اکسیداسیون نمونه پوشش دهی گردید. تشکیل ترکیبات اسپینلی Co3O4 و MnCo2O4 روی نمونه پوشش دار هدایت الکتریکی را بهبود داد. مقدار مقاومت ویژه سطحی نمونه پوشش دار و بدون پوشش بعد از 500 ساعت اکسیداسیون. به ترتیب برابر 15/8 و 25/9 میلی اهم بر سانتی متر مربع اندازه گیری شد.

فولاد Crofer 22apu

مقدمه

پیل سوختی اکسید جامد (SOFC) یک وسیله تبدیل انرژی است. که از طریق ترکیب الکتروشیمیایی یک سوخت و یک اکسیدان در امتداد یک الکترولیت اکسیدی هدایت کننده یونی، تولید الکتریسیته و گرما می کند. در کاربردهای عملی SOFC، تعداد زیادی از سلول های واحد نسبتاً کوچک به یکدیگر متصل می شوند. تا جریان الکتریسیته لازم را فراهم کنند. پیل های منفرد توسط یک جزء سازنده به نام اتصال دهنده بین سلولی به یکدیگر متصل می شوند. تا یک بدنه واحد را تشکیل دهند.

 

این اجزاء علاوه بر اتصال الکتریکی، به صورت یک سد فیزیکی مانع از هر گونه تماس بین اتمسفرهای احیایی و اکسیدی می شوند. اتصال دهنده ها باید دارای هدایت الکتریکی خوب. نفوذ ناپذیری عالی، انطباق ضریب انبساط حرارتی با الکترودها و الکترولیت. مقاومت به اکسیداسیون خوب، قیمت پایین و در عین حال شکل دهی و ساخت آسان باشند. با کاهش دمای کاری سیستم SOFC به 800 -600 درجه سانتی گراد مواد فلزی به عنوان مواد مناسبی برای ساخت اتصال دهنده مطرح شدند.

 

فولاد زنگ نزن فریتی از بیشترین پتانسیل برای کاربرد به عنوان مواد اتصال دهنده در SOFC برخوردارند. در بین فولادهای زنگ نزن فریتی، Crofer 22APU به دلیل تشکیل SOFC روی اکسید کروم. از ضخیم شدن پوسته اکسید کروم جلوگیری کرده و باعث بهبود خواص مانند افزایش مقاومت به اکسیداسیون و هدایت الکتریکی فولاد می شود. با وجود این، لایه اکسید اسپینل منگنز- کروم از رشد لایه اکسید کروم بطور کامل جلوگیری نخواهد کرد.

 

این امر باعث ایجاد دو مشکل مهم در سیستم SOFC می شود. 1-افزایش مقاومت الکتریکی 2-مهاجرت اجزای کروم دار اتصال دهنده از طریق لایه اکسیدی به سمت کاتد. که می تواند باعث تخریب کاتد و نیز کاهش میزان کروم آلیاژ اتصال دهنده شود. که هر دو این عوامل می توانند روی عملکرد پیل تأثیر منفی داشته باشند. به همین دلیل لازم است که از یک پوشش محافظ های استفاده شود.

 

پوشش های مورد استفاده برای اتصال دهنده های بین سلولی در SOFC به سه گروه عمده تقسیم می شوند. پوشش های اکسید اسپینل مانند 3O4(CoMn)، 3O4(Mn،Cr) و 3O4(Mn,Cu)، پوششهای پیروسکایت مانند MnO3(La,Sr)، C0O3(La,Sr) و CrO3(La,Sr) و پوشش های اکسید عناصر راکتیو. عناصر راکتیو شامل عناصری از قبیل هافنیم (Hf)، زیرکونیوم (Zr)، ایتریم (Y) و لانتانیم (La) هستند. که قابلیت بسیار بالایی برای ترکیب شدن با اکسیژن و تشکیل اکسید دارند. پیوند این عناصر با اکسیژن بسیار قوی است.

 

در بین پوشش های اعمالی روی اتصال دهنده های فلزی، کبالت که در دماهای بالا به اکسیدهای اسپینل آن تبدیل می شود. به عنوان یکی از قابل قبول ترین پوشش ها معروف است. با وجود این دستیابی به یک پوشش مؤثرتر با یک روش مناسب روی این اتصال دهنده ها. برای دستیابی به مقاومت به اکسیداسیون بالاتر و هدایت الکتریکی بهتر در مقایسه با اسپینل های کبالت ضروری است. یک روش مؤثر برای اعمال پوششی مطلوب تر، ترکیب اسپینل های کبالت با عناصر راکتیو در یک پوشش است. این روش در تحقیقات سایر محققین نتایج مطلوبی داشته است.

 

فولاد Crofer 22apu

اکسید عناصر راکتیو نفوذ سربالایی کروم را آهسته کرده و چسبندگی پوسته اکسید کروم را افزایش می دهند. اما تبخیر اجزای کروم دار را کاهش نمی دهند. از طرفی اکسیدهای اسپینلی می توانند مقاومت الکتریکی و نیز تبخیر کروم را به طور موفقیت آمیزی کاهش دهند. روش های مختلفی برای رسوب کبالت روی اتصال دهنده های داخلی در سیستم SOFC مورد استفاده قرار گرفته است. در بین این روش ها آبکاری الکتریکی یک روش پوشش دهی ساده و ارزان است. یک مزیت مهم این روش فراگیر بودن آن است. به طور مثال با این روش می توان ذرات فاز ثانویه غیرهادی را به یک زمینه فلزی به صورت یک پوشش یکنواخت پیوند داد.

فولاد Crofer 22apu

2-مواد و روش تحقیق

در این تحقیق از فولاد زنگ نزن فریتی Crofer 22 APU ترکیب شیمیایی آن در جدول (1) آورده شده است. عنوان زیر لایه برای پوشش دهی به روش آبکاری الکتریکی با جریان مستقیم استفاده شد. از این فولاد قطعاتی به ابعاد 10×10×2 میلی متر تهیه شد. نمونه با کاغذ سنباده SiC تا شماره 2500 پولیش و در استون با دستگاه آلتراسونیک چربی گیری شدند. برای بالا بردن اکتیویته سطح و چسبندگی پوشش، نمونه ها به مدت دو دقیقه. در محلولی شامل پنج درصد وزنی اسید نیتریک و 25 درصد وزنی اسید کلریدریک قرار گرفتند.

 

سپس نمونه ها در الکترولیتی حاوی 90 گرم بر لیتر CoCl2.6H2O و 90 میلی لیتر بر لیتر HCl 37% آبکاری شدند. تا لایه نازکی از کبالت روی سطح نمونه ها تشکیل شود. این عملیات، لایه اکسید متشکل بر سطح فولاد را از بین می برد و باعث بهبود چسبندگی پوشش به سطح فولاد می شود. این نمونه ها به عنوان کاتد در نظر گیری شد. و از یک قطعه کبالت خاصل به ابعاد 5×20×20 میلی متر نیز به عنوان آند استفاده شد.

 

پوشش کامپوزیتی به وسیله دستگاه پتانسیواستات Sama500. با چگالی جریان 20 میلی آمپر، زمان 15 دقیقه و دمای 45 درجه سانتی گراد روی اتصال دهنده فولادی رسوب می دهند. فرآیند آبکاری در محلول واتس کبالت با ترکیب بهینه انجام شد. سوب دهی کبالت به روش آبکاری الکتریکی روی زیر لایه های مختلف و با استفاده از حمام های آبکاری متفاوتی انجام می شود. از جمله محلول هایی که برای آبکاری کبالت استفاده می شود. از جمله محلول هایی که برای آبکاری کبالت استفاده می شود.

 

می توان به محلول سیترات، محلول شامل تری اتیلین دی آمین و کلرید کبالت در 100 درصد هیدروکسید پتاسیم. محلول تیوسیانات کبالت دی دی متیل فرم آمید. کبالت در محلول آبی کلرید آمونیوم و محلول الکترولیت گلوکونات اشاره کرد. یکی از اولین محلول ها که برای رسوب دهی کبالت بکاری گیر شد.

توسط شخصی به نام واتس با ترکیب شیمیایی شامل: سولفات کبالت به عنوان ماده اصلی که حاوی یون های کبالت است. کلرید کبالت برای کمک به انحلال آند، کلرید سدیم برای بهبود هدایت یونی و اسید بیوریک به عنوان تنظیم کننده Ph است. این محلول برای آبکاری کبالت روی زیر لایه های فولادی استفاده می شود. و به حمام واتس کبالت معروف است. در جدول (2) ترکیب شیمیایی حمام آبکاری و شرایط عملکرد فرایند آبکاری نمایان و مشخص است. همه آزمایش ها در 100 میلی لیتر الکترولیت که با آب دیونیزه مهیا گردید، انجام شد. به منظور کنترل Ph از اسید سولفوریک و هیدروکسید آمونیوم استفاده شد.

 

بعد از آبکاری، نمونه های پوشش دار و بدون پوشش. به مدت 500 ساعت در دمای 800 درجه سانتی گراد تحت اکسیداسیون همدما و هوای ساکن قرار گرفتند. وزن نمونه ها قبل و بعد از آزمون توسط ترازوی دیجیتال با دقت 6-10 گرم اندازه گیری شد. برای اطمینان از نتایج، آزمون اکسیداسیون همزمان روی سه نمونه مشابه انجام شد. برای بررسی مورفولوژی سطح نمونه ها و ضخامت پوشش و لایه های اکسیدی از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM). و برای بررسی فازهای تشکیل شده در پوشش بعد از اکسیداسیون از الگوی پراش پرتو ایکس (XRD) استفاده شد.

 

آزمون چسبندگی به روش کراس کات برای تعیین میزان چسبندگی پوشش Co/Y2/O3 به زیر لایه فولادی انجام شد. این آزمون که روشی ساده و عملی برای ارزیابی چسبندگی سیستم های پوشش دهی تک و چند لایه است. طبق استاندارد ASTM D3359 (2017) صورت گرفت. ابتدا با ابزار برشی مناسب طرحی مشبک روی لایه پوششی تا رسیدن به زیر لایه ایجاد شد. و با برس در جهت قطری پنچ مرتبه روی برش های برش چسبانده و از روی سطح جدا شد. در نهایت ناحیه برش خورده با ذره بین نورانی تحت بررسی قرار گرفت.

فولاد Crofer 22apu

 

برای اندازه گیری مقاومت الکتریکی ویژه سطحی (ASR) نمونه های پوشش دار و بدون پوشش. از سیستمی استفاده شد که شماتیک آن در شکل (1) نمایان و کاملاً مشخص می باشد. برای این آزمون، خمیز و مش نقره محصول شرکت Full Cell materials آمریکا. به مساحت یک سانتی متر مربع روی نمونه های پوشش دار و نمونه های بدون پوشش قرار داده شد. سپس نمونه ها توسط این خمیر و مش نقره به سیم هایی از جنس نقره متصل شدند. که این سیم ها نقش اتصال دهنده نمونه به دستگاه اتولب را بازی می کردند. نمونه ها پس از مهیا سازی سطح و اتصال به سیم ها در یک کوره الکتریکی قرارگیری شدند.

 

و سر دیگر سیم های متصل به نمونه ها به دستگاه اتولب مدل Autolab Pgstat 302 متصل شد. از نرم افزار Nova 1.6 برای اجرای برنامه کرونوپتانسیو متری استفاده شد. در این برنامه جریان ثابت است. برای انجام این آزمون از جریان ثابت 500 میلی آمپر استفاده شد. خروجی اتولب که توسط نرم افزار ثبت می شود. ولتاژ است. با داشتن ولتاژ و جریان، مقدار مقاومتبه وسیله قانون اهم (V/I) محاسبه شد. بدین ترتیب با داشتن سطح نمونه ها و مقدار مقاومت اهمی، مقدار مقاومت الکتریکی سطحی محاسبه شد. اندازه گیری مقاومت الکتریکی سطحی بر حسب دما (800-650 درجه سانتی گراد). و زمان (200 ساعت در دمای 800 درجه سانتی گراد) در هوای ساکن در کوره الکتریکی انجام شد.

فولاد Crofer 22apu

3-نتایج و بحث

1-3- بررسی ریزساختار و ترکیب پوشش

شکل (2) تصویر میکروسکوپی الکترونی روبشی (شکل2-الف). و تحلیل طیف سنجی پراکندگی انرژی پرتو ایکس (EDS) (شکل 2-ب) پوشش ایجادی بر روی زیر لایه فولادی را نشان می دهد. همان گونه که در شکل (الف) مشاهده می شود. ذرات اکسید ایتریم به صورت یکنواخت و همگن در زمینه کبالت دچار پراکندگی شدند. پوشش اعمالی به طور کامل متراکم است و هیچگونه تخلخل و حفره ای در مقیاس بزرگ در آن نمایان و مشخص نیست.

 

تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از سطح نمونه های پوشش داده شده. توسط نرم افزار آنالیز تصویر ImageJ مورد بررسی قرار گرفت. و میانگین اندازه ذرات تقویت کننده در سطح پوشش 2/25 میکرومتر تعیین شد. میانگین اندازه ذرات تقویت کننده تقریباً 1/5 میکرومتر است. (شکل 3) که حاکی از اگلومره شدن ذرات Y2O3 در طی فرآیند آبکاری الکتریکی است.

 

شکل (4) تصویر میکروسکوپی الکترونی روبشی (شکل 4- الف). و تحلیل طیف سنجی پراکندگی انرژی پرتو ایکس (شکل4-ب) از مقطع عرضی نمونه مورد پوشش با کامپوزیت Co/Y2O3 را نشان می دهد. پوشش ایجادی چسبندگی کاملی به زیر لایه داشت و هیچ گونه تخلخل و جدایشی بین پوشش و زیر لایه مشاهده نمی شود. ضخامت پوشش متشکل روی تمام سطح زیر لایه فولادی تقریباً یکنواخت و برابر هفت میکرومتر تعیین شد.

2-3- چسبندگی پوشش به زیر لایه

شکل (5) نتایج آزمون چسبندگی به روش کراس کات را نشان می دهد.

نمایش تصویر سطح نمونه پوششی با Co/Y2O3 پس از این آزمون حاکی از آن است. که چسبندگی این پوشش بر اساس رده بندی استاندارد در کلاس 3B قرار دارد. یعنی پوشش در امتداد لبه ها و یا در محل های تقاطع برش های جدا گردید.

فولاد Crofer 22apu

و ناحیه جدا شده بیشتر از 5 درصد و کمتر از 15 درصد است. طبق استاندارد، این نتیجه به معنای این است که پوشش اعمالی چسبندگی مناسبی به زیر لایه فولادی دارد.

3-3- سینیتیک اکسیداسیون

به منظور مقایسه رفتار اکسیداسیون نمونه دارای پوشش و نمونه بدون پوشش. تغییرات وزن بر واحد سطح نمونه ها به عنوان تابعی از زمان اکسیداسیون اندازه گیری شد. هرچند استفاده از تغییر وزن برای تعیین مقاومت به اکسیداسیون آلیاژهای کروم دار در دماهای بالا. به دلیل تبخیر کروم، مقداری خطا را در تفسیر نتایج نشان می دهد. اما این نتایج بیشتر برای مقایسه رفتار اکسیداسیون نمونه ها استفاده می شوند. شکل (6-الف) تغییرات وزن ویژه و شکل (6-ب) مربع تغییرات وزن ویژه بر حسب زمان اکسیداسیون در 800 درجه سانتیگراد را نشان می دهد. بعد از 500 ساعت اکسیداسیون نمونه دارای پوشش تغییر وزنی برابر 0.45 میلی گرم. و نمونه بدون پوشش تغییر وزنی برابر 0.41 میلی گرم را از خود نشان می دهد.

 

با توجه به شکل (6-ب) می توان نتیجه گرفت که رفتار اکسیداسیونی این آلیاژ، هم به صورت پوشش دار. و هم به صورت بدون پوشش، با توجه به رابطه (1) از قانون سینیتیک پارابولیک پیروی می کند. زیرا بر طبق تئوری واگنر اگر نمودار مربع تغییرات وزن بر حسب دما یک خط راست باشد. نفوذ عناصر در لایه اکسیدی و یا پوشش، آهسته ترین فرایندی که نرخ اکسیداسیون را کنترل می کند. و تغییر وزن ماده مورد نظر از قانون پارابولیک تبعیت می کند.

 

که در آن δm تغییر وزن نمونه ها، A مساحت سطح نمونه ها، Kp ثابت نرخ پارابولیک،t زمان و C ثابت انتگرال است. که شروع سینیتیک پارابولیک را نشان می دهد. در اینجا دلیل رفتار پارابولیک نمونه های بدون پوشش و نمونه های دارای پوشش این است. که رشد لایه اکسید کروم متشکل روی نمونه ها از قانون پارابولیک تبعیت می کند.

مقادیر ثابت اکسیداسیون نمونه بدون پوشش از صفر تا 60 ساعت اکسیداسیون. برابر 5×13-10=Kp و از 50 تا 500 ساعت اکسیداسیون برابر 3×13-10=Kp است. نرخ اکسیداسیون بالاتر اولیه مربوطه به تشکیل پوسته اکسید کروم روی فولاد است. و پس از 50 ساعت اکسیداسیون با تشکیل پوسته اکسیدی نرخ اکسیداسیون کاهش می یابد. نرخ اکسیداسیون نمونه دارای پوشش هم در 100 ساعت ابتدایی اکسیداسیون بالاست (3×13-16=Kp).

 

دلیل این امر اکسیداسیون سریع کبالت است. که منجر به تشکیل اکسیدهای اسپینلی کبالت می شود. دلیل دیگری که می توان برای افزایش وزن بالای اولیه نمونه دارای پوشش با Co/Y2O3 (100 ساعت ابتدایی آزمون اکسیداسیون) ذکر کرد. اکسیداسیون همزمان پوشش و زیر لایه است. بعد این افزایش وزن سریع اولیه، مقدار افزایش وزن این نمونه با زمان اکسیداسیون به شدت کاهش می یابد. که دلیل این امر ایجاد یک لایه محافظ اکسیدی طی 100 ساعت ابتدایی فرآیند اکسیداسیون است.

 

با مقایسه زمان لازم برای تشکیل لایه محافظ اکسیدی در اثر اکسیداسیون پوشش اعمالی Co/Y2O3. با زمان لازم برای تشکیل لایه محافظ اکسیدی در پوشش هایی مانند MnCu و Ni-Co-Fe در شرایط کاری مشابه می توان گفت. سرعت تشکیل لایه اکسیدی در این پوشش بسیار بالاتر بوده و در کاهش نرخ اکسیداسیون نیز اثر بخشی بیشتری داشته است. کاهش نرخ اکسیداسیون پس از تشکیل این لایه اکسیدی محافظ نشان دهنده این است. که نفوذ اکسیژن به فصل مشترک فولاد و زیر لایه نیز به تأخیر افتاده است. که این در توافق با کار سایر پژوهشگران است.

فولاد Crofer 22apu

پس از 100 ساعت اکسیداسیون نرخ اکسیداسیون نمونه پوشش داده شده به شدت کاهش می یابد (8×14-10=Kp). این کاهش نرخ اکسیداسیون ناشی از تشکیل اکسید کبالت است. نرخ اکسیداسیون پایین، برای زمان های طولانی اکسیداسیون بسیار مهم است. زیرا نشان دهنده کاهش رشد لایه اکسید کروم است که مقاومت الکتریکی بالایی دارد. به طور کلی می توان گفت که محصول اکسیداسیون پوشش کبالت، نرخ رشد لایه اکسید کروم را کاهش داده است.

 

اکسید عناصر راکتیو سدهای مناسبی برای جلوگیری از تبخیر کروم نیستند. زیرا به طور معمول متخلخل و نازک هستند. بنابراین این اکسیدها نمی توانند عامل مناسبی برای جلوگیری از مسمومیت کاتد در سیستم های SOFC شوند. با وجود این حضور اکسید ایتریم در پوشش کبالت می تواند باعث افزایش چسبندگی پوشش به زیر لایه و نیز کاهش نرخ اکسیداسیون. و مقاومت الکتریکی سطحی نمونه پوشش داده شده در مقایسه با نمونه بدون پوشش شود.

 

4-3- ریزساختار و ترکیب شیمیایی نمونه های پس از اکسیداسیون بدون پوشش را پس از اکسیداسیون نشان می دهد.

فولاد Crofer 22apu

شکل (7) تصویر میکروسکوپی الکترونی روبشی از سطح نمونه

سطح نمونه بدون پوشش پس از 500 ساعت اکسیداسیون در هوا در 800 درجه سانتی گراد شامل یک لایه سیاه اکسیدی است. که روی این لایه دانه های هرمی شکل در جهت مرزدانه های لایه اکسیدی متشکل اند (شکل 7-الف). این دانه ها جزیره های کوچکی بر روی سطح نمونه تشکیل داده اند. نتایج تحلیل EDS از سطح نمونه نشان می دهد. که لایه سیاه رنگ شامل عناصر کروم، منگنز، اکسیژن و مقدار کمی عنصر آهن است. و دانه های هرمی شکل شامل عناصر کروم، منگنز و اکسیژن است (جدول 3). نتایج تحلیل پراش پرتو ایکس نشان می دهد. که لایه اکسیدی سیاه رنگ شامل اکسیدهای اسپینلی MnCr2O4 و FeCr2O4 است

 

. و ذرات هرمی شکل فقط رسوبات MnCr2O4 هستند (شکل 7). شکل (6-ب) سطح نمونه پوشش داده شده را بعد از 500 ساعت اکسیداسیون نشان می دهد که شامل ذرات هرمی شکل است. و علامت قابل توجهی از ترک و یا پوسته شدن در سطح آن دیده نمی شود. تحلیل پراش پرتو ایکس نشان می دهد که سطح نمونه پوشش داده شده بعد از اکسیداسیون شامل اکسیدهای اسپینلی MnCr2O4،MnCo2O4،Co3O4 و FeCr2O4 است (شکل8).

 

شکل (9) تصویر میکروسکوپی الکترونی روبشی و تحلیل پراش انرژی پرتو ایکس از مقطع عرضی مورد پولیش . نمونه های عاری از پوشش (شکل 8-الف و 8-ب) و مورد پوشش با کامپوزیت Co/Y2O3 (شکل 9-ج و 9-د) را نشان می دهد. در هر دو نمونه دو لایه روی زیر لایه فولادی مشاهده می شود. سطح نمونه بدون پوشش شامل یک لایه خارجی غنی از اکسید منگنز -کروم. و یک لایه داخلی غنی از اکسید کروم است که با نتایج سایر محققین مطابقت دارد.

 

ضخامت این لایه های اکسیدی همانطور که در شکل (9-الف) و (9-ب) نشان داده شده است. حدود سه میکرومتر است. تحلیل پراش پرتو ایکس تأیید می کند. که لایه داخلی اکسید کروم و لایه خارجی اکسید اسپینلی MnCr2O4 به علاوه مقدار کمی FeCe2O4 است (شکل 8). سطح نمونه پوشش داده شده نیز شامل یک لایه داخلی غنی از اکسید کروم و یک لایه خارجی غنی از اکسیدهای کبالت و منگنز-کبالت است. آنالیز نقشه عنصری از مقطع عرضی نمونه تشکیل این اکسیدهای اسپینلی را تائید می کند. ذرات Y2O3 که قبل از اکسیداسیون در سطح

 

نمونه پوشش داده شده مشاهده می شدند. (شکل 3-الف) بعد از اکسیداسیون روی سطح قابل مشاهده نیستند (شکل 7-ب)، اما در داخل لایه اکسید کبالت خارجی معلوم و مشخص میشود (شکل 9-ج). زیرا این ذرات در اثر رشد لایه اکسید کبالت به دلیل نفوذ یون های فلزی و اکسیژن، در این لایه فرو رفته اند. و در تصویر مقطع عرضی پوشش قابل مشاهده هستند. توزیع عناصر ایتریم و اکسیژن در مقطع نمونه پوشش دهی می شود. که به وسیله آنالیز map عنصری در شکل های (10-د) و (10-و) معلوم و مشخص است. نیز وجود ذرات اکسید ایتریم را در مقطع عرضی پوشش اثبات می کند. لایه اکسید اسپینلی کبالت چسبندگی خوبی به لایه اکسید داخلی و نیز زیرلایه فولادی دارد (شکل 9-ج).

 

نفوذ عناصر در فصل مشترک پوشش و زیر لایه مسئله رایجی است. در تحقیقات مورد انجام توسط کروکاوا و جالانتا مشخص شد که منگنز. آهن و کروم می توانند از طریق مکانیزم نفوذ حجمی و از طریق مکانیزم مرزدانه. در اسپینل های Co و Mn-Cr و در دمای 800 درجه سانتی گراد نفوذ کنند. ابتدا همزمان با تشکیل پوشش Co/Y2O3، نفوذ Co از پوشش به زیرلایه و نفوذ Fe و Cr از زیرلایه به سمت پوشش رخ می دهد. اما مقدار نفوذ این عناصر بسیار کم است. Cr و Fe در طول مراحل اولیه اکسیداسیون نیز نفوذ می کنند.

 

که این امر منجر به مشاهد Fe در پروفیل لایه اسپینلی بعد از اکسیداسیون می گردد (شکل 9-د). آنالیز Map عنصری نیز نفوذ این عناصر را تأیید می کند (شکل 10). اما از آنجایی که انرژی آزاد منفی تشکیل اکسید کروم بیشتر از انرژی آزاد تشکیل اکسید آهن است. اکسید کروم پایدارتر از اکسید آهن است. بنابراین لایه Cr2O3 در فصل مشترک پوشش و زیرلایه تشکیل می شود. از سوی دیگر با توجه به اینکه ضریب نفوذ یون های فلزی در ترتیب DMn>DFe>DCr کاهش می یابد. به دلیل ضریب نفوذ بالاتر یونهای منگنز، از زیرلایه به سمت سطح فولاد لایه اسپینلی MnCr2O4 روی سطح لایه اکسیدی Cr2O3 تشکیل می شود. بنابراین فشار جزئی موضعی اکسیژن در اثر تشکیل MnCr2O4 و Cr2O3 بسیار کاهش یافته و برای تشکیل اکسید آهن بسیار کم است.

 

فولاد Crofer 22apu

مقایسه تصاویر شکل (9) نشان می دهد. که ضخامت لایه Cr2O3 تشکیلی روی نمونه بدون پوشش حدود دو میکرومتر است. در حالی که ضخامت لایه Cr2O3 تشکیلی روی نمونه مورد پوشش دهی حدود 700 نانومتر است. بنابراین لایه پوشش نرخ رشد لایه Cr2O3 را به حدود یک سوم کاهش می دهد. این لایه پوشش محافظ از نفوذ کروم به سمت خارج و نفوذ اکسیژن به سمت داخل فولاد جلوگیری کرده. و به همین دلیل نرخ رشد لایه اکسیدی Cr2O3 را کاهش می دهد . اثر اکسید عناصر اکتیو در کاهش رشد لایه اکسیدی Cr2O3. با توجه به اثر این عناصر بر افزایش مقاومت به اکسیداسیون فولادهای مشابه هنگامی که به عنوان پوشش روی این آلیاژها اعمال می شوند. توضیح داده می شود.

5-3- رفتار الکتریکی

پوشش مورد اعمال روی اتصال دهنده داخلی در پیل های سوختی اکسید جامد باید دارای مقاومت الکتریکی سطحی کمی باشد.

 

تا هدایت الکتریکی بین الکترودهای سلول های مجاور را افزایش دهد. بنابراین برای نشان دادن مفید بودن پوشش کامپوزیتی اعمال شده روی اتصال دهنده فولادی باید ثابت کرد. که این پوشش در شرایط کاری پیل های سوختی اکسید جامد، هدایت الکتریکی بالاتری در مقایه با نمونه بدون پوشش دارد. بدین منظور مقدار مقاومت الکتریکی سطحی نمونه ها بعد از 500 ساعت اکسیداسیون در هوا در 800 درجه سانتی گراد اندازه گیری شد. شکل(11) نمودار وابستگی مقاومت الکتریکی سطحی به دما را نشان می دهد. مقدار مقاومت الکتریکی سطحی با افزایش دما از 650 تا 800 درجه سانتی گراد کاهش می یابد. این رفتار مشابه رفتار مواد نیمه رساناست. که نشان می دهد هدایت الکتریکی با دما فعال می شود. مقدار مقاومت الکتریکی سطحی در این مواد با استفاده از رابطه (2) محاسبه می شود.

فولاد Crofer 22apu

 

که در آن A ثابت تناسب، T دما بر حسب کلوین. Ea انرژی اکتیواسیون برای هدایت از شیب نمودار (ASR/T) log بر حسب (T/1) محاسبه می شود (شکل 11). مقدار انرژی اکتیواسیون برای نمونه بدون پوشش برابر 26/22 کیلوژول بر مول و برای نمونه پوشش دهی شود. برای 11/53 کیلوژول بر مول به دست آمد. نمونه پوشش دهی میشود. در تمام محدوده های دمایی بررسی شده مقدار مقاومت الکتریکی سطحی کمتری از خود نشان می دهد. که این امر دلیلی بر اثر مفید پوشش اعمالی در جهت جلوگیری از تشکیل و رشد لایه های اکسیدی.

 

با مقاومت الکتریکی بالا مانند Cr2O3 است. دلیل مقدار مقاومت الکتریکی سطحی کمتر نمونه پوشش دهی میشود. تشکیل ترکیبات اسپینلی در طول فرآیند اکسیداسیون است. این ترکیبات اسپینلی که دارای ساختار مکعبی به صورت، A1+XB2-XO4 هستند. دارای آنیون های اکسیژن که مرکز وجود را پر می کنند. و کاتیون های A و B از عناصر مشابه دارای والانس های متفاوت نیز هستند. این کاتیون ها موقعیت های اکتاهدرال یا تتراهدرال را پر می کنند. بنابراین امکان انتقال راحت تر الکترون ها بین کاتیون های مجاور با والانس مشخص وجود دارد. این امر هدایت الکتریکی ترکیبات اسپینلی را افزایش می دهد. تحقیقات نشان می دهد که انرژی اکتیواسیون برای انتقال الکترون ها با جانشینی یون های چهار ظرفیتی شبیه منگنز کاهش می یابد.

 

بنابراین اگرچه وجود منگنز در پوشش ممکن است پارامتر شبکه و نفوذ سربالایی کروم را افزایش دهد. اما هدایت الکتریکی پوشش را افزایش می دهد. از سوی دیگر، کبالت یک عنصر نوع P است. که تأثیر مهمی روی افزایش هدایت الکتتریکی ترکیبات اسپینلی مانند MnCo2O4 شصت ثانیه بر سانتی متر. CoCr2O4 هفت و چهار دهم ثانیه بر سانتی متر و CoFe2O4 نود و سه صدم بر سانتی متر. در مقایسه با ترکیباتی مانند Cr2O3 دو صدم ثانیه بر سانتی متر.

 

و Mn,Cr) 3O4) پنچ دهم ثانیه بر سانتی متر برای MnCr2O4. و دو صدم ثانیه بر سانتی متر برای Mn1.2 Cr1.8O4 دارد. مقدار مقاومت الکتریکی سطحی کمتر نمونه پوششی در مقایسه با نمونه بدور از پوشش نشان می دهد. که ذرات Y2O3 عوامل مخربی برای هدایت الکتریکی پوشش نیستند و با کاهش نرخ اکسیداسیون نمونه پوشش می شدند. و بهبود چسبندگی پوشش به زیر لایه باعث افزایش هدایت الکتریکی نیز می شوند.

