تحقیق در مورد بررسی فلز قلع

برای دریافت پروژه اینجا کلیک کنید

 تحقیق در مورد بررسی فلز قلع دارای 9 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد تحقیق در مورد بررسی فلز قلع  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ريختگي احتمالي در متون زير ،دليل ان کپي کردن اين مطالب از داخل فایل ورد مي باشد و در فايل اصلي تحقیق در مورد بررسی فلز قلع،به هيچ وجه بهم ريختگي وجود ندارد


بخشی از متن تحقیق در مورد بررسی فلز قلع :

بررسی فلز قلع

سرعت این واكنش به غلظت اسید بستگی دارد. در غلظت 35 درصدی اسید، واكنش بسیار شدید است اما واكنش كامل در غلظت های بالای 80 درصد رخ می دهد. قلع در حضور بخار اسید نیتریك پایدار است. در حالیكه فلورید هیدروژن بر روی قلع تاثیر نمی گذارد، اسید هیدروكلریك حتی در غلظت 5% و دمای زیر صفر با این عنصر واكنش می دهد. قلع با اسید سولفورو و یا اسید سولفوریك كمتر از 80 درصد واكنش نمی دهد.

مهمترین استفاده قلع و فلزات قلع اندود در صنعت غذاهای كنسرو شده است. بدین دلیل، امكان واكنش قلع بااسیدهای آلی مشخص دارای اهمیت ویژه ای است.
اسیدهای لاكتیك، مالیك، سیتریك، تار تاریك و استیك درسرعت این واكنش به غلظت اسید بستگی دارد. در غلظت 35 درصدی اسید، واكنش بسیار شدید است اما واكنش كامل در غلظت های بالای 80 درصد رخ می دهد. قلع در حضور بخار اسید نیتریك پایدار است. در حالیكه فلورید هیدروژن بر روی قلع تاثیر نمی گذارد، اسید هیدروكلریك حتی در غلظت 5% و دمای زیر صفر با این عنصر واكنش می دهد. قلع با اسید سولفورو و یا اسید سولفوریك كمتر از 80 درصد واكنش نمی دهد.
مهمترین استفاده قلع و فلزات قلع اندود در صنعت غذاهای كنسرو شده است. بدین دلیل، امكان واكنش قلع بااسیدهای آلی مشخص دارای اهمیت ویژه ای است. اسیدهای لاكتیك، مالیك،

سیتریك، تار تاریك و استیك در دماهای طبیعی و بخصوص در غیاب اكسیژن اتمسفری به هیچ وجه با قلع واكنش نمی دهند. الكل وهیدروكربنها
نیز در این شرایط تاثیری بر قلع نمی گذارنداین فلز به آسانی در هوا اكسید شده و در برابر خوردگی مقاوم است . قلع در بیشتر آلیاژها یافت میشود و به صورت پوششی در روی فلزات دیگر استفاده میشود و از خوردگی آنها جلوگیری میكند. قلع عمدتاً از كانی كاستیریت SnO2 (كه قلع به صورت اكسید است ) بدست میآید

این فلز در برابر خوردگی در آب دریا و آب لولهكشی نرم مقاوم است اما میتواند به وسیله اسیدهای قوی، آلكالیها و به وسیله نمكهای اسیدی مورد حمله قرار بگیرد. قلع زمانی كه اكسیژن در محلول وجود دارد،به صورت كاتالیزور عمل میكند و واكنش شیمیایی را تسریع میكند قلع به صورت Sn2 در هوا شكل میگیرد. Sn2 از نظر اسیدی ، ضعیف است و نمكهای قلع دو ظرفیت همراه با اكسیدهای بازیك شكل میگیرند.

قلع میتواند سایش بالایی داشته باشد و به صورت یك پوشش حفاظتی برای فلزات دیگر برای جلوگیری از خوردگی و واكنشهای شیمیایی دیگر استفاده شود.
این فلز به طور مستقیم با كلرین و اكسیژن تلفیق میشود و جانشین هیدروژن اسیدهای رقیق میشود. قلع در دماهای معمولی قابل انعطاف است اما زمانی كه دما افزایش مییابد، آن شكننده است.

دماهای طبیعی و بخصوص در غیاب اكسیژن اتمسفری به هیچ وجه با قلع واكنش نمی دهند. الكل و هیدروكربنها نیز در این شرایط تاثیری بر قلع نمی گذارند.
این فلز به آسانی در هوا اكسید شده و در برابر خوردگی مقاوم است . قلع در بیشتر آلیاژها یافت میشود و به صورت پوششی در روی فلزات دیگر استفاده میشود و از خوردگی آنها جلوگیری میكند. قلع عمدتاً از كانی كاستیریت كه قلع به صورت اكسید است ) بدست میآید.

این فلز در برابر خوردگی در آب دریا و آب لولهكشی نرم مقاوم است اما میتواند به وسیله اسیدهای قوی، آلكالیها و به وسیله نمكهای اسیدی مورد حمله قرار بگیرد. قلع زمانی كه اكسیژن در محلول وجود دارد،به صورت كاتالیزور عمل میكند و واكنش شیمیایی را تسریع میكند.
قلع به صورت Sn2 در هوا شكل میگیرد. Sn2 از نظر اسیدی ، ضعیف است و نمكهای قلع دو ظرفیت همراه با اكسیدهای بازیك شكل میگیرند. قلع میتواند سایش بالایی داشته باشد و به صورت یك پوشش حفاظتی برای فلزات دیگر برای جلوگیری از خوردگی و واكنشهای شیمیایی دیگر استفاده شود.

این فلز به طور مستقیم با كلرین و اكسیژن تلفیق میشود و جانشین هیدروژن اسیدهای رقیق میشود. قلع در دماهای معمولی قابل انعطاف است اما زمانی كه دما افزایش مییابد، آن شكننده است.

قلع عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی با نشان Sn وعدد اتمی 50 وجود دارد.این فلز ضعیف چکش خوار و نقره ای که به آسانی در آزمایش‌های مربوط به هوا اکسیده نمی شود و در برابر فرسایش مقاوم است ، در بسیاری از آلیاژها وجود داشته و بعنوان پوشش مواد دیگر جهت جلوگیری از فرسایش آنها بکار می رود.قلع را عمدتا” از ماده معدنی کاسی تریت که در آن بصورت اکسید وجود دارد ، بدست می آورند.

دریافت این فایل

برای دریافت پروژه اینجا کلیک کنید

مقاله بررسی زیرساختار چدنها، آلومینیوم فولاد

برای دریافت پروژه اینجا کلیک کنید

 مقاله بررسی زیرساختار چدنها، آلومینیوم فولاد دارای 32 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله بررسی زیرساختار چدنها، آلومینیوم فولاد  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ريختگي احتمالي در متون زير ،دليل ان کپي کردن اين مطالب از داخل فایل ورد مي باشد و در فايل اصلي مقاله بررسی زیرساختار چدنها، آلومینیوم فولاد،به هيچ وجه بهم ريختگي وجود ندارد


بخشی از متن مقاله بررسی زیرساختار چدنها، آلومینیوم فولاد :

مقدمه:
اهمیت متالوگرافی
متالوگرافی در مفهوم كلی عبارت است از مطالعه ساختار درونی فلزات و آلیاژها و رابطه این ساختار با تركیب نحوه تولید و شرایط انجماد و خواص شیمیایی و مكانیكی آنها می‌باشد یكی از آزمایشهای مهم واحد كنترل كمی‌و كیفی خط تولید ریخته‌گری متالوگرافی است كه امروزه هم جنبه تحقیقاتی به خود گرفته است.
اگر بخواهیم به اهمیت این آزمایشگاه بیشتر واقف گردیم لازم است اهداف مهم این آزمایشگاه را به صورت خلاصه بیان و توجه كنیم.
1 – بررسی عیوب میكروسكوپی و بعضی از عیوب ماكروسكوپی فلزات و آلیاژهای تولید شده از تبدیل درشت دانگی و رشد و ناهمگن فازهای ناخواسته و عدم توزیع یكنواخت دانه‌ها و فازها و…

2 ـ تشخیص تقریبی تركیب شیمیایی آلیاژ از طریق بررسی ساختار درونی و استفاده از دیاگرام فازی آن آلیاژ كه این هدف بیشتر زمانی لازم می‌شود.
3 ـ بیشتر از روش ماكروسكوپی استفاده می‌شود و كمكی‌های آزمایشگاه انجماد است و عبارت است از كنترل نحوه و نوع انجماد رشد ماكروسكوپی دانه‌ها و رابطه با شرایط ریخته‌گر آن آلیاژ كه كنترل آن می‌تواند در بهبود خواص مكانیكی و سلامتی قطعه ریخته‌گر مؤثر باشد.
لازم به ذكر است كه بین اهداف گفته شده هدف اول بسیار مهمتر است.
و آن را به دو بخش اصلی تقسیم می‌كنیم:
1 ـ جنبه تكنولوژیكی
2 ـ جنبه متالوژیكی

متالوگرافی آلومینیوم
موضوع آزمایش: بررسی زیرساختار آلومینیوم و نحوه دانه‌بندی آن حین انجماد در قالبهای مختلف
هدف : مشخص نمودن فازها و دانه های مختلف موجود در ساختار ماكروسكوپی AL ونمونه ای از جنس AL در قالب ماسه ای سرد شده كه دارای درجه خلوص بالایی می‌باشد
را تهیه می‌كنیم قطعه را كه با اره برش زده‌ایم مراحل سوهان كاری انجام داده سپس بعداز گونیازدن قطعه را توسط سمباده‌های نرم دقیق صیقل می‌دهیم آلومینوم به دلیل وجود خشهای ایجاد شده توسط سمباده در متالوگرافی و بعد از این نتیجه مطلوبی می‌دهد نیازی به پولیش كاری ندارد نمونه را در محلول اچ قرار می‌دهیم و پس از ظاهر كردن دانه‌های آن یعنی آلومینیوم خالص در سطح نمونه با چشم غیرمسطح دیده می‌شوند پس از برداشتن نمونه از داخل محلول اچ شكل ماكروسكوپی نمونه به شرح مقابل می‌باشد این ساختار ستونی درشت نامیده می‌شود.

