آلیاژ کوپرونیکل (مس و نیکل) دارای مزایای قابل توجهی نسبت به بسیاری از فلزات دیگر، به ویژه در بخش های مختلف صنعت دریایی است. از جمله مزایای آن می توان به مقاومت فوق العاده در برابر آب دریا، آب شور، نمک ها و بارناکل ها و موارد دیگر اشاره کرد و به همین دلیل یک محصول قابل استفاده در مهندسی دریایی، بازارهای نفت و گاز و کشتی سازی است.

لوله های کوپرونیکل:

آلیاژهای کوپرونیکل دارای مقاومت در برابر خوردگی فوق العاده ای هستند و به همین دلیل به طور گسترده برای سیستم های لوله کشی زیر آب و سخت افزارهای دریایی استفاده می شوند. همچنین به طور گسترده ای در سیستم های آب دریا، نیروگاه های نمک زدایی حرارتی و در کاربردهای تولید برق استفاده می شود.
به دلیل شکل پذیری عالی، آلیاژهای مس نیکل را می توان به راحتی در انواع مختلفی از اتصالات ساخت. همچنین این لوله‌ها را می‌توان به راحتی در ورق‌های لوله برای ساخت مبدل‌های حرارتی پوسته و لوله کار کرد.

لوله ترمز مس نیکل:

لوله Cu-Ni 90/10 نیز انتخاب بهتری برای لوله ترمز خودرو نسبت به فولاد کم کربن است. از نظر دوام، ایمنی و قابلیت اطمینان عملکرد بهتری دارد و همچنین به طور گسترده در خطوط ترمز، سیستم های سوخت و واحدهای انتقال استفاده می شود.
C70600، یک آلیاژ 10/90 است که در ارتش که در آن به وسایل نقلیه سنگین نیاز است، و همچنین در آتش نشانی رایج است. این آلیاژ مقاومت بالایی در برابر خوردگی ناشی از نمک جاده دارد و نیازی به پوشش محافظ بیشتر ندارد.

استفاده از آن در لوله‌های ترمز در سال‌های اخیر به شدت افزایش یافته است، زیرا اتومبیل‌ها برای عمر طولانی‌تر ساخته می‌شوند و تمایل طراحان برای جایگزینی این آلیاژ با پوشش‌های مقاوم در برابر خوردگی گران قیمت تشدید شده است.

مقاومت در برابر خوردگی کوپرونیکل:

آلیاژهای مس نیکل 10-90 و 30-70 در ابتدا به عنوان یک ماده پیشرفته برای کندانسورهای دریایی و لوله کشی آب دریا بیش از 60 سال پیش ساخته شدند. به طرز شگفت انگیزی در برابر شرایط سخت انعطاف پذیر هستند، اما هنوز هم تا به امروز توسط بسیاری از نیروی دریایی و شرکت های کشتیرانی تجاری جهان استفاده می شود. آب دریا خود به عنوان خنک کننده در تمیز کردن مخازن، گرمایش، دفع زباله، بالاست، اطفاء حریق و از طریق تقطیر به عنوان منبع آب شیرین برای تغذیه دیگ بخار و نیازهای آب بهداشتی استفاده می شود. مس، زمانی که در معرض آب دریا قرار می گیرد، به طور طبیعی یک لایه محافظ اکسید تشکیل می دهد و از مواد در برابر تخریب محافظت می کند.

پایداری کوپرونیکل:

کوپرونیکل مزایای زیادی در دنیای در حال تغییر امروزی دارد، به ویژه اینکه می توان آن را 100% بازیافت، ذوب مجدد و استفاده مجدد کرد، که این ماده فوق العاده همه کاره و پایدار را برای جهت گیری آگاهانه انرژی در بسیاری از بازارهای صنعتی امروزی قابل دوام تر می کند.

تاریخچه کوپرونیکل در ضرب سکه:

آلیاژهای مس-نیکل در اولین شکل تجاری خود در ابتدا در حدود 300 سال قبل از میلاد ساخته شد. در مجلات چینی از آن به عنوان "مس سفید" یاد می شود که شامل مخلوط گرم شده مس، نیکل و نمک بود. در حدود 235 ق.م. اولین سکه های مس نیکل یونانی-باختری مورد استفاده قرار گرفت و روند ضرب سکه را آغاز کرد که تا به امروز ادامه دارد. در ایالات متحده پس از پایان جنگ داخلی، مس نیکل توسط ضرابخانه ایالات متحده برای ساخت قطعات سه سنتی و پنج سنتی استفاده شد. این سکه ها قبلاً از نقره ساخته می شد که در طول جنگ بسیار کمیاب شده بودند. در زمان‌های اخیر به وسیله روکش و پوشش روی قطعات، ربع‌ها و سکه‌های 50 سنتی آمریکایی از مس نیکل ساخته شده است. یورو با مس نیکل و همچنین نسخه های اخیر سکه های 20 و 50 پوندی بریتانیا از جنس این آلیاژ است. 

اتصال آلیاژ کوپرونیکل:

مس و آلیاژهای مس آسانتر از سایر مواد مورد استفاده در مهندسی به هم متصل می شوند. اگرچه 90 درصد از اجزای مبتنی بر مس با استفاده از روش‌های معمولی جوشکاری و لحیم کاری مونتاژ می‌شوند، اما می‌توان آنها را با موفقیت با استفاده از هر فرآیند اتصال شناخته شده به هم وصل کرد. هنگام جوشکاری، لحیم کاری یا لحیم کاری مس، اتصال باید تمیز و عاری از خاک، گریس یا رنگ باشد.

لحیم کاری کوپرونیکل:

لحیم کاری را می توان به دو روش تقسیم کرد:
-    لحیم کاری نرم با استفاده از آلیاژهایی که در دمای زیر 350 درجه سانتیگراد ذوب می شوند
-    لحیم کاری سخت با استفاده از آلیاژهای قوی تر و با نقطه ذوب بالا
در مورد لحیم کاری آلیاژهای مس، لحیم کاری سخت اغلب به عنوان لحیم کاری نقره شناخته می شود. در لحیم کاری نرم معمولاً از لحیم کاری های قلع برای اتصال مس و برنج در مواقعی که به استحکام مکانیکی بالا نیاز نیست استفاده می شود. این روش معمولاً برای اتصال مس در کاربردهای برق خانگی و لوله کشی استفاده می شود.
به استثنای آلیاژهای حاوی بیش از 10 درصد آلومینیوم یا 3 درصد سرب، لحیم کاری را می توان برای اتصال همه آلیاژهای مس استفاده کرد. لحیم کاری مخصوصاً برای اتصال اجزای مسی مورد استفاده در ساختمان، گرمایش، تهویه، تهویه مطبوع و ساخت محصولات الکترونیکی محبوب است.

جوشکاری کوپرونیکل:

آلیاژهای مس به راحتی با استفاده از تمام تکنیک های جوشکاری رایج به هم متصل می شوند، از جمله:
-    جوش قوس الکتریکی
-    جوشکاری قوس محافظ گاز
-    جوشکاری با گاز بی اثر تنگستن (TIG).
-    جوشکاری با گاز بی اثر فلز (MIG).
-    جوشکاری قوس پلاسما
-    جوشکاری با جریان پالسی MIG
-    جوشکاری با پرتو الکترونی
-    جوش لیزری
-    جوشکاری اصطکاکی
-    جوشکاری اولتراسونیک

گردآورنده: سید رحیم کیاحسینی
 

کاربرد HIP در صنایع هسته ای و اتمی:
به دلیل مزایای واضح مرتبط با اجزای HIP، تمایل روزافزونی در میان مهندسان برای ادغام فناوری HIP در بخش هسته ای وجود دارد (HIP برای سال ها در بخش نفت و گاز محبوب بوده است). چه از نظر طراحی راکتور جدید و چه در تعویض قطعات در حال سرویس از این قطعات می توان استفاده کرد، با این حال، به دلیل نیاز به کنترل نظارتی در بخش هسته‌ای و همچنین تا حدی به دلیل هزینه‌های بالایی که در حال حاضر با تولید تقریباً خالص مرتبط است، HIP اخیراً به تولید اجزای مورد نیاز برای استفاده در محیط‌های هسته‌ای کمک می‌کند. در نتیجه، تلاش‌های زیادی برای افزایش درک تفاوت‌های رفتاری متالورژیکی و مکانیکی بین HIP و مواد آهنگری معادل شیمیایی صورت گرفته است که اخیراً توسط مطالعات روی توسعه ریزساختاری در طول HIP برجسته شده است و نشان می‌دهد که مواد HIP مواد پیشرفته‌تری را نشان می‌دهند. 

