گزارش کارآموزی ریخته گری گروه صنعنتی نورد نوشهر

دسته بندي : فنی و مهندسی » صنایع
گزارش کارآموزي ريخته گري گروه صنعنتي نورد نوشهر در 35 صفحه ورد قابل ويرايش


متالورژي، علم و تکنولوژي استفاده از فلزات است. متالورژي، به عنوان يک فن از زمانهاي قديم وجود داشته است. انسانهاي گذشته بسياري از فلزات موجود در طبيعت را مي شناختند و به کار مي بردند. 3500 سال قبل از ميلاد از طلا براي ساختن زيورآلات، بشقاب و ظروف استفاده ميشده است. فن گدازش، پالايش و شکل دادن فلزات توسط مصريان و چيني ها بسيار تکامل يافت. مصريان قديم مي دانستند چگونه آهن را از سنگ آهن جدا کنند و مي دانستند که فولاد سختي پذير است. اما استفاده از آهن تا سال 1000 قبل از ميلاد رايج نشده بود. استفاده از آهن نزد مردم عهد باستان متداول نبود و آنها استفاده از طلا، نقره و مس و برنج را ترجيح مي دادند.

عموما در قرون وسطي علم کار بر روي فلزات مستقيما از استاد به شاگرد منتقل مي شد و در نتيجه بسياري از فرآيندها با خرافات مي آميخت. در مورد فرآيندهاي متالورزيکي بسيار کم نوشته شده بود تا اينکه برنيگوچيو کتاب پيوتکنيا را در سال 1540 و به دنبال آن کتاب دِرِ متالورژيکا را در سال 1556 منتشر کرد. طي سال هاي متمادي توسط مردمي که در تقليد جنس و ساتار فولاد دمشق مي کوشيدند، اطلاعات بسياري به علم افزوده شد.

تا آغاز آخرين ربع قرن نوزدهم، اغلب تحقيقات در مورد ساختار فلز با چشم غيرمسلح و به طور سطحي صورت مي گرفت. علم ساختار فلزها تقريبا وجود نداشت. در اين ميان، نياز به وجود افرادي که سابقه ي علمي انها بيشتر از سابقه علمي و تجربي شان بود، احساس مي شد.

بعدها در سال 1922 با کشف روشهاي پراش اشعه X و مکانيک موجي، آگاهي هاي بيشتري درباره ي ساختار و خواص فلزها حاصل شد.

متالورژي حقيقتاً علم مستقلي نيست، زيرا بسياري از مفاهيم اساسي آن از فييک، شيمي و بلورشناسي مشتق مي شود. متخصصان متالورژي به طور فزآينده اي در تکنولوؤي جديد اهميت پيدا کرده اند. سال ها پيش بخش عمده ي قطعات فولادي از فولاد کم کربن ارزان قيمت تهيه مي شد که به سهولت ماشينکاري و ساخته مي شد. عمليات گرمايي به طور عمده اي براي ابزار به کار برده مي شد. طراحان قادر نبودند غيريکنواختي ساختاري، عيوب سطحي و غيره را به حساب بياورند و کار درست آن بود که ضريب ايمني بزرگ استفاده کنند. در نتيجه، ماشينها بسيار سنگين تر از حد لازم بودند و وزن زياد نشانه اي از مرغوبيت محسوب مس شد. اين وضع تا حدودي تا سالهاي اخير نيز اثر خود را حفظ کرده بود، اما با هدايت صنايع هواپيمايي و خودروسازي کم کم برطرف مي شود. اين صنايع بر اهميت نسبت استحکام به وزن در طراحي خوب تأکيد مي کردند و اين تأکيد ، به ايجاد آلياژهاي جديد سبک و پراستحکام منجر شد]1[.