همانند تهیه آلومینیوم خالص كه درقالب ماسه‌ای سرد شده نمونه را در قالب فلزی كه سرعت سرد شدن آن زیاد است تهیه و پس از سوهان كاری و گونیاكردن و نیز سمباده و قرار دادن در محلول اچ آن مشاهده و به شكل زیر می‌باشد. این زیرساختار عمودی درشت نامیده می‌شود.
اگر آلومینیوم خالص را در قالب فلزی با استفاده از مواد جوانه‌ای سرد كنیم شكل آن به صورت مقابل بوده و دانه‌بندی آن به نام محوری ریز می‌باشد.

بحث و نتیجه‌گیری :
با تحقیق و جستجو بر ساختار متالوگرافی آلومینیوم 9/99 خالص و در حالتهای مختلف فوق كه در سرعت و نیز استفاده از موارد جوانه زا صورت گرفته است. به این نتیجه پی می‌بریم كه هرگاه آلومینیوم در قالب ماسه‌ای سرد شود دانه‌های ماكروسكوپی آن ستونی درشت بوده و هرگاه سرعت سرد شدن آلومینیوم كه در قالبهای فلزی باشد دانه‌های ماكروسكوپی آن محوری ریز می‌شوند و اگر به همین آلومینیوم در قالب فلزی سرد شده مواردجوانه زا بیفزاییم دانه‌های محوری ساختمان ماكروسكوپی آن خیلی ریزتر می‌شوند پس می‌توان به این نكته دست یافت كه موارد جوانه زا در استحكام و مقاومت فلزات تأثیر بسزایی داشته و این به علت ریز كردن دانه‌های آن فلز (خالص 99/99 AL) می‌باشد.

چدن ها: Castiron
چدن‌ها آلیاژهای آهن و كربن هستند كه حاوی تعداد دیگری عناصر آلیاژی مانند سلییم، منگنز، گوگرد و فسفر هستند.
تركیب یوتكتیك چدن‌ها شامل گرافیت یا كاربید آهن و آستین است كه در ادامه سرد شدن فاز استیت به فازهای دیگر تبدیل می‌شود و به همین ترتیب عوامل مهم دیگری كه خواص چدن های ریخته‌گری به توسط آن‌ها تعیین می‌گردد.
مقدار، اندازه شكل و توزیع گرافین‌ها است یا به عبارت دیگر كنترل عوامل نام برده مهمترین اصل در تولید چدن ها است.
تغییر عواملی از قبیل تركیب شیمیایی، نحوه جوانه‌زنی، سرعت انجماد در چدن‌ها و نیز تأثیر برخی عناصر آلیاژی در مقادیر بحرانی باعث تغییر زیادی در نوع شكل اندازه و توزیع گرافین ها می‌گردد.

در صورتی كه میزان كربن معادل برابر403% باشد ساختار یوتكتیكی تمام سطح مقطع را اشغال می‌كند و اگر مقدار آن كمتر از 403% باشد چون مزبور ساختاری قبل از یوتكتیكی داشته و حاوی ساختار یوتكتیكی ، گرانیت و آهن می‌گردد و به همین ترتیب در چدن‌های بعد از یوتكتیكی گرانیت‌های ورقه‌ای بزرگ باعث نرم و ضعیف تر شدن چدن می‌گردد.

شماره آزمایش : 2
عنوان آزمایش: چدن خاكستری كم كربن هیپویوتكتیك
ابزار و مواد: اره، گیره، سوهان، سمباده، محلول اچ، میكروسكوپ، یك قطعه چدن خاكستری.
مقدمه:

چدن خاكستری از آلیاژ آهن و كربن كه حدود 2% بیشتر باشد و یا سرعت سرد كردن پایین و یا سلسیم كه باعث ناپایداری سمنتیت می‌شود چدن خاكستری تولید خواهد شد حال اگر مقدار كربن آن كمتر از 4 /3 باشد چدن خاكستری كم كربن بدست می‌آید كه ریخته گری را نسبت به فولاد ها دارد كه ممكن است دارای زمینه فریت و پرلیتی باشد.
روش آزمایش:

در اولین مرحله بریدن نمونه از قطعه می‌باشد و بعد از آن به وضوح و نرمی‌و خوشتراشی آن پی می‌بریم بعد از بریدن سوهان كاری آن نیز به راحتی انجام می‌شود. بعد از سوهان كاری و پولیش كاری (قبل از اچ كردن) بزرگ نمایی به صورت رگه‌های نامنظم سمباده سفید كه همان پرلیت است مشاهده می‌گردد.
نمونه زیر میكروسكوپ می‌گذاریم در اولین نگاه خطوط جدایش از حد سمباده و دستگاه پولیش مانع از دیدن گرافیت های آن می‌شد. پس از حدود پنج الی هفت ثانیه در محلول نایتال برای اچ كردن كردن فرو می‌بریم بعد از درآوردن از محلول و شستن قطعه آن را زیر میكروسكوپ گذاشته و زمینه را مشاهده می‌كنیم.
و پس از اتمام مرحله اچ كردن مشاهده می‌گردد كه حاوی گرافیت‌های ورقه‌ای با زمینه‌ای كاملاً پرلیتی و فسفیدیوتكتیكی است و ساختار دندریتی مربوط به آستینیت های اولیه به طور كاملاً ضعیفی در آن دیده می‌شود.

وقتی با بزرگ نمایی 40 آن را مورد بررسی قرار دهیم شكل (2) در روی سطح قطعه قطعه های پراكنده سفیدو براق مشاهده می‌شوند كه همان فریت است این نقاط در زمینه سیاه پراكنده قسمتهایی از این نقاط سیاه و پررنگ تر از سایر قسمتها دیده می‌شود كه این همان گرافیت كیش است سپس نمونه را با بزرگ نمایی 1000 مورد بررسی قرار می‌دهیم.
شكل 3 در اینجا فاز سفید همچنان باقی است و گرافیت كیش به صورت فاز سیاه است اما زمینه سیاه در
بحث و بررسی در مورد چدن‌های خاكستری

با انجام عملیات پولیش اچ و آزمایش‌های میكروسكوپی به ماكروسكوپی عادی نمی‌توان شكل دندریت اولیه در چدن‌های خاكستری قبل از یوتكتیك را مشاهده كرد اما در صورتی كه نمونه‌ای از چدن با دقت و ظرافت زیادی سمباده و پولیش گردد. با استفاده از یك منبع نوری و كاهش نورهای ااضافی و نیز قرار دادن نمونه به طور مناسب ساختار مزبور بر روشنی قابل رؤیت می‌گردد.

مقدار گرافیت‌های ورقه‌ای مهمترین عامل است كه بر روی استحكام و خواص دیگر چدن خاكستری تأثیر می‌گذارد و تغییر در آنها علت اصلی تغییر استحكام چدن‌ها است. ساختار زمینه در صورتی پرلیتی كامل است كه مقدرا سیلیسیم كمتر یا منگنز زیادتر باشد و به همین ترتیب بر اثر وجود مقادیر بسیار كم و جزئی از عناصر پایداركننده پرلیت از قبیل: آرسنیك، كرم ، مس، نیكل، و قلع در مواد اولیه یا قراضه‌های برگشتی می‌توان زمینه كاملاً پرلیتی بدست آورد.

در مورد چدن‌هایی كه دارای استحكام كمتری هستند ساختار زمینه دارای اهمیت كمتری نسبت به نوع گرافیت‌ها در چدن است در صورتی كه در چدن ها با استحكام و مقاومت زیاد نوع ساختار زمینه اهمیت زیادی دارد. به طوری كه در چنین مواردی سعی می‌شود تا ساختارهایی كاملاً پرلیتی ویا بینایتی تولید گردد.
و از جمله موارد دیگر كه می‌توان در مورد آن بحث كرد این است كه خواص مكانیكی و كششی از جمله مدول كش سانی آن كم است و سطح ماشین كاری آن پرمنفظ است (صاف و براق نیست) در این چدن‌ها نسبت وجود گرافیت‌های بزرگ كیش قابلیت انتقال خوبی دارند كه در قطعاتی كه در آنها نیاز به انتقال دارد بالا می‌باشد مانند قالب، شمش‌ها و .. استفاده می‌شود.

آزمایش شماره 3
عنوان آزمایش:
بررسی زیرساختار چدن خاكستری پركربن هیپریوتكتیك
ابزار و ومواد مورد نیاز: اره، سوهان، سمباده، یك تكه چدن خاكستری پركربن، محلول اچ، میكروسكوپ

تئوری آزمایش:
در این روش پس از انتخاب قطعه موردنظر و بریدن نمونه و سوهان كاری آن ابتدا با سوهان درشت و سپس سوهان نرم و گونیا كردن قطعه نمونه خود را با سمباده كاری به ترتیب با شماره‌های 1500 – 1200 – 1000 – 800 – 600 – 400 – 240 سمباده كاری می‌نماییم كه البته به علت وجود نداشتن سمباده 1500 و كم بودن سمباده 1200 ما مجبور شدیم كه نمونه‌های خود را با سمباده 1000 سمباده كاری كنیم بعد از سمباده كاری با دستگاه پولیش آن را پولیش می‌كنیم كه لازم به ذكر است كه باید از تمیز بودن دستگاه پولیش اطمینان حاصل كنیم. كه در صورت كثیف بودن باید نمره آن را شسته و یا آنر ا عوض كرده و سپس نمونه را در زیر میكروسكوپ قرار دهیم در اینجا نیز خطوط ناشی از سمباده كاری و پولیش كاری غلط ایجاد مزاحمت می‌كرده اما می‌توانستیم گرافیت‌های بزرگ آن را مشاهده كنیم.

شكل 1 بعد از مشاهده نمونه آن را در داخل محلول نایتال به مدت 5 الی 7 ثانیه قرار می‌دهیم و پس از اچ آن آنرا شیشه و پس آن را زیر میكروسكوپ قرار دادیم. كه در این زمینه فریت و پرلیت مشاهده گشت رگه‌های تیره رنگ هم در زمینه مشاهده می‌شود كه همان گرافیت كرمی‌شكل است.