مزایای HIP:
به طور کلی ادعا می شود که فولادهای HIP نسبت به آهنگری و ریخته گری استحکام، چقرمگی و مقاومت در برابر خوردگی بالاتری از خود نشان می دهند و این معمولاً به اندازه دانه ریزتر و ریزساختار هم محور مواد HIP و همچنین عدم تخلخل نسبت داده می شود. با این حال، یکی از تفاوت های شیمیایی اساسی بین فولادهای HIP و فورج شده، در محتوای اکسیژنی است که پس از اتمام مراحل ساخت و عملیات حرارتی در فولاد HIP وجود دارد. غلظت‌های اکسیژن معمولاً مرتبه‌ای بزرگ‌تر از فولادهای آهنگری با درجه‌بندی معادل است، که غلظت‌های معمولی اکسیژن بیشتر از ppm100 را نشان می‌دهند، برخلاف ppm10 تا ppm20 که معمولاً در آهنگری اندازه‌گیری می‌شود.
به طور سنتی، اکسیژن و نیتروژن به دلیل سطوح نسبتاً پایینی که در ریزساختار مواد تولید شده از چنین تکنیک هایی وجود دارد، مورد توجه متالورژی های آهنگری و ریخته گری نبوده است و در نتیجه، غلظت اکسیژن و نیتروژن به ندرت در داده های ترکیب شیمیایی فهرست می شود. با این حال، تا حدی به دلیل مساحت سطح بالای پودر فلز مورد نیاز برای HIP، و در نتیجه مراحل متعدد جابجایی پودر در طول فرآیند ساخت، جلوگیری از ورود اکسیژن به شکل اکسیداسیون سطح پودر دشوار است.

اکسیداسیون سطحی پودر:
در حالی که گزارش شده است که اثرات اکسیداسیون سطح پودر برای خواص ضربه ای فولادهای HIP مضر است، نویسندگان اخیراً مجموعه ای از مقالات را منتشر کرده اند که به بررسی و کمّی کردن اثرات اکسیژن بر چقرمگی ضربه مواد و مکانیسم‌های شکست، که در آن ثابت شده است که غلظت اکسیژن افزایش یافته در فولاد ضد زنگ HIP منجر به کسر حجمی بیشتری از آخال‌های اکسید در ریزساختار می‌شود و در نتیجه مکانیسم شکست انعطاف‌پذیر را به عنوان مکان‌های اضافی برای هسته‌زایی و متعاقب آن رشد و ادغام ریزحفره‌ها در ماتریکس تغییر شکل پلاستیکی با این عمل تسهیل می‌کند. به دلیل افزایش کسر حجمی مکان‌های شروع در فولادهای HIP و کاهش فواصل بین حفره‌ای، ادغام فضای خالی می‌تواند در مقادیر پایین‌تری از کرنش پلاستیک رخ دهد، زیرا حفره‌ها فواصل کوچک‌تری دارند که باید در آن رشد کنند تا با حفره‌های مجاور ادغام شوند. 

فولاد ضدزنگ HIP:
فولادهای ضد زنگ HIP به طور کلی استحکام و شکل‌پذیری بالاتری نسبت به فولادهای تولید شده از روش‌های تولید مرسوم‌تر نشان می‌دهند، و این معمولاً به اندازه دانه‌های ظریف‌تر و ریزساختار همسانگرد نسبت داده می‌شود. نشان داده شده است که اگرچه تغییرات زیادی در غلظت اکسیژن در فولادهای HIP اثر مضر و قابل اندازه گیری بر خواص چقرمگی شکست انعطاف پذیر دارد، تأثیر افزایش اکسیژن بعید است که به طور قابل توجهی بر استحکام این مواد تأثیر بگذارد. تغییرات در ترکیب شیمیایی بینابینی، مانند کربن و نیتروژن، در کنار اندازه دانه، اثر غالب مشخصی بر استحکام مواد نسبت به اکسیژن دارند، که به‌جای حل شدن در محلول جامد، خود را به شکل ترکیبات اکسیدی غیرفلزی نشان می‌دهد.

گردآورنده: سید رحیم کیاحسینی
 

فولاد زنگ نزن 410.pptx

فولاد زنگ نزن:
فولاد زنگ نزن یا ضد زنگ ماده ای است که برای تجهیزات و ظروف تولید مواد غذایی، تجهیزات پزشکی، قطعات خودرو و موارد دیگر استفاده می شود. مهمترین ویژگی این است که فولاد ضد زنگ هرگز مانند سایر محصولات آهنی و فولادی اکسید نشده یا زنگ نمی زند. این نوع فولاد چنان محبوبیتی در بین انسان ها پیدا کرده است که فارغ از خواص فنی ویژه ای که دارد، در کاربردهای زیباشناختی نظیر نمای ساختمان ها و سازه ها و در فضای داخلی ساختمان ها مورد استفاده قرار می گیرد. به طور کل ترکیب خواصی نظیر مقاومت در برابر خوردگی، جذابیت زیبایی شناختی، نگهداری کم و استحکام، فولاد ضد زنگ را به انتخابی محبوب برای کاربردهای مختلف تبدیل کرده است. هر زمان که از یک آشپزخانه تجاری یا بیمارستان عبور می کنید، با پانل هایی که از مواد فلزی براق ساخته شده اند، احاطه می شوید که این مواد همان فولاد ضد زنگ است.
از طرف دیگر فولاد کربنی دارای روکش مات و استحکام کششی بالاتری است و از فولاد ضد زنگ سخت تر است. این ماده برای چاقوها و سایر ابزارهای تیغه ای که باید لبه برش خود را برای مدت طولانی تری حفظ کنند استفاده می شود. با این حال، این فولاد هنگام قرار گرفتن در معرض رطوبت، حتی در مقادیر کم، اکسید می شود. فولاد کربنی نیز مانند فولاد ضد زنگ انعطاف پذیر نیست و به راحتی قالب گیری نمی شود. هرچند با جستجو در محصولات فولادی می توان محصولی به نام ورق گالوانیزه را یافت که همان ورق فولاد کربنی ساده است که با فلز روی پوشش داده شده است. ورق گالوانیزه دارای ترکیبی از خواص فولاد کربنی در کنار مقاومت به خوردگی قابل قبول در محیطهای خورنده است.
فولاد کربنی و فولاد ضد زنگ دارای مواد اولیه مشابه آهن و کربن هستند اما عناصر آلیاژی مختلفی را به آن اضافه می کنند. فولاد کربنی کمتر از 5/10 درصد کروم دارد، در حالی که فولاد ضد زنگ باید برابر یا بیشتر از این مقدار کروم داشته باشد تا در محیطهای خورنده دوام بیاورد.

چه چیزی فولاد کربنی را بسیار سخت می کند؟
فولاد کربنی دارای محتوای کربن تا 1/2 درصد از وزن فلز است. عنصر کربن ماده ای است که فولاد را قوی تر می کند. سایر مواد در مقادیر کم برای افزایش ویژگی های خاص مانند مقاومت در برابر زنگ زدگی بدون کاهش استحکام آلیاژ استفاده می شوند. برای حفظ ویژگی دوام فولاد کربنی، موسسه آهن و فولاد آمریکا (AISI) حداکثر درصد مواد دیگر را تعریف می کند که می تواند شامل موارد زیر باشد:
فلز مس، منگنز، سیلیکون، کروم، کبالت، نیکل، تیتانیوم، تنگستن، وانادیوم

فولاد کربنی چگونه استفاده می شود؟
از آنجایی که فولاد کربنی آلیاژی است که توسط محتوای کربن سخت شده است، نحوه استفاده از فولاد به میزان کربن آن بستگی دارد. به عنوان مثال، فولاد ساخته شده با محتوای کربن کم را می توان برای آهن فرفورژه یا نرده استفاده کرد. کربن متوسط یک جزء مهم برای پروژه های ساختمانی مانند پل ها و ساختمان ها است، در حالی که فولاد با محتوای کربن بالا برای سیم پیچ ها و سیم های فولادی استفاده می شود. استحکام و دوام این فولاد را برای برش ابزار، اره، مته، چاقو و سایر تجهیزاتی که نیاز به لبه برش سنگین دارند، ایده آل می کند.