شکل (12) تغییرات مقاومت الکتریکی سطحی نمونه ها بر حسب زمان اکسیداسیون را در هوا در 800 درجه سانتی گراد نشان می دهد. مقدار مقاومت الکتریکی سطحی نمونه در تمام محدوده زمانی با افزایش زمان افزایش می یابد. بعد از 200 ساعت اکسیداسیون، مقدار مقاومت الکتریکی سطحی برای نمونه بدون پوشش برابر 25/9 میلی اهم بر سانتی متر مربع. و برای نمونه مورد پوشش برابر 15/8 میلی اهم بر سانتی متر مربع است. بایستی توجه داشت که مقدار مقاومت الکتتریکی سطحی یک اتصال دهنده فلزی پوشش داده شده.

 

با یک پوشش محافظ تحت تأثیر لایه پوشش و لایه اکسیدی که در فصل مشترک فلز و پوشش. در طی شرایط کاری پیل های سوختی اکسید جامد تشکیل می شود، است. بنابراین یکی از عوامل مهمی که باعث کاهش مقاومت الکتریکی سطحی نمونه پوشش داده شده است. ضخامت کمتر لایه اکسیدی Cr2O3 در این نمونه (حدود 700نانومتر) در مقایسه با نمونه بدون پوشش (حدود دو میکرومتر) است. زیرا این لایه اکسیدی مقاومت الکتریکی بالایی دارد. به طور کلی مقدار مقاومت الکتریکی سطحی کمتر نمونه مورد پوشش نشان می دهد که تأثیر مثبت پوشش اعمالی روی اتصال دهنده فولادی است.

4- نتیجه گیری

1- پوشش کامپوزیتی Co/Y2O3 با چسبندگی خوب روی فولاد زنگ نزن فریتی Crofer 22APU به روش آبکاری الکتریکی با جریان مستقیم تشکیل شد.

2- پوشش اعمالی باعث کاهش نرخ خوردگی فولاد Crofer 22APU. در محدوده 100 تا 500 ساعت اکسیداسیون در هوا در دمای 800 درجه سانتی گراد شد.

3-یک پوسته اکسیدی دو لایه روی نمونه پوشش داده شده با Co/Y2O3. بعد از 500 ساعت اکسیداسیون در هوا در دمای 800 درجه سانتی گراد تشکیل شد. که لایه داخلی آن شامل عناصر کروم و اکسیژن و لایه خارجی آن شامل عناصر کبالت، کروم، منگنز، اکسیژن، آهن و ایتریم بود.

4- تحلیل پراش انرژی پرتو ایکس نشان داد که ضخامت پوسته اکسیدی Cr2O3. در نمونه بدون پوشش حدود سه برابر نمونه دارای پوشش می گردد.

اندازه گیری مقدار مقاومت الکتریکی سطحی نمونه ها بر حسب دما نشان داد که نمونه ها رفتاری مشابه مواد نیمه رسانا دارند. و همواره مقدار مقاومت الکتریکی سطحی نمونه پوشش داده شده کمتر از نمونه بدون پوشش است.

 

فاطمه سعید پور، مرتضی زند رحیمی، هادی ابراهیمی فر.

1- دانشکده مهندسی مواد، مجتمع آموزش عالی فنی و مهندسی اسفراین. 2-دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه شهید باهنر کرمان. 3-دانشکده مهندسی مکانیک و مواد، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته

مواد پیشرفته در مهندسی، سال 38، شماره 1،بهار 1398

 

شرکت خشکه و فولاد پایتخت (( مدیریت : جواد دلاکان )) صنعتگران عزیز، افتخار داریم. که سی سال تجربه گرانبهای خویش را در زمینه عرضه انواع ورق آلیاژی. و انواع فولاد آلیاژی برای خدمت رسانی به شما هموطنان کشور عزیزمان ایران ارائه می دهیم. پیشاپیش از اینکه شرکت خشکه و فولاد پایتخت را جهت خرید خود انتخاب می نمایید سپاسگزاریم.ارتباط با ما:
۰۹۱۲۱۲۲۴۲۲۷
۰۹۳۷۱۹۰۱۸۰۷
تلفن: ۰۲۱۶۶۸۰۰۲۵۱
فکس: ۶۶۸۰۰۵۴۶

ارتباط با ما در شبکه های اجتماعی

https://t.me/foolad_paytakht تلگرام

https://www.instagram.com/folad_paytakht اینستاگرام

https://www.instagram.com/foolad_paytakht.ir اینستاگرام

 

فولاد گرمکار چیست؟ فولادهای گرمکار محصولاتی آلیاژی هستند که در دمای بالای 316 درجه سانتیگراد مورد استفاده قرار می گیرند.

فولاد ابزار گرمکار

و توانایی حفظ خواص خود در دمای بالا را دارند. این دسته یکی از مهمترین و مقاوم ترین فولاد هستند. که از آنها به عنوان قالب و ابزارها در دمای بالا در صنعت استفاده می شود.

فولاد ابزار گرمکار

فولاد گرمکار همانطور که از نامش پیداست قادر به تحمل سایش و فشار در دمای بالا هستند. این خانواده فولادها به دو دسته تقسیم می شوند. که عنصر اصلی گروه اول مولیبدن و عنصر اصلی گروه دوم تنگستن است. اما کروم، مولیبدن و وانادیوم را می توان از اصلی ترین عناصر موجود در فولاد گرمکار دانست. فولادهای گرمکار مقاومت به سایش بالایی دارند. و زمانی که در دمای بالایی قرار گیرند. هیچگونه نرمی و تغییر شکلی نخواهند داشت.

 

و به دلیل داشتن کروم بالا به اکسایش در دمای بالا نیز مقاومند. فولاد 2344 یکی از فولادهای این دسته است. که با نام فولاد H13 نیز عرضه می شود. از فولاد 2344 در تجهیزات اکستروژن داغ استفاده می شود. و از خواص مناسب آن میتوان به مقاومت در ضربه خوب اشاره کرد. یکی دیگر از فولادهای این دسته فولاد 2365 است که در قالب های پرس کاربرد دارد. و مقاومت به ضربه مناسبی نیز دارد. سومین فولاد این دسته فولاد 2367 است که تفاوت اندکی با فولاد 2365 دارد و تفاوت آنها بیشتر در کروم موجود در آنهاست.

بطور کلی فولادهای ابزار گرم کار، فولادهایی اند که اساساً قادر به مقاومت در برابر سایش تا 540 درجه سانتیگراد. و گرما که در واحدهای تولیدی غالب بوده و فرآیندهایی مانند شکل دهی. برش و پانچ کردن فلزات در دماهای بالا از 480 تا 760 درجه سانتیگراد (1900 تا 1400 درجه فارنهایت) را انجام می دهند.

ترکیبات

این دسته از فولادها به عنوان فولادهی گروه H تعیین می شوند. و دارای 0.35% تا 0.45% کربن، 6% تا 25% کروم، وانادیوم، مولیبدن و تنگستن به عنوان سایر عناصر آلیاژی هستند. از تنگستن به دلیل مقاومت در برابر درجه حرارت بالا. و مقاومت در برابر رشد دانه، در درجه اول در فولادهای ابزار شکل دهی گرم استفاده می شود.

فولادهای گرمکار دارای کربن نسبتاً کم حجم دارای حداکثر چقرمگی و دارای عناصری مثل Co،W،MO. به ترتیب (مولیبدن، تنگستن و کبالت) جهت مقاومت به نرم شدگی در دمای بالا میباشند. افزودن وانادیم مقاومت حرارتی فولاد را افزایش می دهد. اما در کل وانادیم جهت افزایش مقاومت به سایش به این فولادها اضافه می شود.

انواع فولاد گرمکار

فولاد تنگستن دار

سه فولاد 1.2542 -1.2567-1.2581 دارای تنگستن هستند. تنگستن سختی پذیری را افزایش می دهد. و همچنین مقاومت به سایش را نیز بالا می برد. تنگستن مقاومت گرمایی فولاد را افزایش می دهد. مقاومت به سایش مناسب این فولاد به علت وجود عنصر کروم است. این خاصیت در دمای بالا نیز در فولاهای گرمکار وجود دارد. فولادهای تنگستن دار به دلیل چقرمگی پایین موارد استفاده محدودی دارد.

فولاد ابزار گرمکار

فولاد مولیبدن دار

سه فولاد 1.2344، 1.2767،1.2714 در دسته فولادهای مولیبدن دار در فولادهای گرم کار است. مولیبدن ساختار ریزدانه سازی فولاد را بهبود می بخشد. و مقاومت حرارتی آن را افزایش می دهد. این عنصر خواص زیر را در فولاد افزایش می دهد.

-قابلیت جوشکاری

-مقاومت تسلیم

-مقاومت نهایی

-و در نهایت مقاومت به شوک الکتریکی

فولاد 2344

فولاد 1.2344 از پرکاربردترین و مهمترین فولاده در خانواده گرمکار است. که آن را با فولاد H13 و 40CrMoV5 نیز می شناسند. از خواص آن می توان به مقاومت به ضربه خوب، ماشینکاری، مقاومت بالا نسبت به شوک حرارتی و سختی پذیری مناسب اشاره کرد. که فولاد 2344 را برای اکستروژن داغ ابزارها و قالب های مورد استفاده برای تولید قطعات فلزی مناسب کرده است. مقاومت به سایش این فولاد هم به دلیل وجود وانادیم در ترکیبات آن است. از کاربردهای دیگر آن میتوان به قالب های پتک کاری. قالب های پلاستیک، تجهیزات اکستروژن داغ، مقاطع توخالی، پیچ و مهره و بولت را نام برد.

فولاد ابزار گرمکار

از کاربردهای دیگر این فولاد می توان به قالب های ریختگری روی، منیزیم و آلومینیم اشاره نمود.

تولیدکنندکان معروف و مهم این نوع فولاد

-BOHLER اتریش

-ASSAB سوئد

-DSS اوکراین

-SMART STEEL سوئیس

فولاد 2343

فولاد 1.2343 یا H11 فولادی نزدیک به فولاد 2344 است. و تفاوت آن ها به دو عنصر آلیاژی محدود می شود. این تفاوت در کربن بسیار ناچیز ولی در وانادیوم زیاد است. H11 نسبت به H13 وانادیم بیشتری دارد.

فولاد 2714

فولاد 1.2714 از ارزان ترین و پرکاربردترین فولادهاست. گرمکار 2714 در سایر استانداردها با نام فولاد W500، فولاد L6 و در استاندارد دین آلمان با نام 55NICrMoV7 نیز معرفی میشود. برای ساخت قالب ها به خصوص قالب های بسیار بزرگ از فولاد 2714 استفاده می شود. در خانواده فولادهای گرمکار دو دسته وجود دارد. که به فولادهای مولیبدن دار و فولادهای تنگستن دار تقسیم بندی می شوند و فولاده 1.2714 در دسته فولادهای مولیدن دار قرار می گیرد. برخی از این فولاد را به دلیل استفاده در قالب های پلاستیک همراه با فولاد 1.2738 فولاد قالب پلاستیک نیز می نامند. خواصی مانند چقرمگی و سختی پذیری بسیار خوب باعث شده. تا بتوان از مقاومت سایشی متوسط یا حتی متوسط رو به پایین این فولادها بتوان چشم پوشی کرد.

فولاد 2365

فولاد 1.2365 به علت مقاوم بودن در برابر ضربه در قالب های پرس کاربرد دارد. گرمکار 1.2365 در خانواده فولادهای گرمکار در دسته فولادهای دارای مولیبدن قرار می گیرد. این فولاد در استاندارد AISI آمریکا با نام H10 شناخته می شود.

فولاد 2367

فولاد گرمکار 1.2367 با فولاد 1.2365 تفاوت ناچیزی دارد. و تفاوت آنها بیشتر در میزان کروم موجود در آنهاست. از فولاد 1.2367 برای ساختن قالب و به ویژه قالب های بسیار بزرگ، قالب های اکستروژن میله و لوله در مقاطعع بزرگ بکارگیری میشود. دو عنصر مولیبدن و کروم از عناصر پایه و این فولاد و درصد آن ها از سایر عناصر بیشتر است.

فولاد 2767

فولاد 1.2767 که در خانواده فولادهای مولیبدن دار قرار می گیرد. دارای مشخصه 45NiCrMo16 در استاندارد DIN آلمان است. و در قالب های قاشق و چنگال مورد استفاده قرار می گیرد. این فولاد از جمله فولادهای دو منظوره گرمکار و سردکار می باشد. که کاربردهای ویژه ای را موجب می شود.

شرکت خشکه و فولاد پایتخت (( مدیریت : جواد دلاکان )) صنعتگران عزیز، افتخار داریم. که سی سال تجربه گرانبهای خویش را در زمینه عرضه انواع ورق آلیاژی. و انواع فولاد آلیاژی برای خدمت رسانی به شما هموطنان کشور عزیزمان ایران ارائه می دهیم. پیشاپیش از اینکه شرکت خشکه و فولاد پایتخت را جهت خرید خود انتخاب می نمایید سپاسگزاریم.ارتباط با ما:
۰۹۱۲۱۲۲۴۲۲۷
۰۹۳۷۱۹۰۱۸۰۷
تلفن: ۰۲۱۶۶۸۰۰۲۵۱
فکس: ۶۶۸۰۰۵۴۶

ارتباط با ما در شبکه های اجتماعی

https://t.me/foolad_paytakht تلگرام

https://www.instagram.com/folad_paytakht اینستاگرام

https://www.instagram.com/foolad_paytakht.ir اینستاگرام

 

ورق مخزنی – حرارتی A285-فولاد حرارتی- فولاد آتشخوار – فولاد حرارتی – فولاد مخزنی – ورق مخازن ذخیره سازی- فولاد کشتی سازی

ورق مخزنی- ورق حرارتی- ورق A285 -ورق آتشخوار- فولاد آتشخوار

ورق‌های حرارتی همانطور که که از نامشان مشخص میباشد.، به دلیل مقاومت بالای آنها که در مقابل حرارت خود نشان میدهند. شناخته میشوند. در نتیجه این نوع فلز آلیاژی قادر است . مایعات و گازهای با دمای بالا را از خود عبور دهند. ضمناً، این نوع از ورق‌ها، بعلت خصوصیتهای منحصر به فردی که دارا هستند. در مخازن تحت فشار مورد استفاده قرار می‌گیرند. ورق‌های A516-A283– A285 از با اهمیت ترین آلیاژهای آتشخوار یا مخزنی محسوب میشوند.

A285

ASTM A285 گونه ایی از فولاد ساده کربنی است. که برای تجهیزات مخازن تحت فشار جوش داده شده بعنوان دیگ بخار- مخزن ذخیره‌سازی- مبدل‌های حرارتی و … در نظر گرفته شده است . که دارای ۳ نوع گرید فولادی (گرید A، B، C ) است. مقاومت کششی آن نیز از ۳۱۰ الی ۵۱۵ مگاپاسکال است. بطور معمول صفحه فولادیASTM A285 به صورت نورد شده تحویل داده می‌شود. A285 از با اهمیت تری آلیاژهای آتشخوار یا مخزنی محسوب میگردد. فولاد ASTM A285 با اشکالی چون : ورق‌های فولادی- کویل فولادی،-لوله فولادی تولید میشود .این فولاد از قابلیت جوش‌پذیری مطلوبی برای جوشکاری ذوبی در تجهیزات مخازن تحت فشار برخوردار است. بطور کلی-ضخامت حداکثر این نوع از ورق‌ها به 50mm محدود است . تا از خاصیت مکانیکی آن اطمینان حاصل گردد.

خصوصیات ورق مخزنی – حرارتی A285

مقاوم در برابر خوردگی – ابعاد دقیق – ضد زنگ – فشار و درجه حرارت بالا را تحمل میکند.- توزیع عالی تنش

کاربرد ورق مخزنی

• مخازن تحت فشار راکتور هسته‌ای
• دیگ بخار و مبدل حرارتی
• توربین‌های گازی و بخار
• نیروگاه‌های حرارتی
• نوار نقاله کشویی
• صنایع شیمیایی

آزمایش تست مخرب و غیرمخرب ورق مخزنی – حرارتی A285

آزمون‌هایی که روی این ورق‌ها می‌تواند انجام می‌شود:
• بررسی خواص مکانیکی مانند کشش
• آنالیزشیمیایی-تجزیه و تحلیل طیف
• آزمایش اشعه ایکس
• تجزیه و تحلیل هیدرواستاتیک

ترکیب شیمیایی ورق مخزنی این نوع ورق

ترکیب شیمیایی ورق مخزنی A285 به شرح ذیل است

ASTM A285 Chemical Composition	Grade A	Grade B	Grade C
Carbon, max	۰٫۱۷	۰٫۲۲	۰٫۲۸
Manganese, max	۰٫۹۰	۰٫۹۰	۰٫۹۰
Phosphorus, max	۰٫۰۳۵	۰٫۰۳۵	۰٫۰۳۵
Sulphur, max	۰٫۰۳۵	۰٫۰۳۵	۰٫۰۳۵

خواص مکانیکی این نوع ورق

خواص مکانیکی ورق حرارتی A285 به شرح ذیل است

Tensile strength, [MPa]	Yield strength, min, [MPa]	Elongation in under [50mm], min, %
۳۸۰-۵۱۵	۲۰۵	۲۷

فولادی که این مشخصات را داشته باشد، یک محصول با مقاومت کششی ۶۰ ksi است که از نظر خصوصیات فیزیکی و مکانیکی شبیه به فولاد کربن ۱۰۳۰ ساده است.

مشخصات این نوع ورق

مشخصات ورق‌های A285 طبق استاندارد به شرح ذیل است

Standard	AISI, ASTM, BS, DIN, GB, JIS
Thickness	۳ – ۳۰۰ mm
Width	۱۰۰۰ – ۴۰۰۰ mm
Length	۱۰۰۰ -۱۲۰۰۰ mm

این نوع ورق به عنوان ماده قابل جوشکاری در ساخت مخازن تحت فشار و دیگ‌های بخار با استفاده از جوشکاری ذوبی – یعنی اتصال مواد با ذوب آنها به یکدیگر- استفاده می‌شود. برای اطمینان از استحکام داخلی این نوع از ورق‌ها با ضخامت حداکثر 50mm در کلیه گریدها ارائه شده است. از آنجا که ASTM A285 استحکام کششی بالایی را نشان نمی دهد.معمولاً در ساخت مخازن ذخیره و مخازن کنترل شده با فشار کم استفاده می‌شود.

فولاد آلیاژی چیست

فولاد آلیاژی – نام دیگر این نوع فلز (به انگلیسی: Alloy steel) فولادی است که با عناصر گوناگون بصورت آلیاژ درآمده است. برای بهبود ویژگی‌های مکانیکی این فلز میتوان از ۱٫۰ تا ۵۰٪ از وزن آن را آلیاژ کرد. آلیاژهای فولاد دو دسته‌اند: فولاد کم‌آلیاژ و فولاد پُرآلیاژ. تفاوت میان این دو، می‌توان گفت، قراردادی است: اسمیت و هاشمی تفاوت این دو را در ۴٫۰٪ دانسته‌اند در حالی که گروه دگرمو آن را در ۸٫۰٪ می‌دانند. در حالت کلی وقتی صحبت از «آلیاژ فولاد» می‌شود منظور فولاد کم‌آلیاژ است.

خود این فلز در واقع نوعی آلیاژ است. اما تمام گونه‌های این نوع فلز را آلیاژ نمی‌خوانند. ساده‌ترین نوع فولاد که تقریباً می‌توان گفت آهن است (نزدیک به ۹۹٪) خود با عنصر کربن آلیاژ شده‌است .

از ترکیب عناصر مختلفت با فولاد و آلیاژسازی، برخی ویژگی‌های فولاد کربن مانند مقاومت-سختی – چقرمگی -سایش – سخت شدگی-سختی در دمای بالا.به گونهٔ درخور توجهی بهبود می‌یابد. برای دستیابی به بعضی از این ویژگی‌ها باید عملیات حرارتی روی فلز انجام شود.

ویژگی‌های یادشده در بالا در کاربردهای ویژه‌ای چون پرّه‌های توربین ،موتور جت ، فضاپیماها و رآکتورهای هسته ای ، بسیار مورد نیاز است. به دلیل ویژگی‌های فرومغناطیس آهن، بعضی آلیاژهای فولاد و پاسخی که این آلیاژها در محیط مغناطیسی می‌دهند، اهمیت ویژه‌ای پیدا می‌کند. در موتورهای الکترونیکی و ترانسفورماتورها نیز چنین است.

فولاد سردکار

و به عنوان یک فولاد سردکار و پرآلیاژ شناخته می شود. که میزان سختی آن بیشتر از فولاد SPK است .و همین باعث شده در صنایع کاربرد زیادی داشته باشد. این مدل فولاد کاربرد فراوانی دارد که در زیر با آن ها اشاره می کنیم:. برخی از کاربردها تیغه های فولادی برای برش محصولات پشمی قالب های دوره زنی .و سوراخ کاری وسایل خان کشی قالب های کله زنی سرد قالب های ریختگی تحت فشار آلومنیوم قالب های تولید لوله ‌قالب های خان کشی گیج ها ‌ابزارهای چوب بری تحت تنش بالا و بدون نیاز. به چقرمگی خیلی زیاد ابزار پرس در صنایع سرامیک و داروسازی پانچ ها، برقوها نازل های سند بلاست تیغه های برش صفحات نوارهای فولادی تا ضخامت 3 میلیمتر.

شرکت خشکه و فولاد پایتخت صنعتگران عزیز، افتخار داریم که سالها تجربه گرانبهای خویش را در زمینه عرضه انواع ورق آلیاژی و انواع فولاد آلیاژی برای خدمت رسانی به شما هموطنان کشور عزیزمان ایران ارائه می دهیم. پیشاپیش از اینکه شرکت خشکه و فولاد پایتخت را جهت خرید خود انتخاب می نمایید سپاسگزاریم.
ارتباط با ما:
۰۹۱۲۱۲۲۴۲۲۷
۰۹۳۷۱۹۰۱۸۰۷
تلفن: ۰۲۱۶۶۸۰۰۲۵۱
فکس: ۶۶۸۰۰۵۴۶

ارتباط با ما در شبکه های اجتماعی

https://t.me/foolad_paytakht تلگرام

https://www.instagram.com/folad_paytakht اینستاگرام

https://www.instagram.com/foolad_paytakht.ir اینستاگرام

 

 

بررسی ریزساختاری و شکست نگاری فولاد عملیات حرارتی شده ی ASTM A516 Gr 60 تحت بارگذاری دینمامیکی

ورق A516

در پژوهش حاضر ریزساختار و سطح شکست ضربه فولاد ساده کربنی و میکروآلیاژی ASTM 516 Gr 70. تولید شده با نورد گرم که سیکل عملیات حرارتی کوئنچ و تمپر بر روی آن انجام شده، بررسی شده است. نمونه ها به مدت 30 دقیقه در دمای 890 درجه سانتی گراد در حمام نمک آستنیته شده. و بلافاصله درون آب با دمای 25 درجه سانتی گراد کوئنچ شدند.

سپس نمونه ها در دمای 200 – 400 و 60 درجه سانتی گراد در حمام نمک. به مدت 45 دقیقه حرارت داده شده و تمپر شدند. جهت بررسی مقاومت در برابر بارهای ناگهانی دینامیکی (نرخ کربن زیاد). نمونه ها تحت آزمون ضربه چارپی در دماهای 25+، 25- و 75- درجه سانتی گراد قرار گرفتند. با تحلیل ریزساختار نمونه ها مشخص شد که با افزایش دمای تمپر. مورفولوژی مارتنزیت تمپر شده خشن تر گردیده. و ساختار به حال تعادلی (آنیل شده) نزدیک تر شده و انرژی ضربه افزایش و سختی کاهش می یابد. بهترین نتایج در دمای تمپر 600 درجه سانتی گراد به دست آمده است.

ورق a516

فولاد های ساده کربنی و میکروآلیاژی از خانواده فولادهای کم آلیاژی استحکام بالا با مقادیر محدودی عناصر کاربید ساز قوی نظیر Nb، Ti و V جهت کنترل رشد دانه های آستنیت می باشند. که از جمله آن فولاد ASTM A516 Gr70 می باشد. در حال حاضر ورق فولادی A516 کاربرد بسیار زیادی در ساخت بدنۀ مخازن تحت فشار دارد. که علت آن دارا بودن همزمان استحکام و قابلیت انعطاف مطلوب و قابلیت جذب انرژی ضربه در دمای پایین است. این خانوادۀ فولادهای A516، ورق های فولادی استحکام بالای کوئنچ – تمپر را تحت پوشش قرار می دهند. که برای کاربرد در بویلرهای جوشکاری شده و دیگر مخازن تحت فشار بسیار مورد استفاده هستند.

این مشخصه شامل تعداد زیادی از عیارهاست که توسط تولید کننده های مختلفی ساخته می شوند. اما همۀ عیارها دارای خواص مکانیکی و ویژگی های کلی یکسانی هستند.ماکزیمم ضخامت ورق هایی که تحت این مشخصات تولید می گردند به صورت جدول 1 است. یکی از روش های مقرون به صرفه. و مرسوم برای بهبود خواص مکانیکی این فولادهای تولید شده با روش نورد گرم. عملیات حرارتی می باشد. در این فولادها در صورت اضافه نمودن عناصر آلیاژی معمولاً سرعت رشد دانه. به علت اثر کششی اتم محلول عناصر آلیاژی جدایش یافته به داخل مرزدانه های آستنیت کاهش می یابد.

ورق a516

کنترل رشد دانه های آستنیت در طی پروسه نورد گرم و نهایتاً عملیات حرارتی. بسته به نوع مقدار عناصر کاربیدسازی قوی Nb،Ti و V دارد. تحقیقات نسان می دهد که تشکیل کاربیدها. نیتریدها و کربونیتریدهای عناصر ذکر شده (ذرات فاز ثانویه) موجب قفل شدن مرز دانه ها می گردد. و این کار به قدری مؤثر می باشد. که باعث می شود، در دماهای پایین آستنیته کردن، هیچ رشد دانه ای اتفاق نیفتد.

حال در این پژوهش، با اتکا و توجه به موارد ذکر شده هدف این است. که با اجرای سیکل عملیات حرارتی کوئنچ و تمپر فولاد ASTM A516 Gr70. در حمام نمک مذاب خنثی با دماهای 200 – 400 و 600 درجه سانتی گراد. تأثیر دمای تمپر در یک زمان تمپر ثابت در فولاد مذکور بر روی انرژی ضربه (بارگذاری دینامیکی). برای دماهای آزمون 25+ ، 25- و 75 – درجه سانتی گراد که در گذشته کمتر مورد بررسی قرار گرفته است. در کنار تحلیل ریزساختار و سطوح شکست ضربه مورد ارزیابی قرار گیرد و بهترین نتیجه استخراج گردد.

روش تحقیق

در این پژوهش فولاد ساده کربنی و میکرو آلیاژی ASTM A516 Gr70 مورد تحقیق و بررسی قرار گرفت. ترکیب شیمیایی این فولاد که با رعایت استاندارد محیطی ASTM E406-81(2008) انجام شد در جدول 2 آمده است. این فولاد طی مراحل ذوب در کورۀ قوس الکتریکی به صورت تختال ریخته گری شد. سپس این تختال طی انجام یک پروسه نورد گرم به ورق با ابعاد (25000*2000*25) میلی متر تبدیل گردید. سپس مقداری از سطح ورق نورد شده جدا کرده. و نمونه های استاندارد ضربه به صورت عمود بر راستای نورد از سطح ورق انتخاب شده. و توسط اره ی نواری برش داده شدند.

جهت عملیات حرارتی، نمونه ها با نرخ گرمایشی A C/S. تا دمای 620 درجه سانتی گراد به مدت 20 دقیقه پیشگرم شدند. سپس نمونه ها با همان نرخ حرارتی تا دمای 890 درجه سانتی گراد. به مدت زمان 25 دقیقه در حمام نمک مذاب. آستنیته شده و در آب کوئنچ شدند. در نهایت عملیات تمپر در حمام نمک مذاب. در دماهای 200، 400 و 600 درجه سانتی گراد به مدت 45 دقیقه انجام شد.

ورق a516

آزمون ضربه به منظور ارزیابی مقاومت به شکست ضربه ای (بارگذاری دینامیکی ناگهانی). این ورق فولادی و آنالیز تصاویر سطوح شکست ضربه آن جهت تعیین مد شکست. با میکروسکوپ الکترونی روبشی انجام گردید. آزمون ضربه به دور روش شارپی و ایزود انجام می گردد. که در این تحقیق از روش شارپی استفاده شد. و نمونه سازی آن هم بر اساس استاندارد ASTM E23-07a با ابعاد (55*10*10) میلی متر انجام گرفت.

از بررسی متالوگرافی جهت بررسی ریزساختار و ارزیابی کیفی این ورق فولادی در شرایط کوئنچ و تمپر. در دماهای 200 – 400 و 600 درجه سانتی گراد استفاده گردید. نمونه سازی و بررسی ریزساختار طبق استاندارد انجام شد. محلول اچ مورد استفاده نایتال 2% بوده و میکروسکوپ نوری مورد استفاده Olympus مدل PMG3 بوده است. عملیات سختی سنجی با استفاده از دستگاه EMCO TEST با مدل MAU 750. بر روی نمونه های ضربه عملیات شده و پالیش شده. در واحد برینل با نیروی اولیه 10kg و نیروی نهایی 187/5kg صورت گرفت. همچنین آنالیز عنصری (EDS) از سطوح شکست ضربه همراه بار بررسی های شکست نگاری. با تصویر الکترون های برگشتی میکروسکوپ الکترونی روبشی مدل VEGA/TESCAN انجام شد.

نتایج بحث

تأثیر عملیات کوئنچ و تمپر بر خواص ضربه ای، سختی و ریزساختار

نتایج حاصل از آزمون های ضربه و سختی نمونه های کوئنچ و تمپر شده. در جدول 3 نشان داده شده است. نتایج حاکی از افزایش انرژی ضربه متناسب با افزایش دمای تمپر است. به طوری که انرژی ضربه از 10/1j در نمونه کوئنچ و تمپر شده. در دمای 200 درجه سانتی گراد به 174/4j در نمونه کوئنچ و تمپر شده. در دمای 600 درجه سانتی گراد افزایش می یابد.

(در دمای آزمون 25+ درجه سانتی گراد). احتمالاً علت پایین بودن انرژی ضربه در دمای تمپر 200 درجه سانتی گراد. بالا بودن تنش های پسماند ناشی از گرادیان حرارتی. در عملیات کوئنچ و بالا بودن میزان تتراگونالیته مارتنزیت لایه ای ایجاد شده است. که باعث افزایش میزان جوانه زنی. و رشد ترک های میکروسکوپی و کاهش انرژی ضربه نمونه های کوئنچ و تمپر شده. در دمای 200 درجه سانتی گراد تا 10/1j شده است. شکل (الف) ریزساختار نمونه کوئنچ و تمپر شده در دمای 200 درجه سانتی گراد که شامل مارتنزیت تمپر شده. و مقادیر جزئی فریت است را نشان می دهد.

ورق a516

با افزایش دمای تمپر به 400 درجه سانتی گراد مشخص می شد. که انرژی ضربه این شرایط در دمای آزمون 25+ درجه سانتی گراد برابر 17/3j می باشد. و در مقایسه با انرژی ضربه نمونه های تمپر 200 درجه سانتی گراد تغییر محسوسی ایجاد نشده است. با توجه به اینکه منطقه تردی حرارتی برای این نوع فولادها محدوده ی دمایی 575 – 375 درجه سانتی گراد میباشد. احتمالاً تردی تمپر در این دمای تمپر رخ داده است.

و تصاویر شکست نیز گواه این مورد هستند. این موضوع میتواند ناشی از چند عامل باشد؛ چنانچه مشاهده می شود. عناصر کاربیدزا (Ti،Nb و V) در دمای تمپر پایین نقش زیادی ندارند. و عنصر Si به طور قابل ملاحظه ای مقاومت به نرم شدن در حین تمپر را افزایش می دهد. مطالعات ریزساختاری نشان می دهد که علت این امر جلوگیری از استحاله کاربید انتقالی به سمنتیت است. عنصر Mn نیز در دماهای پایین تمپر اثر ناچیزی بر مقاومت به نرم شدن دارد. اما در دماهای بالاتر اثر آن تشدید می شود و دلیل آن مشارکت Mn در تشکیل کاربیدها در دمای بالاست.