تجزیه و تحلیل:
این چدن‌ها بعلت و جود گرافیت دارای توضیح یكنواخت گرافیت می‌باشد كه از قابلیت ماشین كاری خوبی و ریخته‌گری انها به خاطر وجود ناخالصی‌ها بهتر است هر چه كربن كمتر باشد زمینه فریتی و چدن نرمتر است.
از این آزمایش به این نتیجه رسیدیم كه چدن خاكستری با میزان كربن كمتر دارای ماشین كاری مطلوب می‌باشد و نسبت به بقیه چدن‌ها نرمتر است.
چدن خاكستری قبل از اچ
چدن خاكستری بعد از اچ

آزمایش شماره 4
موضوع آزمایش: بررسی بر ساختار چدنها
هدف:
مشاهده ریزساختار چدن ها نوع گرافیت، نحوه توزیع این گرافیت ها شكل را داده این گرافیت ها و پرورش درصد كربن در آنها با كمك ازیاگرام SI- C- FE
وسایل مورد نیاز:
اره گیره ـ سوهان ـ سیمان ـ دستگاه پولیش ـ خمیر پولیش ـ محلول ـ اچ (نیكران)
الف ـ آماده سازی نمونه چدن خاكستری
شرح آزمایش:

ابتدا قطعه استوانه‌ای شكل كه از جنس چدن خاكستری می‌باشد توسط نمونه‌ای اجرا می‌كنیم نمونه را به گیره بسته و سطح آن را كاملاً گونیا می‌كنیم كه این عمل از سوهان كاری دقیق حاصل می‌گردد و نمونه را آماده تمیز كرده و یك میان آن را سمباده از كاری حل كنیم عملیات سمباده كاری از شماره 220 كه درشت ترین سمباده است آغاز می‌شود بعد از بردن خش‌ها و برآمدگیهای حاصل از سوهان كاری توسط این سیمان از سمباده شماره 40 و به همین صورت ریزترین سیمان یعنی شماره 1000 این عمل صورت می‌گیرد را دیگر خش و یا زدنی كه با چشم مشاهده شود

روی نمونه باقی نمانده باید توجه داشت هنگام سمباده كاری برای نتیجه بهتر و سرعت‌های بالاتر باید هنگام سمباده كاری و همواره آب بر روی سطح سیمان ریخته شود تا براده‌هایی را داشته شده را بشویی تا همان از ایجاد خش‌های ثانویه بر روی نمونه گردد. نمونه آماده شده توسط سمباده كاری را تمیز كرده و در این مرحله از دستگاه پولیش كاری باید همواره براكسید آلومینیوم مخلوط با آب را بر سطح پارچه پولیش بریزیم تا عملیات براق كاری صیقل دادن نمونه با دقت بالایی صورت گیرد پیش از گزاردن عملیات فوق نمونه را با پارچه كاملاً خشك می‌كنیم و آنر ا از زیر میكروسكوپ قرار می‌دهیم و مشاهده می‌كنیم كه این مرحله فقط موفق به مشاهده گرافیت‌های چدن خاكستری می‌شویم كه نتیجه این مشاهده به صورت زیر می‌باشد بعدا زمشاهده نوع گرافیت‌های این چدن در ادامه آزمایش برای ظاهر كردن ریز ساختار میكروسموپی نمونه چدن خاكستری را در محلول اچ فایتال قرار می‌دهیم و بعد از گذشت مدتی معین، آن وقت كه سطح نمونه كاملاً اچ شده آن را بیرون آورده و با آب شستشو می‌دهیم نمونه را دوباره با پارچه با دستمال كاغذ كاملاً خشك می‌كنیم و آن را برای بار دوم ریز میكروسكوپ قرار می‌دهیم در اچ مربوطه برای ظاهر شدن كامل و دقیق فازدانه های داخل چدن با پر از گونیا بودن نمونه در سطح و صفحه زیرین میكروسكوپ كاملا مطمئن باشیم برای اطمینان كامل از این موضوع نمونه را طوری داخل ضمیر مخصوص قرار می‌دهیم كه سطح آن روبر بالا باشد بعد با گذشتن روی صفحه زیرین میكروسكوپ و قرار دادن یك مقدار بر روی آن و اعمال فشار توسط بالین آوردن از میكروسكوپ از گونیا شدن سطح نمونه كاملا و مطمئن می‌شویم سپس می‌توانیم سطح نمونه را مشاهده كنیم در این مرحله می‌توانیم به راحتی فازهای موجود در چدن را مشاهده كنیم.

بحث و نتیجه‌گیری
از مشاهده سطح نمونه بعد و قبل از اچ می‌توان نتیجه گرفت كه در ساختار چدن های خاكستری خطوط سیاه رنگ نشانگر گرافیتهای ورقه‌ای می‌باشد كه این گرافیت‌ها در چدن‌ها باعث ایجاد و قابلیت های مختلف از قبل جذب صدا و ارتعاش ماشین كاری مناسب و از طرفی باعث انبساط قطعه در حین انجماد و پایین آوردن استحكام كششی قطعات می‌گردند بر در این مورد می‌توان نتیجه گرفت كه باید این گرافیت‌ها زیاد درشت نباشد تا استحكام كششی قادر بر وجود آوردن فازهای دیگر بصورت سفید و سیاه سفید مشخص می‌شوند هر یك به ترتیب نشانگر وجود فریت و بریت در این چدن می‌باشند.
پرلیت با نرمی‌خواص همواره با بریت كه سخت و شكننده می‌باشد فازی با مقاومت به سایش مطلوب همواره با ماشین كاری خواص را ایجاد كرده اند

ب ـ آماده سازی نمونه چدن را داكتیل و گرافیت كروی
از یك قطعه چدن داكتیل ساخته شده را توسط یك نمونه می‌بریم سطوح آن را توسط سوهان كاملاً گونیا می‌كنیم و یكی از این سطوح را سمباده كاری كرده تا آن را برای مرحله پولیش كاری آماده كنیم سطح سمباده كاری شده را بر روی پارچه پولیش قرار داده و دستگاه پولیش را روشن می‌كنیم عمل پولیش كاری مطلوب گشته به میزان فشاری وارد كه ما درطول معین به نمونه وارد می‌آوریم این فشار باید از مقادیر بالایی رفع خش‌های بزرگتر تا مقادیر پائین برای ظرفیت كاری در فرضش‌های كوچكتر صورت می‌گیرد. نمونه آماده شده را با پارچه كاملاً خشك می‌كنیم و آنرا در زیر میكروسكوپ مشاهده می‌كنیم كه در صفحه بعد دیده می‌شود كه گرافیت در این چدن نمونه را در زیر میكروسكوپ برداشته و داخل محلول اچ نایتال بایكرال قرار می‌دهیم پس از گذشت مدتی معین و زمانی كه از اچ شدن آن تعیین مقدار كردیم آنرا برداشته و با آب شستشو می‌دهیم. سپس نمونه آماده شده را با پارچه كاملا خشك كرده و نتیجه مشاهده سطح نمونه در این مرحله به شكل صفحه بعد می‌باشد.

آزمایش شماره 5
عنوان آزمایش:
بررسی زیرساختار چدن داكتیل
ابزار و مواد آزمایش:
سوها، اره ، سمباده شماره‌های مختلف ، گیره، یك قطعه چدن داكتیل، محلول اچ
مقدمه:
چون داكتیل كه در ایران به نام های چدن نشكن، گرافیت كروی، چدن چكشخوار یا گرافیت چشم گاوی و سد نام لاتین، داكتیل، SP و نودولار نامیده می‌شود كه در آن گرافیت توسط عناصر اضافه شده از قبیل منیزیم، استرانسیم، كه باعث تغییر شكل گرافیت از حالت ورقه‌ای به كروی می‌شوند بدست می‌آید.

تئوری آزمایش
ابتدا یك قطعه چدن داكتیل را توسط سوهان به صورت گونیا درآورده و سپس توسط سمباده های موردنیاز سطح آن را صیقل داده و بعد از اتمام مراحل سمباده كاری بعد از اره كاری و سوهان كاری از مقاومت به سایش بهتر این چدن ها نسبت به چدن‌های خاكستری پی می‌بریم اما نسبت به چدن های سفید نرمتر می‌باشند لذا پس از سمباده كاری گونیا كردن و پولیش كاری و قبل از اچ كردن آن را زیر میكروسكوپ قرار می‌دهیم.

شكل 1 كه در زیرمیكروسكوپ گرافیتهای آن به صورت كروی در اندازه‌های مختلف غالباً كوچك و بزرگ و به طور پراكنده دیده می‌شود و بعد از مشاهده گرافیتها نمونه را مدت 5 الی 7 ثانیه (تا سطح قطعه تیره شود) در محلول نایتال اچ كردن قرار می‌دهیم و سپس بعد از شستن قطعه و خشك كردن سطح آن مجددا برای مشاهده زمینه نمونه را در زیر میكروسكوپ قرار می‌دهیم. با بزرگ نمایی های مختلف آن را مورد بررسی قرار می‌دهیم ابتدا با بزرگنمایی 100 (شكل 2) كه زمینه‌های سفید شبیه ستاره های دریایی را مشاهده كردیم كه اطراف آن سیاه رنگ بوده و البته در این زمینه نیز نقاطی تیره تر از سایر نقاط هستند كه زمینه سفید رنگ همان فریت است كه در اینگونه چدن ها بیشتر از چدن های خاكستری پر كربن مشاهده می‌شد و نقاط تیره گرافیت های كروی هستند كه با بالا بردن بزرگ نمایی میكروسكوپ حدود 500 مشاهده كردیم كه فاز فریت همچون سفید رنگ ولی زمینه سیاه رنگ ورگه های نامنظم سفیدرنگی مشاهده می‌شد كه همان پرلیت بود كه با تمركز بر روی نقاط تیره تر به سختی می‌توان مشاهده نمود كه دو گرافیت با هاله‌ای از نوبت احاطه شده است به همین دلیل به این نوع چدن چشم گاوی گویند. این چدن بعد از چدن خاكستری بیشترین میزان مصرف را دارا می‌باشد قابلیت ماشین كاری های دارند زمینه این نوع چدنها فریتی ـ پرلیتی را مخلوطی از هر دو می‌باشد.