چه چیزی فولاد ضد زنگ را در برابر زنگ زدگی مقاوم می کند؟
فولاد ضد زنگ یک آلیاژ مقاوم در برابر زنگ زدگی است، زیرا از حداقل 5/10 درصد کروم تشکیل شده است،  لذا فلزی است که در معرض رطوبت زنگ نمی‌زند. کروم یک بافر محافظ بین هوای اطراف ماده و محتوای آهن فولاد ایجاد می کند. در هر تاسیسات صنعتی که در طول تولید از آب استفاده می کند، از فولاد ضد زنگ نیز به عنوان ماده فلزی اولیه که مقاومت شیمیایی و الکتروشیمیایی خوبی دارد بهره می برد.

فولاد ضد زنگ در سیستم های لوله کشی و لوازم جانبی:
مقاومت در برابر خوردگی فولاد ضد زنگ، این ماده را به یک انتخاب طبیعی برای سیستم های لوله کشی مورد استفاده در صنایع پتروشیمی، پالایش، خورشیدی، فرآوری مواد غذایی و سایر صنایع تبدیل کرده است. دوام و نگهداری آسان، فولاد ضد زنگ را به گزینه ای منطقی تبدیل می کند. استفاده از لوله های ساخته شده از فولاد زنگ نزن باعث می گردد فرآیند تعمیر و نگهداری تاسیسات با هزینه های کمتری مواجه شده و فرآیند توقف خط تولید به دلیل تعمیرات به حداقل ممکن برسد. به این ترتیب با اجرای صحیح لوله کشی فولاد زنگ نزن هزینه های تولید در یک واحد صنعتی به طور چشمگیری کاهش می یابد.

گردآورنده: سید رحیم کیاحسینی

مقدمه

بحث مقایسه و کارآیی آلومینیوم در مقابل مس مدت زیادی است که در مجامع علمی و صنعتی در جریان است. نکته جالب توجه این است که هر دوی آنها به طور گسترده در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرند و استفاده از آنها به قدری گسترده است که می توان گفت کاربرد یکی بیشتر از دیگری است. اما این بدان معنا نیست که هر دوی آنها وظیفه خود را به درستی انجام نمی دهند. به طور کل آلیاژهای آلومینیوم بیشتر از مس و آلیاژهای مس مورد استفاده قرار می گیرند. در بازار فلزات، تولید کنندگان مس و آلومینیوم به طور گسترده فعال هستند ولی با وجود اینکه تولید و فروش مس بسیار زیاد است ولی استفاده از آن در مقایسه با آلومینیوم ناچیز می باشد.

 مزایای آلومینیوم نسبت به مس به عنوان یک فلز صنعتی:

انتخاب آلومینیوم به عنوان جایگزین مس چیزی است که اغلب محققین را شگفت زده می کند. دانشمندان می دانند که مس و آلیاژهای آن رسانایی گرمایی بسیار مناسبی دارند و وقتی صحبت از هدایت حرارتی به میان می آید، مس بهترین انتخاب است. بنابراین، چرا آلومینیوم ماده ای بهتر از مس است؟ آیا این فقط به این دلیل است که ممکن است قدرت نفوذ جهانی تولید کنندگان ورق آلومینیوم بیشتر از تولیدکنندگان مس باشد؟ در ذیل مقایسه این دو ماده با یکدیگر انجام شده است.

وزن مواد:

با بررسی و مقایسه چگالی دو ماده، بزرگترین ویژگی آلومینیوم نسبت به مس آشکار می گردد. آلومینیوم به میزان قابل توجهی سبکتر از مس است. مشاهده می شود که چگالی آلومینیوم حدود 30 درصد چگالی مس را دارد. در طراحی تجهیزات و وسایل صنعتی، وقتی صحبت از کاهش وزن می گردد، استفاده از آلومینیوم یک انتخاب بسیار هوشمندانه و مفید است. به طور طبیعی، اگر به دنبال یک ترکیب سبک با خواص بهینه مس باشیم، استفاده از لایه های آلومینیوم بر روی مس می تواند ضمن کاهش وزن، به بهینه سازی سایر خواص کمک نماید.

صرفه جویی در هزینه:

صرفه جویی در هزینه همیشه در خط مقدم هر پروژه ای قرار دارد. هر کسی می خواهد تا آنجا که می تواند در پروژه خود صرفه جویی کند، بدون اینکه کیفیت را فدای کاهش هزینه نماید. در صنایع فلزی، بهترین راه برای انجام این کار از طریق جایگزینی آلومینیوم به جای مس انجام می گیرد. آلومینیوم به طور قابل توجهی ارزان تر از مس است. ارقام دقیق قیمت آلومینیوم حدود یک سوم مس است.

یک فلز انعطاف پذیرتر:

مزیت اصلی آلومینیوم نسبت به مس، انعطاف پذیری آن است. آلومینیوم به طور قابل توجهی انعطاف پذیرتر از مس است. تغییر شکل ساده و قابلیت نورد عالی آن موجب شده است که تولید ورق آلومینیوم آسان‌تر از مس باشد. آلومینیوم همچنین دارای مقاومت بالاتری است که تلفات گردابی کمتری در این فرآیند ایجاد می کند. علاوه بر این، خطر ایجاد لک را نیز کاهش می دهد.

آلومینیوم تابش گرمای بهتر از مس دارد:

مس رسانایی حرارتی بالاتری نسبت به آلومینیوم دارد، لذا در این مورد نسبت به آلومینیوم برتری دارد. در تجهیزاتی که به انتقال حرارت نیاز است، قطعاً مس و آلیاژهای آن پیشتاز هستند و این رسانایی حرارتی بالاتر امکان فرآیند خنک سازی بهتر را فراهم می کند. اما وقتی صحبت از تابش گرما به میان می آید، مس با آلومینیوم همخوانی ندارد. دلیل این امر چگالی کمتر فلز است. آلومینیوم به دلیل چگالی کمتری که دارد می تواند گرما را بهتر در هوا تابش کند. این چیزی است که آن را به عنوان ماده عایق گرم بسیار مفید می کند.

کار آلیاژهای آلومینیوم آسان تر است:

در آخر نکته ای در مورد ورق آلومینیوم برای نصب و استفاده سقف داریم. به طور کلی، کار با آلومینیوم به طور قابل توجهی راحت تر از مس است و این ممکن است در درجه اول دلیل استفاده گسترده آنها باشد. از نصب آسان گرفته تا ماهیت انعطاف پذیر آنها، همه اینها در ترکیب باعث محبوبیت بیشتر آلومینیوم می شود. منصفانه است که بگوییم آلومینیوم ماده ای بهتر از مس است.

کاربرد مس و آلومینیوم در صنعت برق:

مس و آلومینیوم دو ماده متداول برای رساناها و باس بارها در تجهیزات الکتریکی هستند. هر کدام دارای ویژگی های مثبت و منفی می باشند که بر استفاده از آنها در کاربردهای مختلف تأثیر می گذارد. هر دوی این مواد برای سالیان متمادی در صنعت برق مورد استفاده مستمر بوده اند. در حالی که آلومینیوم درمقایسه با مس به وفور در صنایع مختلف استفاده می گردد، تقاضا و کمبود مس نیز باعث شده است که هزینه آن به طور گسترده ای در نوسان باشد. برخی از فلزات دیگر نظیر نقره نیز به طور کلی بهترین رسانای الکتریکی در نظر گرفته می شود، با این حال هزینه بالا و استحکام کم آن، استفاده از آن را به کاربردهای خاصی مانند آبکاری مفصل و سطوح تماس کشویی محدود می کند.