دسته بندي رشته هاي متالورژي


متالورژي استخراجي يا فرآيندي که علم به دست آوردن فلز از کانه است و معدن کاري، تغليظ استخراج و پالايش فلزها و آلياژها را در برمي گيرد؛

متالورژي فيزيکي؛ علمي که با مشخصه هاي فيزيکي و مکانيکي فلزها و آلياژها سر و کار دارد. در اين رشته خواص فلزها و آلياژها، که 3 متغير زير بر آنها اثر مي گذارند، بررسي مي شود:

الف. ترکيب شيميايي– اجزاي شيميايي آلياژ؛

ب. عمليات مکانيکي– هر عملياتي که سبب تغيير شکل فلز مي شود مانند نورد(Rolling)، کشش (Drawing)، شکل دادن يا ماشينکاري؛

ج. عمليات گرمايي – اثر دما و آهنگ گرم يا سردکردن.






مفاهيم اساسي در شکل دهي فلزات


هدف اصلي از عمليات شکل دهي فلز، ايجاد تغيير شکل مطلوب است. در اين راستا، براي رسيدن به تغيير شکل مطلوب و همراه با خواص مورد نظر ما، بايد دو نکته ي مهم مورد توجه قرار گيرند:


v نيروهاي لازم براي شکل دهي فلزات؛

v خواص لازم براي شکل دهي ماده اي که مورد تغيير شکل قرار مي گيرد.


همان طور که مي دانيم، خواص ماده، بر فرآيند شکل دهي تأثير مي گذارد و بهينه سازي آن براي تغيير شکل حائز اهميت است. اگرچه موضوعاتي چون سايش، انتقال حرارت و طراحي مکانيکي، داراي اهميت هستند، اما در اينجا، رابطه متقابل بين ابزار و فلز در حين تغيير شکل پلاستيک و همچنين روابط متقابل بين فرآيند تغيير شکل (در اينجا نورد) و فلز مورد نظر اهميت بيشتري دارد.

هنگامي که ماده اي تحت تنشي کمتر از حد کشسان قرار گيرد، تغيير شکل يا کرنش حاصل، گذرا خواهد بود و با حذف تنش قطعه به تدريج ابعاد اوليه ي خود را باز مي يابد، اما با واردکردن تنش بيش از حد کشسان، ماده تغيير شکل مومسان يا دائمي مي دهد و قطعه به شکل اوليه باز نمي گردد، مگر با صرف نيرو.

شايد شکل پذيري فلز، برجسته ترين مشخصه ي آن در مقايسه با ديگر مواد باشد. کليه عمليات شکل دهي همچون پرسکاري، ورق کشي، نورد، آهنگري، کشش و اکستروژن مستلزم تغيير شکل مومسان اند. عمليات مختلف ماشينکاري نظير تراشکاري، برشکاري و سوراخکاري نيز با تغيير شکل مومسان همراه است.

رفتار فلز تحت تغيير شکل مومسان و مکانيسمي که توسط آن اين تغييرات روي ميدهد، در تکميل عمليات فلزکاري اهميت اساسي دارد.

با بررسي رفتار يک تک بلور تنش يافته، اطلاعات زيادي در مورد مکانيسم تغيير شکل به دست مي آيد که مي توان آن را در مورد مواد چندبلوري نعميم داد. تغيير شکل مومسان با لغزش، دوقلويي شدن يا ترکيبي از اين دو روش انجام مي شود.











مکانيزم هاي تغيير شکل


ü مکانيزم لغزش در تغيير شکل



دو بخش بلور در دو طرف يک صفحه ي لغزش در جهات مخالف هم حرکت مي کنند و با رسيدن به حالتي که اتمها تقريبا در حالت موازنه اند، توقف مي کنند، به طوري که تغيير جهت گيري شبکه بسيار اندک است. بنابراين شکل خارجي بلور بدون تخريب آن تغيير مي کند. بررسي با روشهاي حساس پرتو X نشان مي دهد که بعد از تغيير، مقداري خمش يا چرخش در صفحه هاي شبکه پديد آمده است و اتمها کاملا در موقعيت عادي خود قرار ندارند.