نتیجه:
اره كاری یو سوهان كاری این چدن ها نسبت به چدن های سفید راحتر است اما استحكام آن ها در برابر ضربه وكشش بیشتر است
چدن داكسیل دارای دو نوع چدن با زمینه فریت و چدن با زمینه پرلیت كه چدن با زمینه فریت از استحكام كمتر ولی انعطاف پذیری بیشتر دارا است.
تچزیه و تجلیل: عدم دقت در سرعت سرد كردن و عناصر آلیاژی كروی كننده می‌تواند باعث عدم كروی شدن كامل گرافیت های آن شود.
اینگونه چدن‌ها از قابلیت انعطاف پذیری خوبی برخوردار هستند مقاومت به كشش آنها بسیار مطلوب است از این چدنها در ساختار لوله‌ها اتصالات لوله ها و برخی از چرخ‌ها استفاده می‌شود.

اندازه گرافیت كروی كه بر روی خواص مكانیكی تأثیر می‌گذارند تحت تأثیر روتین زیر است.
الف ـ سرعت سرد شدن
قطعات ریخته گری شده كه دارای مقاطع نازكی هستند با سرعت زیادی تری سرد می‌گردند و در نتیجه اندازه گرفیت‌های كروی كوچكتر شده و تعدا د آنها در سطح مقطع افزایش پیدا می‌كند.
ب ـ تلقیح SI با تلقیح تعداد گرافیت‌های كروی افزایش پیدا كرده و تمایل به ایجاد كاربی در مقاطع نازك تر قطعه كاهش می‌یابد. به همین ترتیب با افزایش مقدار عامل جوانه زا تعداد گرافیت های كروی نیز افزایش پیدا می‌كند.

شماره آزمایش : 6
عنوان آزمایش: بررسی ریزساختار چدن مالیابی
وسایل و مواد موردنیاز: تیغ اره، سوهان، سمابده در شماره‌هایی مختلف ، محلول اچ، میكروسكوپ
مقدمه
اصولاً چدنهای مالیبل چدنهای قبل از یوتكین كه آلیاژی یا غیرآلیاژی هستند كه به منظور ایجاد گرافیت‌های كروی فشرده در آن و نیز دسترسی به مجموعه ای ازاستحكام و نرمی‌تحت عملیات و تابكاری قرار می‌گیرند.

قطعات چدنهای مالیبل ابتدا به صورت چدن سفید ریخته گری می‌شوند بدین علت كه تمام كربن در این چدن در شرایط سیاه تاب كاری به شكل تركیب بوده پس در مرحله عملیات حرارتی با حرارت دادن تا منطقه آستینیت و نگهداری قطعه به مدت كافی در این درجه حرارت آهن در آن تجرزیه گردیده چون مالبل بدست می‌آید. حرارت دادن قطعات تامنطقه فریت باعث تجمع كربن در مناطق مختلف گردیده و پس از مدت زمان معین كربن به شكل نرمكی در زمینه‌ای آبتنی تشكیل می‌شود بالاخره ادامه قابكاری و استفاده از یك عملیات حرارت مناسب و همچنین سرعت سرد كردن می‌توان ساختار زمینه چدن را از فولیت كامل تا یك ساختار پرلیت تغییر داد.

تئوری آزمایش
ابتدا یك تكه چدن مالیبل را توسط سوهان به صورت گونیا درآمده و پس توسط سمباده‌های موردنیاز سطح آن را سیقلی داده و بعد از اتمام مراحل سمباده كاری آن را پولیش كرده و سپس در محلول اچ قرار داده و بعد ا زحدود ده دقیقه آن را برداشته و توسط آن بیشتر و در زیر میكروسكوپ قرار داده كه فازهایی زیر آن مشاهده گردید.

دریافت این فایل

برای دریافت پروژه اینجا کلیک کنید

مقاله چدن چكش خوار

برای دریافت پروژه اینجا کلیک کنید

 مقاله چدن چكش خوار دارای 6 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله چدن چكش خوار  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ريختگي احتمالي در متون زير ،دليل ان کپي کردن اين مطالب از داخل فایل ورد مي باشد و در فايل اصلي مقاله چدن چكش خوار،به هيچ وجه بهم ريختگي وجود ندارد


بخشی از متن مقاله چدن چكش خوار :

چدن چكش خوار
چكیده :
چدن چكش خوار یك آلیاژ آهن ـ كربن به عمل آمده تحت گرماست كه در شرایط ریخته گری به حالت انجماد درمی آید. با یك ساختار بدون گرافیت. یعنی میزان كل كربن به شكل محكم شده (سیمانی شده) وجود دارد. (Fe3C)
دو گروه از چدن های چكش خوار مشخص شده است. (چدن چكش خوار میان سفید و میان سیاه) كه بوسیله تركیب شیمیایی، چرخه دما و زمان جریان گداختگی ، فضای گداختگی و

ویژگی ها و ریزساختار حاصل از آن تشخیص داده می شود.
چدن چكش خوار یك آلیاژ ـ آهن ـ كربن به عمل آمده تحت گرما است. كه در شرایط ریخته گری به حالت انجماد درمی آید. دو گروه از چدن های چكش خوار مشخص شده است. (چدن چكش خوار میان سفید و میان سیاه) كه بوسیله تركیب شیمیایی، چرخه دما و زمان جریان گداختگی ، فضای گداختگی و ویژگی ها و ریزساختار حاصل از آن تشخیص داده می شود.

چدن چكش خوار میان سفید :
ریزساختار چدن چكش خوار میان سفید بستگی به اندازه بخش دارد. بخش های كوچك شامل پرلیت و كربن بازپخت در زمینه فریتی هستند. در بخش های بزرگ سه منطقه وجود دارد:
ـ منطقه سطح كه شامل فریت (آهن) خالص است.
ـ منطقه میانی كه دارای كربن بازپخت و فریت (آهن) و پرلیت است.
ـ منطقه هسته شامل پرلیت، كربن بازپخت و دخول فریتی.
ریزساخت نباید شامل گرافیت ورقه باشد.
چدن چكش خوار پرلیتی و میان سیاه :

ریزساختار چدن چكش خوار میان سیاه یك قالب و زمینه ضرورتاً از فریت (آهن) دارد.
ریزساختار چدن چكش خوار پرلیتی دارای كی قالب برطبق درجه مشخص شده از پرلیت یا محصولات تغییر شكل محصولات سخت شده است.
گرافیت به شكل برآمدگی های كربن بازپخت وجود دارد. ریزساختار نباید شامل گرافیت ورقه باشد.

سیستم تعیین (انتخاب) چدن چكش خوار :

تعیین براساس ISO 5922 (1981) چدن چكش خوار شامل یك حرف نشانگر نوع آهن و دو عدد نشانگر قدرت كششی و دو عدد نشانگر امتداد حداقل است.
الف) حروف كه نشانگر نوع چدن چكش خوار هستند می توانند باشند:

W ـ برای چدن چكش خوار میان سفید
B ـ برای چدن چكش خوار میان سیاه
P ـ برای چدن چكش خوار پرلیتی
پس از این حرف یك فاصله بكار می رود.

ب) اولین دو عدد نشانگر قدرت كششی حداقل است. برحسب نیوتن در هر میلی مترمربع، از یك قطعه آزمایشی به قطر 12 میلی متر تقسیم بر 10 ـ برای مثال: اگر حداقل قدرت كششی N/mm2 350 باشد عدد تعیین 35 خواهد بود.
ج) دو عدد بعدی نشانگر امتداد حداقل است. (L0 = 3d) بعنوان درصدی از قطعه آزمایشی به قطر 12 میلی متر. یك عدد صفر باید اولین عدد باشد وقتی كه مقدار كمتر از 10% باشد برای مثال اگر حداقل امتداد 4% باشد عدد تعیین 4 است و اگر حداقل امتداد 12% باشد عدد تعیین 12 است.
برای مثال عدد تعیین چدن چكش خوار میان سفیدی كه دارای حداقل قدرت كششی N/mm2 400 و حداقل امتداد 5% هنگامیكه بر روی یك قطعه آزمایشی به قطر 12 میلی متر اندازه گیری می شود. W40_05 خواهد بود.

تركیب شیمیایی چدن چكش خوار :
تركیب شیمیایی چدن چكش خوار عموماً مطابق با محدوده داده شده در جدول 1 است. مقادیر كوچك كُرُم (03/0% تا 01/0%) ـ بور (0020/0%) ـ مس (0/1% < ) ـ نیكل (8/0% تا 5/0%) و مولیبدن (5/0% تا 35/0%) نیز گاهی وجود دارند.
جدول (1) : تركیب شیمیایی چدن چكش خوار

% تركیب عنصر
90/2 ـ 16/2 كربن
90/1 ـ 90/0 سیلیسیوم
25/1 ـ 15/0 منگنز
20/0 ـ 02/0 سولفور
15/0 ـ 02/0 فسفر

خصوصیات مكانیكی آهن چكش خوار :
آهن چكش خوار، مانند آهن نرم (واكتیل) مقدار قابل ملاحظه ای نرمی و سفتی را به دلیل تركیب آن از گرافیت گره دار و قالب فلزی كم كربن دارد.
به هر حال به علت روشی كه در آن گرافیت شكل می گیرد در آهن چكش خوار، گره ها به درستی كروی نمی شوند آنگونه كه در آهن نرم (واكتیل) هستند ولی به شكل نامنظم و بی قاعده

جمع می شوند.
آهن چكش خوار و آهن نرم (واكتیل) برای بعضی از كاربردهایی كه در آن نرمی و سفتی مهم هستند بكار می روند. در بسیاری از موارد انتخاب بین آهن نرم و چكش خوار براساس اقتصاد یا دسترسی به آن است بجای اینكه براساس ویژگی ها و خصوصیات باشد.
در كاربردهای خاصی به هر حال آهن چكش خوار یك مزیت مشخص دارد. آن ترجیح داده می شود برای ریخته گری بخش كوچك :
ـ برای قسمتهایی كه باید سوراخ شده، تازه درست می شوند و یا با سرما شكل داده می شوند.
ـ برای قسمتهایی كه نیاز به حداكثر قابلیت تراش را دارند.