ورق a516

این عنصر دارای ضریب نفوذ کم بوده و بنابراین درشت شدن کاربیدها را به تعویق می اندازد. حضور توأم Mn و Cr قابلیت تردی بازپخت را افزایش می دهد. اما اگر مقدار Mn در فولاد کمتر از 0/5% باشد فولاد ترد خواهد شد. علاوه بر عنصار آلیاژی ناخالصی ها نیز در بروز این نوع تردی نقش مؤثری دارند. در فولاد ASTM A516 Gr70 حضور عناصر آلیاژی Mn،Gr،Si و Ni تجمع ناخالصی ها از جمله S و P را در مرزدانه های آستنیت تقویت می کند. این تجمع به صورت نوار باریک و پیوسته در امتداد مرزدانه خواهد بود. و همراه با دیگر ناخالصی های به دام افتاده از جمله اکسید آلومینیوم. ( آلومینیوم برای اکسیژن زدایی به مذاب فولاد اضافه می شود) باعث افت تافنس می گردد.

مرحلۀ بعدی، سیکل عملیات حرارتی کوئنچ و تمپر در دمای 600 درجه سانتی گراد می باشد. انرژی ضربه حاصل شده در این دمای تمپر. نسبت به دمای تمپر 200 و 400 درجه سانتی گراد افزایش 17/27% داشته است. نمودار تغییرات انرژی ضربه فولاد A516 بر حسب دمای بازپخت که در منابع مختلف موجود نیست. و در حقیقت هدف اصلی پروژه است در شکل 2 ترسیم شده است.

متوسط نتایج تست سختی برای دماهای مختلف تمپر نیز در جدول 3 ارائه شده است. در این جدول مشاهده می شود که انرژی ضربه و سختی کاملاً وابسته به دمای بازپخت است.

ورق a516

تفسیر تصاویر متالوگرافی نشان می دهد که با افزایش دمای بازپخت مورفولوژی مارتنزیت بازپخت شده. خشن تر شده و ساختار به حالت تعادلی (آنیل) نزدیک شده است. و مقدار فریت از سطح به مغز نمونه ها در تمامی دماهای تمپر. خصوصاً دمای تمپر 600 درجه سانتی گراد بیشتر شده. و به نظر می رسد که این تغییر عامل اصلی افزایش انرژی ضربه و کاهش سختی بوده است. از طرفی با توجه به درصدهای نسبتاً کم عناصر آلیاژی کاربید زا اثری از سختی ثانویه. در این فولاد مشاهده نشده است. تصاویر سطح شکست نمونه های ضربه در شکل 3 نشان داده شده است.

سطح شکست نمونه های کوئنچ و تمپر 200 و 400 درجه سانتی گراد. شامل صفحات کلیواژ در جهات کریستالی مشخص می باشد. هرچند آثاری از وجود دیمپل های بسیار ریز مشاهده شده است. که حاکی از شکست نیمه ترد است.

 

وجود دیمپل های ریز و درشت در نمونه های ضربه کوئنچ. و تمپر 600 درجه سانتی گراد نیز حاکی از شکست کاملاً نرم می باشد. و همچنین وجود ناخالصی ها روی مرزدانه علت جوانه زنی و مشاهده دیمپل های مرزدانه ای است. که شکست نرم را تأیید می نمایند. محل جوانه زنی دیمپل ها ناخالصی های سفید رنگی است که در بعضی از فرورفتگی های دیمپلی مشاهده شده است.

شکل 4 آنالیز عنصری (EDS) دو جزء از ناخالصی های موجود در دیمپل های مشاهده شده است. که حاکی از وجود درصد قابل توجهی از عناصر منگنز، آلومینیوم، گوگرد و آهن می باشد. لذا ناخالصی های سولفید منگنز و آهن و اکسید آلومینیوم مهم ترین مکان جوانه زنی دیمپلی. و ناپیوستگی زمینه مارتنزیتی با ناخالصی ها به حساب می آیند.

نتیجه گیری

1- وجود عناصر آلیاژی نیوبیوم و تیتانیم. عامل به تأخیر انداختن رشد دانه های آستنیت اولیه تا حدود 1000 درجه سانتی گراد. از طریق تشکیل رسوبات کاربونیتریدی و نیتریدی و قفل کردن مرزدانه ها در عملیات آستنیته کردن این فولاد است.

2- عامل پایین بودن انرژی ضربه فولاد کوئنچ و تمپر شده. در دمای 200 درجه سانتی گراد بالا بودن تنش پسماند. ناشی از گرادیان حرارتی در حین کوئنچ و همچنین افزایش تتراگونالیته مارتنزیت لایه ای حاصل شده است.

3- فولاد مورد پژوهش در دمای تمپر 400 درجه سانتی گراد دچار تردی تمپر شده. و این می تواند ناشی از تجمع ناخالصی ها از جمله P و S در مرز دانه های آستنیت باشد. که با حضور عناصر آلیاژی Mn،Mo،Si و Ni تقویت می شود. نتایج حاصل از آزمون ضربه (انرژی ضربه) و نوع شکست کلیواژ. (رخ برگی) نیز این رخداد را به اثبات می رساند.

ورق a516

4- افزایش دمای تمپر باعث افزایش انرژی ضربه ای و کاهش مقدار سختی و گرایش نوع شکست از حالت تردد. و رخ برگی به سمت نیمه ترد و سپس نرم و دیمپلی. (تمپر شده در دمای 600 درجه سانتی گراد) است.

5- ریزساختار فولاد طی عملیات حرارتی کوئنچ و تمپر، مارتنزیت تمپر شده همراه با مقادیر جزئی فریت می باشد. که با افزایش دمای تمپر از 200 به 400 و سپس 600 درجه سانتی گراد. مورفولوژی مارتنزیت تمپر شده خشن تر شده. و با افزایش مقدار جزئی فریت از سطح به مرکز ساختار به حالت تعادلی (آنیل) نزدیک شده است.

6- بیشترین انرژی ضربه (174j) بهترین ریزساختار (مارتنزیت تمپر شده خشن با مقادیر جزئی فریت). و بهترین مد شکست (نرم و دیمپلی) در دمای تمپر 600 درجه سانتی گراد به دست آمده است.

7- آنالیز نقطه ای انجام شده (EDS) با میکروسکوپ الکترونی روبشی بر روی آخال ها نشان می دهد. که محل جوانه زنی و رشد دیمپل های سطح شکست نمونه های ضربه. ترکیبات سولفیدی آهن و منگنز و اکسید آلومینیوم می باشد.

ورق a516

شرکت خشکه و فولاد پایتخت (( مدیریت : جواد دلاکان )) صنعتگران عزیز، افتخار داریم. که سی سال تجربه گرانبهای خویش را در زمینه عرضه انواع ورق آلیاژی. و انواع فولاد آلیاژی برای خدمت رسانی به شما هموطنان کشور عزیزمان ایران ارائه می دهیم. پیشاپیش از اینکه شرکت خشکه و فولاد پایتخت را جهت خرید خود انتخاب می نمایید سپاسگزاریم.
ارتباط با ما:
۰۹۱۲۱۲۲۴۲۲۷
۰۹۳۷۱۹۰۱۸۰۷
تلفن: ۰۲۱۶۶۸۰۰۲۵۱
فکس: ۶۶۸۰۰۵۴۶

ارتباط با ما در شبکه های اجتماعی

https://t.me/foolad_paytakht تلگرام

https://www.instagram.com/folad_paytakht اینستاگرام

https://www.instagram.com/foolad_paytakht.ir اینستاگرام

 

تأثیر عناصر آلیاژی روی فولاد

تأثیر عناصر آلیاژی

1- کربن (C)

کربن مهمترین و مؤثرترین عنصر آلیاژی در فولادها می باشد. و بالاترین تأثیر را در ساختار آن دارد. هر فولاد آلیاژ شده علاوه بر کربن عناصر آلیاژی دیگری نظیر سیلیسیم، منگنز، فسفر و گوگرد را به همراه خواهد داشت. بطوریکه این عناصر به شکلی ناخواسته به هنگام فرآیند تولید در فولاد باقی خواهد ماند. با افزایش میزان کربن استحکام، سختی پذیری فولاد بیشتر میشود. اما چکش خواری و قابلیت جوشکاری و ماشینکاری (با استفاده از ماشینهای برش) کاهش می یابد. این عنصر عملاً هیچ تأثیری بر مقاومت خوردگی در آب، اسید و گازهای گرم ندارد.

2- کلسیم (Ca)

در ترکیب با سیلیسیم به شکل سیلیسیم – کلسیم در اکسیژن زدایی فولادها به کار می رود. کلسیم، مقاومت در برابر پوسته شدن مواد هادی حرارت را افزایش می دهد.

3- سدیم (Na)

این عنصر یک اکسیژن زدای مسلم و نیرومند است. و گوگرد زدایی را نیز سرعت و شتاب می دهد. به همین دلیل یک عنصر پالایشی در فولادها محسوب می گردد. وجود این عنصر در فولادهای پر آلیاژ باعث گستردگی دامنه فرآیند شکل گیری گرم می شود. همچنین مقاومت فولادهای نسوز را در برابر پوسته شدن بهبود می بخشد. آلیاژهای آهن – سدیم با مقادیر تقریبی 70% سدیم دارای خواص آتش دهندگی (مانند سنگ چخماق) هستند. و در تولید چدنهایی با گرافیت کروی مورد استفاده قرار می گیرد.

4- کبالت (Co)

کبالت هیچ کاربیدی را تشکیل نمی دهد در دمای بالا از رشد دانه ها جلوگیری می کند. مقاومت در برابر تنشهای ناشی از بازپخت را افزایش می دهد. و موجب استحکام مکانیکی فولاد در برابر دمای بالا می شود. لذا به عنوان یک عنصر آلیاژی در فولادهای ابزاری گرم کار و فولادهای مقاوم در برابر خزش و فولادهای دیرگداز به کار می رود. وجود کبالت شکل گیری گرافیت کروی را تسریع می کند. در کمیت ها و مقادیر بالا، پایداری مغناطیسی و نیروی مغناطیسی زدایی و هدایت حرارتی را افزایش می دهد. لذا به عنوان یک عنصر پایه در آلیاژها و فولادهای مغناطیسی دایم مرغوب به کار می رود.

5- کروم (Cr)

وجود عنصر فوق باعث سختی پذیری فولاد در هوا و روغن می باشد. کروم با کاهش سرعت خنک سازی بحرانی به وسیله شکل دادن ساختار مارتنزیتی، قابلیت سخت کاری را افزایش می دهد. بنابراین سبب بهبود حساسیت های سخت کاری و بازپخت می شود. اما در هر صورت چقرمگی کاهش می یابد. و از انعطاف پذیری یا شکل پذیری فولاد به مقدار کمی کاسته می گردد. با افزایش کروم در فولادهای ساده کروم دار جوش پذیری کاهش می یابد. با اضافه نمودن هر واحد (1%) کروم به عنوان یک عنصر کاربید ساز استحکام کششی فولاد. به میزان 100-80 نیوتن بر میلیمتر مربع افزایش می یابد.

 

کروم به عنوان یک عنصر کاربید ساز بکار برده می شود. کاربیدهای این عنصر کیفیت نگهداری لبه ها و مقاومت سایشی را افزایش می دهد. کروم موجب مقاومت فولاد در دماهای بالا می شود. با افزایش کروم مقاومت در برابر پوسته شدن فولادها نیز بهبود می یابد. به طور تقریبی حداقل 13% کروم مورد نیاز است تا مقاومت خوردگی فولادها نیز بهبود یابد. این عنصر سبب کاهش هدایت الکتریکی و حرارتی می شود. و انبساط حرارتی را نیز کاهش می دهد. با افزایش همزان میزان کربن و کروم تا میزان 3% پایداری مغناطیسی افزایش می یابد.

تأثیر عناصر آلیاژی

6- مس (Cu)

مس به عنوان یک فلز آلیاژی به تعداد بسیار کمی از فولادها اضافه می شود. زیرا این فلز به زیر لایه های سطحی فولاد تمرکز یافته. و در فرآیند شکل دهی گرم با نفوذ به مرز دانه ها، حساسیت سطحی را در فولادها بوجود می آورد. لذا به عنوان یک فلز مخرب در فولادها محسوب می گردد. به واسطه حضور مس نقطه تسلیم و نسبت نقطه تسلیم به استحکام نهایی افزایش می یابد. این عنصر در مقادیر بالای 30% موجب سختی رسوبی می شود. و بدین ترتیب سختی پذیری نیز بهبود می یابد. اما قابلیت جوشکاری به واسطه حضور مس تغییری نمی کند. در فولادهای آلیاژی ساده و پر آلیاژ مقاومت جوی به میزان کافی بهبود می یابد. مقادیر بالاتر از 1% مس موجب بهبود مقاومت در برابر واکنشهای اسید کلریدریک و اسید سولفوریک می شود.

7- هیدروژزن (H)

هیدروژن یک عنصر مخرب در فولاد تلقی می گردد. زیرا بدون آنکه نقطه تسلیم و استحکام کششی فولاد را افزایش دهد موجب تردی و شکنندگی فولاد می گردد. انعطاف پذیری را کم کرده و باعث کاهش سطح مقطع می باشد. هیدروژن سبب پوسته شدن ناخواسته سطح فولاد میگردد. و ایجاد خطوط رنگین ناشی از ترکیبات را شتاب می دهد. هیدروژن اتمی ایجاد شده در خلال فرایند اکسیژن زدایی در فولاد نفوذ کرده و حفره هایی را تشکیل می دهد. هیروژن مرطوب در دمای بالا باعث کربن زدایی فولاد می باشد.

تأثیر عناصر آلیاژی

8- منگنز (Mn)

یک اکسیژن زداست. این عنصر با گوگرد ترکیب شده و تشکیل سولفید منگنز می دهد. بر همین اساس اثرات نامطلوب اکسید آهن را از بین می برد. وجود این عنصر در فولادهای خوش تراش بسیار مهم است. زیر خط قرمز شکنندگی را کاهش می دهد. منگنز سرعت خنک شدن بحرانی را نیز به شدت کم می کند. به همین دلیل سختی پذیری و نقطه تسلیم و استحکام نهایی را افزایش می دهد. با اضافه نمودن منگنز تأثیرات مطلوبی در قابلیت های آهنگری و جوشکاری فولاد بوجود می آید.

 

و بطور قابل ملاحظه ای عمق سختی فولادها را بیشتر می کند. اگر سطح این نوع فولادها در معرض تنشهای ضربه ای قرار گیرد به مقدار بسیار زیادی کارسخت خواهد شد. در حالیکه مغر فولاد چقرمگی اولیه خود را حفظ میکند. لذا این گروه از فولادها تحت تأثیر نیروهای ضربه ای (کارسختی) مقاومت سایشی مطلوبی از خود نشان می دهند. با افزایش منگنز ضریب انبساط حرارتی افزایش یافته در حالیکه هدایت الکتریکی کاهش می یابد. منگنز باعث افزایش خاصیت فنری می شود.

 

9- مولیبدن (Mo)

این عنصر به طور معمول با عناصر دیگر آلیاژ می شود. در فولاد کروم-نیکل دار و فولاد منگنز دار سبب ریزدانه سازی می شود. و باعث بهبود قابلیت جوشکاری می شود. و نقطه تسلیم و استحکام نهایی را بالا می برد. با ازدیاد درصد مولیبدن جوش پذیری کاهش می یابد. و سازنده مسلم فاز کاربید است. و در فولادهای تندبر خواص برشکاری را بهبود می بخشد. مولیبدن مقاومت خوردگی را بالا می برد. سختی پذیری را افزایش می دهد. در حدود 0.5- 1.5% مولیبدن به فولادهای آلیاژی اضافه می شود.

 

تا استحکام و مقاومت خزشی آنها در دماهای بالا حفظ شود. فولادهای زنگ نزن از 0.5 تا 4.0% مولیبدن دارند. فولادهای زنگ نزن آستنیتی برای مقاومت خوردگی بیشتر در محیط های خورنده حاوی مولیبدن مناسب هستند. همچنین، مقاومت در برابر پوسته شدن را می کاهد. عنصر مولیبدن باعث بهبود چقرمگی در فولادهای کربنی ساده با استحکام بالا می شود. و بنابراین در محدوده دمایی قابل استفاده، استحکام و سختی را افزایش می دهد.

 

در مقایسه با فولادهای کربنی ساده، فولادهای مولیبدن دار خواص الاستیک و استحکام ضربه ای بهتری دارند. با افزودن مولیبدن به فولادهای کم کربنی و مس دار نرخ خوردگی اتمسفری کاسته می شود. با حضور این عنصر، گرافیت زدایی در دماهای بالا کند می شود. مولیبدن، نیتریدهای بسیار مقاوم در برابر سایش در فولاد تشکیل می دهد و بنابراین در فولادهای ابزار نیتریده شونده استفاده می شود.

تأثیر عناصر آلیاژی

10- نیتروژن (N)

این عنصر به دو صورت ظهور می کند

1- بصورت یک عنصر مخرب که به دلیل کاهش چقرمگی در خلال فرآیند ته نشینی، رسوبی است. که موجب ایجاد حساسیت در برابر پیری و شکنندگی (تغییر شکل در درجه حرارت 300-350 درجه سانتی گراد) می شود. و امکان ایجاد تنش در ترکهای درون بلوری فولادهای غیر آلیاژی و کم آلیاژ را فراهم می سازد.

2- بصورت عنصری آلیاژی دامنه فاز گاما را افزایش می دهد. و ساختار آستنیتی را استحکام می بخشد. در فولادهای آستنیتی استحکام را افزایش می دهد و باعث افزایش نقطه تسلیم و خواص مکانیکی در گرما می شود.

11- آلومینیوم (All)

یکی از قوی ترین اکسیژن زداها و نیتروژن زداهاست و بر اساس نتایج به دست آمده. تأثیر بسیار زیادی برای مقابله با کرنش های ناشی از پیری دارد. در ترکیب با نیتروژن تشکیل نیترور می دهد. که باعث افزایش مقاومت در برابر پوست های شدن می شود. به همین دلیل به عناون عنصری آلیاژی برای مقاومت حرارتی فولادها به کار می رود.

12- نیکل (Ni)

این عنصر دو وظیفه مهم انجام می دهد

1- تشکیل و پایدار سازی ساختار آستنیتی، کاهش کار سختی، افزایش شکل پذیری، ایجاد خواص مکانیکی مخصوصاً در دماهای پایین.

2- بهبود خواص خوردگی مخصوصاً در محیط های احیا کننده و اسیدهای معدنی از طریق کمک به تشکیل لایه محافظ.

تأثیر عناصر آلیاژی

نیکل سختی پذیری فولاد را افزایش می دهد. و در حدود 0.25 تا 5 درصد در ترکیب فولاد وجود دارد. نیکل چقرمگی شکست فولاد بهمراه استحکام و سختی آن را افزایش می دهد. در مواقعی که در دماهای پایین به چقرمگی شکست بالا نیاز باشد. در صد آن تا 9 نیز می تواند باشد. و در فولادهای زنگ نزن آستنیتی 7 تا 35 درصد نیکل وجود دارد. در این فولادها برای خنثی کردن از فریت زایی کروم از نیکل بهره می گیرند.

13- سیلیسیم (Si)

سیلیسیم استحکام فولاد را افزایش می دهد. و سختی پذیری را زیاد می کند. همچنین مقاومت سایشی را افزایش می دهد. به علت افزایش استحکام تسلیم، عنصر اصلی در فولادهای فنر است. در مقادیر بالای سیلیس، سختی پذیری و استحکام فولاد افزایش می یابد. ولی این افزایش همراه با کاهش شکل پذیری و انرژی ضربه است. همچنین وجود این عنصر باعث افزایش مقاومت به پوسته شدن در دمای بالا می گردد. ضمناً در محیط های شیمیایی اکسید کننده قوی مانند اسید سولفوریک غلیظ و گرم نیز مقاومت خوردگی را افزایش می دهد.

تأثیر عناصر آلیاژی

14- گوگرد (S)

نقطه تسلیم و مقاومت در برابر کشش فولاد را تغییر نمی دهد. در فولادهای خوش تراش وجود گوگرد عامل مهمی است. در واقع، یکی از راه های افزایش قابلیت ماشینکاری، اضافه کردن گوگرد به ترکیب فولاد است. وقتی ابزار برش روی سطح قطعه کار می کنند. به علت وجود سولفاتت منگنز طول پلیسه ها کوتاه تر می شوند. و نقش روان کار را نیز ایفا می کنند. و در نتیجه صافی سطح بیشتر می شود.

15- فسفر (P)

فسفر خاصیت ماشینکاری، براده برداری، شکنندگی در حالت سرد و استحکام در حالت گرم را افزایش داده. و مقاومت در برابر ضربه را کاهش می دهد.

16- تنگستن (W)

تنگستن کاربرد زیادی در تولید فولاد ابزار داشته و اخیراً در تولید فولادهای پر آلیاژ مقاوم در برابر حرارت نیز استفاده می شوند. سختی پذیری را افزایش می دهد و از افت سختی در دماهای بالا که امری رایج در نوک ابزار است جلوگیری می کند.

در تولید فولادهای ابزار بالأخص فولادهای ابزار تندبر، یکی از عناصر اصلی تنگستن است. در فولادهای تندبر زمینه ای ایجاد می کند که در حین تمپر نرم نمی شود. و کاربید بسیار سخت و مقاوم به سایش می باشند.

17- وانادیوم (V)

با افزودن وانادیم به فولادهای ابزار و آلیاژی سختی پذیری آنها افزایش می یابد. وانادیم به عنوان عنصر آلیاژی در فولادهای کربنی میکروآلیاژی استفاده می شود. و تنها به مقدار کمی کافی است. تاافزایش قابل توجهی در استحکام فولاد به دست آید. وانادیم از درشت شدن دانه های آستنیت جلوگیری می کند. وانادیم، مقاومت به سایش و حفظ دندانه های تیز و استحکام در دماهای بالا را افزایش می دهد. همچنین بخاطر ریز کردن دانه های آستنیتت، قابلیت جوشکاری را بهبود می بخشد.

18- تیتانیوم (Ti)

در فولادهای ضد زنگ نیز برای از بین بردن اثر مخرب کاربید کروم مورد کاربرد قرار می گیرد.

10-نیوبیم (Nb)

در فولادهای ضد زنگ اثری مشابه تیتانیوم را داشته و به تنهایی و یا به همراه تیتانیوم مورد استفاده قرار می گیرد. و در فولادهای آستنیتی، برای بهبود مقاومت خوردگی بین دانه ای و افزایش خواص مکانیکی در دماهای بالا استفاده می شود. در فولادهای مارتنزیتی، نیوبیوم سختی را کم کرده و مقاومت به تمپر را افزایش می دهد. مقدار نیوبیوم مورد نیاز در فولادهای کربنی و کم آلیاژی کم بوده و در حدود 0.05% نیوبیوم. افزایش قابل توجهی در استحکام فولاد را در پی دارد.

20- قلع (Sn)

نقطه تسلیم و مقاومت در برابر کشش فولاد را تغییر نمی دهد. ولی در نورد سرد مشکل زا می باشد. زیرا افزایش این عنصر در فولاد باعث ایجاد ترکیباتی می شود که دمای ذوب آنها پایین می باشد.

21- سرب (Pb)

باعث کم شدن خاصیت نورد در فولاد می شود. کیفیت سطحی فولاد را کم می کند. به دلیل افزایش خاصیت شکل گیری فولاد، در فولادهای اتومات بیشتر مورد استفاده می شود.

 

شرکت خشکه و فولاد پایتخت (( مدیریت : جواد دلاکان )) صنعتگران عزیز، افتخار داریم. که سی سال تجربه گرانبهای خویش را در زمینه عرضه انواع ورق آلیاژی. و انواع فولاد آلیاژی برای خدمت رسانی به شما هموطنان کشور عزیزمان ایران ارائه می دهیم. پیشاپیش از اینکه شرکت خشکه و فولاد پایتخت را جهت خرید خود انتخاب می نمایید سپاسگزاریم.ارتباط با ما:
۰۹۱۲۱۲۲۴۲۲۷
۰۹۳۷۱۹۰۱۸۰۷
تلفن: ۰۲۱۶۶۸۰۰۲۵۱
فکس: ۶۶۸۰۰۵۴۶

ارتباط با ما در شبکه های اجتماعی

https://t.me/foolad_paytakht تلگرام

https://www.instagram.com/folad_paytakht اینستاگرام

https://www.instagram.com/foolad_paytakht.ir اینستاگرام

 

چدن ها (Cast Irons) خانواده ای از آلیاژهای آهنی هستند. که از آهن، کربن (از 2.11% تا تقریباً 4.5%) و سیلیسیم (تا 0.5 تا 3.0%) تشکیل می شوند.

چدن ها معمولاً حاوی 2.0% تا 4.0% کربن، 0.5 تا 3.0% سیلیسیم. کمتر از 1.0% منگنز و کمتر از 0.2% گوگرد هستند. عنصر سیلیسیم باعث ایجاد چندین اثر متالورژی در این آلیاژ می شود. سیلیسیم با توریج تشکیل یک اکسید سطحی کاملاً چسبیده. مقاومت در برابر اکسیداسیون و خوردگی چدن ها را افزایش می دهد. به همین دلیل، چدن ها به طور کلی مقاومت در برابر خوردگی بالاتری از اکثر فولادها دارند.

چدن ها، به استثنا نوع داکتیل، تا حدودی شکننده هستند. و به دلیل داشتن نقطه ذوب پایین، سیالیت بالا، قابلیت ریخته گری آسان، قابلیت ماشین کاری بالا. تغییر شکل ناپذیری و مقاومت به سایش بالا، به مواد مهندسی با دامنه وسیعی از کاربردها تبدیل شده اند. و در تولید انواع لوله ها، ماشین آلات، قطعات مورد استفاده در صنعت خودروسازی. مانند سرسیلندر، بلوک سیلندر و جعبه دنده به کار می روند. چدن ها همچنین در برابر تخریب ناشی از اکسایش و زنگ زدگی مقاومت بالایی دارند.

 

وجه تمایز چدن ها و فولادها، درصد کربن موجود در آنهاست. به نحوی که آلیاژ آهن حاوی تا 2 درصد کربن را فولاد و آلیاژ آهن. حاوی 2 الی 6.57 درصد کربن را چدن می نامند. کربن موجود در چدن ها به صورت گرافیت در زمینه پراکنده است. و این در حالی است که کربن در فولاد به صورت ترکیب بین فلزی سمنتیت (Fe3C) ظاهر می شود. و به این دلیل خواص مکانیکی و فیزیکی و شیمیایی فولادها با چدن ها متفاوت است.

از آنجایی که سیلیسیم به طور جزئی جایگزین کربن می شود. (هر دو عنصر در خارجی ترین لایه الکترونی خود 4 الکترون والانس دارند). دیاگرام فازی سه گانه ترکیب سه تایی آهن – کربن – سیلیسیم را می توان. با یک نمودار دوفازی بسیار ساده تر جایگزین کرد. در صورتی که مقیاس وزن – درصد – کربن با یک کربن معادل جایگزین شود. برای محاسبه این کربن معادل چندین فرمول وجود دارد. اما ساده ترین آنها درصد وزنی کربن به اضافه یک سوم درصد وزنی سیلیسیم است.

کربن معادل (CE) = درصد وزن کربن +یک سوم درصد وزنی سیلیسیم

با استفاده از کربن معادل، از نمودار آهن – کربن دو-جزئی. می توان برای تعیین نقاط ذوب و محاسبه ریزساختارهای آلیاژهای سه جزئی آهن – کربن – سیلیسیم استفاده کرد. سیلیسیم همچنین باعث افزایش شکل گیری گرافیت به عنوان فاز پر – کربن. به جای شکل گیری ترکیب بین فلزی سمنتیت (Fe3C) می شود. در نتیجه واکنش یوتکتیک دو احتمال متمایز خواهد داشت.

 

در نتیجه ریزساختار نهایی چدن، یا حاوی ترکیب بین فلزی غنی از کربن Fe3C خواهد بود. یا حاوی کربن خالص در شکل گرافیت خواهد بود. رخ دادن هر کدام از این حالت ها بستگی به ترکیب شیمیایی فلز و چندین متغیر فرآیند دیگر دارد. از بین این دو، گرافیت فاز پایدارتری است و ساختار تعادلی واقعی است. تشکیل آن با خنک کاری آهسته، درصد کربن و سیلیسیم بالا. جداره ها و مقاطع ضخیم و سنگین، روش های تلقیح، و وجود گوگرد، فسفر، آلومینیوم. منیزیم، آنتیموان، قلع، مس، نیکل، و کبالت تقویت می شود. از طرف دیگر تشکیل سمنتیت (Fe3C) با خنک کاری سریع، درصد کربن و سیلیسیم پایین، مقاطع نازک. و افزودن عناصر آلیاژی تیتانیم، وانادیم، زیرکونیم، کروم، منگنز و مولیبدن تقویت می شود.

تولید چُدن

چدن از طریق ذوب مجدد سنگ آهن به همراه آهن و فولاد قراضه بدست می آید. و با طی مراحلی برای حذف عناصر ناخواسته مانند فسفر و گوگرد همراه است. بسته به نوع کاربرد، میزان کربن و سیلیسیم تا حد مطلوب (به ترتیب 2 تا 3.5 و 1 تا 3 درصد وزنی) کاهش داده می شوند. سایر عناصر نیز حین ریخته گری و قبل از شکل گیری نهایی، به مذاب افزوده می شوند. چدن به جز موارد خاص که در کوره بلند موسوم به کوره کوپل ذوب می شود. عمدتاً در کوره های القایی الکتریکی تولید می گردد. پس از تکمیل ذوب، مذاب به کوره نگهدارنده یا قالب ریخته می شود.

طبقه بندی چُدن ها

چُدن ها معمولاً براساس ریخت شناسی انجماد آنها از دمای یوتکتیک نامگذاری می شوند. اولین طبقه بندی انجام شده برای چدن ها در گذشته براساس رنگ سطح مقطع شکست آنها انجام گرفت. بر این اساس چدن ها به دو دسته کلی تقسیم شدند.

• چدن سفید: از آنجا که در این چدن ها، شکست امتداد صفحات کاربید آهن رخ می دهد. سطح مقطع شکست کریستالی آنها سفید است.
• چدن خاکستری: در این چدن ها، شکست در امتدد صفحات گرافیت رخ می دهد. به همین دلیل سطح مقطع شکست کریستالی آنها خاکستری است.

 

با ابداع متالوگرافی و با افزایش دانش در مورد چدن ها. طبقه بندی های دیگری بر اساس ساختار کریستالی آنها امکان پذیر شد.

براساس شکل گرافیت: گرافیت لایه ای (FG)، گرافیت کروی (SG). گرافیت فشرده یا کرمی شکل (CG)، گرافیت آبدیده (TG). ساختار گرافیت آبدیده یا تمپر گرافیت از طریق یک فرآیند حالت – جامد ایجاد می شود. که به آن مالیبل سازی (Malleabilization) گفته می شود.

• براساس ماتریس: فریتی،پرلیتی ،آستنیتی ، مارتنزیتی،باینیتی (آستمپر شده)

چُدن خاکستری

چُدن خاکستری ریزساختار گرافیتی خاصی دارد که باعث می شود مقطع شکست آن به رنگ خاکستری باشد. در این نوع چدن ها تمامی یا قسمت اعظم کربن به صورت آزاد (گرافیت) رسوب می کند. از نظر وزنی رایج ترین نوع چُدن و پرکاربردترین ماده ریخته گری محسوب می شود. چُدن خاکستری عمدتاً حاوی 2.5 تا 4 درصد کربن، 1 تا 3 درصد سیلیسیم و مابقی آهن است. این نوع چُدن استحکام کششی و مقاومت به شوک کمتری نسبت به فولاد دارد. اما از نظر استحکام فشاری با فولاد کربنی کم و میان کربن قابل مقایسه است.