ظرفیت انتقال جریان الکتریکی:

خواص الکتریکی و مکانیکی یک ماده به آلیاژ آن بستگی دارد. بیشترین آلیاژ مس مورد استفاده در صنعت برق، مس از نوع مس سخت الکترولیتی سرد کار شده مشابه ASTM B187، آلیاژ UNC C11000 است. مس مورد استفاده در تجهیزات الکتریکی به طور اسمی خالص 98٪ رسانایی تجاری بر اساس استاندارد بین المللی مس آنیل شده (IACS) است. آلومینیوم خالص به عنوان رسانای الکتریکی در تجهیزات استفاده نمی شود زیرا برای مجموعه های مکانیکی بسیار نرم است و بنابراین با مواد دیگر آلیاژ می شود. آلیاژ آلومینیوم 1350 که قبل از سال 1975 استفاده می شد، به عنوان آلومینیوم درجه EC (رسانای الکتریکی) با محتوای آلومینیوم 99.50٪ تعیین شد. با وجود اینکه 61 درصد رسانایی مس دارد، اما فاقد خواص مکانیکی است و به عنوان یک رسانا در تجهیزات ایده آل نیست. آلیاژ 6101 اصلی ترین ماده باس بار آلومینیومی است که مورد استفاده قرار می گیرد و از آلومینیوم 1350 قوی تر است زیرا با عملیات حرارتی سخت شده است، اما فقط 56 درصد رسانایی مس را دارد. کاهش رسانایی آلومینیوم 6101 به این معنی نیست که هادی Al گرمتر از Cu کار می کند.  میزان هدایت به این معنی است که هادی Al برای همان درجه آمپر باید سطح مقطع بزرگتری داشته باشد. برای تجزیه و تحلیل ظرفیت حمل فعلی، دو معیار طراحی باید در نظر گرفته شود:

• افزایش دمای هادی در تجهیزات بالاتر از حداکثر دمای مجاز محیط
• چگالی جریان بر حسب آمپر در هر اینچ مربع از سطح مقطع

افزایش دما روش تعیین شده برای تعیین درجه جریان هادی ها در تجهیزات الکتریکی است. گرمای تولید شده در یک باس بار توسط همرفت، تابش یا رسانش یا ترکیبی از این روش ها دفع می شود. استانداردهای صنعتی مانند UL و ANSI الزامات طراحی را برای محصولات مختلف تجهیزات الکتریکی فراهم می کنند. تابلوها و تجهیزات کنترل برق به گونه‌ای طراحی شده‌اند که با استانداردهای UL مطابقت داشته باشند که امکان افزایش 55 درجه سانتی‌گراد برای تابلوهای برق و افزایش 50 درجه سانتی‌گراد را برای تابلوهای کنترل فراهم می‌کند.

تعویض دنده مطابق با استاندارد ANSI C37.20 است که امکان افزایش دمای 65 درجه سانتیگراد را بالاتر از حداکثر محیط 40 درجه سانتیگراد فراهم می کند، مشروط بر اینکه از انتهای پیچ و مهره ای نقره ای (یا جایگزین قابل قبول) استفاده شود. در غیر این صورت، افزایش دما 30 درجه سانتیگراد در همان محیط مجاز است.

صرف نظر از اینکه از کدام ماده رسانا استفاده می شود، آلومینیوم یا مس، سازندگان تجهیزات باید اندازه هادی مناسب را اعمال کنند تا در چارچوب الزامات طراحی باقی بمانند تا تجهیزات تحت همان افزایش دمای مجاز کار کنند. برای رسیدن به این هدف، سطح مقطع یک هادی Al باید به صورت معکوس به عنوان تابعی از رسانایی آلیاژ مورد استفاده افزایش یابد.

مشخصات فیزیکی:

مقایسه برخی از خواص مس و آلومینیوم در جدول زیر آورده شده است. خواص آنها بستگی به آلیاژ مورد استفاده خواهد داشت.

اطلاعات جدول فوق از بولتن های GE Properties و Material B11B4 برای مس و B12H60 برای آلومینیوم به دست آمده است. خواصی که باید مورد بحث قرار گیرد مقاومت کششی و انبساط حرارتی هادی ها است. قابل توجه ویژه توانایی هادی در مقاومت در برابر نیروهای ناشی از اتصال کوتاه و اثرات انبساط ناشی از گرما بر روی اتصالات و پایانه ها است. با بررسی اطلاعات جدول بالا، می بینید که هادی آلومینیومی دارای سطح مقطع 56 درصد بزرگتر از مس برای همان قابلیت حمل جریان خواهد بود.

اگرچه آلومینیوم دارای استحکام کششی کمتری نسبت به مس است، می‌توان دید که Al اساساً همان استحکام کششی مس را دارد. همانطور که قبلاً گفته شد، منطقه اصلی که در آن باعث نگرانی می شود، قدرت مقاومت در برابر نیروها در طول اتصال کوتاه است.

آزمایشگاه (Underwriters (UL، انجمن ملی تولیدکنندگان برق (NEMA) و مؤسسه مهندسین برق و الکترونیک (IEEE) استانداردهای صنعت پیشرو برای طراحی و آزمایش تجهیزات الکتریکی را منتشر می کنند. تجهیزاتی که تحت این استانداردها تولید می‌شوند، چه هادی از جنس Al یا مس باشند، باید معیارهای تجویز شده برای تست مقاومت در برابر اتصال کوتاه را رعایت کنند. علاوه بر این، تجهیزاتی که توسط شخص ثالثی مانند UL تأیید شده اند، توسط پرسنل UL نظارت می شوند تا از انطباق آنها با اسناد گواهی سازنده اطمینان حاصل شود. این تضمین می کند که مشتری تجهیزاتی را تهیه می کند که به اندازه کافی برای درجه مقاومت تعیین شده بدون توجه به مواد هادی مهار شده است.

جدول بالا اشاره می کند که ضریب انبساط حرارتی برای آلومینیوم 42 درصد بیشتر از مس است. این ویژگی زمانی که ما انبساط و انقباض هادی ها در اتصالات الکتریکی را در طول چرخه حرارتی مطالعه می کنیم، نگران کننده است.

یکی از عوامل مهم در ایجاد و حفظ اتصال باس بار با مقاومت کم، استفاده از نیروی مناسب و به خوبی توزیع شده است. برای تجزیه و تحلیل این موضوع، ابتدا باید مشکل بالقوه را درک کرد و سپس به روش‌ها و تکنیک‌هایی که سازندگان برای رفع این مشکل استفاده می‌کنند، نگاه کرد.

سطح یک قطعه فلز، هر چقدر هم که صاف باشد، از قله ها و دره های میکروسکوپی تشکیل شده است. هنگامی که فشار افزایش می یابد، نقاط اولیه تغییر شکل داده و مسطح می شوند و امکان تماس در نقاط بیشتری را فراهم می کنند. حتی تحت حداکثر فشاری که می‌توان اعمال کرد، نزدیک به قدرت تسلیم مواد، سطح تماس واقعی تنها درصد کمی از کل سطح سطوح جفت‌گیری را نشان می‌دهد. هنگامی که یک اتصال پیچی ساخته می شود، فلز تحت فشار افزایش یافته به صورت پلاستیکی تسلیم می شود، که امکان تماس واقعی فلز و فلز را فراهم می کند. نوع سخت افزار بر توزیع فشار در محل اتصال پیچ تاثیر می گذارد. اگر فقط از پیچ و مهره استفاده شود، ناحیه تماس به شدت در اطراف پیچ و مهره متمرکز می شود. مواد موجود در مجاورت ممکن است به شدت تحت فشار قرار گرفته و در معرض خزش باشند. تغییر شکل یا خزش قابل برگشت نیست.

گردآورنده: سید رحیم کیاحسینی

مس یک فلز طبیعی است که در خاک، آب و سنگ ها یافت می شود. از نظر تغذیه ای، مس یک ماده معدنی است که در برخی غذاها و مکمل ها نیز وجود دارد. این ماده به آنزیم های مختلف بدن کمک می کند تا برای بدن انرژی تولید کرده، آهن را شکسته و جذب کنند و گلبول های قرمز، کلاژن، بافت همبند و انتقال دهنده های عصبی مغز را بسازند. مس همچنین از رشد طبیعی مغز و عملکردهای ایمنی پشتیبانی می کند و جزء سوپراکسید دیسموتاز و آنزیم آنتی اکسیدانی است که «رادیکال های آزاد» اکسیژن مضر را از بین می برد. مس در روده کوچک جذب می گردد و عمدتاً در استخوان ها و بافت ماهیچه ای یافت می شود.