فرآيندهاي مورد استفاده در طي شكل دهي فلزات


اغلب قطعات فلزي از شمشهاي ريختگي تهيه مي شوند. براي ساخت ورق، صفحه، ميله، سيم و غيره از اين شمش، روشهاي مختلفي مورد استفاده قرار ميگيرد كه در زير به مهمترين آنها اشاره مي شود.











بازيابي


بازيابي فرآيندي دما پايين است و تغيير خواص ناشي از اين فرآيند، باعث تغيير محسوس ريزساختار نمي شود. به نظر مي رسد اثر عمده ي بازيابي، آزادسازي تنشهاي داخلي ناشي از کارسرد است. در دمايي معين، آهنگ کرنش –سختي باقيمانده، ابتدا سريعترين مقدار خود را دارد و به تدريج افت مي کند. همچنين مقدار کاهش تنش باقيمانده، با افزايش دما زياد مي شود. اگر بار به وجودآورنده ي تغيير شکل مومسان ماده اي چندبلوري حذف شود، تغيير شکل کشسان کاملا ناپديد نمي شود. اين به سبب جهت گيري مختلف بلورهاست که وقتي بار رها مي شود، بعضي از آنها نمي توانند به عقب برگردند. با افزايش دما برگشت فنري در اتمهايي که حرکت کشسان کرده اند به وجود مي آيد که بيشتر تنشهاي داخلي آزاد مي کند. در بعضي موارد ممکن است جريان مومسان جزيي موجب افزايش ناچيز سختي و استحکام شود. رسانندگي الکتريکي نيز به طور محسوس طي مرحله ي بازيابي افزايش مي يابد.

از آنجا که در بازيابي، خواص مکانيکي فلز اساساً تغيير نمي کند، گرم کردن به طور عمده به منظورآزادکردن تنش و جلوگيري از ايجاد ترکهاي خوردگي تنشي يا به حداقل رسانيدن واپيچش ناشي از تنشهاي باقيمانده در آلياژهاي کارسردشده به کار مي رود. از نظر تجارتي اين عمليات دما-پايين در گستره ي بازيابي، تابکاري تنش زا ناميده مي شود.











كارگرم


كارگرم معمولا كم خرج ترين روش است. اما در مورد فولاد، ماده كارگرم شده، هنگام خنك شدن با اكسيژن تركيب مي شود و پوشش اكسيدي سياهرنگي به نام پوسته تشكيل مي دهد. گاه اين پوسته هنگام ماشينكاري يا شكل دلدنف مشكلاتي را به وجود مي آورد. به سبب تغيير ابعاد در هنگام سردشدن، امكان ساخت ماده ي كارگرم شده با ابعاد دقيق وجود ندارد.

از طرف ديگر ماده كارسردشده را با تلرانس دقيق تري مي توان ساخت. سطح آن بدون پوسته است، اما براي تغيير شكل قدرت بيشتري لازم دارد و لذا فرآيند پرهزينه اي است. در صنعتف كاهش اوليه ي سطح مقطع در دماي بسيار بالا انجام مي شود و كاهش نهايي مقطع در سرما انجام مي شود تا مزيتهاي هر دو فرآيند را داشته باشد.

در كارگز، دماي تمامكاري، تعيين كننده ي اندازه ي دانه موجود براي كار سرد بعدي است. براي افزايش يكنواختي ماده، ابتدا كار در دماي بالا انجام مي شود و دانه هاي بزرگ حاصل از اين مرحله، امكان كاهش اقتصادي تر مقطع، طي عمليات بعدي را فراهم ميكند. با سرد شدن ماده، عمليات ادامه و اندازه ي دانه ها كاهش مي يابد، تا اينكه در دماي نزديك به دماي تبلور مجدد دانه ها بسيار ريز مي شوند.

كنترل مناسب كارسرد بعدي اندازه ي نهايي دانه ها را به هم نزديك مي كنند. گرچه مواد دانه درشت، داكتيل ترند، ولي نايكنواختي تغيير شكل دانه ها در ظاهر سطح ايجاد اشكال مي كند. بنابراين انتخاب اندازه دانه، حاصل سازگاري شرايط مختلف است كه توسط عمليات شكل دادن سرد مخصوص تعيين مي گردد.