چُدن داکتیل

چُدن داکتیل یا چدن نشکن که در گذشته چدن نودولار یا گرافیت به شکل کره هایی کوچک می باشد. در چُدن داکتیل، مانند چُدن خاکستری، گرافیت یوتکتیک در حین فرآیند انجماد از آهن مذاب جدا می شود. اما با اضافه کردن مواد افزودنی خاص به مذاب قبل از ریخته گری. گرافیت به شکل کره هایی رشد می کند. و شباهتی به گرافیت های شکل گرفته در چُدن خاکستری ندارد. چدن حاوی گرافیت کره ای بسیار قوی تر از چدن خاکستری یا چدن مالیبل است. و قابلیت کشیده شدن و تغییر طول بیشتری قبل از شکست ناگهانی نسبت به آنها دارد. می توان این ماده را به عنوان یک ماده کامپوزیت طبیعی در نظر گرفت. که در آن گرافیت کروی خواص منحصر به فردی به چدن داکتیل داده است.

 

استحکام و چقرمگی نسبتاً زیاد چدن داکتیل در بسیاری از کاربردهای ساختاری. نسبت به چدن خاکستری یا چُدن مالیبل، به آن برتری می بخشد. همچنین از آنجایی که چدن داکتیل برای تولید کلوخه های گرافیت (graphite nodules) نیازی به عملیات حرارتی ندارد (در حالیکه چدن مالیبل برای تولید کلوخه های تمپر – کربن به عملیات حرارتی نیاز دارد). می تواند با چُدن مالیبل رقابت کند. هرچند برای تولید این کلوخه ها به یک عملیات تلقیح نیاز است. بازده قالب (Mold yield) (یعنی نسبت وزن قطعه ریختگی به وزن قالب). در چدن داکتیل نسبت به چُدن مالیبل معمولاً بالاتر است. چدن داکتیل را می توان با استانداردهای اشعه ایکس تولید کرد. زیرا تخلخل در مرکز حرارتی باقی می ماند. اما چدن مالیبل نمی تواند تخلخل را تحمل کند. زیرا حفره ها به سطح نقاط گرم مانند فیلت ها مهاجرت می کنند. و به صورت ترک ظاهر می شوند.

 

شکل گیری گرافیت در حین انجماد با یک افزایش حجم همراه است. که می تواند کاهش حجم ناشی از تغییر فاز مایع – به – جامد را خنثی کند. قطعات ریخته گری چدن داکتیل معمولاً در هنگام ریخته گری به رایزرهای بسیار کمی نیاز دارند. (رایزرها مخازنی از ماده مذاب در داخل قالب هستند. که در هنگام انقباض قطعه در اثر انجماد، آن را تغذیه می کنند تا عیوب ناشی از انقباض ایجاد نگردد). چدن های خاکستری معمولاً نیازی به رایزر ندارند. در عوض، فولادها و چدن مالیبل در هنگام ریخته گری به رایزربندی فراوان و سنگینی نیاز دارند.

از مزایای چدن داکتیل میتوان به راحتی ریخته گری و ماشینکاری. و نسب استحکام به وزن فوق العاده بالای آن اشاره کرد. همچنین هزینه ریخته گری چدن داکتیل از فولاد بسیار کمتر است.

چُدن سفید

سطع مقطع شکست چدن سفید به دلیل وجود فاز سمنتیت، سفید رنگ است. به دلیل درصد کربن کمتر و خنک کاری سریع تر، کربن در چُدن های سفید. و جای گرافیت، به شکل سمنتیت (Fe3C) که یک فاز شبه پایدار است، رسوب می کند. سمنتیت رسوب کرده ا مذاب به شکل ذرات بزرگی در فاز یوتکتیک تشکیل می شود. فاز دیگر این نوع چُدن آستنیت است. که طی فرآیند انجماد مارتنزیت تبدیل می شود. این کاربیدهای یوتکتیک درشت تر از آن هستند. که سخت گردانی رسوبی ایجاد کنند (مانند برخی فولادها که رسوب سمنتیت. با ممانعت از حرکت نابجایی ها در فاز زمینه فریت، از تغییر شکل پلاستیک جلوگیری می کند).

 

اما تا حدودی به دلیل سختی خود ذرات سمنتیت که بخشی از حجم ماده را اشغال می کنند، سختی کل افزایش می یابد به طوری که سختی چدن سفید بر اساس قانون مخلوط ها برآورد می شود. در هر صورت سمنتیت ها سختی را افزایش و چقرمگی را کاهش می دهند. از انجا که کاربید بخش بزرگی از ماده را می گیرد. چدن سفید را می توان نوعی سرمت به حساب آورد. چدن سفید برای بسیاری مصارف بیش از حد ترد است. ولی به لطف سختی خوب، مقاومت به سایش بالا و قیمت پایین. در ساخت قطعاتی چون سطوح در معرض سایش (مانند پروانه توربین). در سیستم آهن – کربن پایدار، تمامی کربن به صورت گرافیت ظاهر می شود.

چُدن مالیبل

چُدن مالیبل یا چُدن چکش خوار، ذاتاً از نوع چُدن های هیپو یوتکتیکی کم آلیاژی یا غیر آلیاژی هستند. جهت ایجاد گرافیت های کروی فشرده و حصول خواص مکانیکی. مانند استحکام و چکش خواری، عملیات آنیل کردن انجام می گیرد. پس از ریخته گری، کربن این چدن ها به شکل ترکیبی (ترکیب با آهن) بوده. و قطعات به صورت چُدن سفید درآمده که با فرآیند حرارتی بخصوصی به چُدن مالیبل تبدیل می شوند.

کربن این نوع چُدن بیشتر به صورت کره هایی (کلوخه) از گرافیت و با اشکال نامنظم می باشد. چُدن چکش خوار ابتدا به صورت چُدن سفید و با ترکیب شیمیایی مناسب ریخته می شود. سپس به هنگام آنیل از سمنتیت چُدن سفید، گرافیت جوانه زده و به صورت کروی رشد می کند. با تغییر دادن عملیات آنیل، می توان چُدن چکش خوار با خواص مکانیکی مختلف به دست آورد. از آنجا که ابتدا برای تولید چُدن سفید انجماد سریعی لازم است لذا ضخامت قطعات چُدن چکش خوار محدود است.

پس از اتمام مرحله اول آنیل، ساختار دارای کربن برفکی در زمینه آستنیت اشباع شده از کربن بوده. و در مرحله دوم می توان با تنظیم سرعت سرد کردن ساختار را از فریت تا پرلیت تغییر داد. شکل گرافیت در چُدن مالیبل (چکش خوار) کروی نبوده و به شکل برفکی می باشد.

متالورژی چُدن ها

هدف متالورژیست طراحی فرآیندی برای تولید چُدن با ساختاری است که خواص مکانیکی مورد انتظار را به همراه داشته باشد. مهم ترین عواملی که بر روی ساختار چُدن ها تأثیر می گذارد موارد زیر است.

• ترکیب شیمیایی
• نرخ خنک کاری
• عملیات بر روی مذاب
• عملیات حرارتی

معماری چُدنی

تاریخچه

نوعی از معماری است که چُدن در آن نقش اصلی ایفا می کند. این سبک، سبکی برجسته در انقلاب صنعتی بود. یعنی زمانی که چدن نسبتاً ارزان بود و فولاد هنوز فراگیر نشده بود. در اوایل عصر انقلاب صنعتی از چدن در ساخت کارخانه ها اغلب استفاده می شد. تا حدودی به خاطر فکر اشتباهی که می کردند و آن این بود که این ساختارها ضد آتش اند. چون به قدر کافی برای تحمل ابزار آلات سنگین مقاوم است. اما در مقابل آتش که معمولاً در این کارخانه اتفاق می افتاد آسیب پذیر بود.

 

چُدن همچنین بسیار در ساخت پل برای سیستم های جدید راه آهن. که اغلب نتایج وحشت ناکی داشت به کار می رفت. بعدها هم در خط ریل های زیر پل استفاده شد. که خطرات بسیاری داشت و جان دچندین نفر را گرفت. معماری چُدن برای چندین قرن استفاده می شد. به خصوص در معماری پیش از مدرن در قرن 18 انگلستان برای اولین بار. روش های تولید جدید چدن به صورت فراوان و ارزان در ساختمان های بزرگ را به کار برد. یکی از اولین و مهم ترین پل های آهنی در شوپ شایر احداث شد. که تقریباً تمام ساختار آن با چدن ساخته و تنظیم شده بود. کیفیت چدن استفاده شده در پل زیاد بالا نبود و نزدیک به 80 ترک در ساختار آن مشاهده شده است.

موارد استفاده

برای ساخت پل، لوله ها، درپوش چاه های خیابان، ماشین آلات و بسیاری چیزهای دیگر. تا زمان جایگزین شده فولاد استفاده می شد. شکل توسعه یافته اش به عنوان خرپای سقف، شاغول کردن. خطوط گازی و هم چنین پنجره های دکوراتیو استفاده می شده است.

معایت و مزایا

چدن دارای مزیت ها و معایبی در معماری است. در فشرده سازی قوی و در کشش و خمش ضعیف است. مقاومت و سختی آن مخصوصاً در حرارت بالا (هنگام آتش سوزی)بسیار پایین می آید.

شرکت خشکه و فولاد پایتخت (( مدیریت : جواد دلاکان )) صنعتگران عزیز، افتخار داریم. که سی سال تجربه گرانبهای خویش را در زمینه عرضه انواع ورق آلیاژی. و انواع فولاد آلیاژی برای خدمت رسانی به شما هموطنان کشور عزیزمان ایران ارائه می دهیم. پیشاپیش از اینکه شرکت خشکه و فولاد پایتخت را جهت خرید خود انتخاب می نمایید سپاسگزاریم.
ارتباط با ما:
۰۹۱۲۱۲۲۴۲۲۷
۰۹۳۷۱۹۰۱۸۰۷
تلفن: ۰۲۱۶۶۸۰۰۲۵۱
فکس: ۶۶۸۰۰۵۴۶

فولاد ضد زنگ داپلکس- جوشکاری فولاد ضد زنگ به روش ESAB. طیف کاملی از مواد مصرفی برای تمام گریدهای داپلکس و فرآیند جوشکاری مواد مصرفی داپلکس با کیفیت بالاو پشتیبانی فنی

فولاد ضد زنگ داپلکس

طیف (دسترسی) کاملی از مواد مصرفی برای همه گریدهای داپلکس و فرآیندهای جوشکاری

فولادی ضد زنگ داپلکس (آستنیتی/فریتیک) یک خانواده بزرگ را شامل میشود. که از درجه های آلیاژ پایین تر. از طریق درجه های 22% cr به طور گسترده ای برای گیردهای فوق آلیاژی فوق العاده داپلکس و هترو داپلکس. برای کاربردهای بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد.

همه آنها به لطف ریزساختار دو فازی متشکل از تقریباً ترکیبی جذاب از مقاومت بالا. و مقاومت در برابر خوردگی مناسب را ارائه می دهد. که شامل 50% فریت و 50% آستنیت است.

فولادهای ضد زنگ داپلکس به طور معمول در مقایسه با فولادهای زنگ نزن آستنیتتی با مقاومت در برابر خوردگی. دو برابر قدرت تسلیم دارند.

گریدهای داپلکس ناب

در طول سالهای اخیر تعدادی از فولادهای ضد زنگ داپلکس ناب بعنوان گزینه های مقرون به صرفه. برای گریدهای آستنیتی استاندارد مانند L304 معرفی شده اند. ( 1.4307) و L316 – (1.4401)

از فولادهای داپلکس در بسیاری پروژه ها برای ساخت نیروگاه های آب شیرین کن. لوله ها، مخازن ذخیره سازی، مخازن تحت فشار،پل های دریایی، پل های متحرک و… بکار گرفته می شوند.

هیچ تعریف روشنی از فولادهای ضد زنگ لاغر داپلکس وجود ندارد. اما این اصطلاح معمولاً برای گیردهای بدون Mo با محتوای (حجم) کم Ni استفاده میشود.

بعضی از Ni در فولادهای ضد زنگ داپلکس اغلب با ترکیبی از Mn و N جایگزین می شود. تا ضمن حفظ مقاومت، مقاومت در برابر خوردگی و تعادل فاز مناسب، هزینه آلیاژ را به حداقل خود نگه دارد.

طیف کاملی از مواد مصرفی برای همه گریدهای داپلکس و فرآیندهای جوشکاری

همچنین گریدهایی با محتوای Mo متوسط با افزودنیهای قابل توجهی چون مس وجود دارد. که غالباً به عنوان درجه های لاغر توصیف می شوند. همانطور که در جدول شماره 1 مشاهده می شود. گریدهای داپلکس به طور معمول دارای مقاومت در برابر خوردگی حفره ای بهتر با هم تراز. با درجه های استاندارد آستنیتتی هستند.

مواد مصرفی ESAB توصیه شده

مواد مصرفی داپلکس، داپلکس و سوپر داپلکس به گونه ای طراحی شده اند. که حداقل خواص مکانیکی منطبق و مقاومت در برابر خوردگی را می توان تضمین کرد. بنابراین تقویت کننده آستنیت در مقایسه با درجه فولاد مربوطه، از عناصر بیشتری برخوردار هستند. تا از محتوای (حجم مقدار) فریت فلز جوش زیاد جلوگیری کنند.

به استثنای موارد کمی، تمام گیردهای لاغر (ناب) داپلکس را می توان با مواد مصرفی نوع 2209 جوش داد. که خصوصیات مکانیکی عالی و مقاومت در برابر خوردگی دارند.

به این حال، مواد مصرفی داپلکس ناب، مقرون به صرفه تر هستند. و از نظر متالورژی برای ایجاد خواص جوشکاری مشابه مواد پایه طراحی شده اند.

همچنین برخی از کاربردها وجود دارد که Mo تأثیر منفی بر مقاومت در برابر خوردگی دارد. و باعث می شود. مواد مصرفی از نوع 2209 کمتر مناسب شوند.

با این وجود تراز نازک آلیاژ MO S32003 ترجیحاً جوش داده می شود. با مواد مصرفی نوع 2209 برای اطمینان از تطابق مقاومت در برابر خوردگی.

جوشکاری فولاد ضد زنگ داپلکس به روش ESAB

قبل از جوشکاری

• برای دستیابی به نفود خوب باید از شکاف ریشه (پایه). و زاویه اتصال کمی وسیعتر از آنچه برای فولاد ضد زنگ استاندارد استفاده می شود، استفاده کرد.
• برای تسهیل جوشکاری ریشه زدن (پایه) از پشت سرامیک استفاده کنید.
• اتصال و فلز پایه مجاور باید کاملاً تمیز شود.
• فقط باید از برس ضد زنگ برای تمیز کردن استفاده شود.
• پیش گرمایش به طور معمول توصیه نمی شود.
• همیشه باید از الکترودهای خشک استفاده شود.

ESAB می تواند الکترودهای داپلکس ار در ESAB VacPac تهیه کند.

یک سیستم مؤثر برای اداره الکترودهای جوشکاری است.

مصرف متناسب دو بسته در هنگام یک شیفت کاری عادی است.

این روشهای خشک کردن مجدد پر هزینه را از بین می برد.

ورودی گرما و واسطه

توصیه های دما

• ورودی گرما 0.5 – 1.5 کلیوژول بر میلی متر و Timax = 150 درجه سانتی گراد برای گریدهای داپلکس بدون چربی. به عنوان مثال : UNS S32101 ورودی های گرما به بالا تا kj/mm 2.5 در بیشتر موارد می تواند باشد. اعمال می شود.
• ورودی گرما kj/mm 2.5-0.5 و Timax = 200 درجه سانتیگراد برای درجه های داپلکس. به عنوان مثال UNS S31803، EN 1.4462.
• ورودی گرما: 1.5-0.2 کلیوژل بر میلی متر و Timax = 150 درجه سانتی گراد برای درجه های فوق العاده داپلکس. به عنوان مثال: UNS S32750.

گازهای محافظ و پشتیبان

• مخلوط TIG Ar یا Ar-He.
• MIG Ar-O2.

Ar-CO2، (1-3) یا Ar-He-O2 مخلوط (1-3).

• FCAW Ar-CO2 مخلوط (25%) یا CO2 خالص.

هنگام جوشکاری ورودی گرما باید مربوط به ضخامت صفحه و روش جوشکاری باشد. از ورود حرارت خیلی کم یا خیلی زیاد باید خودداری شود.

فولادهای سوپر داپلکس به ویژه در برابر گرمای زیاد ورودی و دمای بین دنده حساس هستند.

گرمای ورودی

هنگام جوشکاری صفحه نازک نباید بیش از 1 کیلو ژول بر میلی متر باشد.

از زدن قوس خارج مفصل خودداری کنید. ضربات قوس می تواند به عنوان نقاط شروع برای خوردگی و ترک خوردگی حفره ها عمل کند.

• برای جلوگیری از جمع شدن نیتروژن، طول قوس و بیرون کشیدن مناسب را حفظ کنید.

• محافظ صحیح گاز ریشه مهم است. گازهای پشتیبان مناسب Ar با خلوص بالا و مخلوط حاوی N2 و H2 هستند. باید از بافت بیش از حد خودداری شود. این می تواند منجر به ورود بیش از حد گرما شود.

بعد از جوشکاری

تمیزکاری کامل بعد از جوشکاری برای دستیابی به مقاومت در برابر خوردگی بسیار ضروری است. تمام سرباره ها و اکسیدهای موجود در جوش و اطراف آن باید از بین بروند.

• برس زدن باید به صورت دستی و فقط برس ضد زنگ انجام شود. برس های دوار (چرخشی) می توانند باعث ایجاد شکاف های ریز در فلز جوش شوند.
• عملیات حرارتی بعدی به طور معمول مورد نیاز نیست. با این وجود، فولادهای داپلکس و فلزات جوشکاری می توانند از راه حل حرارتی استفاده شوند.
• باید از کاهش استرس خودداری کرد. زیرا این امر می تواند باعث خرد شدن فولاد و فلز جوش شود.

اگر از روش توصیه شده از طرف تأمین کننده فولاد دنبال شود. می توان از شعله ور شدن صفحات تغییر شکل یافته استفاده کرد.

جوشکاری یک طرفه برای ساخت صفحه تولیدی ESAB

یک گزینه بسیار پربازده ، به استاندارد دو طرفه اتصال پانل ها در تانکرهای شیمیایی. با استفاده از یک طرفه SAWOSW روش های جوشکاری. با پشتوانه ویژه شار و با پشتیبانی از پشتی مس.

با استفاده از این روش، پنل ها نیازی به این کار ندارند . از ایستگاه جوشکاری منتقل شوند. چرخانده و قبل از اتمام جوشکاری جایگزین شده است. در عوض، مفصل (بند) رای می توان از یک طرف تکمیل کرد.

گفته می شود، این یک گزینه مقرون به صرفه است. که می تواند با هزینه کم، کار به راحتی اجرا شود.

پیش بینی محتوای فریت

تعادل فاز فلز جوش و گرما

منطقه آسیب دیده (HAZ) حیاتی است. که نوبت به آن می رسد. بدست آوردن خواص خوب در جوش فولاد ضد زنگ داپلکس.

فریت بیش از حد بالا باعث شکنندگی می شود. در حالی که کمبود فریت باعث از بین رفتن مقاومت در برابر ترک خوردگی در برابر تنش می شود.

محتوای فریت فلز جوش

باید به طور معمول در محدوده FN 30-100 باشد. (تقریباً 22-70%)

نمودار WCR – 92 ابزاری مفید برای محاسبه محتوای فریت فلزات جوشکاری است.

در فعالیت انجام شده

1- مواد پایه، SAF 2205 (EN 1.4462)، دوباره ذوب شده است.

2- فلز جوش MMA داپلکس، با OK 67.50 رسوب داده شده است.

3- فلز جوش MG داپلکس، با OK Autrod 16.86 رسوب داده شده است.

4- فلز جوش Super Duplex MMA، با OK 68.53 نهشته شده است.

X محل جوشکاری در SAF 2205 (EN 1.4462) جوش داده شده با OK 67.50 الکترود MMA با فرض رقت 30%.

نمودار وضوح WRC 1992 Crew و Nieg فولاد و فلز تمام جوشکاری از ترکیبات شیمیایی آنها محاسبه شده. روی نمودار رسم شده و توسط یک خط به هم متصل شده اند.

 

این خط تمام ترکیب ممکن را از فلز جوش برای درجات مختلف محلول نشان می دهد.

در مثال حاضر، 30% محلول بوده است. و استفاده شده و محتوای فریت پیش بینی شده. از جوش تقریباً FN 45 است.

راهنمای جهانی در زمینه جوشکاری و برشکاری

فن آوری و سیستم ها ESAB در خط مقدم فناوری جوشکاری و برشکاری فعالیت می کند.

بیش از صد سال پیشرفت مداوم در محصولات و فرآیندها. این شرکت را قادر می سازد تا در هر بخشی که ESAB فعالیت کند. با چالش های پیشرفت فن آوری روبرو شویم.

کیفیت و محیط

استانداردها

کیفیت، محیط زیست و ایمنی سه حوزه اصلی تمرکز هستند. ESAB یکی از معدود شرکت های بین المللی است که به استانداردهای ISO 14001 و OHSAS 18001 دست یافته است.

محیط زیست، بهداشت و ایمنی

سیستم های مدیریتی در کل امکانات تولید جهانی ما.

در ESAB کیفیت مداوم است. فرآیندی که در قلب تما فرآیندها و امکانات تولید ما در سراسر جهان قرار دارد. تولید چند ملیتی، محلی، نمایندگی و بین المللی. شبکه توزیع کنندگان مستقل مزایای کیفیت ESAB را به همراه دارد. و تخصص بی نظیر در زمینه مواد و فرآیند ها در دسترس همه مشتریان ما در هر جایی که. ساکن هستند.

 

ESAB مواد مصرفی جوش را به عنوان بخشی از طیف گسترده ای از سیمها و الکترودهای سیم جوشکاری. از جنس استنلس استیل، داپلکس- از جمله فولاد ضد زنگ لاغر و فوق العاده داپلکس – ارائه می دهد.

با انتخاب ESAB برای استفاده ، مشتریان می دانند. که از پشتیبانی فنی یکی از بزرگترین تأمین کنندگان مواد مصرفی جوشکاری در جهان برخوردار هستند.

ESAB تخصص و تجربه کاربردی را برای به اشتراک گذاشتن با شما دارد. هرگونه خطر از نظر مشکلات کیفیت، گران بودن را به حداقل می رساند.

ESAB از طروق گسترده خود قادر به تأمین مشتریان خود در سراسر جهان است.

اطمینان از عملکرد یکسان و با کیفیت بالا. با مشخصات کنترل شده مرکز از نظر : مواد اولیه – روش های آزمایش – سیستم های مدیریت کیفیت: ISO 14001/OHSAS 18001

 

ESAB : طیف کاملی از تجهیزات جوش و برش، مواد پرکننده و لوازم جانبی. برای هر نوع بخش صنعتی که در آن از فولاد ضد زنگ داپلکس استفاده شده است.

ما در سراسر جهان شبکه ای از دفاتر فروش و توزیع کنندگان را در اختیار شما قرار داده ایم. تا در هر کجا که باشید به شما خدمات و پشتیبانی بدهیم. همه اینها برای کمک به شما در افزایش بهره وری جوشکاری است. همه از یک منبع قابل اعتماد می توانید استفاده کنید.

با همکاری نزدیک با تیم های اصلی، ما از توانایی خود برای مهارت و نوآوری. برای ارائه طیف کاملی از محصولات برش و جوشکاری و لوازم سفارشی مناسب با نیازهای بازار محلی استفاده می کنیم.

راه حل های جهانی ما با سطح اطمینان بخشی از آگاهی از محیط زیست. در مورد مسائل مربوط به بهداشت و ایمنی در هر بخش. و آگاهی کامل از آن چالش های پیش روی جهان گسترده تر است.

طیف گسترده ای مواد مصرفی برای فولادهای ضد زنگ داپلکس

• عملکرد مطابق با کیفیت بالا.
• پشتیبانی فنی.
• طیف کاملی از تجهیزات جوشکاری و برشکاری.
• شبکه جهانی.
• دفاتر فروش و توزیع کنندگان.
• آگاهی زیست محیطی در فن آوری جوشکاری.

شرکت خشکه و فولاد پایتخت با مدیرت (جواد دلاکان)- فروش انواع فولاد آلیاژی در سراسر ایران

شرکت خشکه و فولاد پایتخت (( مدیریت : جواد دلاکان )). صنعتگران عزیز، افتخار داریم که سی سال تجربه گرانبهای خویش را. در زمینه عرضه انواع ورق آلیاژی و انواع فولاد آلیاژی. برای خدمت رسانی به شما هموطنان کشور عزیزمان ایران ارائه می دهیم. پیشاپیش از اینکه شرکت خشکه و فولاد پایتخت را جهت خرید خود انتخاب می نمایید سپاسگزاریم.
ارتباط با ما:
۰۹۱۲۱۲۲۴۲۲۷
۰۹۳۷۱۹۰۱۸۰۷
تلفن: ۰۲۱۶۶۸۰۰۲۵۱
فکس: ۶۶۸۰۰۵۴۶

فولاد سیلیکونی – ورق فولاد سیلیکونی -ساخت و بررسی میکروسکوپی و مغناطیسی ورق آلیاژ فاینمت با ورق فولاد سیلیکونی

فولاد سیلیکونی چیست؟ این فولادها حاوی مقدار بسیار پایین کربن و عمدتاً بین 2.8 تا 4.8 درصد سیلیسیوم (معمولاً به همراه آلومینیوم) می باشد. بدلیل حضور سیلیسیوم که پایدار کننده فریت می باشد. این آلیاژ تبدیل به یک ماده نرم مغناطیسی میشود و نفوذپذری مغناطیسی در آن افزایش می یابد. این ورق ها در موتورهای الکتریکی و ترانسفورماتورها استفاده می شوند. این مواد به دو صورت ورق های جهت دار مغناطیسی (oriented) و غیر جهت دار (non-oriented) وجود دارند. که با توجه به حساسیت کاربرد و خواص مورد نیاز استفاده می شوند.

 

فولاد سیلیکون آلیاژ آهن و سیلیکونی است که دارای خواص مغناطیسی مهم است. این نوع فولاد همچنین به عنوان فولاد الکتریکی معروف است. آلیاژ کربن بسیار کم است که در لمینیت موتور و ترانسفورماتور استفاده می شود. این ویژگی ها با ویژگی های خسارت پایین هسته و نفوذ پذیری مغناطیسی بالاتر نسبت به فولادهای کربن مشخص می شود. تعدای از نمرات وجود دارد که حاوی نسخه های غلط گرا “NGO” (non-grain-oriented) هستند. ضخامت های استاندرد آن شامل 007، .014، .0185 و .025 اینچ می باشد. فولاد سیلیکون اغلب با یک پوشش الکتریکی عایق تولیدی به نام coreplate شناخته می شود. که نیاز به لایه بندی بین لایه ها را با مواد دی الکتریک حذف کند.

فولاد الکتریکی دانه گرایی یک جهت و یکنواخت از دانه ها در ساختار آن دارد که اجازه می دهد. تا چگالی شار و اشباع مغناطیسی بیشتر باشد. بطور معمل، فولاد الکتریکی دانه گرانشی برای ترانسفورماتورهایی که جهت میدان مغناطیسی قابل پیش بینی و مشخص دارند استفاده می شود.

 

فولادهای الکتریکی بر روی گرا (GOES) آلیاژ آهن سیلیکونی هستند. که برای ایجاد ضریب خستگی پایین و نفوذ پذیری بالا مورد نیاز برای ترانسفورماتورهای الکتریکی کارآمد و اقتصادی مورد طراحی قرار می گیرد. GOES بیشترین انرژی الکتریکی کارآمد است و در ترانسفورماتورهایی استفاده می شود که حفظ انرژی حیاتی است.

فولادهای الکتریکی غیر گرا، آلیاژ آهن سیلیکون هستند که در آن خواص مغناطیسی عملاً در هر جهت در سطح مواد مشابه هستند.

ساخت و بررسی میکروسکوپی و مغناطیسی ورق آلیاژ فاینمت با ورق فولاد سیلیکونی هسته ترانسفورماتور

مسعود یوسفی – خسرو رحمانی (دانشگاه مکانیک و انرژی – دانشگاه شهید بهشتی

در تحقیق حاضر، نوارهای آمورف از آلیاژ نرم مغناطیسی فاینمت با استفاده از روش ریخته ریسی نواردهای عریض تولید شدند. نوارهای فولاد سیلیکونی نیز با ابعاد مشابه تهیه گردیدند. به منظور دستاورد به ساختار نانوبلوری، عملیات حرارتی در دمای 560 درجه سانتی گراد به مدت 1 ساعت بر روی نوارهای آمورف انجام گردید. و منجر به تشکیل فازهای نانومتری Fe3Si با ابعاد بین 10 تا 17 NM و کاهش اتلاف مغناطیسی به میزان 33% نسبت به نمونه اولیه، بدلیل کاهش جدایش فازی گردید. اتلاف مغناطیسی ورق آمورف نسبت به ورق فولاد سیلیکونی 99/85% کمتر و پس از عملیات حرارتی 99/90% کمتر گردید.

بعد از تولید اولین ترانسفورماتورها، تلاش های فراوانی در راستای بهبود مواد مورد استفاده در آنها با هدف افزایش کیفیت و بازده ترانسفورماتور می شود. از آنجایی که هسته ترانسفورماتور نقش حساسی در عملکرد آن دارد. لذا در سالیان گذشته سعی فراوانی در جهت بهبود خواص ورق هسته مورد استفاده در ترانسفورماتور می شود.

 

از اولین مواد مغناطیسی که برای ساخت ورق هسته ترانسفورماتور با ساختار نانو استفاده گردید. میتوان به آلیاژ فاینمت ( Nb-Cu-Fe-Si-B-Finemet) اشاره نمود، که این آلیاژ در سال 1998 توسط یوشیزاوا (Yoshizawa) و همکارانش معرفی شد. در آلیاژ فاینمت در اثر سریع سرد کردن مذاب، یک فاز آمورف ایجاد می شود. که با عملیات حرارتی مناسب می توان به ساختاری با ابعاد دانه 10-20 nm رسید. فاز اصلی در این آلیاژ (si-) Fe با شبکه bbc بوده و باقی ساختار فاز آمورف اطراف دانه های کریستالی (si-) Fe است.

 

این آلیاژها با این ابعاد دانه، نسبت به ورق های فولاد سیلیکونی و آمورف اتلاف هیستزیس (Hystersis loss). بسیار کمتر و نفوذ پذیری مغناطیسی (Magnetic Permeability) بالاتری را دارا می باشند. در زمینه ساخت آلیاژ فایمنت در داخل کشور در جهاد دانشگاهی دانشگاه صنعتی شریف این آلیاژ از نظر سرعت شکل دهی. و عملیات حرارتی مورد بررسی قرار گرفت. اما از نظر ارتباط ریزساختار با خواص مغناطیسی تاکنون پژوهشی صورت نگرفته است.

 

در پژوهش حاضر، پس از عملیات حرارتی بر روی ورق های آلیاژ فاینمت تولیدی به روش مذاب ریسی نوارهای عریض (PFC-Planar Flow Casting). با نمونه هایی از ورق هسته ترانسفورماتور 250KVA ساخت شرکت جنرال الکتریک مقایسه شدند.