مس و سلامت:

همانطور که گفته شد، مس یک ماده ضروری برای بدن انسان است. در زیر به محدوده مورد نیاز مس برای بدن پرداخته شده است.

RDA: مقدار توصیه شده رژیم غذایی (RDA) برای بزرگسالان بالای 19 سال 900 میکروگرم در روز برای مردان و زنان است. حاملگی و شیردهی در بزرگسالان بالای 19 سال به 1300 میکروگرم در روز نیاز دارد که مقدار کمی کمتر از 1000 میکروگرم در روز در سنین 14 تا 18 سال کمتر است.

UL: سطح بالای مصرف قابل تحمل (UL) حداکثر میزان مصرف روزانه است که بعید است اثرات مضری بر سلامتی داشته باشد. UL مس برای بزرگسالان بالای 19 سال و افراد باردار و شیرده 10000 میکروگرم در روز است.

از آنجایی که ده‌ها آنزیم از مس برای انجام فرآیندهای متابولیک در سراسر بدن استفاده می‌کنند، اعتقاد بر این است که هم کمبود و هم ازدیاد مس ممکن است این فرآیندهای طبیعی را مختل کند، لذا سطح پایداری برای سلامت مطلوب مورد نیاز است. سطوح غیرطبیعی مس ناشی از جهش‌های ژنتیکی، پیری یا تأثیرات محیطی است که ممکن است مستعد شرایطی مانند سرطان، التهاب و تخریب عصبی باشد.

تولید صنعتی مس:

اگر کسب و کار یا سازمان شما ورق های مس را برای مصارف صنعتی خریداری کرده است، ممکن است سفری را که مس طی می کند تا تبدیل به ورق فلزی شود و برای برنامه های صنعت مورد نظر استفاده گردد، در نظر نگرفته باشید.

در تولید ورق مس ابتدا مس به عنوان ماده اولیه باید وارد کارخانه شود. برای این منظور مس به عنوان سنگ معدن استخراج می شود. در حالی که معمولاً سنک معدن مس در ترکیب با فلزات دیگر مانند طلا، نقره یا نیکل یافت می شود، می تواند به یک سولفید نیز متصل شود. هنگامی که سنگ معدن از زمین خارج می شود، برای حذف سایر محصولات با استفاده از عناصری مانند اکسیژن، آهن، سیلیس و اسید سولفوریک، فرآوری می گردد. مس معمولاً در عملیات معدنکاری چاله ای یافت می شود. مس به طور کلی نزدیک به سطح است، بنابراین بیشتر معادن مس از تکنیک های روباز برای استخراج مس از لایه های زمین استفاده می کنند.

برای تولید محصولات مسی لازم است که آنرا ذوب نمایند و با افزودن عناصر مختلف نسبت به آلیاژسازی آن اقدام گردد. مس خالصی که مراحل فرآوری را طی کرده است، باید ذوب شود تا به شکل کلاف، ورق و اشکال دیگر درآید. برای این منظور لازم است مس در معرض حرارت های بالا قرار گیرد، لذا ازکوره های فلاش د که برای دماهای بسیار بالا با اکسیژن غنی شده اند، استفاده می گردد. در این کوره ها مس تصفیه و ریخته گری می شود. هنگامی که مس ذوب شد، برای تصفیه به کوره دیگری منتقل می شود و سپس به وسیله ریخته گری شکل نهایی را به خود می گیرد.

در حالی که طلا و نقره انکارناپذیرترین فلزات موجود در جدول تناوبی عناصر 95 هستند، اما برای متالورژها و خبره های فلز، جزء مواد منحصر به فرد محسوب می شوند. اعتقاد بر این است که مس اولین فلزی است که انسان مورد استفاده قرار داد و به 10000 سال پیش باز می گردد. حتی قبل از اینکه فرمانروایان وامپراطوری ها اقدام به ساخت تاج و لوازم جانبی طلایی نمایند، مس قبلاً به طور گسترده برای وسایل آشپزی، ابزار کار و اتصالات استفاده می شد. مس دارای خواصی است که برای طیف وسیعی از کاربردهای ساختاری و تزئینی مفید است و نسبت به اکثر فلزات غیر آهنی فراوان تر است. ترکیب آن با فلزات دیگر برای تشکیل آلیاژ آسان است و در نتیجه امکان ایجاد مواد جدید و مناسب را فراهم می کند. تولید مس صنعتی بسیار عظیم است که اغلب به عنوان مبنایی برای تعیین وضعیت تجارت جهانی استفاده می شود.

خواص مس:

همانطور که گفته شد، مس به دلیل خواص مفید فراوانش بسیار ارزشمند است. جای تعجب نیست که فروش مس و آلیاژ برنج در چند سال اخیر هرگز کاهش چشمگیری نداشته است و به همین دلیل آلیاژهای مس بسیار مفید  و کاربردی هستند. در ذیل به برخی از خواص ارزشمند مس پرداخته شده است.

کارایی مس:

- مس یک فلز چکش خوار و انعطاف پذیر است. می توان آن را چکش کاری کرد یا به شکل ورقه های نازک درآورد و بدون شکستن آن را به سیم های کوچک تبدیل نمود. در خالص‌ترین شکل آن، مس را می‌توان تحت کار سرد قرار داد، اما اگر با فلزی دیگر مانند روی یا سرب ترکیب شود، ممکن است لازم باشد برای تغییر شکل آن از عملیات گرم استفاده نمود.

هدایت الکتریکی و حرارتی:

یکی از بارزترین خواص مس رسانایی الکتریکی و حرارتی بالای آن است. رسانایی آن به حدی است که 95 درصد از تمام ترانسفورماتورها، هسته های سیم های الکتریکی و سایر هادی ها از مس ساخته شده اند. نقره تنها فلزی است که رسانای الکتریکی بیشتری نسبت به مس دارد، اما در تحمل گرما خوب نیست، به همین دلیل است که مس همچنان برای کاربردهای الکتریکی ترجیح داده می شود.

ماندگاری:

بیشتر فلزات در اثر اکسید شدن خورده می شوند. به عنوان مثال، آهن وقتی در معرض اکسیژن قرار می گیرد به آرامی زنگ می زند و در صورت عدم حفاظت به طور کامل از بین خواهد رفت. از طرف دیگر مس با ایجاد یک لایه محافظ بر روی سطح خود به نام لایه روئین اکسید می شود و روند خوردگی در آن متوقف می گردد. در فرآیند روئین شدن هر چه مدت زمان اکسیداسیون طولانی تر باشد، لایه روئین سخت تر می شود. این لایه سبز محافظ می تواند مس را برای هزاران سال حفظ کند.

ضد باکتری:

مس همچنین یکی از معدود فلزاتی است که می‌تواند اثر الیگودینامیکی ایجاد کند و پدیده‌ای که در آن یون‌های مس پروتئین‌های خاصی را که موجودات تک سلولی تشکیل می‌دهند تجزیه نموده و در نهایت آنها را ازبین ببرد.

قابل بازیافت:

بیش از 80 درصد از کل مس استخراج شده و تولید شده تا به امروز هنوز مورد استفاده قرار می گیرد و همه آنها قابل بازیافت هستند. به همین دلیل مس یکی از مواد دوستدار محیط زیست در بین فلزات محسوب می شود. بسیاری از سکه های قدیمی و زیورآلات دوران باستان که در موزه ها نگهداری می شوند از جنس مس و آلیاژهای آن هستند که توانسته اند طی سالیان متمادی دوام آورده و شکل نهایی خود را حفظ نمایند.

کاربردهای مس:

چیزهای بیشتری در اطراف زندگی ما وجود دارد که از مس یا آلیاژهای بر پایه مس ساخته شده اند که با نگاهی به اطراف خود می توانیم به سادگی مشاهده نماییم. بخشی از دلایل پر کاربرد بودن این مواد این است که آلیاژهای مس بسته به ترکیب آنها در رنگ ها و سایه های مختلفی وجود دارند. این بدان معنی است که آنها یک ویژگی شناسایی واحد ندارند. در اینجا ادامه برخی لوازم و تجهیزاتی که از مس برای ساخت آنها استفاده شده، بیان گردیده است.