ـ برای قسمتهایی كه باید اثر مقاومت خوبی را در دماهای پایین حفظ كنند.
ـ برای قسمتهایی كه مقاومت را می پوشانند (فقط آهن چكش خوار)

آهن نرم (واكتیل) مزیت واضحی دارد جائیكه انقباض تبدیل به حالت انجماد برای پرهیز از قطرات گرم به مقدار كم مورد نیاز است و یا جائیكه آن بخش بیش از حد ضخیم است و اجازه نمی دهد. تبدیل به انجماد همانند آهن سفید انجام شود (تبدیل به انجماد مانند آهن سفید در تمام یك بخش برای تولید آهن چكش خوار ضروری است.)

ریخته گری های آهن چكش خوار در ضخامت های بخشی در محدوده از حدود 5/1 تا 100 میلی متر و وزن های كمتر از 03/0 تا 180 كیلوگرم یا بیشتر تولید می شود.
ویژگی های مكانیكی قطعات آزمایشی چدن چكش خوار باید مطابق با ارقام داده شده زیر باشد:
جدول (2): خصوصیات مكانیكی چدن چكش خوار میان سفید
سختی
HB امتداد
(L0=3d) min 2/0% فشار نمونه N/mm2 قدرت كششی
N/mm2 قطرقطعه آزمایشی
به میلی متر معیار تعیین
230
200
220
220 3 ـ 5
8 ـ 15
4 ـ 8
4 ـ 10 ـــ
210 ـ 170
230 ـ 200
280 ـ 230 360 ـ 340
380 ـ 320
420 ـ 360
480 ـ 400 15 ـ 9
15 ـ 9
15 ـ 9
15 ـ 9 W 35- 04
W 38- 12
W 40- 05
W 45- 07

جدول (3): خصوصیات مكانیكی چدن چكش خوار پرلیت و میان سیاه
سختی
HB امتداد
(L0=3d) min 2/0% فشار نمونه N/mm2 قدرت كششی
N/mm2 قطرقطعه آزمایشی
به میلی متر معیار تعیین
max 150 6 ـــ 300 15 ـ 12 B 30 – 06

عملیات ذوب :
ذوب می تواند با سرد كردن منقطع ذوب یا با فرآیند دوپلكس انجام شود. سرد كردن ذوب در كوره های القا (یا اندوكسیون) كانال مانند یا فاقد هسته، كوره های قوس الكتریكی ، یا كوره های طاقی انجام می شود. در دوپلكس، آهن در یك كوره قوس الكتریكی یا طاقی ذوب می شود و فلز ذوب شدنی به كوره القاء (یا اندوكسیون) كانال مانند برای نگهداری و ریخته گری انتقال
داده می شود.
مواد شارژ (بازگشت ریخته گری، تراشیدن فولاد، آلیاژهای آهن و به جز در ذوب طاقی، كربن) به دقت انتخاب می شوند و عمل ذوب به خوبی كنترل می شود برای تولید فلز كه دارای تركیب و ویژگی های مطلوب باشد.

اصطلاحات كوچكی در تركیب و دمای ریخته گری در مرحله دوم ذوب دوپلكس انجام می شود ولی بیشتر این روند كنترل در كوره ذوب اولیه صورت می پذیرد. قالب ها در شن سبز، شن دارای سیلیكات CO2 ، یا شن دارای صمغ (قالب های پوششی) تولید می شوند.
دامنه وسایل و تجهیزات از ماشین آلات كاملاً اتوماتیك و مكانیزه تا روش های قالب گیری دستی یا مورد نیاز در كف زمینی، بسته به اندازه و تعداد، ریخته گری مورد تولید متغیر است. بطور كلی تكنولوژی قالب گیری در ریخته گری آهن چكش خوار شبیه به تكنولوژی مورد استفاده برای تولید آهن خاكستری است.
عملیات گرما در كوره های مداوم كنترل شده با تولید بالا یا كوره های نوع منقطع كه مجدداً بستگی به نیازمندی های تولید دارند انجام می شود.
پس از تبدیل به انجماد و سرد شدن فلز به حالت آهن سفید درمی آید و دریچه ها (گسیت ها) و sprues خط تغذیه می تواند به راحتی از ریخته گری با ضربه برداشته شود.

با این عمل كه sprues (مهمیز زدن) نام دارد عموماً به صورت دستی با چكش انجام می شود زیرا تنوع و گوناگونی قطعه تولید شده در ریخته گری موجب می شود كه مهمیز كردن (spuring) اتوماتیكی و مكانیزاسیون خیلی مشكل بشود. پس از مهمیز كردن (spuring) قطعه های ریخته گری تحت عملیات گرما قرار می گیرند در حالیكه دریچه ها و بالا برنده ها به قسمت ذوب برای عملیات مجدد برمی گردند.

دریافت این فایل

برای دریافت پروژه اینجا کلیک کنید

تحقیق در مورد آهن و فولاد

برای دریافت پروژه اینجا کلیک کنید

 تحقیق در مورد آهن و فولاد دارای 54 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد تحقیق در مورد آهن و فولاد  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ريختگي احتمالي در متون زير ،دليل ان کپي کردن اين مطالب از داخل فایل ورد مي باشد و در فايل اصلي تحقیق در مورد آهن و فولاد،به هيچ وجه بهم ريختگي وجود ندارد


بخشی از متن تحقیق در مورد آهن و فولاد :

وضعیت جهانی مواد اولیه برای تولید آهن و فولاد
انتخاب شیوه های تولید آهن و فولاد به روش كوره قوس الكتریكی و غیره می تواند به نوع كمیت ذخایر مواد اولیه در دسترس و عیار آنها بستگی داشته باشد . همچنین انتخاب فرایندهای احیای مستقیم در كوره های تنوره دار ،‌كوره ها ی دوار،‌بسترهای سیال و غیره نیز به نوع سنگ آهن و عیار آهن در دسترس بستگی دارد،‌زیرا در روشهای احیای مستقیم سنگ آهن و نیز نوع و كیفیت مواد اولیه می تواند در كیفیت آهن اسفنجی، چدن و فولاد تولیدی و در نتیجه مصرف انرژی، مواد ،‌استهلاك كوره ها و بازده آنها در فرایند تولید آهن و فولاد تأثیر داشته باشد.

تركیب گاز خروجی نیز خود متأثر از نوع سنگ آهن و بازده گاز احیاكننده بوده و می تواند در فرایند تولید گاز در برخی از روشها در طول كاتالیزورهای مصرفی مؤثر باشد.
ماده اولیه برای ساخت و تولید گندله
برای گندله سازی سنگهای آهن خرد و آسیا شده با دانه بندی بین صفر و صد میكرون در سطح جهان به عنوان خوراك گندله عرضه می گردد. این ماده اولیه در صورت آسیاكردن تكمیلی در مدتی كوتاه برای واحدهای احیای مستقیم مانند مجتمع های فولاد اهواز و مباركه كه مجهز به تجهیزات گندله سازی هستند، باری مناسب بشمار می آیند. در برخی از فرایندهای احیای مستقیم از گندله خام و خام سخت شده نیز استفاده می شود.

ماده اولیه برای ساخت و تولید كلوخه
سنگهای آهن تجاری با دانه بندی زیر 10 میلیمتر (معمولا 6 میلیمتر) برای كاربرد در كوره بلند و واحدهای احیای مستقیم در سطح جهانی به عنوان خوراك كلوخه عرضه می گردد. این مواد برای استفاده در كوره بلند مستقیماً به بار اولیه دستگاه كلوخه سازی اضافه می شود و برای استفاده در روشهای احیای مستقیم می‌تواند بعد از آسیا شدن مجدد به مواد بار اولیه گندله نیز اضافه گردد.

در مجتمع های احیای مستقیم مجهز به واحدهای گندله سازی خوراك كلوخه برای گندله سازی نیز مناسب است بخصوص كه حمل و نقل این ماده نسبت به خوراك گندله سهلتر و تلفات نسبی آن در حمل و نقل كمتر است،‌مضافاً به اینكه تجهیزات ویژه ای برای حمل و نقل لازم ندارد.

گندله طبیعی
سنگهای آهن با ابعادی حدود 6 تا 7 میلیمتر نیز در بازارهای بین المللی عرضه می گردد . اگر دانه بندی سنگهای 15 میلیمتر باشد به عنوان گندله طبیعی عرضه می شود. این ماده پیش از مصرف سرند شده و پس از حذف نرمه آنها می تواند در كوره های احیای مستقیم مورد استفاده قرار گیرد.

به علت سطوح خاص این سنگها بویژه گوشه های تیز دانه های آن ونیز سختی پایینتر آن نسبت به گندله های پخته ، در كوره نرمه بیشتری تولید می كند. گندله های طبیعی را نیز می توان پس از خرد و آسیا كردن به بار اولیه كلوخه سازی اضافه كرد.

4ـ1ـ مرغوبیت جهانی سنگ آهن برای احیای مستقیم
همانطور كه پیش از این اشاره شد ،‌در انتخاب سنگهای آهن برای فرایندهای احیای مستقیم توجه به آنالیز شیمیایی در اولویت قرار دارد. كیفیت سنگهای آهن از نظر ناخالصی ها در طیف وسیعی قرار دارند. سنگهای آهن با عیار بالا و با تركیبات بازی در اولویت قرار دارند.

4ـ2ـ وضعیت جهانی آهن قراضه
در اغلب روشهای احیای مستقیم مانند روشهای میدركس، پوروفر، اج ـ وای ـ ال و قائم به علت ویژگی آهن اسفنجی تولیدی، ذوب آن جهت پالایش به تنهایی مقدور نیست، لذا باید یا دربار كوره بلند و یا در كنورتور و یا در حوضچه مذابی از آهن قراضه در كوره قوس و یا به بار مذاب كوره القایی اضافه شود.

با توجه به افزایش ریخته گریهای مداوم و كاهش ضایعات آنها نسبت به ریخته گریهای غیر مداوم و افزایش تولید فولاد در كوره های قوس الكتریكی و افزایش نسبی مصرف آهن قراضه در آنها، میزان قراضه برگشتی بمرور كاهش می یابد.

مضافاً به اینكه وجود ناخالصیهای غیر مجاز و تنوع قراضه ها شرایط كار با آنها را بمرور مشكلتر می سازد . كمبود آهن قراضه برای كنورتور می تواند بوسیله آهن اسفنجی جبران گردد زیرا هم تركیب آهن اسفنجی یكنواختر و هم درجه فلزی آهن بالاتر است و لذا آهن اسفنجی برای كاربرد به جای آهن قراضه ، مجاز و مطلوب می باشد.