نوارهای نانوساختار مهیا و ورق فولاد سیلیکنونی. توسط دستگاه های پراش پرتو ایکس (XRD) میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FESEM). و مغناطیس سنج با نمونه نوسانی (Vibtation Sampling Magnetometer) مورد بررسی قرار گرفتند.

مواد و روش های آزمایش

در این قسمت به مواد و تجهیزات مورد استفاده جهت مذاب ریسی نوارهای مغناطیسی آلیاژ فاینمت. عملیات حرارتی آنها و همچنین چگونگی انجام آزمون های به کارمی گیرد جهت بررسی ریزساختاری. مغناطیسی این ورق ها با ورق های سیلیکونی مهیا شد. هسته ترانسفورماتور پرداخت می شود.

جدول (1) میزان خلوص و درصد جرمی عناصر که بکار رفت برای تهیه آلیاژ فاینمت را نشان می دهد.

جدول1: میزان خلوص و درصد اتمی عناصر مورد کاربرد برای تهیه آلیاژ فاینمت

 

در اینجا جهت اختصار از نام گذاری های زیر برای نمونه های مهیا و به کار می رود.

F1: ورق فاینمت ریخت ریسی شده توسط روش PFC

F2: ورق فاینمت ریخته ریسی شده توسط روش PFC بعد از عملیات حرارتی

GE: ورق فولد سیلیکونی با 3% سیلیسیم

بمنظور ریخته ریسی نوارهای آمورف از دستگاه ریخته ریسی نوارهای عریض به کار رفت. در شکل (1) تصویر شماتیک مذاب ریخته ریسی نوارهای عریض و اجزاء و تجهیزات جانی آن نشان داده شده است.

 

در جدول (2) شرایط ریخته ریسی و ویژگی های نوارهای تولیدی در دستگاه ریخته ریسی نوارهای عریض نمایان است.

جدول 2: شرایط ریخته ریسی اعمال شده برای تهیه نوارها و ویژگی های آنها.

بمنظور عملیات حرارتی نوارهای آمورف، همانطور که در شکل (2) مشخص هست عمل گردید.

بمنظور عملیات حرارتی، نوارهایی به طول 10cm را درون لوله کوارتزی قرار می دهند. سپس این لوله کوارتزی روی درب کوره به نحوی نصب گردید. که در حین گرمایش در معرض گاز آرگون باشد. به منظور آب بندی لوله کوارتزی از خمیز نسوز و میکا استفاده گردید. برای شروع فرآیند عملیات حرارتی از پمپ خلاء استفاده گردید و خلائی به میزان 0/013Pa اعمال گردیده. سپس بعد از تنظیم دمای کوره بر روی 560 درجه سانتی گراد، گاز آرگون با فشار 50KPa از در کوره داخل لوله کوارتزی دمیده شد.

 

فرآیند عملیات حرارتی تحت این شرایط به مدت 1 ساعت ادامه داشته و سپس نمونه در کوره خنک گردید. ذکر این نکته ضروری است که دمای 560 درجه سانتی گراد و زمان 1 ساعت بر اساس نتایج آنالیزهای حرارتی و روبشی کالریمتری. انجام شد و بر روی آلیاژ فاینمت انتخاب گردید. چرا که در این دما و زمان هیچ گونه فاز نامطلوب مغناطیسی نظیر Fe3B گزارش نشده است.

 

نوارها قبل و پس از عملیات حرارتی و همچنین نوار فولاد سیلیکونی توسط دستگاه پراش پرتو ایکس مورد بررسی قرار گرفتند. دستگاه مورد استفاده برای این آنالیز ساخت شرکت فیلیپس با مدل PW3040/60 بود. میزان آمورف بودن نمونه ها، فازهای کریستالی متشکل و اندازه دانه آنها مورد بررسی قرار گرفتند.

به منظور تهیه نوارهای فولاد سیلیکونی، از ورق های که به کار رفت در هسته ترانسفورماتور 250KVA ساخت شرکت جنرال الکتریک به کار رفت. به منظور ارزیابی و مقایسه خواص مغناطیسی نوارهای تولیدی قبل و پس از عملیات حرارتی و نوارهای فولاد سیلیکونی. از دستگاه مغناطوسنج نمونه ارتعاشی استفاده گردیده است. در جدول (3) علایم پارامترهای مغناطیسی مشخص است. شایان ذکر است که اطلاعات مورد جمع آوری از آزمون مغناطیسی توسط نرم افزاز اوریجین Origin مورد تحلیل قرار گرفتند.

 

جدول 3: علایم پارامترهای مغناطیسی

به منظور بررسی ریزساختاری ورق های مورد مهیا از میکروسکوپ الکترونی روبشی با مدل VEGA/TESCAN-LMV برای ورق GE و از میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی با مدل Miria3-XMU برای ورق های F1 و F2 به کار رفت. نوارهای مذکور، از نظر جدایش فازی و توزیع عناصر آلیاژی مورد بررسی قرار گرفتند. به منظور مهیا نمودن ورق های آمورف از پولیش استفاده گردید. سپس نمونه ها به منظور بررسی توسط این میکروسکوپ ها با محلول نایتال 2% به مدت 1 ثانیه اچ شدند.

شرکت خشکه و فولاد پایتخت (( مدیریت : جواد دلاکان )) صنعتگران عزیز، افتخار داریم. که سی سال تجربه گرانبهای خویش را در زمینه عرضه انواع ورق آلیاژی. و انواع فولاد آلیاژی برای خدمت رسانی به شما هموطنان کشور عزیزمان ایران ارائه می دهیم. پیشاپیش از اینکه شرکت خشکه و فولاد پایتخت را جهت خرید خود انتخاب می نمایید سپاسگزاریم.
ارتباط با ما:
۰۹۱۲۱۲۲۴۲۲۷
۰۹۳۷۱۹۰۱۸۰۷
تلفن: ۰۲۱۶۶۸۰۰۲۵۱
فکس: ۶۶۸۰۰۵۴۶

ارتباط با ما در شبکه های اجتماعی

https://t.me/foolad_paytakht تلگرام

https://www.instagram.com/folad_paytakht اینستاگرام

https://www.instagram.com/foolad_paytakht.ir اینستاگرام

 

فولاد کم آلیاژ پر استحکام که گاه «ریز آلیاژ» نیز نامیده می شود. نوعی فولاد آلیاژی است که با افزودن مقدار اندکی از عناصر آلیاژی. مانند وانادیم، کلمبیم و تیتانیم تهیه می شود و برتری هایی بر فولاد کربنی معمولی دارد.

فولاد کم آلیاژ

به سبب استحکام زیاد ریزآلیاژها، این گونه فلزات را می توان در ساخت قطعات باریک به کار برد. در صنایعی که کاهش وزن در درجه اول توجه قرار دارد. (مانند صنایع خودرو) استفاده از ریز آلیاژها رونق بیشتری دارد. استحکام محصولی که با این مواد ساخته می شود بدون عملیات حرارتی از 415 تا 825 مگاپاسکال تغییر می کند.

با توجه به اینکه ریزآلیاژ در قطعه های فلزی باریک تر به کار می رود. خوردگی باعث کاهش چشمگیر استحکام در این گونه فلزات می شود. اما، می توان با افزودن عناصری همچون، مس، سیلیکون، نیکل، کروم و فسفر. بر مقاومت قطعه در برابر خوردگی جوی افزود که این امر خود مستلزم صرف هزینه است. گالوانیزه کردن. پوشش با روی و آبکاری های ضد زنگ دیگر می تواند ریز آلیاژها را در برابر خوردگی محافظت نماید.

ریزآلیاژها معمولاً محتوی 0.15 تا 0.55 درصد کربن، 0.6 تا 1.65 درصد منگنز، 0.15 تا 0.65 درصد سیلیکون. و مقادیر اندکی از وانادیم، کلمبیم (نیوبیم)، تیتانیم یا نیکل و مولیبدن هستند. وانادیم، کلمبیم و تیتانیم کاربید /یا نیتریدهایی تولید می کنند. که در اکثر دماهای فورجینگ در محلول جامد باقی می مانند. اما در فرآیند سرد کردن که در سرعت های کنترل شده انجام می شود رسوب می شوند. پدیده رسوب سبب افزایش قدرت این فلزات پس از عملیات فورجینگ و سرد کردن کنترل شده می شود.

فولاد کم آلیاژ

گروه هایی از ریزآلیاژها با نام «شکل پذیری بهبود یافته». (تولید شده با ASTM AV15 و ASTM A656) استحکامی معادل با 80000 psi دارند. در حالی که تنها با مصرف 24% هزینه بیشتر از فولاد کربنی غیر آلیاژی که استحکام برابر 34000 Psi دارد . به این نیرو دست می یابیم. چون ریز آلیاژها باید با فلزات دیگر سازه ای مانند AISI 1010 و آلومینیم رقابت کنند. باید تا حد امکان ارزان باشند. اما ساختن چنین محصولی تا حد زیادی رؤیایی است. در محصول نهایی با افزایش و کاهش های متعددی روبرو می شویم. که با توجه به نیاز خود باید مورد مناسب را استفاده کنیم.

برای مثال، افزایش قدرت از 35000 تا 80000 به کاهش 30 تا 40 درصدی شکل پذیری می انجامد.

ریزآلیاژهای عنوان شده در بالا اصولاً برای استفاده در صنعت خودرو و به خصوص در قسمت هایی ساخته شده اند. که کاهش وزن بدون از دست دادن قدرت اهمیت دارد. مثلاً قطعات شاسی، سیستم هدایت کننده و تعلیق. سپر و لاستیک نمونه هایی از استفاده ریزآلیاژها در اتومبیل های سواری است.

در دستگاه هایی همجون جرثقیل، مخلوط کن بتن، ماشین های کشاورزی، کامیون ها، تریلرها برج های انتقال قدرت. میل های ریزآلیاژی با حداقل قدرت 50000 تا 70000 استفاده می شوند. شکل دادن، کنده کاری، اره کردن و انجام ماشین کاری های دیگر. بر روی ریزآلیاژها 25 تا 30 درصد بیشتر از فولادها انرژی می برد.

فولاد کم آلیاژ

ریزآلیاژها بر خلاف اکثر فولادهای کربنی در مقابل خوردگی مقاومت زیادی دارند. برای مثال در انگلستان (که به طور عمده از آلیاژی با نام COR-TEN. که از مقدار اندکی مس تشکیل شده است.ساخته شده) نمونه بارزی از ریزآلیاژهای بی رنگ است. چگالی ریزآلیاژها معمولاً 7800kg/m3 است.

فولادهای کم آلیاژ مستحکم High-Strengh Low-Alloy به اختصار HSLA نوعی از آلیاژهای فولادی می باشد که خواص مکانیکی بهتر و مقاومت در برابر خوردگی بیشتری نسبت به فولادهای آلیاژی کربن دارند. HSLA با سایر فولادها متفاوت می باشند. بدین صورت که آنها صرفاً جهت دارا بودن ترکیب شیمیایی خاصی تولید نمی شوند. بلکه برای برخورداری از خاصیت مکانیکی بهتری ساخته می شوند.

به سبب استحکام زیاد فولادهای کم آلیاژ با مقاومت بالای HSLA. این گونه فلزات در ساخت قطعات باریک کاربرد گسترده ای دارند. در صنایعی که کاهش وزن قطعه در درجه اول اهمیت قرار دارد. مانند صنایع خودروسازی، استفاده از HSLA کاربرد بیشتری دارد. استحکام محصولاتی که با فولادهای کم آلیاژ HSLA ساخته می شوند. بدون عملیات حرارتی 415Mpa تا 825Mpa متغیر می باشد.

 

HSLA دارای ترکیب کربن به مقدار 0.5 تا 0.25 درصد می باشد. تا شکل پذیری و جوش پذیری بهتری داشته باشد. از آلیاژهای دیگر می توان به 2.0 درصد مگنز و مقدار کمی کمی از مس، نیکل، نوبیوم، نیتروژن، وانادیوم. کروم، مولیبدنیوم، تیتانیوم، کلسیم، عناصر کمیاب در زمین و زیر کنیوم اشاره کرد. مس، تیتانیوم، وانادیوم و نوبیوم برای قوی تر کردن فولاد به آن افزوده می شوند. این عناصر میکروساختار فولاد کربنی را بهبود می بخشند. که معمولاً مجموعۀ آلیاژ آهن و کربن لایه ای می باشد تا پراکندگی آلیاژ کاربید خوبی تولید کند. این ویژگی باعث از بین رفتن تأثیر کاهش سختی و شکست حجمی آلیاژ آهن و کربن شده. و باعث افزایش قدرت ماده به وسیلۀ تصحیح کردن اندازه دانه می شود. که در مورد آلیاژ آهن و کربن باعث افزایش قدرت تسلیم آن به میزان 50 درصد. در تمامی نیم قطر دانه متوسط می شود.

افزایش قدرت به وسیلۀ ته نشینی تأثیر کمی در افزایش تسیلم دارد. قدرت شکست HSLA بین 250 الی 590 مگاپاسکال می باشد. به دلیل قدرت و سختی زیاد HSLA ساخت آنها نیازمند 25 تا 30 درصد. قدرت بیشتر در مقایسه با فولادهای کربنی می باشد.

 

مس، نیکل، سیلیکون، کروم و فسفر جهت افزایش مقاومت در برابر خوردگی و زنگ زدگی افزوده می شوند. زیرکونیوم، کلسیم و عناصر کمیاب در زمین به کنترل شکل به وسیلۀ افزودن سولفید افزوده می شوند. تا شکل پذیری HSLA را افزایش دهند. این عناصر به این دلیل افزوده می شوند که -HSLA دارای خواص مختلف در جهات مختلف را دارد. به عنوان مثال، شکل پذیری و مقاومت در برابر ضربه. در طول و در جهت متقاطع بر آن دانه تغییرات شدیدی دارد. خم هایی که به صورت موازی در طول دانه ایجاد می شوند. معمولاً در لبه بیرونی باعث شکست می شوند. زیرا باعث بار کششی می شوند. این تغییرات متناسب با جهت در -HSLA کاهش می یابند زیرا بوسیله ای کنترل شکل با سولفید ساخته شده اند.

HSLA در خودروها، کامیون ها، جرثقیل ها، ترن هوایی ها و سایر وسایلی که باید نیروهای شدیدی را تحمل کنند. یا نسبت قدرت به وزن زیادی داشته باشند، استفاده می شود. مقطع و ساختار HSLA معمولاً 20 تا 30 درصد کم وزن تر از فولاد کربنی با همان قدرت است.

 

HSLA همچنین در برابر زنگ زدگی مقاومت بیشتری نسبت به فولادهای کربنی دارد. زیرا آنها ترکیب آهن و کربن کمتری دارند. معمولاً چگالی -HSLA در حدود 7800 کیلوگرم بر متر مکعب است.

در دستگاه هایی مانند چرثقیل، مخلوط کن بتن، ماشین های کشاورزی. کامیون ها، تریلرها، برج های انتقال قدرت. میل های -HSLA با حداقل قدرت 50000 تا 70000 مورد استفاده قرار می گیرند.

همچنین در مورد فولادهای کم آلیاژ با قدرت زیاد -HSLA می توان این نکته را متذکر شد. که شکل دادن، کند کاری، اره کردن و انجام سایر ماشین کارها بر روی این فولادها. نیازمند 25 الی 30 درصد انرژی بیشتر در مقایسه با سایر آلیاژهای فولادی می باشد.

طبقه بندی فولادهای کم آلیاژ HSLA

• فولادهای مقاوم در برابر آب و هوا (Weathering steels)

فولاد هایی که مقاومت بیشتری در برابر خوردگی دارند. مانند COR-TENT، این نوع آلیاژها در ترکیب ساخت خود مقدار کمی فسفر و مس دارند. تا میزان مقاومت آنها در برابر فرسایش های آب و هوایی افزایش یابد.

• فولادهای رول شده با کنترل (Control -rolled steel)

رول های داغ فولاد که ساختار بسیار گسیخته آستنیت دارند. که به ساختار آهن و کربنی مکعبی خوبی ضمن فرآیند سرد کردن تبدیل می شوند.

• فولاد های کم پرلیت (Pearlite -reduced steel)

فولادهای با کربن کم یا بدون کربن که ساختار دانه ای آهن و کربن خوبی دارند. که به وسیله ته نشینی افزایش قدرت می یابند.

• فولادهای فریت (Acicular ferrite steel)

این فولادها به وسیله ساختار آهن و کربنی سوزنی. مقدار بسیار کمی کربن و سخت سازی خوبی افزایش قدرت داده می شوند. درصد کربن در این نوع فولادها بسیار اندک است و خواصی همچون جوش پذیری و شکل پذیری خوبی را دارند.

• فولادهای دو فازی (Dual-Phase steel)

 

این فولادها میکرو ساختار آهن و کربنی متشکل از مقدار کم و یکنواخت مارتنزیت دارند. این میکروساختار باعث کاهش قدرت تسلیم، افزایش درجه سختی و شکل پذیری خوب می شود. فولادهای دو فاز شکل پذیری خوب را دارند و همچنین استحکام کششی آنها بالاست.

فولاهای میکروآلیاژی (Micro-alloyed steel)

فولادی که دارای مقدار کمی نوبیوم، وانادیوم و/یا تیتانیوم می باشد. که باعث بهبود اندازه دانه و/یا سخت شدن به وسیله ته نشینی می شود.

نوع معمول از Micro – alloyed steel بهبود یافته از نظر شکل پذیری HSLA می باشد. این نوع، قدرت تسلیم تا 80000 (550Mpa)psi دارند ولی تنها 24 درصد بیشتر از فولاد A360 با 36000 (250Mpa)psi هزینه دارند. یکی از نقاط منفی این نوع فولاد این است که 30 تا 40 درصد کمتر شکننده می باشند. در ایالات متحده این نوع فولاد براساس استاندارد ASTM. در دسته های A1008/A1008M و A1011/A1011M برای ورق های فلزی و A656/A656M برای صفحات فلزی تقسیم می شوند. این فولادها برای خودروسازی جهت حفظ قدرت در عین کاهش وزن تولید شده اند. برای نمونه: میله های استحکام در، شاسی، تقویت ترمز، سیستم هدایت و تعلیق، ضربه گیری و چرخ ها.

کاربرد آلیاژهای HSLA

آلیاژهای HSLA در صنایع سنگین هم چون لوله های نفت و گاز، تولید تجهیزات و ماشین آلات صنعتی کشاورزی. ماشین های چمن زنی، جرثقیل، مخلوط کن بتن، کامیون ها، تریلرها، برج های انتقال قدرت و… می باشد.

فولادهای HSLA به دلیل وزن کم و مقاومت بسیار بالا، در صنایع خودروسازی بسیار پرکاربرد هستند.

طبقه بندی SAE

Society of Automotive Engineers به اختصار SAE (انجمن مهندسان خودروسازی) استانداردهای فولادهای کم آلیاژ HSLA را تعیین می کند. زیرا HSLA به دلیل دارا بودن خواص مطلوب برای استفاده در خودروها معمولاً در این حوزه به کار می رود.

شرکت خشکه و فولاد پایتخت (( مدیریت : جواد دلاکان )) صنعتگران عزیز، افتخار داریم. که سی سال تجربه گرانبهای خویش را در زمینه عرضه انواع ورق آلیاژی. و انواع فولاد آلیاژی برای خدمت رسانی به شما هموطنان کشور عزیزمان ایران ارائه می دهیم. پیشاپیش از اینکه شرکت خشکه و فولاد پایتخت را جهت خرید خود انتخاب می نمایید سپاسگزاریم.
ارتباط با ما:
۰۹۱۲۱۲۲۴۲۲۷
۰۹۳۷۱۹۰۱۸۰۷
تلفن: ۰۲۱۶۶۸۰۰۲۵۱
فکس: ۶۶۸۰۰۵۴۶

ارتباط با ما در شبکه های اجتماعی

https://t.me/foolad_paytakht تلگرام

https://www.instagram.com/folad_paytakht اینستاگرام

https://www.instagram.com/foolad_paytakht.ir اینستاگرام

مونل – آلیاژ مونل -Monel-آلیاژ ضد خوردگی-آلیاژ ضد اسید-آلیاژ ضد محیط های قلیایی – آلیاژ مقاوم به آب-آلیاژ دریایی

مونلها (Monel) گروهی از آلیاژهای نیکل اند که از دو فلز نیکل و مس تشکیل شده اند. سوپر آلیاژ مونل همچنین مقادیر کمی از آهن، منگنز، کربن و سیلیسیم نیز در آنها یافت می شود. این آلیاژها از نیکل خالص سخت تراند. و در برابر خوردگی توسط بسیاری عوامل از جمله جریان سریع آب دریا مقاومت نشان می دهند. مونل ها را می توان به راحتی به کمک کار سرد، کار گرم. ماشین کاری و جوشکاری به شکل مورد نظر در آورد.

مونل اولین بار در سال 1901 توسط رابرت کروسکی استنلی. که در کارخانه بین المللی نیکل (INCO) کار می کرد، ایجاد شده است.

آلیاژ مونل – 400 یک آلیاژ دو جزئی نیکل و مس است که به طور طبیعی در سنگ معدن نیکل در معادن سودبری (اونتاریو، کانادا) یافت می شود. این معادن 1.849 میلیارد سال پیش در اثر برخورد یک شهاب سنگ به قطر 10 – 15 کیلومتر ایجاد شده اند.

 

مونل در سال 1906 ثبت اختراع شد. نام این آلیاژ از نام خانوادگی رئیس شرکت امبروز مونل (Ambrose Monell) گرفته شده است. در آن دوره زمانی استفاده از نام خانوادگی اشخاص جهت نامگذاری علامت تجاری مجاز نبوده. به همین جهت یکی از دو L از انتهای نام خانوادگی حذف شده است. این نام هم اکنون یک علامت تجاری متعلق به شرکت Special Metals است.

این آلیاژ گران قیمت است به همین دلیل استفاده از آن تنها محدود به مواردی است. که امکان بکارگیری جایگزین های ارزان تر وجود نداشته باشد. به عنوان مثال استفاده از مونل به جای فولاد کربنی. برای لوله کشی هزینه ای سه برابری در پی خواهد داشت.

خواص

مونل یک محلول جامد دو جزئی است. با توجه به اینکه نیکل و مس با هر نسبتی در یکدیگر حل می شوند. مونل یک آلیاژ تک فاز است. در مقایسه با فولاد، ماشین کاری مونل بسیار دشوار است. زیرا در اثر کار سختی بسیار سریع سخت می شود. به همین علت ماشین کاری بایت با سرعت چرخش و نرخ قید کمتری انجام شود.

این آلیاژ در برابر خوردگی و اسیدها مقاوم است. و برخی آلیاژهای آن می توانند در برابر آتش اکسیژن خالص مقاومت کنند. عموماً از این آلیاژ در شرایط به شدت خورنده استفاده می شود. افزودن مقادیر کمی از آلومینیوم و تیتانیوم منجر به ایجاد مونل K-400 می شود. که علاوه بر مقاومت به خوردگی ذکر شده دارای استحکام بالاتری است. این استحکام بالاتر به علت استحاله فاز گاما پرایم در فرآیند پیرسختی بدست می آید. بطور معمول مونل از فولاد ضد زنگ بسیار گران تر است.

 

مونل -400 دارای وزن مخصوص 8.80،دمای ذوب 1300-1350 درجه سانتیگراد. رسانایی الکتریکی 34% IACS و سختی 65 راکوول بی در حالت آنیل شده است. یکی از ویژگی های قابل توجه مونل -400 حفظ چقرمگی آن در بازه وسیع دمایی است.

مونل-400 دارای خواص مکانیکی عالی در دمای زیر صفر است. با کاهش دما استحکام و سختی این آلیاژ افزایش پیدا کرده شکل پذیری آن دچار اختلال جزئی می شود. این آلیاژ حتی در دمای هیدروژن مایع نیز دچار تغییر شکست نرم به ترد نمی شود. این ویژگی باعث ایجاد تضادی قابل توجه میان مونل و بسیاری از فلزات فریتی شده است. که در مای پایین با وجود استحکام بالا شکننده اند.

کاربرد در هوافضا

در دهه 1960 آلیاژ مونل کاربرد عمده ای در ساخت هواپیما پیدا کرد. این آلیاژ به علت حفظ استحکام در برابر گرمای زیاد تولید شده توسط اصطکاک آیرودینامیکی در هنگام پرواز. با سرعت بسیار بالا به طور ویژه در ساخت قاب و پوسته هواپیماهای موشکی آزمایشی مانند North American X-15. مورد استفاده قرار می گرفت. البته استفاده از مونل برای حفظ شکل آیرودینامیکی منجر به افزایش وزن این هواپیماها شده بود.

در تعمیر و نگهداری هواپیما نیز از مونل برای سیم کشی ایمنی. چفت و بست هایی که در معرض حرارت بالایی قرار دارند استفاده می شود. به جهت کاهش هزینه ها از سیم های فولاد ضد زنگ در نواحی با حرارت کمتر استفاده می شود.

تولید و تصفیه روغن

از مونل در بخش های آلکیلاسیون که در تماس مستقیم با اسید هیدروفلوئوریک هستند استفاده می شود. مقاومت مونل در برابر غلظت های متفاوت هیدروفلوئوریک اسید در دماهای متفاوت فوق العاده است. و شاید بتوان گفت مونل مقاوم ترین آلیاژ در میان آلیاژهای مهندسی است. همچنین این آلیاژ در برابر کاهش به وسیله انواع مختلف اسیدهای سولفوریک و هیدروکلریک مقاومت می کند.

کاربردهای دریایی

مقاومت مونل در برابر خوردگی آن را به گزینه ای ایده آل برای کاربردهایی مانند سیستم لوله کشی، شفت پمپ. دریچه های آب دریا، سیم های ماهیگیری و سبدهای صافی تبدیل کرده است. از برخی آلیاژهای مونل که کاملاً غیر مغناطیسی هستند برای ساخت کابل لنگر مین روب ها. و محفظه نگهداری تجهیزات اندازه گیری میدان مغناطیسی استفاده می شود. در قایقرانی تفریحی از سیم مونل برای گرفتن قیدهای طناب لنگر استفاده می شود. از آلیاژ مونل در کاربردهای زیر دریا و همچنین برای ساخت مخازن آب و سوخت استفاده می شود. از این آلیاژ برای ساخت شفت ملخ ها و پیچ و مهره ها نیز استفاده می شود.

در قایق های معروف هابی کت (Hobiecat). از پرچ های مونل به جای پرچ های فولاد ضد زنگ استفاده می شود. تا از مشکلات خورذگی ناشی از مجاورت آب شور، فولاد و آلومینیوم به کار رفته در دکل. بوم و قاب قایق جلوگیری شود.

 

به دلیل مشکلات الکترولیتی در آب شور در صورت استفاده از مونل در بدنه کشتی. باید فلزات دیگر به خصوص فولاد را در برابر آن به دقت عیاق بندی کرد. نیویورک تایمز در 12 اوت 1915 مقاله ای دربارۀ یک کشتی بادبانی 215 فوتی. با عنوان «اولین کشتی با بدنه ای کاملاً از جنس مونل» منتشر کرد. که به دلیل تجزیه کف کشتی و خراب شدن اسکلت فولادی کشتی در اثر فعل و انفعالات الکتریکی با مونل فقط در عرض شش هفته قطعه قطعه شد و صاحبان آن مجبور به اسقاط کشتی شدند.

در برنامه های تحقیقاتی انجام گرفته روی پرندگان دریایی. از حلقه یا پلاک هایی از جنس مونل برای نشانه گذاری پرندگانی مانند آلباتروس. که در محیط خورنده آب دریا زندگی می کنند استفاده می شود.

آلات موسیقی

از مونل به عنوان ماده سازنده پیستون سوپاپ یا روتور در برخی آلات موسیقی با کیفیت. مانند ترومپت، توپا و کر استفاده می شود.

در سال 1962 شرکت روتوساند (Rotosound) از مونل برای ساخت تارهای گیتار بیس الکتریکی استفاده کرد. و این گیتارها توسط هنرمندان متعددی مانند استیو هریس (Steve Harris)، آیرن میدن (Iron Maiden)، د هو (The Who). استینگ (Sting)، جان دیکن (John Deacon)، جان پاول جونز (John Paul Jones). و کریس اسکوایر (Chris Squire) به کار گرفته شده است.

 

مونل از اویل دهه 1930 توسط دیگر سازندگان تارهای موسیقی نیز مورد استفاده قرار می گرفت. به عنوان مثال شرکت گیتار گیبسون (Gibson Guitar Corporation) که ساز ماندولین (Mandolin). خود را با امضای سام بوش به فروش می رساند.یا به عنوان نمونه ای دیگر شرکت سی.اف. مارتین (C.F.Martin) که از مونل در ساخت رشته های گیتارآکوستیک مارتین رترو (Martin Retro) استفاده کرده است. شرکت پیرامید (Pyramid) نیز تارهایی با نام (مونل کلاسیک) برای گیتارهای الکتریکی تولید می کند. که روی یک هسته گرد پیچیده می شوند.

در سال 2018 شرکت D Addario از ویولنی رونمایی کرد. که از سیم پیچ های مونل برای ساخت تارهای D و G آن استفاده شده بود.

دیگر استفاده ها

مقاومت خوب مونل در برابر خوردگی توسط اسیدها و اکسیژن. آن را به ماده ای مناسب برای صنایع شیمیایی تبدیل کرده است. این آلیاژ توانایی مقاومت در برابر فلورایدهای خورنده را نیز دارد. به همین دلیل به شکل گسترده برای غنی سازی اورانیوم در کارخانه Oak Ridge مورد استفاده قرار گرفت. در این کارخانه بیشتر لوله های قطور که برای انتقال هگزافلوراید اورانیوم. مورد استفاده قرار می گیرند از مونل ساخته شده اند.

مثالی دیگر از کاربردهای مونل در صنایع شیمیایی ساخت رگولاتور برای محفظه گازهای واکنش پذیر مانند هیدروژن کلرید است. از این رگولاتور در مواردی استفاده می شود که نیاز به فشار انتقال بالایی داریم. که در این صورت استفاده از تفلون (یا همان PTFE) امکان پذیر نمی باشد. بعضی از اوقات برای محافظت بیشتر از رگولاتور آن را با استفاده از گاز خشک بی اثر. که به وسیله یک مانیفولد از جنس مونل تأمین می شود شستشو می دهند.

 

در اوایل قرن 20، هنگامی که نیروی بخار به طور گسترده استفاده می شد. مونل به عنوان گزینه مطلوب برای استفاده در سیستم های بخار بسیار داغ مورد تبلیغ قرار گرفت. در طول جنگ های جهانی، ارتش آمریکا از مونل برای نشانه گذاری سگهای ارتش استفاده می کرد.

معمولاً از مونل برای ساخت سینک ظرفشویی آشپزخانه و فریم عینک استفاده می شود. از این آلیاژ برای نگه داشتن محفظه احتراق در دیگ بخار لوله آتشینن (Fire -Tube Boiler) استفاده شده است.

قسمت هایی از ساعت Long NOw؛ که قرار است تا 10000 سال دیگر کار کند. از جنس آلیاژ مونل ساخته شده است. تا بدون استفاده از فلزات گرانبها از خوردگی محافظت شوند.

از مونل برای ساخت بیشتر قطعات داخلی کلیسای جامع Bryn Athyn واقع در پنسیلوانیا استفاده شده است. این قطعات شامل صفحات بزرگ تزئینی، دستگیره های در و غیره است. همچنین از این آلیاژ برای ساخت سقف ایستگاه پنسیلوانیا (یک ایستگاه قطار در نیویورک) استفاده شده است.

خودرو آکورا ان اس ایکس 1991 – 1996 با کلیدی از جنس مونل به مشتریان عرضه شد.