سینک آشپزخانه:

مس انتخاب خوبی برای سینک آشپزخانه است زیرا به طور کلی در برابر خوردگی مقاوم است و خاصیت ضد میکروبی دارد. برای کسانی که طرفدار لایه روئین نیستند، مس خالص قابل بحث نیست. آنها آلیاژهای مسی را ترجیح می دهند که تیره شدن آنها بیشتر طول می کشد، چه رسد به ایجاد لایه روئین.

رومیزی:

همانطور که قبلاً ذکر شد، مس یک ماده با قابلیت چکش خواری بالا است. می‌توان آن را به ورق ها یا صفحات نازک تبدیل کرد که پوششی عالی برای میز و و سکوها محسوب می شوند. خاصیت ضد میکروبی مس آن را برای این کاربرد نیز مناسب می کند زیرا این سطوح با دست تماس دارند.

جواهر سازی:

مس نیز ماده خوبی برای لوازم تزئینی و جانبی است. حتی در زمان های قدیم، کسانی که توانایی خرید جواهرات طلا را نداشتند، به جای آن از زیورآلات مسی استفاده می کردند. این فلز به دلیل شکل پذیری بالا، انعطاف طراحی را نیز ارائه می دهد.

دستگیره های درب و دستگیره های کششی:

شاید متوجه این موضوع نشده باشید، اما اکثراً، اگر نگوییم همه، دستگیره های در و دستگیره های کششی که تا به حال استفاده کرده اید تا حدی از مس ساخته شده اند. آنها فقط می توانند برنجی یا برنزی باشند.

نرده:

هنگامی که در قطار، در بالکن یا روی پله ها هستید، به احتمال زیاد نرده مسی نزدیک به خود را لمس کرده اید. مانند رومیزی، نرده ها نیز معمولاً سطوح لمسی هستند، به همین دلیل است که بهتر است از فلزی با خاصیت ضد میکروبی ساخته شوند. آنها نیز قابل توجه هستند، بنابراین باید از موادی با ظاهری طبیعی ساخته شوند.

ابزار:

تا به حال فکر کرده اید که آچار، انبردست، پیچ گوشتی و سایر ابزار خانه شما از چه فلزی ساخته شده است؟ با قضاوت بر اساس ویژگی های فیزیکی آنها، می توانید به راحتی متوجه شوید که آنها بر پایه مس هستند. به طور خاص، بیشتر آنها از آلیاژ مس و بریلیوم ساخته شده اند، آلیاژی بدون جرقه و غیر مغناطیسی که در محیط های کاری خطرناک به خوبی کار می کند.

آلات موسیقی:

آلیاژهای مس نیز به دلیل کیفیت آکوستیکشان، به ویژه برنج، آلیاژ مس و روی، ارزشمند هستند. آلات موسیقی مبتنی بر برنج آنقدر زیاد است که کل زیرمجموعه آنها برنج نامیده شد.

سیم:

هدایت الکتریکی بالای مس آن را به ایمن ترین و کارآمدترین ماده برای هسته های سیم تبدیل می کند. برخلاف نقره، هنگام رسانش در ولتاژ بالا نمی سوزد.

لوله های مسی:

خاصیت ضد میکروبی مس بسیار مفید است و در کاربردهای فیلتراسیون مورد استفاده قرار می گیرد. لوله های مورد استفاده برای انتقال آب یا موادی که نیاز به آلودگی سطح صفر دارند اغلب از آلیاژهای مس ساخته می شوند.

ناودان:

احتمالاً ساخت ناودان مسی مقرون به صرفه ترین انتخاب نیست، اما یک ناودان مسی افزودنی عالی برای سیستم سقف است. این نوع ناودان ها ماندگاری بیشتری دارند، کپک و باکتری ها را دفع می کند و جذاب به نظر می رسند. با این حال، از آنجایی که مس کمی گرانتر از همتای گالوانیزه خود است، باید هزینه بیشتری را در نظر گرفت.

فقط کاربردهای زیادی از مس در زندگی روزمره وجود دارد. بیش از صد آلیاژ مختلف بر پایه مس از زمان انقلاب صنعتی کشف شده است و بیشتر آنها به صورت انبوه تولید شده و به صورت تجاری در دسترس هستند. در جهان تامین کنندگان مس معتبر مانند Rotax Metals، در حال تولید مس و انواع آلیاژهای آن هستند که باعث شده اند این فلزات به آسانی در دسترس همگان قرار گیرد.

گردآورنده: سید رحیم کیاحسینی

تنوع بخشیدن به پایگاه مشتری تاکتیک رایجی است که شرکت ها اغلب برای جلوگیری از مشکلات مالی در زمانی که  مشتری های اصلی آنها مشکلات تولید غیرمنتظره ای را تجربه می کند، اتخاذ می کنند. بسیاری از شرکت ها با سابقه طولانی در تولید قطعات ورق فلزی خودرو در حال آماده سازی طرح های متنوع سازی برای گنجاندن صنعت هوافضا در مجموعه مشتریان خود هستند. به عنوان مثال در ابتدای سال 2020، کشور مکزیک در تولید خودروهای سبک در سراسر جهان ششمین و در صادرات قطعات هوافضا رتبه دوازدهم را به خود اختصاص داد. صنعت هوافضا با اجزای سبک وزن، حجم کم و ترکیب بالایی از شماره قطعات مشخص می شود. فلزات اصلی مورد استفاده در صنعت هوا فضا، قطعات ورق فلز آلومینیوم و تیتانیوم هستند که اکثر شرکت های بزرگ تولید فلزات در جهان تجربه کار با آنها را ندارند.

برای کمک به شرکت‌هایی که فقط در فولادهای کم استحکام (LSS) یا فولادهای کشش عمیق (DDS) تجربه دارند، و در این فکر هستند که برای یک طرح متنوع سازی احتمالی که شامل اجزای آلومینیومی است، آماده شوند، هفت تفاوت اساسی بین فولاد و آلومینیوم در زیر ارائه شده است.

-         مغناطیس

-         مدول یانگ

-         ظرفیت تغییر شکل پس از گردن زدن

-         ضریب لنکفورد (R-value)

-         توان سخت شدن کرنش، مقدار n

-         شیب منحنی تنش-کرنش واقعی توسعه یافته (اشباع)

-         ظرفیت تغییر شکل در عملیات کشش

مغناطیس:

فولاد ساختار مولکولی مکعبی مرکزدار (BCC) را در دمای محیط نشان می‌دهد، در حالی که آلومینیوم دارای ساختار مکعبی با اتم در مرکز وجوه (FCC) است. هر کسی می تواند این تفاوت را با استفاده از آهنربا تشخیص دهد که فولاد به شدت توسط یک نیروی مغناطیسی جذب می شود در حالی که آلومینیوم کاملاً خنثی عمل می کند. خاصیت مغناطیسی فولاد خواصی کاربردی را ایجاد می کند. به عنوان مثال با ایجاد چندین تغییر در کار با مواد، کویل‌ها و قطعات می توان حسگرهایی را ساخت که وضعیت فلز در درون قالب ها، کوره ها و غیره را تعیین نماید. یکی از نمونه‌های تغییر، انتخاب و قرار دادن تجهیزاتی است که از آهنربا برای فولاد استفاده می‌کنند، که با آلومینیوم کار نمی‌کند و ربات های صنعتی می توانند بر اساس این خاصیت کار کنند.

مدول یانگ:

این یک ویژگی مکانیکی است که سفتی کششی یک ماده جامد را اندازه گیری می کند. درشکل زیر رابطه بین تنش کششی و کرنش محوری در ناحیه الاستیک خطی برای فولاد و آلومینیوم نشان داده شده است. شیب خط نشان دهنده مدول یانگ هر ماده می باشد.

این خاصیت مکانیکی با نتایج برگشت فنری نسبت معکوس دارد. اگر دو صفحه از مواد مختلف، یکی از فولاد و دیگری آلومینیوم، با ابزار یکسان استفاده شود، شکل نهایی متفاوت خواهد بود (شکل زیر را ببینید). در این شرایط نمونه آلومینیومی در مقایسه با قطعه فولادی، برگشت فنری بالاتری را نشان می دهد.