با توجه به اینكه تولید یك تن فولاد خام در روش سنتی حدود 58/2 تن سنگ آهن ، سنگ آهك و كك لازم دارد،‌حال آنكه همین مقدار فولاد خام را با حدود یك تن قراضه با مقدار محدودی مواد آلیاژی می توان تولید كرد، ارجهیت تولید فولاد از آهن قراضه نسبت به تولید آن از مواد اولیه معدنی مشخص می شود.

میانگین مصرف آهن قراضه برای تولید 723 میلیون تن فولاد خام طی دهه 1990 میلادی بالغ بر 9/327 میلیون تن بوده است (‌ردیف 2 جدول 5ـ1) ،‌یعنی حدود 50 درصد فولاد خام تولیدی، از طریق مصارف آهن قراضه تولید شده است، لذا هرچه مواد اولیه كمتری برای تولید فولاد مورد نیاز باشد، متناسباً استخراج حمل و نقل، فرآوری مواد كمتر و در نتیجه مواد آلوده كننده كمتری به محیط زیست وارد خواهد شد.

علاوه بر صرفه جوییهای فوق،‌تأمین انرژی برای كلوخه سازی ،‌گندله سازی ،‌كك سازی و غیره را نباید از نظر دور داشت. مجموع صادرات و واردات آهن قراضه 10 كشور در دهه 1990 میلادی در جدول 6 آمده است. از داده های این جدول و مقایسه آن با ارقام جدول 1ـ5 می توان دریافت كه در دهه 1990 میلادی :
ـ مجموع صادرات و واردات آهن قراضه این كشورها ( ستون 12 ، جدول 1ـ6) ،‌از صادرات و واردات جهانی آهن قراضه (‌ردیف 3 و 1ـ5) كمتر است. اختلاف این دو صادرات و واردات آهن قراضه سایر كشورها می‌باشد.

ـ آمریكا بین كشورهای صادر كننده آهن قراضه، بیشترین سهم را دارد و پس از آن كشورهای اروپایی و بالاخره شوروی سابق عمده ترین صادر كننده در بلوك شرق بوده اند.
ـ در بین كشورهای وارد كننده آهن قراضه ،‌ایتالیا و اسپانیا عمده ترین واردكنندگان آهن قراضه بوده اند و كشورهای تركیه،‌كره جنوبی ،‌هندوستان و تایوان در مقامهای بعدی قرار دارند و میزان واردات آنها بمرور افزایش یافته است.

ـ‌با توجه به روند صعودی تولید فولاد خام در كشورهای رو به رشد (ردیفهای 1 و 2 جدول 1ـ5) و برخورداری از ریخته گریهای مداوم و تولید نسبی قراضه كمتر، كمبود آهن قراضه این كشورها آنها همه ساله افزایش یافته است به طوری كه میزان واردات آهن قراضه این گروه كشورها از 647/4 میلیون تن در سال 1981 میلادی به 372/10 میلیون تن در سال 1990 افزایش یافته است (ردیفهای 2 تا 4 جدول 1ـ5) . در این گروه كشورها در سال 1990 میلادی 254/14 میلیون تن آهن اسفنجی تولید و بجای آهن قراضه مصرف شده است.

سنگ آهن و مشخصات آن
سنگ آهن مهمترین ماده اولیه برای تولید آهن و فولاد می باشد. به طور كلی قسمت عمده سنگ آهن در روش سنتی تولید آهن و فولاد (كوره بلند / كنورتور) و فقط قسمت جزئی از آن در سایر روشها بخصوص احیای مستقیم مصرف می شود ،‌به طوری كه از كل مقدار سنگ آهن كه در جهان مورد استخراج قرار می‌گیرد، كمتر از 10 درصد آن به منظور كاربرد در روش احیای مستقیم و بیش از 90 درصد آن در كوره بلند مصرف می گردد.

مشخصات لازم برای سنگ آهن با توجه به نوع مصرف و منطقه تولید و تهیه، متفاوت می باشد. مثلاً سنگ آهنی كه بخوبی در روش سنتی قابلیت كاربرد دارد ممكن است به هیچ وجه قابل مصرف در روش های احیای مستقیم نباشد و یا مشخصات لازم برای مصرف خاك سرخ در رنگ سازی كاملاً متفاوت از مصارف متارلوژی آن است.

بدین ترتیب ملاحظه می شود كه نه تنها مشخصات لازم برای سنگ آهن در مصارف مختلف و همچنین نقاط مختلف یكسان نیست حتی در مورد هر كوره بلند و یا روش احیای مستقیم باید مشخصات سنگ آهن با نوع كوره ، ظرفیت ، ارتفاع آن و غیره مطابقت داشته باشد. در جدول 2ـ1 مواد اصلی لازم برای تولید یك تن فولاد را نشان می دهد.

جدول 2ـ1 مواد اولیه اصلی لازم هر تن فولاد
ماده اولیه مقدار به ازای هر تن فولاد ملاحظات و محل مصرف
سنگ آهن 1500 تا 2000 كیلوگرم
كك 400 تا 500 كیلوگرم در كوره بلند و روش سنتی

سنگ آهن 100تا200 كیلوگرم در كوره بلند و تولید گندله خودگداز
هوا 1900 تا 2000 كیلوگرم در كوره بلند
مواد افزودنی مانند ینتونیت 10 تا 50 كیلوگرم در گندله سازی
اكسیژن 40 تا 50 متر مكعب در فولاد سازی از چدن (كنورتور)
گاز طبیعی 100 تا 120 متر مكعب در كوره بلند

گاز طبیعی 300 تا 700 متر مكعب در احیای مسقیم بر حسب نوع روش
انرژی الكتریكی 500 تا 600 كیلووات در فولادسازی از آهن اسفنجی
در كوره قوس الكتریكی
انرژی 5/1 تا 3 میلیون كیلووات تولید گندله و پخت آن
انرژی 3/0 تا 5/0 میلیون كیلو كالری پخت كلوخه
آب 70 تا 80 مترمكعب

نسوز 30 تا 50 كیلوگرم بر حسب نوع روش

مشخصات هریك از مواد اولیه جدول 2ـ1 به نوع روش و عوامل بستگی دارد كه در این بخش فقط مشخصات مربوط به سنگ آهن مورد بررسی قرار خواهد گرفت.
كاربرد سنگ آهن برای تولید آهن و فولاد به طور معمول به یكی از اشكال زیر صورت می گیرد:
سنگ آهن دانه بندی شده
سنگ آهن دانه بندی شده امروزه كمتر مورد مصرف می باشد. علت این امر را در خاصیت احیاپذیری كم آن، می توان توجیه كرد. در هر حال برای مصرف سنگ آهن به صورت مستقیم در تهیه آهن باید ابعاد آن كاملاً مشخص باشد.

سنگ آهن بصورت كلوخه
كلوخه متداولترین روش كاربرد سنگ آهن می باشد. همه ساله حدود 700 میلیون تن كلوخه تولید و در صنایع تولید آهن و فولاد مصرف می شود.
سنگ آهن به صورت گندله
تولید گندله در حال حاضر حدود 300 میلیون تن در سال می باشد كه بیش از 80 درصد آن در كوره بلند و بقیه در احیای مستقیم مصرف می شود. بدیهی است مشخصات گندله برای مصرف در هریك از روشها متفاوت می باشد.

طرز تشكیل سنگهای معندی آهن در طبیعت
به طور كلی می توان گفت كه چگونگی تشكیل سنگهای معدنی آهن و خواص كانی های متشكله آن از نظر فیزیكی و شیمیایی (‌پرعیار كردن ،‌كلوخه كردن و غیره) بستگی به تشكیل و تغییرات آنها در دورانهای زمین شناسی دارد. لذا چگونگی تشكیل سنگ آهن در طبیعت بسیار مهم می باشد. تشكیل كانسارهای آهن به صورتهای مختلف انجام گرفته و از نظر زمین شناسی به چهاردسته تقسیم شده اند كه عبارتند از :

ـ كانسارهای رسوبی
ـ كانسارهای آتشفشانی یا هیدروترمال،
ـ كانسارهایی كه از پرعیار شدن آهن محتوای آنها ناشی از حلالیت و خروج ناخالصی های موجود در سنگ بوجود آمده اند.

ـ كانسارهایی كه منشاء سولفوری داشته و در اثر تغییرات فیزیكی و شیمیایی آنها، تبدیل به كانسارهای آهنی شده اند . كه به طور مختصر به شرح هریك از آنها پرداخته .
الف ـ كانسارهای رسوبی
این كانسارها منشاء رسوبی دارند و معمولا به صورت لایه ای هستند. عیار آهن آنها بستگی به رسوب هم زمان كانی آهن دار با سایر ناخالصی ها دارد و معمولا همراه با كانی های رسی و سیلیسی می باشد. مشخصه عمومی سنگهای رسوبی ، تراكم و سختی نسبتا زیاد آنهاست.

مهمترین این كانسارها عبارتند از :
1ـ تاكونیت و نیمه تاكونیت

لغت تاكونیت به سنگهای آهنی اطلاق می شود كه كاملا متراكم و معمولا بسیار سخت می باشند. اكثرا سنگ به همان شكل اولیه باقیمانده و اثر عوامل طبیعی در تخریب و هوازدگی آنها ناچیز می باشند. نیمه تاكونیت ها سنگهایی هستند كه كم و بیش مورد عمل هوازدگی قرار گرفته اند.
به طور كلی تاكونیت های دارای قابلیت پرعیار شدن بالا می باشند. كانی آهن دار در این سنگها می تواند مختلف و شامل كانی های اكسیدی، اكسیدهای آبدار،‌سیدریت و غیره باشد و معمولا بر حسب نوع كانی اصلی آن دسته بندی می شوند، مانند تاكونیت های مگنتیتی ،‌تاكونیت سیدریتی ،‌تاكونیت گوتیتی و غیره.