همگن سازي


در فلزات ريختگي ساختارهاي مغزه دار زياد ديده مي شود. از بحث فوق درباره ي منشأ ساختارهاي مغزه دار مشخص مي شود كه آخرين جامد تشكيل شده در مرزدانه ها و فضاي بين شاخه اي از فلزي با نقطه ذوب پايين تر غني است. بسته به خواص فلز، مرزدانه ها ممكن است به صورت صفحه هاي ضعيف عمل كنند. همچنين خواص مكانيكي و فيزيكي به طور جدي نايكنواخت مي شوند و در بعضي موارد هم امكان خوردگي بين دانه اي در اثر حمله ي انتخابي يك محلول خورنده به وجود مي آيد. بنابراين، غالباً ساختار مغزه دار نامطلوب است.

يكي از روشهاي مناسب براي همگن سازي كه در صنعت مورد استفاده قرار مي گيردف تركيب يا همگن سازي ساختار مغزه دار با انجام نفوذ در حالت جامد است.

در دماي محيط، در اغلب فلزات، آهنگ نفوذ بسيار پايين است، اما با گرم كردن آلياژ تا دمايي زير خط انجماد، نفوذ سريعتر صورت مي گيرد و همگن سازي در زمان نسبتاً كوتاهي انجام مي شود.

ü مواد ترموکوپل


به طور نظري، وقتي در نقاط اتصال دو سيم فلزي غير مشابه اختلاف دما وجود داشته باشد، emf به وجود مي آيد. اما در صنعت، براي ساخت ترموکوپل، فقط از ترکيبهاي معدودي استفاده مي شود. اين ترکيبات فلزي ترجيحاً به خاطر پتانسيل ترموالکتريکي، قيمت مناسب، پايداري اندازه دانه، خطي بودن منحني دما-emf و نقطه ذوب بالاتر از دماي مورد اندازه گيري برگزيده مي شود. اولين ماده نام برده شده در ترکيبها هميشه به پايانه مثبت وصل مي شود.


ترموکوپلها پس از دقيق بريدن طولهاي مناسبي از دو سيم و حدود دو دور به هم پيچيدن انتهاي آنها ساخته مي شوند يا گاهي سر سيم ها را به هم جوش سربه سر مي دهند تا انتهاي صاف و يکدستي حاصل شود.

سيم هاي ترموکوپل فقط بايد در نقطه اتصال داغ تماس الکتريکي داشته باشند، چون اتصال در هر نقطه ديگر معمولاً باعث مي شود که emf بسيار اندکي اندازه گيري شوند، لذا هر دو سيم توسط مهره هاي چيني يا لوله هاي سراميکي از هر طرف عايق بندي مي شوند. در اغلب موارد، ترموکوپلها در لوله هاي محافظي از جنس سراميک يا مواد فلزي قرار مي گيرند.

لوله محافظ، ترموکوپل را از صدمات مکانيکي و آلودگي محيط محافظت مي کند. لوله هاي محافظ متنوعي مانند آهن کارشده يا چدن تا C?700، فولاد با 14درصد کروم تا C?815، فولاد با 28 درصد کروم يا نايکروم تا C?1090 در دسترس است. براي دماهاي بالاتر از C?1090 لوله هاي محافظ چيني يا سيليسيم کاربيد به کار مي روند.


ü آذرسنج ثبتگر و کنترلگر


در اغلب تأسيسات صنعتي، تنها نشان دادن دما توسط دستگاه کافي نيست و بايد با قراردادن يک قلم متحرک به جاي عقربه پتانسيل سنج دما را ثبت کرد. اين دستگاه آذرسنج ثبتگر نام دارد. همچنين با استفاده از مدارهاي الکتريکي در دستگاه ميتوان جريان گاز به مشعلها يا جريان برق به عنصرهاي گرمايي را کنترل و دماي کوره را در مقدار مورد نظر ثبت کرد. اين دستگاه آذرسنج کنتذل گذ نام دارد. امکان طراحي وسيله اي براي ثبت و کنترل دما متشکل از يک يا چند ترموکوپل نيز هست.