 

در میدان های نفتی از تجهیزاتی مانند مغناطیس سنج و قطب نما برای جهت یابی استفاده می شود. برای جلوگیری از ایجاد خطا در نتایج این تجهیزات توسط ابزارهای حفاری. آنها را در یقه های غیر مغناطیسی قرار می دهند. که امروزه به نام «یقه مونل» شناخته می شود. چرا که مونل اولین ماده ای بود که به این منظور مورد استفاده قرار گرفت.

monel توسط شرکت Arrow Fastener Co برای منگنه های T50 ضد زنگ استفاده می شود.

از این آلیاژ در یخچال های کلویناتور (Kelvinator) نیز استفاده شده است.

این آلیاژ در دهه 1930 در دستگاهیی به نام Baby Alice Thumb Guard که برای جلوگیری از مکیدن انگشت شست اختراع شده بود مورد استفاده قرار گرفت.

آلیاژ 400

مونل 400 در طیف وسیعی از محیط های اسیدی و قلیایی. از استحکام و مقاومت به خوردگی بسیار بالایی برخوردار است. همچنین دارای شکل پذیری و هدایتت حرارتی مناسبی است. مونل 400 معمولاً در صنایع دریایی، صنایع شیمیایی و فرآوری هیدروکربنها. ساخت مبدل گرمایی و ساخت دریچه ها و پمپ ها کاربرد دارد.

این آلیاژ تحت پوشش استانداردهای زیر است:

Bs-3075-3076 NA 13-DTD 2048 and ASTM B164

بخش های عمده ای از آلیاژ 400 در واحدهای آلکیلاسیون استفاده می شود. این آلیاژ در قسمت هایی که در تماس مستقیم با هیدروفلوئوریک استید است به کار می رود.

آلیاژ 401

مونل 401 برای استفاده در کاربردهای الکتریکی و الکترونیکی تخصصی طراحی شده است. این آلیاژ به راحتی توسط جوشکاری تنگستن گاز خنثی. (در ایران بیشتر با نام اختصاری جوش آرگون شناخته می شود) جوش داده می شود. همچنین این آلیاژ باری لحیم کاری نیز مناسب است.

آلیاژ 401 تحت پوشش استاندارد UNS N04401 قرار دارد.

آلیاژ 404

مونل 404 در درجه اول در کاربردهای الکتریکی و الکترونیکی تخصصی استفاده می شود. ترکیب و نسبت عناصر داخل این آلیاژ با دقت بالایی تعیین شده. تا دمای نقطه کوری پایین، نفوذپذیری کم و ویژگی لحیم کاری مناسبی را فراهم کند.

آلیاژ 404 را میتوان با تکنیک های رایج جوشکاری جوش داد. و جعلی کرد اما امکان اعمال کار گرم روی آن وجود ندارد. برای رسیدن به نتیجه نهایی بهتر می تواند با استفاده از ابزار استاندارد کار سرد بر قطعه اعمال کرد.

این آلیاژ تحت پوشش استانداردهای UNS N04404 و ASTM F96 قرار دارد.

آلیاژ 405

مونل 405 نسخه دیگری از آلیاژ 400 است که برای ماشینکاری بهینه سازی شده است. مقادیر نیکل، کربن، منگنز، آهن، سیلیسیم و مس در این آلیاژ مشابه آلیاژ 400 است. اما مقدار گوگرد آن از حداکثر 0.024 درصد به 0.025 – 0.060 درصد رسیده است. این آلیاژ عمدتاً برای تراشکاری استفاده می شوند. و استفاده از آنها در موارد دیگر توصیه نمی شود. گوگرد در این آلیاژ نقش براده شکن را ایفا می کند. اما کیفیت نهایی سطح ایجاد شده مانند آلیاژ 400 بالا نیست.

این آلیاژ تحت استانداردهای زیر قرار دارد:

Military MIL-N-894 and NACE MR-01-75,SAE AMS 4674,Federal QQ-N-281, ASTM B-164,ASME SB-164,UNS N04405

آلیاژ 450

مونل 450 مقاومت به خستگی خوبی از خود نشان می دهد و هدایت گرمایی نسبتاً بالایی دارد. از این آلیاژ برای کندانسورهای آب دریا، صفحات کندانسور، لوله های تقطیر. لوله های مبدل حرارتی و لوله کشی آب شور استفاده می شود.

مونل K-500

آلیاژ K-500 علاوه بر ارث بردن مقاومت به خوردگی عالی از آلیاژ 400 دارای استحکام و سختی بسیار بالایی است. ویژگی های تقویت شده این آلیاژ ناشی از افزودن آلومینیوم و تیتانیوم به دو فلز پایه نیکل ومس است که با عملیات حرارتی در شرایط کنترل شده باعث پیدایش ذرات میکروسکوپی (Ti,Al)Ni3 در سراسر ماتریس می شود.

آلیاژ K-500 که عملیات پیرسختی روی آن انجام شده است. دارای گرایش بیشتری به ترک خوردن در تحت تنش-خوردگی در بعضی از محیط ها است. اما دیگر ویژگی های مقاومت به خوردگی آن درست مشابه آلیاژ 400 است. این آلیاژ در برابر گاز ترش نیز از خود مقاومت نشان می دهد.

وجود ویژگی هایی از جمله مقاومت به خوردگی بالا. در برابر جریان سریع آب دریا و استحکام بالا در این آلیاژ باعث شده. که به گزینه مناسبی برای شفت پمپ های گریز از مرکز در صنایع دریایی بدل شود.

کاربردهای متداول این آلیاژ عبارتند از : پروانه ها و شفت پمپ. Doctor Blade و تراشنده ها، یقه مته چاه نفت و قطعات الکترونیکی

مونل R-405

آلیاژ R-405 نسخه دیگری از آلیاژ 400 است که برای ماشین کاری بهینه سازی شده است. این آلیاژ نیکل و مس دارای مقدار کنترل شده ای از گوگرد است. تا اجزائی مانند براده شکن در ماشین کاری عمل کنند.

این آلیاژ مانند مونل 400 دارای مقاومت خوبی در برابر آب دریا. بخارهای داغ و محلول های نمکی و سوزاننده از خود نشان می دهد. همچنین این آلیاژ نیکل دارای ویژگی هایی مانند قابلیت جوشکاری مناسب و استحکام بالا است. مونل R-405 یک محلول جامد است که تنها با مکانیزم های بر پایه کار سرد سخت می شود.

میزان کم خوردگی این فلز در جریان سریع اب شور، مقاومت عالی در برابر تنش- خوردگی. در آب شیرین و مقاومت آن در برابر اکثر مواد خورنده استفاده گسترده از آن را. در صنایع دریایی توجیه می کند.

مونل 502

آلیاژ 502 مقاومت خوبی در برابر خزش و اکسیداسیون از خود نشان می دهد. امکان ایجاد اشکال متفاوت با این آلیاژ وجود دارد و قابلیت ماشین کاری آن همانند فولادهای آستنیتی است. شماره این آلیاژ UNS برابر N05502

شرکت خشکه و فولاد پایتخت (( مدیریت : جواد دلاکان )) صنعتگران عزیز، افتخار داریم. که سی سال تجربه گرانبهای خویش را در زمینه عرضه انواع ورق آلیاژی. و انواع فولاد آلیاژی برای خدمت رسانی به شما هموطنان کشور عزیزمان ایران ارائه می دهیم. پیشاپیش از اینکه شرکت خشکه و فولاد پایتخت را جهت خرید خود انتخاب می نمایید سپاسگزاریم.
ارتباط با ما:
۰۹۱۲۱۲۲۴۲۲۷
۰۹۳۷۱۹۰۱۸۰۷
تلفن: ۰۲۱۶۶۸۰۰۲۵۱
فکس: ۶۶۸۰۰۵۴۶

ارتباط با ما در شبکه های اجتماعی

https://t.me/foolad_paytakht تلگرام

https://www.instagram.com/folad_paytakht اینستاگرام

https://www.instagram.com/foolad_paytakht.ir اینستاگرام

سیم بکسل یا طناب فولادی (Wire rope) نوعی طناب است. که از الیاف فولاد تولید می شود.و مجموعه ای از سیم، لایه سیم و مغزی است. الیاف فولادی به صورت مارپیچ به هم تابید می دهند و یک طناب را تشکیل می دهند.

سیم بکسل فولادی

سیم بکسل

تعدادی طناب نیز به طور مارپیچ به همراه یکدیگر به دور یک مغزی تاب می شوند و تشکیل طناب قطور تری را می دهند.

طناب فولادی در سال 1834 توسط یولیوس آلبرت در شهر کلاستال آلمان و برای استفاده در معادن اختراع شد.

طناب فولادی از نظر جنس مفتول

به طور کلی طناب های فولادی از یکی از سه نوع ماده اولیه زیر تولید می شوند:

• مفتول فولادی بدون روکش یا غیر گالوانیزه: این نوع مفتول معمولاً برای طنابهای مورد استفاده قرار می گیرد. که عامل فرسایش در تعیین طول عمر مفید طناب نقش مهمتری داشته و طناب کمتر در معرض عوامل ایجاد کننده زنگ زدگی قرار دارد.
• مفتول فولادی گالوانیزه : این نوع مفتول دارای روکش یکنواخت روی میباشد. و در برابر زنگ زدگی بر اثر آب دریا، هوا، رطوبت و سایر عوامل مشابه مقاوم است. بنابراین طناب های فولادی گالوانیزه در صنایع کشتیرانی، شیلات، مرغ داری ها و … مورد استفاده قرار می گیرد.
• مفتول فولادی استنلس استیل : طناب هایی که از این نوع مفتول تولید می شوند. علاوه بر مقاومت بسیار بالا در برابر زنگ زدگی. در مقابل حرارت نیز تا 1050 درجه سانتی گراد مقاوم بوده. و در صنایع شیمیایی، غذایی، دارویی مورد استفاده قرار میگیرند. و همچنین این طناب مقاومت بسیار بالایی در برابر اثرات مخرب آب دریا دارد.

مغزی طناب فولادی

دو نوع مغزی برای طناب فولادی وجود دارد:

• مغزی الیافی (FC) : از الیاف طبیعی یا الیاف مصنوعی استفاده می شود. اگرچه هنوز استفاده از کنف طبیعی در ساخت طناب فولادی متداول است. الیاف مصنوعی نظیر پلی پروپیلن به طور روز افزون بعنوان مغزی طناب فولادی مورد استفاده قرار می گیرد.
• مغزی فولادی : مغزی فولادی ممکن است خود یک طناب فولادی مستقل باشد که در این صورت به آن مغزی فولادی مستقل (IWRC) می گویند. در مورد طناب های فولادی با قطر کمتر از 10 سانتی متر. مغزی فولادی بطور معمول از یک تار مفتول فولادی (WSC) خواهد بود.

انواع تاب طناب های فولادی

طناب های فولادی از نظر نوع تاب به دو نوع معمولی و لنگ به شرح ذیل تقسیم می شوند:

• طناب های با تاب معمولی یا صلیبی یا دو طرفه. هنگامیکه جهت تاب مفتول ها در یک رشته مخالف جهت تاب تارها باشد، تاب معمولی است. این نوع طناب میل کمی به از هم باز شدن یا گره خوردن دارند. و در برابر فشار، لهیدگی و تغییر شکل مقاومت بیشری دارد. در عوض مقاومت آن در برابر سایش کم بوده و قابلیت انعطاف کمتر از طناب های با تاب لنگ دارد. جهت تهیه سیم بکسل بلند کننده باز از سیم بکسل طبیعی راست بافت و چپ بافت استفاده میشود. سیم بکسل های صلیبی یا دو طرفه نیروی کششی را بهتر تحمل می کنند.

 

• طناب ها با تاب لنگ یا یک طرفه: که به نام John Lang انگلیسی ثبت شده است. جهت تاب مفتول در یک تار با جهت تاب تارها در طناب یکی می باشد. مقاومت طناب های با تاب لنگ در برابر سایش بیشتر از طناب های با تاب معمولی است. اما باید هنگام کار با آنها مراقب بود تا طناب گره نخورد و یا از هم جدا نشود. چون این نوع طناب میل زیادی به از هم باز شدن دارد. از این طناب در مواردی استفاده می شود که هر دو طناب مهار باشد. قابل توجه این که از سیم بکسل های یکطرفه جهت بلند کردن بار نباید استفاده شود.

به طور کلی کار کردن با طناب های با تاب معمولی آسانتر است و کاربرد متداول تری دارد. اما در مواردی مثل آسانسورهای باری و مسافری که مقاومت بیشتر در برابر سایش مورد نظر است، تاب لنگ ترجیح دارد.

طناب های راستگرد و چپگرد

اصطلاح راستگرد و چپگرد مربوط به تابیدن تارها در طناب میباشد. طناب های راستگرد متداول ترین نوع طناب ها هستند. طناب های با تاب راست را به حرف Z و طناب های با تاب چپ را با حرف S نشان می دهند.

مقایسه انواع بافت در طناب ها

طناب فولادی می تواند دارای چهار بافت کلی باشد:

• بافت سیل (Seale): در بافت سیل در هر تار طناب تعداد مفتول های هر ردیف که دور مفتول مرکزی قرار می گیرد مساوی هم است. قطر مفتول های بیرونی بیشتر از قطر مفتول های ردیف درونی است ولی در هر ردیف قطر کلیه مفتول ها یکسان می باشد. به علت ضخیم بودن مفتول های بیرونی، این نوع طناب ها دارای مقاومت سایشی بالایی هستند.

 

• بافت فیلر (Filler): در بافت فیلر قطر مفتول ها در تمامی ردیف ها مساوی است. در فضای خالی بین مفتول های ردیف بیرونی و ردیف درونی مفتول های نازکی قرار می گیرند که فیلر می نامند. طناب های فیلر دارای سطح فلزی بیشتری بوده و از قابلیت انعطاف و مقاومت سایشی بالاتری برخوردار می باشند.
• بافت وارینگتون (Warrington): در بافت وارینگتون هر تار طناب در ردیف بیرونی دارای مفتول های ضخیم و نازک به صورت یک در میان می باشد. به علت ترکیب مفتول های ضخیم و نازک در ردیف بیرونی، طناب های وارینگتون دارای انعطاف بیشتری نسبت به طناب های سیل هستند.
• بافت استاندارد (Standard): در این نوع بافت، قطر کلیه مفتول های تشکیل دهنده هر تار یکسان است. طناب ها با بافت استاندارد به علت دارا بودن قابلیت انعطاف بالا دارای کاربردهای بسیار متنوعی در تارهای گوناگون صنعتی می باشند.

روغن کاری طناب فولادی

طناب فولادی به منظور محافظت در برابر زنگ زدگی و کاهش اصطکاک بین مفتول ها و تارها در جریان تولید روغنکاری می شود. از یکسو مغزی طناب فولادی به علت اهمیت نقش آن از روغن اشباع می شود. و از سوی دیگر کلیه مفتول های تشکیل دهنده یک ریسمان. و کلیه تارهای تشکیل دهنده طناب در طی بافت به روغن مناسب آغشته می گردد. نوع روغن کاری بنابر جنس مفتول، کاربرد طناب و خصوصیات محل مورد استفاده متفاوت خواهد بود. در طول مدت عمر مفید طناب نیز روغنکاری آن باید در فواصل زمانی معین ادامه یابد.

 

تا با جایگزینی روغن از دست داده در اثر استفاده، حداکثر محافظت در برابر زنگ زدگی و سایش درونی به عمل آید. روغنکاری طناب فولادی بهتر است در محلی صورت گیرد که رشته ها کمی از هم باز می شوند. مثل هنگامی که طناب از روی چرخ قرقره عبور می کند. یا روی قرقره پیچیده می شود. در اینصورت روغن بهتر جذب می شود. روغنی که برای روغنکاری طناب فولادی مورد استفاده قرار می گیرد باید به راحتی در طناب نفوذ کند. قسمت های داخلی و سطح خارجی آن را بپوشاند. با آب شسته نشود و در برابر زنگ زدگی از طناب محافظت کند.

مقاومت در برابر خستگی (Fatigue) و فرسایش (Wear)

معمولاً مقاومت در برابر خستگی در نقطه مقابل در برابر فرسایش قرار دارد. طنابی که از تعداد زیادی مفتول نازک تشکیل شده باشد. بسیار قابل انعطاف است و مقاومت خوبی در برابر خستگی دارد. در حالیکه طنابی که از تعداد کمی مفتول های ضخیم تشکیل شده باشد مقاومت بالایی در برابر فرسایش و سائیدگی دارد.

اندازه گیری قطر طناب فولادی

 

اندازه گیری قطر واقعی یک طناب فولادی باید در دو نقطه از طناب که حداقل فاصله آنها یک متر از همدیگر باشد صورت گیرد. در هر یک از این دو نقطه بیشترین فاصله بین دو انتهای تار مقابل هم با کولیس اندازه گیری شود. و سپس این اندازه گیری با دو تار عمود بر این دو تکرار گردد. میانگین چهار اندازه گیری که بدین طریق حاصل می شود قطر واقعی طناب فولادی خواهد بود. این قطر معمولاً با قطر اسمی طناب اندکی تفاوت دارد. بر طبق استانداردهای آمریکا حد مجاز این تفاوت ها از 1 درصد تا 4 درصد برای طناب های میلیمتری. و از صفر تا 5 درصد برای طناب های اینچی خواهد بود.

تنسایل در طناب های فولادی

تنسایل یک مفهوم فیزیک مکانیک می باشد که به مفهوم حداکثر تنش مورد تحمل متریال می باشد. که معمولاً بصورت مگاپاسکال یا نیوتون بر متر مربع تعریف می شود. حداکثر تنش مورد تحمل متریال یک خصیصه فیزیکی است که بیانگر مقاوت کششی فلزاتی مانند فولاد است و با بالا رفتن این کمیت مقاومت کششی نیز بالا می رود. بدین ترتیب فولاد تنسایل بالاتری نسبت به آهن دارد. آنچه روشن است.

تنسایل سیم بکسل ها که معمولاً بالای 1500 می باشد. بدین مفهوم نیست که بار مجاز برای اتصال و حمل توسط آنها بدین میزان می باشد. چرا که تنش تسلیم فلزات پایینتر از تنسایل آنها است. تنش تسلیم میزان تنشی است که فلز از ناحیه الاستیک وارد ناحیه پلاستیک می شود. و در واقع تغییر طول دائمی می دهد و با حذف بار نیز این تغییر طول باقی می ماند. در اکثر مواقع بار مجاز بر سیم بکسل ها حداکثر تا 70 درصد تنش تسلیم آنها می باشد.

انواع کاربرد طناب های فولادی

• طناب فولادی آسانسوری: اکثر سیم بکسل های آسانسوری مغزی الیافی سختی دارند که مخصوص این کاربرد تولید شد. سیم بکسل های آسانسوری عمدتاً با تاب راست گرد معمولی یا راست گرد لنگه عرضه می شوند. سیم بکسل های آسانسوری معمولاً بصورت روغن اندود یا روغن زرد رنگی که تمام سطح سیم دارای بوشش باشد عرضه می شوند. در دید ساده و بازاری برای بررسی کیفیت سیم بکسل آسانسوری معمولاً آن را خم و رها می کنند. و در اصطلاح بازار سیم بکسل آسانسوری با کیفیت مرغوب باید خیلی سریع به حالت اولیه خود بازگشته و تغییر فرم ندهد. علاوه بر این مغزی کنفی سیم بکسل های آسانسوری نیز باید دقیقاً در مرکز سیم قرار داشته و از داخل استرندها بیرون نزند.

 

• طناب فولادی نتاب: سیم بکسل نتاب NON-rotating با با قابلیت انعطاف بالا. و نیروی گسیختگی بسیار بالا بافت بسیار کار آمدی جهت استفاده در تاورکرین ها و جرثقیل هایی است. که برای جابجایی اجسام سنگین و احسامی که دارای حساسیت بالایی هستند مورد استفاده قرار می گیرد. با توجه به قدرت بالا و انعطاف زیاد این بافت سیم بکسل در تاور کرین ها از محبوبیت خاصی برخوردار است. عمدتاً عیبی که می توان در بعضی موارد به این نوع بافت گرتف جمع شدگی و با حالت فنر در آمدن این نوع بافت است. که آن هم به علت قدرت زیاد این بافت می باشد.
• سیم بکسل نتاب در بافت های 7*19 و 7*35 در کشور ایران موجود می باشد. این نوع سیم بکسل به علت مقاومت بالا در انعطاف پذیری و حداقل نیاز به روغن کاری مجدد. و همچنین عدم پیچش و گره خوردگی در هنگام کار از محبوبیت فراوانی در صنعت برخوردار می باشد. از این بافت در جرثقیل ها و همچنین تاورکرین ها استفاده می گردد. این بافت در بالابرهای ساختمانی نیز بسیار مفید می باشد. چراکه به علت نتاب بودن و عدم پیچش و گره خوردگی میتواند عمر بیشتری داشته باشد.

 

• طناب فولادی حفاری: سیم بکسل 19*6 بافت پرکاربردی در جرثقیل ها و بالابرهای است. برخی معتقدند که این بافت مناسب ترین نوع سیم بکسل در مقاصد جرثقیلی می باشد. انعطاف پذیری بالا و طول عمر سیم بکسل 19*6 فاکتورهای مهمی برای محبوبیت این بافت بین مصرف کنندگان به شمار می رود. این دسته از سیم بکسل بگونه ای تولید می شوند. که دارای مقاومت سایشی بالایی باشند و استحکام کششی بالایی نیز برای کابری های حفاری داشته باشند. مراحل تولید سیم بکسل های با ساختار استاندارد به سبب یکسانی قطر مفتول های مورد کاربرد در ساختار آنها ساده تر می باشد.

 

• طناب فولاد استیل: این نوع سیم بکسل ها علاوه بر مقاوت بسیار بالا در برابر زنگ زدگی. در مقابل حرارت نیز تا 1050 درجه سانتیگراد مقاوم بوده و در صنایع شیمیائی، غذائی و داروئی مورد استفاده قرار می گیرند. و همچنین مقاومت بالائی در برابر اثرات مخرب آب دریا دارند. سیم بکسل های فولادی ضد زنگ به ترتیب فراوانی کاربرد، از مفتول های با استاندارد AISI 305,AISI 316,AISI302304 تولید می شوند. نوع 302304 دارای خاصیت آهنربائی بوده و نوع 316 خاصیت آهنربائی کمتری داشته و نوع 305 تقریباً فاقد خاصیت آهنربائی است.

 

• طناب فولادی مهاری : سیم های مهار از تعداد کمی مفتول به هم بافت. معمولاً 7 و 19 عدد تشکیل می شوند که بیشتر آنها برای مهار دکل ها استفاده می شود. سیم بکسل مهار در قطرهای بالا در اتصالات و نگهداری پل ها نیز استفاده میشود. مفتول مورد کاربرد در ساختار این سیم بکسل ها معمولاً از نوع آبکاری گالوانیزه گرم می باشد. و دارای استحکام کششی بسیار بالایی است.

 

• طناب فولادی افشان: بافت 7*6 یکی از ابتدایی ترین بافت های سیم بکسل به شمار می رود. که در کارهایی که از حساسیت کمتری برخوردار است از این نوع سیم بکسل استفاده می شود. البته نباید تصور کنیم که این نوع بافت یک بافت بی ارزشی است. این نوع سیم بکسل مصارف زیادی در صنایع به ویژه در ایران دارد. بطور کلی استفاده از این سیم بکسل ها محدود است. هرچند در صورت مغز فولادی بودن با ساختار 7*7 هم بصورت فولادی و هم بصورت استنلس استیل کاربرد زیادی دارند.
• طناب فولادی کلایمر: طناب مورد استفاده در دستگاه بالابر نفربر که در ایران تحت نام کلایمر (Climber) بیشتر مشهور است. در واقع نوعی از تجهیزات دسترسی (Access Equipment) به نمای ساختمان های بلند مرتبه، سدها، پل ها، سیلوها، مخازن نفت و… بوده که به منظور تعمیر و نگهداری، نظافت، نقاشی، نصب کامپوزیت پنل و بطورکلی بازسازی و نماسازی (Maintenance). سازه های بلند مرتبه که امکان دسترسی به آنها دشوار باشد که در مدل های دستی و برقی طراحی می گردد.

شرکت خشکه و فولاد پایتخت (( مدیریت : جواد دلاکان )) صنعتگران عزیز، افتخار داریم. که سی سال تجربه گرانبهای خویش را در زمینه عرضه انواع ورق آلیاژی. و انواع فولاد آلیاژی برای خدمت رسانی به شما هموطنان کشور عزیزمان ایران ارائه می دهیم. پیشاپیش از اینکه شرکت خشکه و فولاد پایتخت را جهت خرید خود انتخاب می نمایید سپاسگزاریم.
ارتباط با ما:
۰۹۱۲۱۲۲۴۲۲۷
۰۹۳۷۱۹۰۱۸۰۷
تلفن: ۰۲۱۶۶۸۰۰۲۵۱
فکس: ۶۶۸۰۰۵۴۶

ارتباط با ما در شبکه های اجتماعی

https://t.me/foolad_paytakht تلگرام

https://www.instagram.com/folad_paytakht اینستاگرام

https://www.instagram.com/foolad_paytakht.ir اینستاگرام

 

میلگرد استیل 304 – لوله استیل 304- ورق استیل 304-. قوطی استیل 304 – تسمه استیل 304.– فولاد 4301 – فولاد نسوز – ورق نسوز – فولاد ضد زنگ – فولاد زنگ نزن – ورق ضد اسید – فولاد ضد اسید

میلگرد استیل 304

استیل ۳۰۴ در فرایندهای شیمیایی، صنایع غذایی و لبنی و آشامیدنی، انتخابی مناسب است. این گرید دارای ترکیبی عالی از استحکام، مقاومت در برابر خوردگی و قابلیت ساخت است.

استنلس استیل ۳۱۶ در صنایع شیمیایی، صنایع کاغذ و خمیرکاغذ. برای پردازش و توزیع مواد غذایی و نوشیدنی و در محیط های خورنده تر استفاده می شود. همچنین در صنایع دریایی به دلیل مقاومت در برابر خوردگی استفاده می شود.

علل از بین رفتن کروم در عملیات حرارتی

در عملیات حرارتی و یا جوش‌کاری، دمای فولاد ضد زنگ به حدود 850-550 درجه سانتیگراد می‌رسد. کروم و کربن با یکدیگر وارد واکنش می‌شود. و کاربایدکروم (Chromium Carbide) تولید می‌گردد. که در امتداد مرز دانه‌ها رسوب می‌کند. به همین دلیل کروم موجود در منطقه اطراف مرزدانه (ناحیه مرزی) تخلیه می‌شود. ناحیه مرزی که کروم آن تخلیه شده نسبت به .سایر مناطق سالم سطح فلز که کروم آن مناطق تخلیه نشده‌اند در برابر خوردگی مقاومت کمتری دارد.

ورق نسوز

نحوه استخراج و شکل‌ گیری ورق نسوز بسیار پیچیده است. تا حدی که گاهی اوقات حتی مهندسینی که با یک یا چند نوع فلز نسوز خاص کار می‌ کنند. نمی ‌توانند به‌ طور کامل متوجه شوند .که فرایند استخراج، پردازش و تشکیل آن فلزات به چه صورتی بوده است. اما در همه فلزات نسوز یک ویژگی خاص مشترک است. آن‌ هم نقطه ذوب فوق ‌العاده بالای آن ‌ها می ‌باشد.

تنگستن

به ‌عنوان مثال تنگستن، در دمای 3410 درجه سانتی‌ گراد (6170 درجه فارنهایت) ذوب می‌ شود. که دو برابر آهن و ده برابر نقطه ذوب سرب است. فلزات نسوز در جدول شیمی مندلیف همگی در یک بخش از جدول هستند. با اینکه 12 نوع فلز نسوز در این جدول مشخص شده‌ است. اما فقط 5 آلیاژ به‌ طور گسترده ‌ای مورد استفاده قرار می ‌گیرد. این پنج فلز عبارت ‌اند از:

• تنگستن
• مولیبدن
• نیوبیوم
• تانتالوم
• رنیوم

فلزات نسوز

همه این فلزات نسوز به ‌جز رنیوم دارای ساختار مکعب بدون محور هستند. علیرغم این واقعیت انواع ورق آهن نسوز دارای شباهت ‌های زیادی هستند. اما از نظر کیفیت مانند ویژگی چگالی. مقاومت در برابر سایش و خوردگی هر کدام از این فلزات نسوز دارای ویژگی‌ های خاص خود می ‌باشند. بسیاری از این ویژگی ‌ها کاملاً منحصر به ‌فرد بوده و در فلزات دیگر یافت نمی ‌شوند.

چگونگی ساخت وسایل با دمای ذوب بالای فولاد آلیاژی

همان‌ طور که گفتیم مثلاً از فلزات نسوز در اتومبیل‌ سازی استفاده می‌ شود. با توجه به دمای ذوب بسیار بالای این فلزات چگونه در موارد مختلف از آن ‌ها استفاده می ‌شود؟ برای پاسخ تخصصی به این سؤال باید گفت فلزات نسوز از کنسانتره ‌های سنگ استخراج می ‌شوند. سپس به‌ صورت مواد شیمیایی فرآوری می شود و در گام بعدی به پودر تبدیل می‌ شوند. در مرحله بعدی پودرها را در قالب ‌های مختلف می ریزند. و دوباره آن ‌ها را منسجم و به شکل دلخواه در می ‌آورند. پخت این پودرها شامل گرم شدن درون قالب برای مدت زمان طولانی است. در زیر گرما، ذرات پودر شروع به اتصال می ‌کنند و یک قطعه جامد را مطابق قالب تشکیل می‌ دهند.

میلگرد استیل 304

ذوب فلزارت

پخت می ‌تواند فلزات را در دمای پایین ‌تر از نقطه ذوب آن ‌ها نیز پیوند دهد. این یک مزیت قابل توجه هنگام کار با فلزات نسوز است. بنابراین نقطه ذوب بالای این فلزات و سهولت واکنش اکسیداسیون آن ‌ها (ترکیب فلز با اکسیژن هوا). در دمای بالا باعث می ‌شود. که متخصصین از پودر این فلزات برای کارهای مختلف استفاده کنند. و مانند فلزات دیگر به‌ صورت ریخته ‌گری مورد مصرف قرار نمی ‌گیرند. علم متالورژی پودر مدرن در واقع در اوایل دهه 1900. و هنگامی ‌که رشته‌ های لامپ رشته ‌ای از پودرهای تنگستن تولید شدند. ابداع شد و بعد از آن کاربرد فراوانی داشت. از همان ابتدا که دانشمندان کشف کردند چگونه می ‌توانند. از فلزات نسوز در تولیدات خود استفاده کنند. ابزارهای برش را ساختند که یکی از بهترین کاربردهای این نوع فلزات می ‌باشند.

مشخصات فولاد نسوز

دیگر فلزات نسوز نیز مانند تنگستن دارای نقطه ذوبی بالاتر از 3632 درجه فارنهایت (2000 درجه سانتی ‌گراد) هستند. نقطه ذوب بالای فلزات نسوز و مقاومتشان در برابر خوردگی و فرسایش. آن ‌ها را به فلزات بسیار عالی برای برش تبدیل کرده است.

فلزات نسوز همچنین در برابر شوک گرمایی بسیار مقاوم هستند. به این معنی که گرم شدن و سرمایش مکرر به‌ راحتی باعث انبساط، فشار. و ترک‌ خوردگی آن‌ ها نمی ‌شود.

این نوع فلزات دارای چگالی بالا (سنگین) و همچنین خاصیت هدایت الکتریکی و حرارتی خوبی هستند.اما همان ‌طور که در قسمت قبلی هم گفتیم. به‌ طور خاص این ویژگی‌ ها در هر کدام از آن ‌ها متفاوت است. پودرهای فلزی در اندازه‌ ها و فرم ‌های خاصی تولید می ‌شوند. سپس مخلوط ‌شده تا مخلوط تهیه شده قبل از فشرده و پخته شدن خواص مورد نیاز را ایجاد کند.