كانسارهای تاكونیت در كشورهایی مانند ونزوئلا ـ آمریكای شمالی ( معادن آهن مزابی در ایالت مینسوتا) دیده می شود.
2ـ ژاسپیلت ها
این سنگها كه از رسوب هم زمان اكسید آهن و كانی ژاسپر (‌كانی های سیلیسی) تشكیل شده اند معمولابه صورت لایه های منظم كانی ژاسپر و اكسید آهن در طبیعیت یافت می شود. این سنگها مانند تاكونیت ها می‌باشند، با این تفاوت كه حاوی سیلیس بیشتر بوده و نوع كانی آهن دار آن معمولا هماتیت است.
3ـ ایتابریت ها

در این سنگها كانی آهن دار اغلب هماتیت بوده و گاهی نیز سیدریت در آنها دیده می شود. معمولاً این كانسارها فاقد كانی های رسی می باشد. مشخصه اصلی این سنگها توزیع بسیار دانه ریز سیلیس در آنها می‌باشد این كانسارها در برزیل به وفور یافت می شود و قسمت عمده معادن سنگ آهن برزیل در ایالت Minas – gerais از این نوع بوده كه اغلب به صورت شیست می باشند.
4ـ لاتریت ها

لاتریت ها نیز معمولا متراكم و سخت بوده و كانی آهن دار در این سنگها معمولاً اكسیدهای آهنی آب دار مانند لیمونیت می باشد. این سنگها معمولا همراه با سایر كانی های منگنز دار، كرم و نیكل دار مانند معادن سنگ آهن ونزوئلا ،‌فیلیپین ، و غیره دیده می شوند.
5ـ اوولیتیك
در این كانسارها به طور كلی كانی آهن دار ،‌لیمونیت بوده و قسمت عمده معادن سنگ آهن لرن (فرانسه) از این نوع می باشد.
6ـ معادن سیدریتی
در این كانسارها كانی آهن دار به طور عمده از سیدریت تشكیل شده و معادن آهن پنسیلوانیا در آمریكا از این نوع است.
7ـ معادن شنی
در این نوع كانسارها سنگ آهن خرد شده و به صورت دانه های نسبتاً ریز در آمده اند و اكثر معادن كانادا، زلاندنو و هندوستان از این نوع می باشند.

ب ) كانسارهای آتشفشانی یا هیدروترمال
این كانسارها اكثراً حاوی كانی های سایر عناصر مانند تیتان می باشند. اگر منشاء آتشفشانی داشته باشند به صورت عدسی یا توده های بزرگ در طبیعت یافت شده و اگر منشاء آنها هیدروترمال باشد معمولا به صورت رگه ای دیده می شوند. كانی آهن دار معمولا منگنیت می باشد كه گاهی در سطح اكسید شده و قسمتی از مگنتیت به هماتیت تبدیل شده است. این نوع كانسارها را می توان در ایالت میسوری آمریكا ،‌آلاسكا ،‌كانادا و سوئد مشاهده نمود.

ج)كانسارهای پر عیار شده در اثر حلالیت ناخالصی ها و خروجی آنها از سنگ
این نوع كانسارها می توانند منشاء رسوبی یا آتشفشانی داشته باشند. قسمتی از ناخالصی های آنها در دورانهای زمین شناسی توسط آبهای سطحی بتدریج حل شده و از سنگ خارج شده اند و بدین ترتیب عیار آهن بتدریج افزایش یافته و كانسارهای بزرگ آهن نسبتاً‌غنی را تشكیل داده اند. از این نوع كانسارها در برزیل، استرالیا ،‌بیهار هندیوتان و كانادا (لابرادور) دیده می شود.
د) كانسار با منشاء سولفور

در این كانسارها كانی اصلی و اولیه به صورت سولفور بوده و در شرایط اكسید كننده این سولفورها كه بطور عمده از پیریت و پیروتیت تشكیل می شده اند تجزیه و اكسید شده اند. مشخصه اصلی این نوع معادن وجود گوگرد باقیمانده در آنها می باشد. از این نوع كانسار در كشورهای اروپایی مانند اسپانیا و معادن آنتاریو كانادا یافت می شود.

ه ) كانسارهای كنگلومرا
این كانسارها به صورت كنگلومرا بوده و دانه های اكسید آهن كه بیشتر هماتیت است توسط سیمان لیمونیتی به یكدیگر اتصال می یابند. قسمتی از معادن برزیل از این نوع می باشد.
كانی شناسی سنگهای آهن

كانی شناسی در كاربرد سنگهای معدن آهن اهمیت فراوانی دارد. بسیاری از كانی ها كه ممكن است عیار بالایی نیز از آهن داشته باشند به علت نوع تركیب كانی به عنوان ماده اولیه آهن و فولاد قابل مصرف نیستند. مثلا فایالیتFeO)2 (SiO2. با وجود آنكه از آهن نسبتا غنی می باشد (عیار آهن حدود 55 درصد) ولی به علت تركیب سیلیكاته آن كه عملاً در روشهای تولید آهن و فولاد غیر قابل احیا می باشد، در متالورژی آهن قابل كاربرد نیست. در بین انواع كانی های آهن دار تعداد محدودی از آنها از نظر متالورژی آهن مهم و قابل مصرف می باشند.

مهمترین آنها كانی های اكسیدی و سیدریت است. در بین كانی ها اكسیدی بعضی از آنها به علت خاصیت احیاپذیری كم (مگنتیت) به صورت مستقیم كاربرد ندارند و باید مورد عملیات كلوخه سازی یا گندله سازی قرار گیرند تا شكل كانی شناسی آن در جریان این عملیات تغییر یابد و سپس بكار برده شوند. سرانجام در بعضی از كانی ها وجود عناصری كه می توانند نقش مهمی در آلودگی محیط زیست داشته باشند، مانند كانی ها ارسنیك دار مانع از كاربرد آنها می باشد.
در جدول 2ـ2 كانی های مهم آهن دار و بعضی از مشخصات آنها نشان داده شده است.

ارزشیابی سنگ معدن آ‌هن
عوامل بسیاری در ارزشیابی سنگ معدن مؤثر می باشند كه به طور خلاصه عبارتند از :‌
1ـ رطوبت و آب تبلور
مقدار رطوبت سنگ معدن بین 0 تا 20 درصد تغییر می كند،‌آب موجود در سنگهای معدن ممكن است رطوبت یا آب تبلور باشد. در بعضی از كانی های لیمونیتی مقدار آب تبلور می تواند به 15 الی 16 درصد نیز برسد. هرقدر آب موجود در سنگ معدن بیشتر باشد ارزش آنرا بیشتر كاهش می دهد. وجود آب در سنگ معدن باعث گران شدن حمل و نقل و همچنین افزایش مصرف انرژی برای بی آب كردن آن می گردد.

بخصوص در مورد آب تبلور باید در نظر داشت كه حذف آن در درجه حرارت بالاتری نسبت به رطوبت انجام گرفته و هزینه انرژی مصرفی برای حذف آن بالاتر خواهد بود.

2ـ عیار آهن
عیار سنگ آهن عامل اصلی در ارزش آن می باشد. معمولا عیار پایه ای برای سنگ آهن در نظر گرفته می شود و سنگهای پرعیار مشمول اضافه قیمت تصاعدی شده و سنگ با عیار كمتر مشمول جریمه می شود . عیار پایه برای سنگهای مصرفی در كوره بلند 5/51 درصد و در مورد كنستانتره های احیای مستقیم حدود 67 درصد است.
3ـ اندیس بازی

اندیس بازی سنگ یعنی در حقیقت نسبت نیر در ارزشیابی سنگ معدن موثر بوده و با افزایش عددی این نسبت ارزش سنگ نیز بالا خواهد بود. همچنین نسبت نیز در ارزشیابی موثر بوده و با افزایش آن ، قیمت سنگ نیز بالا می رود.

4ـ ناخالصی ها
ناخالصی ها موجود در سنگ معدن روی ارزشیابی آن اثر عمده دارند. در بین این ناخالصی ها عنصر فسفر بسیار مهم می باشد و با افزایش مقدار فسفر در سنگ معدن ارزش سنگ كاهش می یابد. همچنین وجود سایر ناخالصی های نامطلوب باعث كاهش قیمت سنگ معدن می گردد. سرانجام وجود ناخالصی های مطلوب مانند كانی های منگنز دار و یا افزایش اندیس بازی سنگ معدن باعث افزایش قیمت می شود.

5ـ ابعاد
ابعاد سنگ معدن خود عامل مؤثری در ارزشیابی آن می باشد. با كاهش ابعاد سنگ بر ارزش آن افزوده می شود. كاهش ابعاد سنگ معدن باعث صرفه جویی در هزینه خردایش بعدی آن شده و همچنین به علت آنكه وزن مخصوص ظاهری سنگ را افزایش می دهد،‌لذا سنگ حجم كمتری را اشغال كرده و هزینه حمل و نقل آن كاهش می یابد.

خرد بودن ابعاد سنگ محدود بوده و چنانچه از حدی كمتر باشد به علت مشكلات مربوط به حمل و نقل مواد بسیار دانه ریز ، از ارزش سنگ كاسته می گردد. ذرات بسیار دانه ریز بخصوص در حجم های كوچك هزینه حمل و نقل بالایی دارند، در صورتی كه در حجم های بزرگ می توان آنها را توسط لوله جابجا كرد و هزینه حمل و نقل را بسیار كاهش داد.

به طور كلی از نظر ابعاد، سنگهای اهن به چند دسته تقسیم می شوند كه عبارتند از :
ـ سنگ درشت كه معمولا متوسط ابعاد آن از 50 میلیمتر بزرگتر است.
ـ سنگ متوسط كه دارای ابعادی بین 1 تا 50 میلیمتر می باشد.
ـ سنگ خرد كه ابعاد آن 1 تا 10 میلیمتر می باشد.
ـ سنگ دانه ریز با ابعاد 1/0 تا 1 میلیمتر .

ـ نرمه یا پودر كه معمولاً ابعاد آن كمتر از 74 میكرون (200 مش ) است.
ارزش سنگ معدن از سنگ درشت تا سنگ دانه ریز افزایش یافته و در مورد نرمه مسائل بسیاری از قبیل حجم، چگونگی حمل و نقل و غیره روی ارزش آن اثر می گذارند.