ظرفیت تغییر شکل پس از ناحیه گلویی (تسلیم):

امروزه شروع گلویی شدن به عنوان شکست در پانل های کشی تلقی می شود. گردن قبل از شروع شکست رخ می دهد. مطابق شکل زیر، فولاد می‌تواند تغییر شکل اضافی را پس از رسیدن به حد ازدیاد طول یکنواخت (UE) و شروع گلویی شدن، گاهی اوقات تقریباً دو برابر مقدار حدی UE نگه دارد. از طرف دیگر، آلومینیوم پس از رسیدن به حد UE (کمتر از 10٪ مقدار UE) نمی تواند تغییر شکل اضافی را تحمل کند.

ضریب لنکفورد (R-value

ضریب لانکفورد که بیشتر به عنوان R-value شناخته می شود، نسبت بین کرنش در جهت عرض و کاهش ضخامت در طول آزمایش کشش است. این ضریب می تواند به پیش بینی توزیع تغییر شکل سطحی و ضخامتی در هنگام کشیدن یک ماده کمک کند. زمانی که R-value یک مقدار کاهش یافته را نشان می دهد، تغییر شکل روی سطح ورق فلز بر روی ضخامت متمرکز می شود. همین امر برای ضخیم شدن نیز صادق است. هنگامی که ماده فشرده می شود، به عنوان مثال، در زیر یک جای خالی، مواد با R-value پایین تر، افزایش قابل توجهی در ضخامت در طول فرآیند کشیدن ایجاد می کنند.

توان سخت شدن کرنش (n-value

مدل‌سازی ناحیه الاستیک در منحنی تنش-کرنش مهندسی بسیار ساده است که با معادله خط با استفاده از مدول یانگ به عنوان شیب نشان داده می‌شود. با این حال، نشان دادن ناحیه پلاستیکی تا حد ازدیاد طول یکنواخت یا نقطه گردن پیچیده‌تر است، زیرا ناحیه پلاستیکی مستقیم نیست. یک راه متداول برای مدل‌سازی ناحیه پلاستیکی در فولادهای کششی عمیق، استفاده از معادله قانون توان (هولومون) است. برای بهبود مدل‌سازی ناحیه پلاستیک، منحنی تنش-کرنش واقعی به مقیاس لگاریتمی تبدیل می‌شود.

مقدار n توصیف می کند که چگونه یک ماده تنش را در سراسر ورق توزیع می کند، بنابراین از تشکیل گردن های موضعی جلوگیری می کند. در یک تحقیق علمی مقایسه ای بین مقدار n برای فولاد DC05 و آلومینیوم 5754 در امتداد تغییر شکل پلاستیک تا رسیدن به ازدیاد طول یکنواخت (UE) ارائه شده است. مقدار n برای DC05 ثابت در نظر گرفته می شود در حالی که مقدار n برای آلومینیوم متفاوت است و با رسیدن کرنش به UE به شدت کاهش می یابد. این رفتار دینامیکی در طول ناحیه پلاستیک نشان می‌دهد که آلومینیوم ظرفیت خوبی برای توزیع تنش‌ها در اوایل ناحیه پلاستیکی خواهد داشت، اما با افزایش کرنش، آلومینیوم تمایل به ایجاد گلویی موضعی و تولید شکاف دارد.

شیب منحنی تنش-کرنش واقعی توسعه یافته (اشباع):

برای تسهیل محاسبات اجزای محدود، منحنی تنش-کرنش واقعی باید تا 100% تغییر شکل گسترش یابد. در مقایسه منحنی های آلومینیوم و فولاد مشاهده شده است که دو منحنی توسعه یافته دارای شیب های متفاوتی خواهند بود. کاهش شیب آلومینیومی نشان دهنده کاهش ظرفیت تغییر شکل آن نزدیک و بعد از UE است. این رفتار به این معنی است که هر گونه افزایش تنش بر روی مواد باعث کرنش‌های بالاتری می‌شود که تنظیم کردن ابزارآزمایی را دشوارتر می‌کند و در برخی موارد، اجتناب از شکاف را سخت‌تر می نماید.

ظرفیت تغییر شکل در عملیات کشش:

نمودار حد شکل دهی (FLD) محبوب ترین معیار برای پیش بینی شکست در عملیات شکل دهی ورق است. این نشان دهنده ترکیبی از کرنش های اصلی و فرعی است که می تواند بدون شکست روی یک ورق فلز اعمال شود. در استاندارد ISO 12004، شروع گلویی موضعی به عنوان معیار خرابی ورق انتخاب شده است. از آنجایی که آلومینیوم مقادیر R و n کمتری را نزدیک به UE نشان می دهد، حداکثر منحنی حد تشکیل (FLC) در مقایسه با DDS کوچکتر است که نشان دهنده ظرفیت کرنش کمتر می باشد.

گردآورنده: سید رحیم کیاحسینی

مقدمه:

ورق های مسی جز مواد همه کاره ای هستند که به بسیاری از پروژه های تزئینی صنعتی و خانگی، جلوه و زیبایی ویژه ای می دهند. یکی از چالش های موجود در استفاده از ورق های مسی این است که کار با ورق فلز می تواند ترسناک باشد، به خصوص اگر با اصول و قواعد کار با آن آشنایی لازم را نداشته باشیم. در این مقاله نشان داده خواهد شد که چگونه ورق مس را می توان مانند یک فرد حرفه ای کارکشته برش داد و ابزارهای مورد استفاده برای این منظور چه چیزهایی هستند.

وسایل مورد نیاز برش ورق های مسی:

خوشبختانه، کار با ورق مسی به ابزار زیادی نیاز ندارد و ابزارهایی که ممکن است نیاز داشته باشید معمولاً ارزان و مقرون به صرفه هستند. صرف نظر از ابزارهای ویژه که در صنعت مربوط استفاده می شود، به موارد زیر نیاز می باشد:

-         میز کار یا فضای مناسب برای برش ورق

-         یک جفت دستکش

-         محافظ چشم

-         ورق مس

-         گیره

-         دبرر یا فایل فروشگاهی

در مورد برش، این ابزارها همه به طور خاص برای برش ورق فلز ساخته شده اند. اگر قصد دارید اغلب با ورق فلز کار کنید، ابزارهای زیر نیز ارزش سرمایه گذاری را دارند.

-         قیچی فلزی

-         نیبلر

در غیر این صورت، برخی از ابزارهای سنتی وجود دارد که ممکن است از قبل داشته باشید که می توانند به سرعت ورق مس را برش دهند، نظیر:

-         اره برقی

-         درمل

مراحل برش ورق مس:

در ذیل به بررسی مراحل برش ورق های مسی پرداخته شده است:

مرحله اول: آماده شدن برای کار

اولین کار شما آماده کردن فضای کاری و ورق مسی شما برای کار است. شما می خواهید ورق مسی را اندازه گیری و علامت گذاری کنید، یا الگویی را که می خواهید قبل از شروع برش دهید، ردیابی کنید. قبل از اینکه ورق مسی خود را علامت گذاری و برش دهید، مطمئن شوید که سطحی که ورق را روی آن قرار می‌دهید تمیز و عاری از مواد زائد است، زیرا ممکن است سطح آن را خراش دهد. سپس، ورق را روی سطح کار خود بگذارید و آن را محکم کنید تا در جای خود ثابت باقی بماند.

صنعتگران حرفه ای ترجیح می دهند در هنگام کار با ورق های فلزی از دستکش و لباس آستین بلند استفاده کنند تا احتمال پارگی یا بریدن پوست بدن را کاهش دهند. همچنین لازم است هنگام برش هر ماده ای از تجهیزات محافظ چشم استفاده گردد.

مرحله دوم: برش ورق مس:

اکنون آماده پاسخ به این سوال هستیم که چگونه ورق مس را برش دهیم. بسته به ابزاری که استفاده می کنید، روند برشکاری کمی متفاوت خواهد بود. استفاده از قیچی فلزی شاید ساده ترین راه برای برش ورق مس باشد. قیچی فلزی یا ابزار برش قلع برای برش های مستقیم در ورق های فلزی با ضخامت بالا و متوسط ایده آل هستند.