کاربرد فولاد نسوز

کاربرد فولاد نسوز، بر اساس میزان مقاومت در برابر حرارت و خواص مکانیکی مورد نیاز فولاد است.

استفاده از فولاد مقاوم تر در برابر حرارت، ممکن است به دلیل ترد بودن،گران مضر نیز باشد. این فولاد نباید در معرض شعله قرار گیرد و از تماس مستقیم آن با کربن باید جلوگیری شود.

فولادهای نسوز در کوره های صنعتی، دیگ های بخار، لوله های بخار. رکوپراتورها، صنایع شیمیایی و نفتی، خطوط گاز و سوخت. جعبه های آتش نشانی، بخاری ها، مقاومت ها. مبدل های حرارتی و کارخانه های سوزاندن زباله و … استفاده می شوند.

شرکت خشکه و فولاد پایتخت (( مدیریت : جواد دلاکان )) صنعتگران عزیز، افتخار داریم. که سی سال تجربه گرانبهای خویش را در زمینه عرضه انواع ورق آلیاژی. و انواع فولاد آلیاژی برای خدمت رسانی به شما هموطنان کشور عزیزمان ایران ارائه می دهیم. پیشاپیش از اینکه شرکت خشکه و فولاد پایتخت را جهت خرید خود انتخاب می نمایید سپاسگزاریم.
ارتباط با ما:
۰۹۱۲۱۲۲۴۲۲۷
۰۹۳۷۱۹۰۱۸۰۷
تلفن: ۰۲۱۶۶۸۰۰۲۵۱
فکس: ۶۶۸۰۰۵۴۶

استیل 321 – ورق استیل 321- میلگرد استیل 321 -لوله استیل 321-کاربردهای استیل 321 – تسمه استیل 321 – قوطی استیل – ویژگی های خاص فولاد ضد زنگ آستنیتی

استیل 321

ویژگی های خاص فولاد ضد زنگ آستنیتی

آلیاژ 321 (UNS S32100) یک فولاد ضد زنگ آستنیتی تیتانیوم مورد تثبیت با مقاومت به خوردگی خوب است.

پس از قرار گیری در معرض دما در محدوده بارندگی کروم کاربید. 800 – 1500 درجه فارنهایت (427 – 816 درجه سانتی گراد) مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی بین دانه ای دارد.

استیل 321 مقاومت به اکسیداسیون به 1500 درجه فارنهایت (816 درجه سانتی گراد) دارد.

دارای ویژگی های خزش و پارگی استرس نسبت به آلیاژهای استیل 304 و 304L است.

همچنین دارای چگالی کم دما است.

آلیاژ (UNS S32109) 32H کربن بالاتر (0.10-0.04) نسخه آلیاژ است.

این برای افزایش مقاومت خزش و برای افزایش مقاومت در دمای بالا توسعه یافت.

بالاتر از 1000 درجه فارنهایت (537 درجه سانتی گراد). در بیشتر موارد، محتوای کربن plate باعث صدور گواهینامه دوگانه می شود. با استفاده از کار سرد، نمک 321 نمیتواند توسط عملیات حرارتی سخت شود. این می تواند توسط شیوه های ساخت استاندارد پردازش و جوش انجام شود.

کاربردهای استیل 321

• منیفولد موتور هواپیما و پیستون
• فرآوری شیمیایی
• اتصالات انبساط
• فرآوری مواد غذایی و تجهیزات و ذخیره سازی
• پالایش نفت – سرویس اسید پلی اتیونیک
• تصفیه پسماند – اکسید کننده های حرارتی

در تولید ورق های استیل از انواع مختلفی از گریدهای استنلس استیل استفاده می شود که کاربردهای آنها را تعیین می کند. برخی گریدها هستند که در صنعت کاربرد بیشتری دارند. و شما به عنوان یک صنعتگر برای انتخاب بهترین متریال و ورق استیل، باید از آن ها اطلاع داشته باشید.

جوشکاری ورق استیل 321

فولادهای زنگ نزن آستنیتی به عنوان فولاد زنگ نزن با قابلیت بالای جوشکاری مورد نظر قرار می گیرد. و می توان آنها را با تمام فرایندهای جوشکاری جوش داد.

دو ملاحظه مهم در تولید اتصالات جوشکاری در فولادهای زنگ نزن آستنیتی عبارتند از:

1- حفظ مقاومت در برابر خوردگی

2- جلوگیری از ترک خوردگی

حفظ سطح عنصر تیتانیوم در فولاد زنگ نزن 321 در هنگام جوشکاری بسیار مهم است.برای جلوگیری از دریافت کربن از روغن و سایر منابع و ازت از هوا باید مراقبت شود. روش های جوشکاری که شامل توجه به تمیزی و محافظت از گاز بی اثر خوب برای این گریدهای که پایدار است. و همچنین سایر آلیاژهای آستنیتی غیر تثبیت شده توصیه می شود. فلز که مورد جوشکاری است. با ساختار کاملا آستنیتی در هنگام عمل جوشکاری بیشتر در معرض ترک خوردگی است.

به همین دلیل، استنلس استیل 321 برای تصفیه مجدد با مقدار کمی فریت که طراحی می شود. تا حساسیت به ترک خوردگی را به حداقل برساند.

فولادهای زنگ نزن پایدار شده کلمبیوم بیشتر از فولادهای زنگ نزن پایدار شده تیتانیوم مستعد ترک خوردگی داغ هستند. فلزات پرکننده همسان برای چوشکاری فولاد زنگ نزن پایدار شده نوع 321 در دسترس هستند. آلیاژهای پایدار شده ممکن است به سایر فولادهای زنگ نزن یا فولادهای کربنی متصل شوند.

شکل دهی ورق استیل 321

این آلیاژ کاملاً در دمای پایین شکل پذیر است و به راحتی شکل می گیرد. برای شکل دهی گرم نیز دمای کاری 2100 – 2300 درجه فارنهایت (1149 – 1260 درجه سانتی گراد). برای فورج و سایر فرآیندهای گرم کاری توصیه می شود.

همچنین توصیح شده این آلیاژ را در دمای زیر 1700 درجه فارنهایت (927 درجه سانتی گراد) شکل دهی نکنید. برای رسیدن به حداکثر مقاومت در برابر خوردگی، مواد باید آب آن را شسته یا کاملاً آنیل شوند.

استاندارد

ASTM A240

ASME SA 240

AMS 5510

استیل 321

مقاومت در برابر خوردگی آلیاژ 321

• آلیاژ 321 دارای مقاومت خوردگی بینظیری می باشد که قابل مقایسه با 304 است.
• برای استفاده در محدوه بارندگی کربن کاربید 1500 – 1800 درجه فارنهایت (427 -816 درجه سانتی گراد). جایی که آلیاژهای ثبات ناپذیر مانند 304 در معرض حمله بین گرانول قرار می گیرند.
• آلیاژ را می توان در اکثر اسیدهای آلی که رقیق است. در دمای متوسط و در اسید فسفریک خالص در دماهای پایین تر و تا 10% محلول های که رقیق است. در دمای بالا استفاده کرد.
• آلیاژ 321 در برابر ترک خوردگی فولاد مقاوم در برابر خوردگی در خدمات هیدروکربن مقاومت می کند.
• همچنین می تواند در محلول های اکسید کلراید یا فلوراید آزاد در دمای متوسط استفاده شود.
• آلیاژ 321 در محلول کلراید حتی در غلظت های کوچک یا در خدمات اسید سولفوریک کارایی خوبی ندارد.

داده های ساخت استیل 321

آلیاژ 321 را می توان به راحتی جوش می دهندو با شیوه های ساخت استاندارد پردازش کرد.

ماشینکاری

میزان سخت شدن کار سرد 321 باعث می شود. ماشینکاری کمتر از فولاد ضد زنگ 410، اما مشابه 304.

فولاد نسوز آستنیتی

هنگامی که نیکل (بیش از 8%) به فولادهای کروم آهن اضافه شود، ساختار فولاد به ساختار آستنیتی، بدون تغییر تبدیل می شود.

در این صورت فولاد دارای یک ساختار کریستالی مکعبی با وجوه پر می باشد.

فولاد نسوز آلیاژی -فولادهای آستنیتی از استحکام، انعطاف پذیری و مقاومت به خزش بیشتری نسبت به فولادهای نسوز فریتی / مارتنزیتی برخوردارند.

چقرمگی بالای این فولادها، باعث می شود در برابر نیروهای ضربه و تغییرات ناگهانی دما، حساس نباشند. در این فولادها، درشت شدن دانه در دمای بالا اتفاق نمی افتد.

این فولادها، از استحکام دمایی و همچنین استحکام خزشی بالاتری نسبت به فولادهای فریتی برخوردار هستند.

فولادهای آستنیتی، در دمای اتاق چقرم تر بوده و شکل پذیری خوبی دارند. به طور کلی ساخت این فولاد آسانتر بوده و به گازهای سولفور حساس هستند.

ماشینکاری این فولادها، در مقایسه با فولادهای فریتی دشوارتر است و به دلیل داشتن آلیاژ بیشتر گران تر هستند.

گریدهای فولاد نسوز آستنیتی

• 1.4828 Wnr
• 1.4841 Wnr
• 1.4845 Wnr

فولادهای نسوز آستنیتی : نسبت به فولادهای فریتی دارای درجه حرارت و استحکام خزشی بسیار بالاتری هستند.

• (8-H) 1.4828 Wnr: به خوردگی بین مرزدانه ای حساس نیست، مقاومت به خوردگی کمی در برابر اکسیداسیون و کاهش گازهای گوگردی ایجاد می کند. مقاوم در برابر حرارت تا 1000 درجه سانتی گراد
• (9-H) 1.4845 Wnr: مقاوم در برابر حرارت تا 1050 درجه سانتی گراد
• (H-10) 1.4841 Wnr: مقاوم در برابر حرارت تا 1150 درجه سانتی گراد
• 1.4878 Wnr : خواص مکانیکی خوب، مقاوم در برابر حرارت تا 850 درجه سانتی گراد

شرکت خشکه و فولاد پایتخت (( مدیریت : جواد دلاکان )) صنعتگران عزیز، افتخار داریم. که سی سال تجربه گرانبهای خویش را در زمینه عرضه انواع ورق آلیاژی. و انواع فولاد آلیاژی برای خدمت رسانی به شما هموطنان کشور عزیزمان ایران ارائه می دهیم. پیشاپیش از اینکه شرکت خشکه و فولاد پایتخت را جهت خرید خود انتخاب می نمایید سپاسگزاریم.
ارتباط با ما:
۰۹۱۲۱۲۲۴۲۲۷
۰۹۳۷۱۹۰۱۸۰۷
تلفن: ۰۲۱۶۶۸۰۰۲۵۱
فکس: ۶۶۸۰۰۵۴۶

ارتباط با ما در شبکه های اجتماعی

https://t.me/foolad_paytakht تلگرام

https://www.instagram.com/folad_paytakht اینستاگرام

https://www.instagram.com/foolad_paytakht.ir اینستاگرام

A387 – فولاد A387-صفحه ی فولادی CL2-صفحه فولادی CL1فولاد ضد زنگ – فولاد ضد خوردگی – فولاد حرارتی- ASTM

ASTM A387 CL1- صفحه فولاد CL2- ورق ASTM A387-ورق مخزنی – ورق مخازن تحت فشار- ورق ضد خوردگی

ASTM A387 CL1، CL2 فولاد درجه یک نوع فولاد است که با ترکیب cr، Mo.، Cr-Mo میباشد. که عمدتا برای مخازن تحت فشار بالا و بالا استفاده میگردد. گرید فولاد A387 gr 12 CL1 / A387gr 12 CL2 مطابق با استاندارد ASTM ترکیبات شیمیایی. و خواص مکانیکی صفحات فولادی ASTM A387CL1 / A387CL2.

 

فولاد A387 CL1، CL2 ورق فولاد آلیاژی کروم-مولیبدن را برای دیگهای جوش داده شده. و مخازن تحت فشار برای فعالیت هایی. با درجه حرارت بالا طراحی و تولید میشوند.

این نوع از فولاد با گریدها و مشخصات و نمرات. 2، 12، 11، 22، 22L، 21، 21L، 5، 9 و 91 ساخته. و به بازار تقاضا در بخش صنعت عرضه میشود.

 

این نوع فولاد با روش حرارت متناوب و باز پخت تولید میشود. این نوع فولاد A387 gr11 / 12 CL1 / 2 با آنالیز و انجام پروسه حرارت ایجاد میشود. و مطابق با الزامات و عناصر شیمیایی موجود آن با نام های کربن.، منگنز، فسفر، گوگرد، سیلیکون، کروم، مولیبدن، نیکل، وانادیوم.، کلومیمیم، بور، نیتروژن، آلومینیوم، تیتانیوم ، و زیرکونیوم نوع گرید آن مشخص میگردد.

این نوع فلز برای ارزیابی نوع مقاوم آن تحت آزمایشات تنش قرار میگیرد . و همچنین با مقادیر مورد نیاز هر بخش از صنعت. میزان استحکام کششی و میزان مقاومت و ضخامت آن کنترل میگردد.

ارزیابی ریز ساختار و خواص مکانیکی اتصال غیر همسان فولاد A387-gr.11 و A240-tp-.316

اتصال غیر همسان فولادهای فریتی کم آلیاژ به فولادهای زنگ نزن آستنیتی.- در گذشته بصورت وسیعی در صنایع بکار گرفته شده است. دو فولاد زنگ نزن آستنیتی A240-tp.316 .و فولاد کم آلیاژ فریتی A387-gr.11 توسط جوشکاری قوسی تنگستن. تحت گاز محافظ با دو جریان ثابت و پالسی و با استفاده از دو نوع فلز. پرکننده ی Er309l و Ernic-3 بهم جوش داده شدند.

 

پس از آزمونهای متالوگرافی آزمون تعیین ترکیب شیمیایی، ریز سختی سنجی، کشش و ضربه، مشخص گردید .که بطور کلی، نمونه های جوشکاری شده توسط جریان پالسی – بدلیل گرمای ورودی کمتر. و ایجاد اختلاط بیشتر در حوضچه ی جوش، ضمن کاهش وقوع پدیده های نا مطلوب متالوژیکی. مانند تشکیل منطقه ی کمبود از کربن، منطقه ی انتقالی و منطقه ی مخلوط نشده، بهبود. خصوصیت مکانیکی اتصال را در بر داشتند. نتایج نشان دادند که فلز پر کننده ی پایه نیکل، بدلیل محدود کردن نفوذ کربن.به درون حوضچه ی جوش و کاهش احتمال تشکیل منطقه ی. انتقالی نسبت به فلز پرکننده ی دیگر، مطلوب تر است.

در گذشته اتصال دهی ناهمجنس فولادهای فریتی کم آلیاژ به فولادهای زنگ نزن آستنیتی بطور گسترده ایی در مولدهای بخار، مبدل های حرارتی و تجهیزات لوله کشی در نیروگاه ها، پالایشگاه ها و صنایع پتروشیمی بکار رفته است. بطور مثال : در نیروگاههای با سوخت فسیلی، لوله های مرحله ی پیشگرم دیگهای بخار از نوع و جنس فولادهای کم آلیاژ هستند.

 

و لوله های بخش فوق گرمایش بدلیل دما و فشار کاری بسیار بالاتر، از نوع و جنس. فولاد زنگ نزن انتخاب میشوند. این انتخاب ، سبب صرفه جویی چشمگیر در هزینه ها خواهد شد. این اتصال به آسانی با اغلب روشهای مرسوم به خصوص جوشکاری قوسی تنگستن تحت گاز محافظ gtaw. و جوشکاری قوس الکترود روپوش دار smaw تولید شده است. مورد دیگر برای کاربرد این نوع اتصال، روکش کاری فولادهای کربنی یا کم آلیاژ. با فولادهای زنگ نزن آستنیتی یا آلیاژ پایه نیکل است. با این روش، میتوان مقاومت به خوردگی مخزن های از جنس فولاد کربنی. را با صرف کمترین هزینه تا مقدار قابل توجهی بهبود بخشید.

فرآیند اتصال بین فولاد زنگ نزن آستنیتی و فولاد کم آلیاژ فریتی، چند پدیده ی متالوژیکی قابل توجه به همراه دارد. یکی از پدیده هایی که در هنگام جوشکاری، عملیات حرارتی پس از جوشکاری و در حین قرارگیری در شرایط کاری برای این نوع اتصال رخ میدهد، انتقال کربن از فولاد کم آلیاژ به سمت ناحیه ی جوش میباشد.

 

این پدیده موجب ایجاد یک منطقه ی کمبود از کربن Carbon Depleted Zone,CDZ در ناحیه ی متأثر از حرارت در فولاد کم آلیاژ و در مجاورت مرز ذوب میشود. تحقیقات نشان داده اند که این منطقه ی کمبرد از کربن احتمالاً در معرض ترک خوردگی خزشی قرار خواهد گرفت. پروسه ی انتقال کربن، شامل انحلال کاربیدها در فولاد فریتی و نفوذ کربن بدرون حوضچه ی جوش میگردد. نیروی محرکه برای این پروسه، وجود شیب غلظتی کربن یا شیب اکتیویته ی کربن بین فولاد فریتی کم کروم و فلز جوش آستینی پر کروم است.

 

در اتصال های جوش بین دو فولاد نا همسان آستینی – فریتی، وجود منطقه ی انتقالی یا اختلاط جزیی درون حوضچه ی جوش و در مجاورت فولاد فریتی گزارش شده است. در این منطقه، اختلاط بین فلز جوش و فلز پایه ناقص است. و ترکیت شیمیایی آن شیئ از ترکیب فلز پایه تا فلز جوش است. پهنای منطقه ی انتقالی مطابق با نتایج آزمونهای انجام گرفته، بین 20 الی 100 میکرون و تابع عواملی ماننند ترکیب شیمیایی و میزان حرارت ورودی است.مرزی که این منطقه را از حوضچه جدا میکند. با مرز ذوب موازی است. و بعنوان مرز نوع II شناخته میشود. شناخت این ناحیه، در جوشهای نا همسان فریت به آستنیت بسیار اهمیت دارد. زیرا طبق آنچه پیش تر گفته شد . این منطقه یکی از مناطقی است که در معرض وقوع آسیب های زیادی میباشد.

شرکت خشکه و فولاد پایتخت صنعتگران عزیز، افتخار داریم که سالها تجربه گرانبهای خویش را در زمینه عرضه انواع ورق آلیاژی و انواع فولاد آلیاژی برای خدمت رسانی به شما هموطنان کشور عزیزمان ایران ارائه می دهیم. پیشاپیش از اینکه شرکت خشکه و فولاد پایتخت را جهت خرید خود انتخاب می نمایید سپاسگزاریم.
ارتباط با ما:
۰۹۱۲۱۲۲۴۲۲۷
۰۹۳۷۱۹۰۱۸۰۷
تلفن: ۰۲۱۶۶۸۰۰۲۵۱
فکس: ۶۶۸۰۰۵۴۶

ارتباط با ما در شبکه های اجتماعی

https://t.me/foolad_paytakht تلگرام

https://www.instagram.com/folad_paytakht اینستاگرام

 

https://www.instagram.com/foolad_paytakht.ir اینستاگرام

بررسی تأثیر ارتعاشات فراصوت بر خواص مکانیکی ورق دو لایه فولاد کم کربن-تیتانیوم خاصل در فرآیند شکل دهی افزایشی

بررسی تأثیر ارتعاشات فراصوت

شکل دهی افزایشی ورق، یکی از فرایندهای تولید قطعات ورقی بدون استفاده از قالب است. که به منظور نمونه سازی سریع، کاهش زمان و هزینه های ساخت قطعات گسترش یافت. در این فرایند نیز همانند، دیگر فرآیندهای شکل دهی کاهش نیروی شکل دهی و بهبود خواص مکانیکی قطعه حاصل مدنظر می باشد. که برای این منظور روش های مختلفی گسترش یافت.

یکی از این روش ها، استفاده از ارتعاشات فراصوت و اعمال آن بر روی فرآیند می باشد. در این مطالعه به منظور بهبود خواص مکانیکی قطعه تولیدی در فرآیند شکل دهی. نموی از اعمال ارتعاشات فراصوت بر روی ابزار استفاده گردید. هدف از انجام این مطالعه، بررسی تأثیر ارتعاشات فراصوت بر خواص مکانیکی قطعات تولیدی در فرآیند شکل دهی نموی است.

 

برای این منظور تجهیزات مناسب برای انجام این فرایند طراحی و تولید شد. و آزمون های سختی و کشش بر روی نمونه های تولیدی انجام پذیرفت. نتایج مورد حاصل نشان داد که تحت تأثیر ارتعاشات فراصوت، سختی 50 درصد و استحکام کششی 30 درصد افزایش یافت. مطالعات ریزساختاری بر روی نمونه ها نشان داد که به دلیل افزایش دمای نمونه ها. در نتیجه تبدیل ارتعاشات فراصوت به گرما فرآیند تبلور مجدد پیوسته در ساختار میکروسکوپی نمونه ها به وقوع پیوسته است. که این فرآیند منجر به ریز شدن دانه ها و در نتیجه بهبود خواص مکانیکی گردید.

پیشگفتار

شکل دهی افزایشی ورق (ISF) یکی از فرآیندهای تولید قطعات فلزی ورقی بدون استفاده از قالب است. در این فرایند، یک ورق فلزی با استفاده از یک قید و بند در طول محیط آن محدود میشود. و به طور مداوم با یک ابزار فلزی با یک سر نیم کروی تغییر شکل داده می شود. در واقع در این فرآیند یک ابزار سر کروی در طول یک مسیر از پیش تعیین میشود . و بر روی سطح ورق حرکت کرده تا شکل مورد نظر به دست آید.

مسیر حرکت ابزار با استفاده از روش های طراحی و ساخت به کمک کامپیوتر (CAD-CAM) طراحی میشود و توسط دستگاه فرز CNC کنترل می شود. این فرآیند در مقایسه با دیگر فرآیندهای شکل دهی ورق فلزی مانند کشش عمیق و مهر زنی دارای مزایای بیشتری است. عدم نیاز به تجهیزات پیچیده، هزینه های پایین تر، شکل پذیری بهتر. انعطاف پذیری بیش تر و توانایی نمونه سازی سریع، از مزایای عمده این فرآیند است. که می تواند محققان را جذب کند. شکل (1) جزئیات فرآیند ISF را نشان می دهد. در چند دهه اخیر تحقیقات گسترده ای در مورد این فرایند و بهبود آن انجام گردید.

 

یکی از روش های مورد استفاده جهت بهبود فرآیندهای شکل دهی. استفاده از ارتعاشات فراصوت و اعمال آن بر روی ابزار و یا قطعه می باشد. که منجر به کاهش نیروی شکل دهی بو بهبود خواص مکانیکی قطعه کار می گردد. هدف از انجام این مطالعه، بررسی تأثیر ارتعاشات فراصوت. بر خواص مکانیکی ورق دو لایه جوش انفجاری شده فولاد کم کربن – تیتانیوم خالص در فرآیند شکل دهی افزایشی می باشد. تاریخچه استفاده از ارتعاشات فراصوت در فرآیندهای شکل دهی فلزات به دهه 50 میلادی باز می گردد. در این دهه نخست دو محقق به نام های بآلاهاه و لانجینکر کاهش تنش سیلان. تحت تأثیر ارتعاشات فراصوت را با انجام تست کشش بر روی تک کریستال های آلومینیوم و فولاد زنگ نزن مشاهده نمودند.

 

نتایج این محققان نشان داد که کاهش تنش تحت تأثیر ارتعاشات فراصوت مستقل از فرکانس ارتعاشات است. اما وابسته به دامنه ارتعاشات می باشد. این فرآیند به عنوان اثر بآلاها، اثرات حجمی و نیز اثر آکوستو پلاستیک شناخته شده است. این اثر به صورت کاهش در تنش سیلان در حین تغییر شکل پلاستیک. در یک نرخ کرنش ثابت و یا افزایش در نرخ کرنش در طول تغییر شکل پلاستیک. تحت یک تنش ثابت توصیف می گردد. در سال 1957 دو محقق به نام های نویل و بروتزن در هنگام کشش یک سیم از جنس فولاد کم کربن. تحت تأثیر اعمال ارتعاشات فراصوت اثر مشابهی را مشاهده نمودند.

 

در سال 1966 آیزومی و همکاران یک سری آزمایش برای مشاهده اثر ارتعاشات فراصوت بر روی رفتار تغییر شکل فشاری فلزات انجام دادند. نتایج نشان داد که تحریک ارتعاشات فراصوت بر روی ماده، باعث کاهش تنش سیلان فشاری و سختی ماده می شود. در سالهای اخیر مؤثر بودن ارتعاشات فراصوت در کاهش تنش سیلان. و بهبود خواص مکانیکی ماده توسط محققان دیگر. در فرآیندهای شکل دهی دیگری همچون کشش سیم، اکستروژن، خمکاری، سنگ زنی، ماشینکاری و سوراخکاری مورد بررسی و تحقیق قرار گرفت.

 

علاوه بر کاهش در تنش سیلان، محققان مذکور آثار مثبت دیگری همچون کاهش در میزان زبری سطح. کاهش در اندازه دانه ها و افزایش سختی پس از اعمال ارتعاش را مشاهده نمودند. تسوجینو و همکاران گزارش دادند که ابزار قالب مرتعش در عملیات خمکاری، باعث کاهش میزان برگشت فنری. افزایش زاویه خم و بهبود در کیفیت سطح خمکاری می شود. سوها و همکاران از ارتعاشات فراصوت جهت افزایش سختی و استحکام خستگی انواع چاقو استفاده نمودند.

در این تحقیق که از روش آهنگری برای ساخت چاقو استفاده گردید. مشاهده شد که استفاده از ارتعاشات فراصوت، باعث کاهش اندازه دانه و افزایش سختی میشود و تنش های پسماند سطحی نیز کاهش یافت. در این مطالعه پیشنهاد شد که از ارتعاشات فراصوت به طور مؤثری می توان برای بهبود خواص مکانیکی در فرآیندهای شکل دهی استفاده نمود.

 

سی یو و همکاران ساختار نمونه های آلومینیومی که تحت تأثیر آزمون فشاری به کمک ارتعاشات فراصوت قرار گرفتند را مورد بررسی قرار دادند. مشاهدات حاکی از آن بود، نمونه هایی که تحت تأثیر ارتعاشات فراصوت تغییر شکل پلاستیک یافتند. را پس از فرآیند تغییر شکل دارای مقدار زیادی مرزدانه های فرعی در ساختار میکروسکوپی بودند که این خود دلالت بر آن است. که ارتعاشات فراصوت، باعث افزایش در تحرک نابجایی ها می گردد.

 

چانگ چنگ هانگ و همکاران به منظور بررسی مکانیزم های اصلی کاهش نیروی شکل دهی تحت تأثیر ارتعاشات فراصوت. آزمایشات پرچ کاری به کمک ارتعاشات فراصوت را بر روی آلومینیوم6061 انجام دادند. یافته های این تحقیق دلالت بر این موضوع بود که تحت شرایط اعمال ارتعاشات فراصوت. دمای نمونه ها افزایش می یابد و در نتیجه نیروهای شکل دهی کاهش و سطح نمونه ها در حین فرآیند پرچ کاری نرمتر می گردد.

 

تجزیه و تحلیل های مربوط به بررسی های ریزساختاری و آزمون های ریز سختی نشان داد. که جذب انرژی مربوط به نابجایی ها در حین فرآیند مذکور رخ داده است. که این عامل به کاهش نیروی شکل دهی منجر شده است. این تحقیق نتیجه گیری می کند. که مکانیزم های افزایش دما و جذب انرژی نابجایی ها به عنوان دو عامل تأثیر گذار بر خواص مواد. کاهش نیروهای شکل دهی را منجر میشود در سال 2007. چانگ مین سو و همکاران تأثیر ارتعاشات فراصوت بر خواص مکانیکی حاصل از فورج سرد یک فولاد ابزار را بررسی نمودند. در این تحقیق یک فرکانس 20 کیلو هرتز از طریق نوک ابزار. مرتعش همراه با اعمال نیروی ثابت 100 نیوتن بر روی سطح نمونه فولادی اعمال گردید.

 

در این فرآیند به دلیل اعمال چند ده هزار بار ضربه متناوب ابزار. بر روی لایه های سطحی نمونه فولادی، تغییر شکل پلاستیک شدیدی بر روی سطح اتفاق افتاد. که حاصل آن ایجاد یک ساختار نانو در لایه های سطحی بود. در سال 2008، وانگ تینگ و همکاران تأثیر ارتعاشات فراصوت را بر روی فرآیند نورد سطحی یک فولاد آلیاژی پر کروم بررسی نمودند. در این فرآیند با کمک گرفتن از ارتعاشات فراصوت و اعمال آن بر روی نورد سطحی. تغییر شکل پلاستیک سطحی شدید بر روی لایه های سطحی فلز اتفاق افتاد.

 

مشاهدات ریزساختاری بر روی لایه های سطحی، ایجاد لایه نانوساختار با اندازه دانه 3 تا 7 نانومتر را بر روی سطح نشان داد. همچنین آزمون های مکانیکی مورد انجام نشان داد. که سختی سطحی تا 52 درصد افزایش یافته و تنش فشاری باقیمانده بر روی سطح نیز به 864 – مگا پاسکال رسیده است. امینی و همکاران فرآیند شکل دهی افزایشی به کمک ارتعاشات فراصوت ورق آلومینیوم 1050 را به صورت عددی و تجربی مورد مطالعه قرار دادند. در مطالعه مذکور فرآیند شکل دهی افزایشی با و بدون ارتعاشات فراصوت با یکدیگر مقایسه گردید. نتایج به دست آمده نشان داد. که اعمال ارتعاشات فراصوت، باعث افزایش شکل پذیری و کاهش پارامترهایی همچون نیروی لازم برای شکل دهی، زبری سطح و برگشت فنری می شود.

 

احمدی و همکاران تأثیر اندازه دانه بر نرم شدن ماده تحت تأثیر ارتعاشات فراصوت را بررسی نمودند. هدف از انجام این تحقیق، بررسی عامل اصلی اثرات حچمی ناشی از اعمال ارتعاشات فراصوت بر رفتار تغییرشکل پلاستیکی نمونه های آلومینیوم خالص بود. باقرزاده و همکاران اثر اعمال ارتعاشات فراصوت بر خواص مکانیکی. و ریزساختار آلیاژ آلومینیوم خالص در فرآیند اکستروژن د کانال های زاویه دار همسان را مورد بررسی قرار دادند.

 

نتایج مورد حاصل نشان داد که در اثر اعمال ارتعاشات فراصوت با دامنه ارتعاش 15 میکرومتر. 22 درصد سختی بالاتر، 10 درصد مقاومت فشاری بالاتر و همچنین 30 درصد نیروی شکل دهی پایین تر نسبت به روش متداول حاصل میشود. رسولی و همکاران اثر ارتعاشات فراصوت بر سختی و ریزساختار لوله های بدون درز. از جنس آلیاژ آلومینیوم 2024 را در فرآیند شکل دهی چرخشی بررسی نمودند. نتایج بررسی های ریزساختاری و آزمون میکروسختی نشان داد. که در حضور ارتعاشات فراصوت تشکل رسوب کاهش یافت. و همچنین شکل و توزیع رسوب در ریزساختار، خصوصاً در نزدیکی سطح بیرونی قطعه تا عمق 2 میلیمتر نیز تغییر می یابد. علاوه بر این، با استفاده از ارتعاشات فراصوت، علاوه بر سختی و عمق لایه های سخت شده. یکنواختی بیشتری در توزیع سختی در امتداد ضخامت حاصل شد.