ü آذرسنج تابشي



اصول کارکرد آذرسنج تابشي بر پايه يک منبع تابشي استاندارد به نام جسم سياه يا تابشگر کامل قرار دارد. تابشگر کامل، جسمي فرضي است که کليه پرتوهاي تابيده به خود را جذب مي کند. در دمايي يکسان، چنين جسمي سريعتر از هر جسم ديگر از خود انرژي مي تابد. آذرسنج هاي تابشي، عموماً براي نشان دادن دماي تابشگر کامل يا دماي حقيقي درجه بندي مي شوند. قانون استفان-بولتزمن که مبناي مقياس دماي آذرسنج هاي تابشي است، نشان مي دهد که آهنگ تابش انرژي از يک تابشگر کامل متناسب با توان چهارم دماي مطلق آن است:



که در اينجا:


آهنگ تابش انرژي = W

ثابت تناسب =K

دماي مطلق تابشگر کامل= T

ü آذر سنج نوري



ابزار تشريح شده در قسمت قبل که به تمام طول موجهاي تابش پاسخ مي دهد آذر سنج تابشي نام دارد. با اينکه اصول کارکرد آذر سنج نوري با اذر سنج تابشي يکسان است اما آذر سنج نوري با طول موج منفرد يا نوار باريکي از طول موج طيف مرئي کار ميکند. آذر سنج نوري، دما را از طريق مقايسه درخشندگي نور گسيل شده توسط منبع، با نور گسيل شده از يک منبع استاندارد، اندازه مي گيرد. براي سهولت مقايسه رنگها، يک فيلتر قرمز که تنها طولموج پرتو قرمز را عبور ميدهد به کار مي رود.

متداول ترين نوع آذرسنج نوري که در صنعت به کار مي رود، نوع رشته پنهان شونده است. اين آذرسنج شامل دو قسمت، يک تلسکوپ و يک جعبه کنترل است. تلسکوپ شامل يک فيلتر شيشه اي قرمز که جلوي چشمي نصب شده و يک لامپ با رشته درجه بندي شده است که عدسي هاي شيء تصوير از جسم مورد آزمايش را بر آن متمرکز مي کند. اين دستگاه داراي يک کليد براي بستن مدار الکتريکي لامپ و يک پرده جاذب براي تغيير گستره اندازه گيري دما توسط آذرسنج است.

گستره کاري آذرسنج نوري مورد بحث، از?760 تا C?1315 است. حد بالايي دما تا اندازه اي بستگي به خطر خراب شدن رشته و ميزان خيره کنندگي ناشي از درخشش در دماهاي بالاتر دارد. گستره دما ممکن است با به کارگيري پرده جاذب بين عدسي شيء و شبکه رشته به حد بالاتري افزايش يابد و به اين وسيله سازگاري درخشش در دماهاي پايينتر رشته ممکن مي شود.بدين ترتيب با استفاده از دماهاي پايينتر رشته، ميتوان آذرسنج را براي دماهاي بالاتر درجه بندي کرد. با به کارگيري پرده هاي جاذب مختلف، حد بالايي آذرسنج نوري را ميتوان تا C?5500 (C?10000) يا بيشتر افزايش داد.

برخي مزاياي آذرسنجهاي نوري و تابشي عبارتند از:

اندازه گيري دماهاي بالا؛
اندازه گيري دماي اجسام دور از دسترس؛
اندازه گيري دماي اجسام کوچک يا متحرک؛
هيچ يک از قسمتهاي دستگاه در معرض آثار مخرب گرما نيست.

محدوديتهاي آنها عبارتند از:

چون سازگاري نورسنجي بستگي به قضاوت فردي دارد، خطاهايي روي مي دهد؛
به خاطر وجود دود يا گاز بين ناظر و منبع اشتباهاتي پديد مي آيد؛
بسته به ميزان انحراف از شرايط تابشگر کامل خطا ايجاد مي شود.