ابزارهای برش قلع شاید محبوب ترین و مقرون به صرفه ترین باشند، اما نسخه های سنگین تری نیز وجود دارند که برای برش ورق های ضخیم تر طراحی شده اند. قیچی‌های برقی نیز وجود دارد که نسخه‌ای از قیچی‌های قلع با قدرت سنگین هستند. آنها قطعاً عالی می باشند، ولی اگر نیاز دارید ورق های فلزی از جنسهای متفاوت را برش دهید، ممکن است ارزش سرمایه گذاری را نداشته باشند.

سه نوع ابزار برش قلع وجود دارد که باید از آنها آگاه باشید. رنگ دسته نشان می دهد که تکه های قلع برای چیست. برش‌های قلع زرد برای برش در یک خط مستقیم بهترین هستند، همچنین در برش منحنی‌های پهن به خوبی عمل می‌کنند. برش های قلع سبز برای برش مستقیم یا برش به سمت راست بهترین هستند. در نهایت، تکه های قلع قرمز برای برش مستقیم یا برش به سمت چپ مناسب می باشند. اغلب، ابزارهای برش در سه بسته فروخته می‌شوند تا بتوانید هر ابزاری را برای کار در اختیار داشته باشید.

استفاده از نیبلر (Nibbler

برای ورق مس ضخیم‌تر، یا برای برش طرح‌ها، لوح ها یا اساساً هر چیزی که خط مستقیم نیست، شکست دادن یک نیبلر کار سختی است. ورق های فلزی گران هستند، و اگر قرار نیست اغلب با ورق فلز کار کنید، آنها نیز غیرعملی هستند. خوشبختانه، شرکت‌های زیادی وجود دارند که قطعات نیبلر را می‌سازند که به هر مته برقی یا ابزار پنوماتیکی متصل می‌شوند.

چه از یک نیبلر عمومی استفاده کنید یا از یک نیبلر اختصاصی، روند کار یکسان است. ابزار را روشن کنید و به آرامی فلز را در خط یا الگوی دلخواه خود برش دهید.

استفاده از اره برقی:

اگر به دنبال انجام سریع پروژه با ابزارهایی هستید که از قبل دارید، اره برقی یک ابزار قابل استفاده می باشد. اگر قیچی برش حلبی یا دستگاه نیبل کننده در دسترس ندارید، اره آهنی قابل اعتماد شما این کار را به خوبی انجام می دهد.

ابتدا باید ورق مسی خود را آماده کرده و روی میز بچسبانید. اکنون، شما آماده برش هستید. آهسته شروع کنید و هرگز سعی نکنید تیغه را در صورت گیر کردن به زور فشار دهید. بهتر است عقب نشینی کنید و سپس برش خود را از سر بگیرید وگرنه ممکن است تیغه را بشکنید، به خصوص اگر پول خوبی برای یک تیغه گران هزینه کرده باشید.

استفاده از Dremel:

به احتمال زیاد شما یک Dremel یا چند ابزار مشابه در اختیار دارید. تجهیز ابزار خود با یک تیغه برش فلز به شما کمک می کند تا نیازهای برش ورق مس خود را کوتاه کنید. ابتدا، ورق خود را همانطور که اگر از قیچی فلزی یا اره برقی استفاده می کنید، آماده کنید. سپس ابزار خود را با یک چرخ برش فلزی بپوشانید. چرخ هایی وجود دارد که به طور خاص برای برش ورق فلز طراحی شده اند، اما هر چرخ برش فلزی در این مورد این کار را انجام می دهد. ابزار خود را موازی با ورق مسی نگه دارید و به آرامی و با احتیاط خط یا قالبی را که روی ورق مشخص کرده اید برش دهید.

مرحله سوم: پایان دادن به لبه:

صرف نظر از اینکه چگونه ورق خود را برش می دهید، با لبه های گود شده مواجه خواهید شد. ممکن است لبه برش خورده  تیز و ناخوشایند باشد، و یا قبل از اینکه واقعاً تمام شود باید آن را به پایان برسانید. می‌توانید برای این کار روی یک دستگاه برش‌گیر سرمایه‌گذاری کنید، که به سرعت لبه را از برش شما حذف می‌کند، یا می‌توانید با یک فایل از لبه عبور کنید تا لبه را جدا کنید.

چه بخواهید در برخی ابزارهای برقی جدید که به طور خاص برای برش ورق فلز طراحی شده اند سرمایه گذاری کنید، یا به دنبال بهترین استفاده از آنچه در دسترس دارید باشد، پاسخ به این سوال که چگونه ورق مسی را برش دهید آسان است. هر یک از ابزارهایی که امروز پوشش داده ایم به شما کمک می کند تا پروژه خود را سریع انجام دهید.

 گردآورنده سید رحیم کیاحسینی

مقدمه

ورق استیل آلیاژی فولادی و حاوی کروم می باشد. حداقل مقدار کدام موجود در ورق استیل استاندارد 11 درصد است. عنصر کروم، استیل یا فولاد را ضد زنگ و لکه و یا اصطلاحاً استنلس می کند. این بدان معناست که مقاومت خوردگی ارتقا می یابد.
مقاومت خوردگی بهتر به لحاظ ایجاد یک لایه نازک اکسید کروم بر روی سطح استیل پدید می آید. این لایه فوق العاده نازک تحت شرایط درست و صحیح خود ترمیم گر نیز هست. علاوه بر کروم، عناصر آلیاژی رایج و معمول عبارتند از مولیبدن، نیکل و نیتروژن. نیکل غالباً به منظور ارتقاء شکل پذیری و داکتیلیتی با فولاد آلیاژ می گردد. آلیاژ نمودن این عناصر ساختارهای کریستالی متفاوتی را به همراه آورده و ویژگی های مختلفی را در زمینه ماشینکاری، شکل دهی، جوشکاری و غیره به دست می دهد.

چهار قسم عمده استنلس استیل عبارتند از:آستنیتی، فریتی، آستنیتی-فریتی یا همان دوپلکس، مارتنزیتی.
آستنیتی پرکاربردترین استنلس استیل است و هنوز 80 درصد بازار جهان را در اختیار دارد. این گونه، محتوای نیکلی برابر با حداقل 7 درصد دارد که همین مقدار ساختار فولاد را کاملاً آستنیتی ساخته و به آن داکتیلیتی می دهد. دمای کاری آن را تا مقیاس زیادی بالا می برد، خواص غیر مغناطیسی (یا نگیر) و جوش پذیری مطلوبی نیز فراهم می سازد. گستره کاربردهای استنلس استیل آستنیتی شامل لوازم خانگی، ظروف، لوله کشی و مخازن صنعتی، نماها در معماری و سازه های ساختمانی می باشد.
استیل فریتی خصوصیاتی مشابه با استیل معمولی دارد لیکن با مقاومت به خوردگی بهتر. متداول ترین اینگونه استیل ها، فولادهای حاوی 12 و 17 درصد کروم هستند که آلیاژهای با 12 درصد غالباً در کاربردهای ساختمانی و با 17 درصد در لوازم خانگی، بویلر یا دیگ های بخار، ماشین های لباسشویی و معماری داخلی مورد استفاده قرار می گیرند.

ورق استیل آستنیتی-فریتی یا همان دوپلکس دارای ساختار شبکه ای فریتی و آستنیتی است، از این رو معمولاً استنلس استیل دوپلکس نامیده می شود. این فولاد برای یک ساختار شبکه ای تا حدودی آستنیتی، مقداری نیکل دارا می باشد. ساختار دوپلکس هم استحکام و هم داکتیلیتی ارائه می نماید. فولاد های دوپلکس غالباً در صنایع پتروشیمی، کاغذسازی، خمیرکاغذ و کشتی سازی به کار می روند.
ورق استیل مارتنزیتی اغلب حاوی 11 تا 13 درصد کروم است و هم قوی، هم سخت و همچنین مقاومت خوردگی آن در حد متعادل می باشد. از این استیل غالباً در تیغه های توربین ها و صنعت چاقو سازی استفاده می شود.