 

سان و همکاران فرآیند نورد سطحی به کمک ارتعاشات فراصوت را بررسی نمودند. این روش، یک روش مؤثر برای بهبود کیفیت سطح مواد، از قبیل کیفیت سطح نهایی، ریزساختار و وضعیت تنش است. نتایج نشان داد که صافی و پیوستگی سطح توسط فرآیند مذکور بهبود می یابد. و بهترین کیفیت با سرعت تغذیه 0/1 میلیمتر بر متر حاصل می یابد. تحت شرایط مطلوب آزمایشی، زبری سطح به 0/059 میکرومتر کاهش یافت. و تنش های باقیمانده فشاری سطحی محوری و مماسی به ترتیب به 130/6- و 330/8- مگاپاسکال و مقدار میکروسختی آن نیز 41/3% افزایش یافت.

 

برای توضیح اثر ارتعاشات فراصوت بر رفتار تغییر شکل. و خواص مکانیکی نمونه های فلزی تعدادی از محققین مکانیزم های مختلفی را به صورت ذیل پیشنهاد نمودند. ایجاد حرارت در اثر تبدیل کار مکانیکی به گرما، بارگذاری متناوب که به عنوان اصل جمع شوندگی تنش شناخته شده است. تولید نابجائی ها متحرک در طول اعمال تنش و تغییر شکل های در مقیاس میکرونی در قطعه کار. در سالهای اخیر استفاده از ورق های دو لایه در کاربردهای صنعتی افزایش یافت. همچنین اثرات عملیات ثانویه بر ورق های جوش انفجاری، از موضوعات جذاب تحقیقات سالیان اخیر بوده است.

 

مطالعه اثرات عملیات حرارتی بر خواص مکانیکی و متالورژیکی ورق های جوش انفجاری است. بررسی اثرات نورد بر ورق های جوش انفجاری است. اثرات فرآیند تغییر شکل پلاستیک شدید نورد در کانال های زاویه دار همسان و همچنین شکل دهی افزایشی در ورق های جوش انفجاری است. و تعدادی از مطالعات سالیان اخیر بر روی ورق های جوش انفجاری است می باشند. یکی از این ورق ها، ورق دو لایه جوش انفجاری است که فولاد کم کربن تیتانیوم خالص است.

 

که در آن لایه ای نازک از تیتانیوم خالص با مقاومت خوردگی بالا بر روی لایه ای ضخیم تر از فولاد با استحکام. و شکل پذیری بالا و قیمت پایین به روش جوش انفجاری اتصال می یابد. در واقع در این ورق دو لایه، استحکام و شکل پذیری بالا و قیمت پایین به روش جوش انفجاری اتصال می یابد.

و در واقع در این ورق دو لایه، استحکام و شکل پذیری. بالا و قیمت پایین فولاد کم کربن همراه با مقاومت به خوردگی بالا و قیمت پایین فولاد کم کربن همراه. با مقاومت به خوردگی بالای تیتانیوم خالص ترکیب بهینه ای را جهت استفاده. در کاربردهایی همچون مخازن نفت و گازف صنایع شیمیایی و مبدل های حرارتی ایجاد می نماید. در این مطالعه قصد بر آن است تا اثرات ارتعاشات فراصوت. بر بهبود خواص مکانیکی ورق دو لایه مذکور در فرآیند شکل دهی افزایشی بررسی شود. تا از نتایج آن بتوان در کاربردهای صنعتی استفاده نمود.

 

طراحی و ساخت ابزار ارتعاشی

در این تحقیق لازم است تا به منظور انجام فرآیند شکل دهی نموی. و انتقال ارتعاش یک ابزار با سر نیمه کروی طراحی و تولید شود. توسعه و کاربرد روش های فراصوت با توان بالا در فرآیندهای شکل دهی نیازمند استفاده از ابزاری است. که بطور دقیق براساس اصول انتشار امواج فراصوت طراحی و تولید گردند. در این حالت این امکان فراهم می شود. تا بتوان بطور صحیحی انرژی ارتعاشی را توسط مبدل جریان الکتریکی به ابزار و سطح قطعه کار منتقل نمود. در واقع مبدل جریان الکتریکی، جریان الکتریکی حاصل از ژنراتور را به ارتعاشات طولی تبدیل می نمایند.

 

بطور معمول مبدل های جریان الکتریکی با توان بالا از یک پیزوالکتریک و یک تقویت کننده امواج صوتی متشکل اند. که معمولاً به شکل های مخروطی، نمایی، سهمی، هذلولی و یا پله ای تقسیم بندی می شوند. وظیفه این تقویت کننده ها، افزایش دامنه ارتعاش ایجادی توسط مبدل برای اثرگذاری بیشتر می باشد. به منظور طراحی این تقویت کننده ها که ابزار ارتعاشی نیز معروف هستند. ار تئوری مورد ارائه توسط هایسل و همکاران استفاده می گردد. در این تئوری برای بدست آوری فرکانس تشدید، طول ابزار ارتعاشی به صورت مضربی از نصف طول موج در نظر می گیرند. و بنابراین کوچکترین واحد برای طول ابزار، ابزار با حالت ارتعاشی طولی λ/2 معروف است. براساس این تئوری، طول ابزار ارتعاشی به صورت ذیل بدست می آید.

 

در روابط Cl سرعت موچ طولی در ابزار، f فرکانس تشدید، E مدول الاستیسیته و P دانسیته ابزار می باشد. مطابق با روابط مذکور برای محاسبه طول ابزار مرتعش لازم است. تا خواص فیزیکی ماده مورد استفاده در ساخت ابزار ارتعاشی مشخص باشد. در انتخاب مواد ابزار ارتعاشی خواص همچون صلبیت، مقاومت خستگی بالا. مقاومت در دمای بالا، قابلیت ماشینکاری و اتلاف آکوستیکی پایین می بایست در نظر گیری شوند. با در نظر گیری خواص مذکور، فولاد مقاوم به حرارت از نوع H13 به عنوان ماده مورد استفاده در ساخت ابزار انتخاب گردید.

 

در رابطه (1)، F فرکانس طبیعی ابزار بوده که می بایست برای حصول به شرایط تشدید با فرکانس ژنراتور KHZ 20 مطابقت داشته باشد. با توجه به روابط (1) و (2) و فرکانس ژنراتور، طول ابزار برابر با 130mm حاصل شد. همچنین به منظور مونتاژ ابزار مرتعش بر روی نگهدارنده ابزار لازم است. تا قطر پایه ابزار با قطر نگهدارنده ابزار برابر باشد (D=31mm)، این موضوع باعث می شود. تا انرژی ارتعاشی بطور مؤثر و بدون کم ترین اتلافی به ابزار انتقال یابد. همچنین شعاع سر نیمه کروی ابزار بطور رایج برابر با 10mm انتخاب شد. پارامتر دیگری که در طراحی ابزار ارتعاشی می بایست در نظر گیری شود. شکل خارجی ابزار می باشد.

 

در این مطالعه یک طرج پله ای برای شکل خارجی ابزار مد نظر قرار گرفت. برای حصول به حالت تشدید لازم است تا ابعاد پله ها با دیگر ابعاد ابزار ارتعاشی مطابقت داشته باشد. برای این منظور ابتدا یک طرح اولیه برای ابزار ارتعاشی ارائه شد. سپس طرح مذکور در نرم افزار اجزاء محدود آباکوس مدل شد. و برای پیدا کردن فرکانس تشدید، تجزیه و تحلیل رفتار دینامیکی بر روی مدل انجام پذیرفت. چون ارتعاشات به وسیله مبدل جریان الکتریکی طولی اعمال می شد. ابزار ارتعاشی در فرکانس عملکردی می بایست طوری مورد تنظیم واقع شود تا در حالت ارتعاش طولی قرار گیرد.

بر این اساس با تغییر در ابعاد پله و پس از چند سعی و خطا در انجام شبیه سازی. فرکانس 20/395kHz با حالت ارتعاش طولی مطابق با شکل (2) برای ابزار ارتعاشی حاصل شد. براساس ابعاد نهایی دریافتی حاصل از شبیه سازی و به منظور دستیابی به بیشترین راندمان ارتعاش. ساخت ابزار با بالاترین کیفیت سطح انجام شد. ابعاد نهایی ابزار ارتعاشی، مدل سه بعدی مش بندی شده و نمونه ساخته شده آن در شکل (3) نمایان و مشخص است.

 

به منظور تعیین فرکانس تشدید ابزار به صورت آزمایشگاهی، ابزار ارتعاشی تولیدی بر روی مبدل جریان الکتریکی مونتاژ شد. و توسط ژنراتور مورد آزمایش قرار گرفت. پس از اعمال ارتعاش توسط مبدل جریان الکتریکی و تنظیم ژنراتور در محدوده فرکانس حاصله از شبیه سازی. فرکانس تشدید معادل 20/45KHz در شرایط آزمایشگاهی برای ابزار ارتعاشی حاصل شد. که تطابق خوبی با نتایج حاصل از آنالیز رفتار دینامیکی ابزار نشان داد.

تجهیزات آزمایشگاهی

در این مطالعه آزمایشات توسط یک ماشین فرز CNC ساخته شده توسط ماشین سازی تبریز انجام شد. مطابق با شکل (4) تجهیزات آزمایشگاهی مورد استفاده در این مطالعه از دو قسمت تشکیل شده است. قسمت اول شامل تجهیزات مربوط به سیستم تولید و انتقال ارتعاشات فراصوت می باشد. در این سیستم یک ژنراتور فراصوت با فرکانس 20KHz و توان 2KW جریان برق شهر با فرکانس 50-60HZ. را به جریان با فرکانس بالا 20KHz تبدیل می نماید. برای تبدیل توان الکتریکی به ارتعاشات مکانیکی با حالت ارتعاش طولی از مبدل جریان الکتریکی طولی استفاده گردید.

ارتعاش ایجاد شده، به نگهدارنده ابزار منتقل شده و توسط ابزار ارتعاشی متصل به آن تقویت می گردد. مطابق با شکل، مجموعه مبدل جریان الکتریکی، نگهدارنده ابزار و ابزار ارتعاشی توسط یک قید و بند مناسب. و با توجه به محور اسپیندل دستگاه بر روی دستگاه CNC نصب شد. قسمت دوم از تجهیزات آزمایشگاهی، مربوط به فرآیند شکل دهی افزایشی ورق می باشد.

 

مطابق با شکل قید و بند مربوط به این فرآیند شامل یک صفحه اتصال، یک صفحه پشتیبان و یک تکیه گاه می باشد. ورق بین دو صفحه مذکور قرار گرفته و توسط هشت پیچ بر روی تکیه گاه نصب می گردد. از یک نیرو سنج مدل Kistler 9257B برای اندازه گیری نیرو استفاده شد. این نیرو سنج توسط دو عدد روند و در یک موقعیت مناسب بر روی میز دستگاه CNC نصب گردید. سپس مجموعه قید و بند مربوط به شکل دهی نموی مطابق با شکل (4) توسط شش پیچ بر روی آن بسته شد.

روش انجام فرآیند

برای بررسی اثر ارتعاشات فراصوت بر فرآیند شکل دهی افزایشی، آزمایشات عملی با و بدون ارتعاشات فراصوت انجام پذیرفت. بدین منظور هرم ناقص به عنوان شکل نمونه های آزمایشی انتخاب گردید. که پارامترهای آن در شکل (5) نمایان و مشخص است. برای ایجاد این شکل، مطابق با رابطه (3). ابزار از یک گوشه واقع بر روی ورق مربعی شکل به طول 200mm شروع به حرکت کرده. و به ازای هر میزان پیشروی عمودی3 (ΔZ). یک طول جدید را طی کرده تا کل شکل هرم حاصل شود.

 

در رابطه (3)، Li+1 طول جدید طی شده، Li طول طی شده قبلی. ΔZ میزان پیشروی ابزار به سمت پایین به ازای یک دور کامل ابزار و α شیب دیواره هرم می باشد. براساس شکل هندسی هرم ناقص، یک برنامه G-Code نوشته و توسط کابل RS-232 به دستگاه CNC فرستاده شد. در شکل (6) شکل گیری نمونه های هرمی در طول فرآیند نشان داده شده است. در حین انجام فرآیند تحت تأثیر اعمال ارتعاشات فراصوت دمای ابزار افزایش یافت. که با استفاده از تجهیزات مادون قرمز، دمای 250 درجه سانتی گراد بر روی ابزار در حین فرآیند ثبت شد.

آزمون های مکانیکی

برای بررسی اثر ارتعاشات فراصوت بر خواص مکانیکی نمونه های تولیدی، آزمون های میکرو سختی و کشش بر روی نمونه ها انجام شد. در این راستا نمونه های آزمون کشش از داخل دیواره عمودی نمونه های هرمی توسط دستگاه برش سیم برداشته شد. آزمون کشش تک محوری در دمای محیط با استفاده از دستگاه آزمون کشش سنتام مدل STM-150. مطابق با استاندارد 1/5JIS-5 و با سرعت کشش 2 میلیمتر بر دقیقه انجام شد. اندازه گیری تغییر طول نمونه های کششی (ΔL) و نیرو توسط کشش سنج و نیروسنج در محدوده 5000 نیوتن انجام پذیرفت. در شکل (7)، نمونه آزمون کشش در حال انجام آزمون و ابعاد آن نشان داده شده است.

بررسی های ریزساختاری

به منظور بررسی اختلاف خواص مکانیکی بین دو حالت با و بدون اعمال ارتعاشات فراصوت تغییرات ریزساختاری. در نمونه های تغییرشکل یافت و در دو حالت مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور، نمونه ها از دیوار داخلی هر قطعه هرمی، جایی که تغییر شکل اتفاق افتاد. با استفاده از دستگاه برش سیم برداشته و سپس برای عملیات متالوگرافی مهیا شد. پس از قرار دادن نمونه ها در یک قالب مشخصی از رزین، برای رسیدن. به یک سطح صاف و براق، نمونه ها تحت عملیات صیقل کاری مکانیکی قرار گرفتند. سپس عملیات حکاکی شیمیایی با استفاده از محلول شیمیایی نایتینول برای لایه فولادی انجام شد. و در نهایت سطح نمونه ها در زیر میکروسکوپ نوری مورد مشاهده و ارزیابی قرار گرفت. در این راستا، اندازه متوسط دانه ها با استفاده از نرم افزار پردازش تصاویر ریزساختاری MIP 4 اندازه گیری شد.

نتایج و بحث

تغییرات ریزساختاری

در این بخش تغییرات ریزساختاری ناشی از اعمال ارتعاشات فراصوت. بر روی نمونه ها به عنوان عاملی برای بهبود در خواص مکانیکی مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به آن که اعمال ارتعاش، باعث افزایش دمای نمونه ها تا 250 درجه سانتی گراد شده است. می توان، تغییر شکل را به صورت گرم در نظر گرفت. شکل (8) ساختار میکروسکوپی نمونه های تغییر شکل یافته با و بدون ارتعاشات فراصوت را نشان می دهد. این تصاویر ریزساختاری مربوط به لایه فولادی است. که در تماس با ابزار شکل دهی قرار داشته است.

بررسی تأثیر ارتعاشات فراصوت

مقایسه ساختارها در دو حالت نشان میدهد. که تحت شرایط بدون ارتعاش، دانه ها هم محور بوده و در مورد نمونه های با ارتعاش. بعضی از دانه ها به شکل هم محور بوده. و در بعضی از دانه ها در امتداد مرزدانه ها، دانه هایی با اندازه کوچک گسترش می یابد. با افزایش در ΔL و f دانه ها رشته ای شده. و حجم جزیی دانه های ریز هم محور واقع در امتداد مرزدانه ها افزایش می یابد.

 

مکانیزم حاکم بر این فرآیند خرد شدن دانه هایی اولیه فریت. و تقسیم شدن آن به دانه های کوچک تر در اثر شکل گیری مرزهای با زاویه کم می باشد. ساختار میکروسکوپی حاصل ناهمگن بوده که از دانه های درشت تغییر شکل می یابد. و تعدادی دانه های ریز هم محور متشکل است. تغییرات ریزساختاری ایجادی بر وقوع پدیده تبلور مجدد مداوم (CDRX) دلالت می نماید. تبلور مجدد مداوم (CDRX)، پدیده ای است که با افزایش در مقدار کرنش. زاویه انحراف در امتداد مرزدانه های فرعی بطور مداوم افزایش می یابد. به گونه ای که در اثر این تغییرات، مرزهای فرعی به مرزهای با زاویه زیاد تغییر می یابند.

 

 

به گونه ای که دانه های فریت به دانه های کوچک تر تقسیم می شوند. که این موضوع تحت تأثیر نرخ کرنش های بالا شدت می یابد. در واقع این فرآیند یک فرآیند بهبود در اندازه دانه ها به صورت دینامیکی است. پارامترهایی که این پدیده را تسریع می نمایند عبارتند از. بالا بودن انرژی نقص انباشتگی در اتم ها، پایین بودن مقادیر اتم های حلال، کرنش های بزرگ و بالا بودن دمای تغییر شکل. در واقع اگر دمای تغییر شکل در محدوده کم تر از نصف دمای ذوب ماده باشد. (T< Tm) و ماده دارای مقدار بالایی از انرژی نقص انباشتگی در اتم ها باشد.

 

(CDRX) مکانیزم حاکم بر نرم شوندگی ماده در شرایط کار گرم خواهد بود. تحقیقات انجامی، نمایان و مشخص است. که در ساختار فریت و تیتانیوم خالص به علت بالا بودن انرژی نقص انباشتگی در اتم ها. CDRX به عنوان مکانیزم حاکم در نرم شوندگی دینامیکی می باشد. در این تحقیق به دلیل بالا بودن دمای تغییر شکل. و بالا بودن SFE هر دو جزء از ورق دو لایه می توان پدیده CDRX. را به عنوان مکانیزم حاکم بر نرم شدن ماده تحت تأثیر ارتعاشات فراصوت در نظر گرفت. اندازه دانه های لایه فولاد که با ابزار در تماس می باشد. با استفاده از روش های پردازش تصویر در تمامی حالت های آزمون ها به دست آمد. که نتایج در شکل (9) نمایان و مشخص است.

 

همانگونه که از تصاویر مشاهده می شود. تحت شرایط اعمال ارتعاشات فراصوت اندازه دانه های لایه فولاد کاهش می یابد. و بیشترین کاهش نیز مربوط به شرایط سرعت پیشروی افقی 1000mm/min و میزان پیشروی عمودی 0/2 میلیمتر تحت شرایط اعمال ارتعاشات فراصوت می باشد.

تأثیر ارتعاشات فراصوت بر خواص مکانیکی

شکل (10) نمودار استحکام کششی و شکل (11) نمودار سختی نمونه های با و بدون ارتعاشات فراصوت را نشان می دهند. همانگونه که از شکل های مذکور مشخص و معلوم است. با اعمال ارتعاشات فراصوت بر روی نمونه ها هر دو پارامتر سختی و استحکام کششی افزایش می یابد.

بررسی تأثیر ارتعاشات فراصوت

بطوری که مطابق با شکل های مذکور، سختی تا 50 درصد و استحکام کششی تا 30 درصد تحت تأثیر ارتعاشات فراصوت افزایش می یابد. دلیل این موضوع را همان گونه که در بررسی های ساختار میکروسکوپی ذکر گردید. می توان به ریز شدن دانه ها در اثر پدیده تبلور مجدد دینامیکی (CDRX) نسبت داد. برای توصیف اثر دما و نرخ تغییر شکل بر روی اندازه دانه های تبلور مجدد می یابد. از پارامتر زنر -هولمان (Z) مطابق با رابطه (4) استفاده می گردد.

 

در این رابطه ϵ نرخ کنرش، Q انرژی فعال سازی برای تغییر شکل. R ثابت گازها و T دمای تغییر شکل در واحد کلوین می باشد. این رابطه برای توصیف اثر دما و نرخ تغییر شکل بر روی رفتار تغییر شکل فلزات مورد کاربرد است. و بطور غیر مستقیم با اندازه دانه های تبلور مجدد می یابد و رابطه معکوس دارد. به این صورت که با افزایش نرخ کرنش، زمان لازم برای رشد دانه ها کاهش می یابد. و تبع آن سرعت رشد دانه ها کاهش می یابد. و بنابراین از درشت شدن دانه ها ممانعت میشود.

 

شرکت خشکه و فولاد پایتخت (( مدیریت : جواد دلاکان )) صنعتگران عزیز، افتخار داریم. که سی سال تجربه گرانبهای خویش را در زمینه عرضه انواع ورق آلیاژی. و انواع فولاد آلیاژی برای خدمت رسانی به شما هموطنان کشور عزیزمان ایران ارائه می دهیم. پیشاپیش از اینکه شرکت خشکه و فولاد پایتخت را جهت خرید خود انتخاب می نمایید سپاسگزاریم.ارتباط با ما:
۰۹۱۲۱۲۲۴۲۲۷
۰۹۳۷۱۹۰۱۸۰۷
تلفن: ۰۲۱۶۶۸۰۰۲۵۱
فکس: ۶۶۸۰۰۵۴۶

ارتباط با ما در شبکه های اجتماعی

https://t.me/foolad_paytakht تلگرام

https://www.instagram.com/folad_paytakht اینستاگرام

https://www.instagram.com/foolad_paytakht.ir اینستاگرام

فولاد 3265 نیز یکی دیگر از انواع فولاد ابزارهای تندبر (High -speed steel) معروف به فولاد خشکه هوایی می باشد که با نام اختصاری Hss نیز شناخته می شود. میلگرد 1.3265 دارای عناصر تنگستن و وانادیوم قابل ملاحظه ای می باشد

فولاد 3265

و سختی بالایی دارد. برای آنیل کاری، ابتدا میلگرد 3265 را 800 تا 830 درجه سانتی گراد حرارت می دهند و سپس به آرامی در کوره خنک می کنند. به این ترتیب حداکثر سختی 300 برینل تولید خواهد شد.

بطورکلی وجه تمایز فولادهای تندبر، در تحمل دمای بالا بدون تغییر فرمی می باشد.

خواص فیزیکی

• چگالی: g/cm3 8.75
• مقاومت الکتریکی: 0.65 اهم
• مدول الستیته: 217

جهت تنش زدایی خشکه هوایی 3265، باید آن را 600 – 650 درجه سانتی گراد حرارت داد و به مدت یک ساعت در حرارت نگهداشت. سپس در هوای آزاد خنک شود. این فرآیند برای کاهش اعوجاج در طول عملیات حرارتی می باشد.

بازپخت فولاد 3265

دمای بازپخت آلیاژ تندبر 1.3265 : 550 – 590 درجه سانتی گراد می باشد.

فرجینگ فولاد 2365

دمای فرجینگ (آهنگری): 900-1150 درجه سانتی گراد

کاربرد آلیاژ 3265

فولادهای تندبر 1.3265 عموماً بعنوان:

• ابزارهای برشی
• تیغه اره های برقی
• مته ها
• تیغه های برش

مورد استفاده قرار می گیرند.

و همچنین در ساخت : ابزارهای براده برداری با سختی، در حالت سرخی جهت فولادهای آستنیتی سخت در سرعت های بالا و بار زیاد

لوله لنس چیست ?

همانگونه که اطلاع دارید لوله فولادی از اجزای بسیار مهم در ساخت پروژه های عمرانی بزرگ و کوچک می باشد. که انواع مختلفی داشته و از هر نوع لوله نسبت به نوع ترکیبات سازنده آن و هدف پروژه. برای انتقال مواد مختلف مانند سیالات گازی استفاده می شود. یکی از انواع لوله ها که کاربردهای وسیعی دارد. لوله لنس می باشد. طراحان باید قبل از طراحی، لوله های مختلف با کاربردهای متفاوت آنها را بشناسند. و با توجه به کاربرد پروژه بهترین نوع آن ها را انتخاب کنند.

لوله لنس چیست؟

لوله ای است که از جنس تیوپ فولادی ساخته می شود. و مهمترین کاربرد آن برای انتقال گاز و پودرهای مختلف مذاب می باشد. اکثر گازها حتی آرگون، اکسیژن و نیتروژن را می توان از لوله لنس به مقصد مورد نظر انتقال داد یا اصطلاحاً تزریق کرد. از طرفی از لوله لنس برای تمیز کردن و شست و شوی مخازن بزرگ. پاتیل های تولیدی، نازل ها و سیستم های اسلاید گیت هم استفاده می شود.

نوع ویژه لوله لنس که باز هم عوام آن را تنها به نام لوله لنس می شناسند، لوله لنس اکسیژن است. ورق فولادی که برای ساخت لوله لنس استفاده می شود شامل ترکیباتی نظیر 10% کربن، 30% گوگرد و 1.4% فسفر می باشد. علت این نوع ترکیب جلوگیری از آسیب رسیدن به مواد مذاب عبوری از لوله لنس است. همچنین این نوع ترکیب باعث استحکام و چقرمگی بالاتری در ورق فولاد برای ساخت لوله می شود.

 

نسبت به نوع کاربرد، لوله های لنس در ابعاد و شکل های مختلف استفاده می شوند. بنابراین قیمت آنها بر حسب متراژ مورد نیاز و نوع کاربری کاملاً متفاوت است. از طرفی هرچه لایه های لوله لنس بیشتر باشد. قیمت بالاتری خواهد داشت. مثلاً لوله لنس کالرایز 5 لایه است. و ترکیبات ویژه ای دارد. قیمت خیلی بالاتری نسبت به لنس معمولی یک لایه دارد. بنابراین قیمت تمام شده لوله لنس مصرفی در هر پروژه براساس کاربرد آن متفاوت است.

تولید لوله لنس اکسیژن

این لوله ها در ابعاد مختلفی ساخته و تولید می شوند. که علاوه بر دمیدن اکسیژن داخل مواد با آن کربن، دولومیت یا افزودنی های دیگر را نیز به داخل کوره قوس تزریق کرد. در کارخانه های تولید فولاد به طور گسترده از لوله های لنس استفاده می شود. که انواع مختلفی هم دارند. اما مهمترین نوع آن در فولادسازی لوله لنس کالرایز است. این لوله ها از پنج لایه تولید می شوند. که به ترتیب شامل یک لایه اصلی فولادی، دو لایه کالرایز و 2 لایه پوشش مخصوص هستند. که این پوشش ها از جنس نسوز تولید می شوند. تا استحکام کافی برای نزدیک شدن به کوره را داشته باشند.

انواع لوله لنس موجود در بازار

این لوله ها نسبت به نوع کاربرد و حداکثر دبی جریان سیال عبوری در اندازه ها و سایزهای مختلفی تولید می شوند. همچنین با توجه به کاربرد آنها مثل شستشوی مجرای نازل تاندیش، مجرای درونی و برشکاری و یا جهت تزریق اکسیژن. به داخل مواد مذاب در متراژهای مختلفی عرضه می گردد. دو نوع از مهمترین و کاربردی ترین لوله های لنس عبارتند از:

• بدون رزوه و سوکت با قطر خارجی 6 میلیمتر

• دو سر رزوه دار با یک سر سوکت با قطر خارجی 13 میلیمتر
• لوله دمش اکسیژن

 

برای اینکه در کارخانه های تولیدی بتوانند ناخالصی های مواد مذاب. به خصوص کربن را از مواد مذاب جدا کنند باید به یک روشی مقدار مشخصه اکسیژن به داخل آن تزریق کنند. این کار باعث می شود وقتی مواد مذاب وارد سرباره شدند. به راحتی قابل جداسازی باشند. معمولاً برای این کار از لول های لنس دمش اکسیژن استفاده می کنند.

تفاوت لوله های لنس کالرایز با لنس معمولی

تفاوت اصلی این نوع لوله ها در تعداد و جنس لایه های آنها می باشد. به هر حال فضای کاری کارخانه های فولاد شرایط سختی است. که در نزدیکی کوره دما بسیار بالا است. بنابراین باید از تجهیزاتی استفاده شود که نسبت به این شرایط مقاوم باشند. لایه های موجود در لوله های لنس کالرایز عمر آنها را 3 تا 10 برابر از نوع معمولی این نوع لوله ها بیشتر می کند. پوشش های مخصوص کالرایز از روکش های سرامیکی CCCP هستند که از جنس استنلس استیل در سطح خارجی می باشند. سطح بیرونی این پوشش ها در برابر حمله دمایی سرباره بسیار مقاوم بوده و برای صنایع فولاد مناسب است.

سایر مشخصات این نوع لوله

مقاومت بالا: همانطور که بیان شد به جهت 4 لایه اضافی در نوع لوله کالرایز، این لوله در برابر حرارت بالا بسیار مقاوم است. و علاوه بر این، جنس آن ضد اکسیداسیون می باشد. در نتیجه طول عمر مفید آن بالاتر و از نظر هزینه کاملاً مقرون به صرفه است.

کیفیت بالای کالرایز: یبه دلیل حساسیت شرایطی که قرار است این نوع لوله در آن احداث شوند. باید کیفیت بالایی دارا باشند. و به همین خاطر در هر مرحله لوله ها به طور دقیق از نظر کیفی کنترل می شوند.

کاهش هزینه های انرژی برای ذوب مواد: بطور معمول ذوب مواد در کارخانه های فولادی انرژی زیادی لازم دارد. و همین امر هزینه تولید را افزایش می دهد. خوشبختانه استفاده از لوله های کالرایز به دلیل توانایی دمش اکسیژن و کربن در کنار مقاوت بالا و جداره های نسوزی که دارد. به طور قابل توجهی هزینه های تولید را کاهش می دهد. در واقع عمر مفید لوله های لنس برای تولید، 6 الی 6 برابر بیشتر از سایر روش ها می باشد.

کاربردهای تخصصی لوله لنس کالرایز در دمای بالا

تزریق کربن و پودرهای دیگر در کوره های الکتریکی و پاتیل ها در کارخانه های مس و فولاد

تزریق آرگون به پاتیل های دارای مواد مذاب

همچنین تزریق آرگون با اکسیژن در AOD

گاز زدایی آلومینیوم مذاب با تزریق ماده ای به نام فلکس که به ذوب مواد کمک می کند.

باز کردن نازل هایی که در تاندیش با پاتیل قرار دارند.

باز کردن انسداد احتمالی در مسیر مواد مذاب در کوره های بلند

همچنین بازکردن انسداد احتمالی مسیر سرباره چسبیده به شکاف انواع مختلف پاتیل ها و کانورتورها

کمک به انجام بهتر فرآیندهای DH،RH،KR با افزایش دمای مورد نیاز

مزایای استفاده از لوله لنس دمش اکسیژن در صنایع فولادسازی

همانطور که ملاحظه کردید از این نوع لوله ها بیشتر در صنایع مس و فولاد مورد استفاده قرار می گیرد. در واقع استفاده از این لوله ها در صنایع فولاد مزایای فراوانی دارد که عبارتند از:

ایجاد واکنش گرمازای شدید و افزایش گرما در کوره ها تا زمان مشخص که سرباره بتواند جدا شود.

سرعت بخشیدن به مرحله ترکیب و یکنواخت کردن مواد

افزایش مرغوبیت فولاد تولیدی

افزایش سریع دما تا حد مورد نظر

شارژ راحت تر کوره با مواد اولیه

افزایش ظرفیت تولید کوره های برقی به جهت افزایش سرعت انجام کار

از بین بردن ترکیبات نیتروژن و هیدروژن با ترکیبات غیر فلزی با روش اکسیداسیون

توانایی بازیابی عنصر کروم از فولادهای ضایعاتی

نتیجه : لوله های لنس نوعی لوله خاص برای انتقال سیالات بخصوص سیالات گازی در شرایط ویژه هستند. که در شکل ها و سایزهای مختلف نسبت به نوع کاربرد آنها تولید می شوند. و مزایای فراوانی نسبت به موارد مشابه خود دارند. مهمترین کاربرد این لوله ها همان انتقال اکسیژن و مواد دیگر و شستشوی نازل ها می باشد.