چگونگی حمل و نقل نیز خود در ارزش سنگ معدن در محل معدن اثر می گذارد. با توجه به اینكه حمل و نقل دریایی 5 الی 10 بار ارزانتر از حمل توسط كامیون و راه آهن می باشد و حمل توسط كشتی های بزرگ با ظرفیت های بالا (بالغ بر صد هزار تن) حداقل 30 تا 40 درصد ارزانتر از حمل با كشتی های كوچك است، لذا معادن سنگ آهن كه در نزدیكی دریاها بخصوص دریاهای عمیق قرار گرفته اند از ارزش بالاتری برخوردارند

. حمل نرمه سنگهای معدنی توسط لوله نیز راه حل جالبی برای جابجایی مواد بسیار ریز می باشد ولی دامنه كاربرد آن به نواحی گرمسیر( نقاطی كه امكان یخ زدن وجود ندارد ) و مسطح ( غیر كوهستان) محدود می شود. همچنین خاصیت فرسایشی ذرات، شكل آنها (گرد و یا گوشه دار بودن ) و غیره اثر روی انتقال آنها توسط لوله به منظور حمل و نقل دراد.

6ـ قابلیت پر عیار شدن
بیشتر سنگهای آهن امروزه عملا مورد عملیات كانه آرایی به منظور پر عیار شدن ویا حذف ناخالصی های نامطلوب آن قرار می گیرند. لذا قابلیت پرعیار شدن و هزینه آن در ارزشیابی سنگ معدن مؤثر خواهد بود . به طور كلی روشهای فیزیكی و مغناطیسی ارزانتر از روش فلوتاسیون می باشند،‌لذا كانی های آهن دار كه خاصیت مغناطیسی باشند با هزینه كمتری قابل پرعیار شدن هستند. سرانجام توزیع ناخالصی ها در سنگ معدن نیز در هزینه پرعیار كردن اثر می گذارد.

هر قدر توزیع ناخالصی ها دانه درشت تر باشد امكان عمل پرعیار كردن در ابعاد درشت تری وجود داشته و هزینه آن كمتر خواهد بود. در هر حال قابلیت پرعیار شدن سنگ و هزینه آن از عوامل مهم در ارزشیابی سنگ آهن می باشد.

7ـ قابلیت خردایش
خردایش سنگ یكی از گرانترین عملیات كانه آرایی می باشد. عملا بیش از 50 درصد هزینه و 70 درصد انرژی مصرفی در هر كارگاه كانه ‌آرایی صرف خردایش می گردد. لذا قابلیت خردایش سنگ آهن روی ارزشیبای آن اثر بسیار مهم دارد.

در خردایش سختی سنگ یكی از عوامل اصلی بوده و هرقدر سختی سنگ بیشتر باشد هزینه خردایش آن بالاتر خواهد بود. بسیاری از سنگهای معدنی به آسانی تا ابعاد كوچك ( حدود 1 میلیمتر) خرد می شوند ولی خردایش نرم آنها مواجه با اشكال و هزینه و مصرف انرژی زیاد می باشد. قابلیت خردایش سنگ را می‌توان به دو قسمت تقسیم كرد كه عبارتند از :

الف ـ قابلیت خردایش درشت
قابلیت خردایش درشت كه مربوط به خردكردن سنگ تا ابعاد حدود 1 میلیمتر می باشد. در این قابلیت وجود درز، ترك ،‌شكاف ، تراكم ، تخلخل صفحات كلیواژ، رگه های ناخالصی و سرانجام سختی از عوامل مهم هستند.

ب ـ قابلیت خردایش نرم
قابلیت خردایش نرم مربوط به خردایش سنگ از ابعاد حدود 1 میلیمتر به ابعاد مورد نظر می باشد. معمولا خردایش نرم برای تولید گندله بكار گرفته می شود و حد خردایش نرم در حدود 44 میكرون قرار د ارد. در این خردایش سختی سنگ و شكل بلوری و خواص فیزیكی آن از عوامل اصلی می باشند. لذا بسته به نوع عملیاتی كه باید روی سنگ معدن انجام شود و نوع مصرف سنگ آهن قابلیت خردیاش درشت و یا نرم در ارزشیابی سنگ موثر خواهد بود.

8ـ شكل و چگونگی عملیات انجام شده بر روی سنگ معدن
عملیات قبلی انجام شده بر روی سنگ معدن یكی دیگر از عوامل ارزشیابی سنگ آهن می باشد. سنگ آهن به صورتهای مختلفی در صنعت وجود دارد كه عبارتند از :‌
ـ سنگ آهن به صورت مستقیم
سنگ معدنی آهن دار به صورت مستقیم سنگی است كه از معدن استخراج و پس از خردایش تا میزان معینی مستقیما به بازار عرضه می گردد.

ـ‌كنستانتره آهن
كنستانتره های آهن سنگهای معدنی هستند كه پس از استخراج و خردایش مورد نظر عملیات كانه آرایی قرار می گیرند و معمولا دارای عیار آهن بالا بوده و فاقد ناخالصی ها نامطلوب می باشند.

ـ‌كلوخه
برای تولید كلوخه سنگ آهن پس از خردایش مورد عمل كلوخه سازی قرار می گیرد. معمولا به علت آنكه كلوخه قابلیت حمل و نقل زیاد را ندارد و در جریان حمل و نقل های طولانی خرد می شود این شكل سنگ آهن در بازار وجود نداشته و عمل كلوخه سازی در خود كارخانه ذوب آهن انجام می گیرد.

ـ‌گندله
گندله یكی از متداول ترین شكل سنگ آهن موجود در بازار می باشد. در گندله سنگ آهن پس از خردایش و عملیات كانه آرایی به صورت گندله در آمده و به بازار عرضه می گردد. تولید آهن كه در میان فلزات بیشترین مصرف را دارد ، 95% ذخیره فلزی تولید شده در تمام دنیا را به خود اختصاص می دهد و بنیان تمدن امروزی را تشكیل می دهد. دلیل این موضوع نیز فراوانی ، سهولت ، قیمت كم و استحكام زیاد آن است.

آهن در ساخت انواع ماشین های سبك و سنگین ، كشتی ها ،‌راه آهن ، پل ها ، سدها ،‌ساختمان سازی ،‌تهیه اداوات جنگی، لوازم خانگی و ساخت كارخانه ها به مصرف می رسد. 99% از كل مصارف سنگ آهن مربوط به صنایع تولید فولاد و چدن می شود.
مصارف دیگر سنگ آهن كه بسیار ناچیزند عبارتند از : مصرف سنگ آهن در بتن ، استفاده در تولید سیمان ، استفاده در گل حفاری ، استفاده به عنوان واسطه سنگین در شستشوی زغال سنگ و استفاده به عنوان رنگدانه.

در كارخانه های ذوب آهن ، كانسنگ آهن یا كك و سنگ آهك مخلوط شده و سپس ذوب می گردد. سنگ آهك دمای ذوب كانسنگ آهن را كاهش داده و كك با اكسیژن كانسنگ تشكیل گاز كربنیك را می دهد. آهن ذوب شده كه حاوی 3 تا 4% كربن است برای مصارف گوناگون استفاده می شود.
99% از كل مصرف كربن و مقادیر متغیری آلودگی های سولفور ،‌سیلیس و فسفات است كه این آلودگی ها اثر منفی در خواص چدن ایجاد می كند . گاهی چدن حاوی 2 تا 5/3% كربن ومقادیر كمی منگنز است. چدن نقطه ذوب 1470-1420 K دارد كه پائین تر از اجزاء‌اصلی سازنده آن است و زمانی كه آهن و كربن به اتفاق گرم می شوند،‌محصول اولیه ذوب می شود. چدن ها بی نهایت مستحكم ، سخت و شكننده هستند. چدن نرم ( كارشده) چدنی گرم و سفید است كه تمایل به شكنندگی دارد.

فولاد كربنی حاوی 5/0 تا 5/1 % كربن است و محصولی سخت و چكش خوار است اما مانند چدن دیرگداز (نسوز) نیست. فولاد آلیاژهای حاوی مقادیر متغیری كربن است و به خوبی فلزاتی چون كرومیم ،‌وانادیوم ،‌مولیبدن،‌نیكل ،‌تنگستن و . . . می باشد.

آهن كربن دار به كوره تهیه فولاد منتقل می شود تا كربن و دیگر ناخالصی های آن حذف شده و در ضمن عناصر بخصوصی به آن اضافه گردد تا خواص ویژه ای در آن ایجاد شود. عناصری كه در تهیه انواع فولاد استفاده می شوند عبارتند از :‌كروم ،‌منگنز ،‌كبالت، وانادیوم، نیكل ، تنگستن ، مولیبدن، مس ، سرب ،‌نیوبیوم و سیلیس.

نوع فولاد خصوصیت مهم
كروم دار ضد زنگ ، مقاوم در برابر حرارت بالا
منگنز دار مقاوم، مقاومت سایشی بسیار خوب ، سخت
وانادیم دار مقاوم ، هادی خوب ،‌خاصیت ارتجاعی خوب
نیكل دار ضد زنگ، سخت و مقاوم

مولیبدن دار مقاوم ، هادی ،‌مقاوم در برابر شوك و ضربه
تنگستن دار سخت بالاو مقاوم در برابر حرارت بالا
كبالت دار دارای خاصیت مغناطیسی دائم، مقاوم در برابر حرارت بالا
مس دار ضد زنگ و قابل استفاده در قطعات ماشین
نیوبیوم دار مقاوم در برابر حرارت بالا
سیلیس دار ضد زنگ،‌مقاوم در برابر حرارت و سایش
جدول 6 ـ خصوصیات مهم انواع فولاد
اكسیدهای فریك در تولید ذخیره مغناطیسی در كامپیوترها استفاده می شود. آنها اغلب با مواد مركب دیگر مخلوط می شوند و خواص مغناطیسی آنها در محلول باقی می ماند.

موارد كاربرد اكسید آهن طبیعی:
رنگ سازی، جوهر چاپ،‌مداد شمعی پلاستیك، لاستیك، كاغذ ،‌بتون و مواد ساختمانی ،‌ساروج، آجر و كاشی ،‌جلای سرامیك،‌غذای دام، داروسازی، لوازم آرایشی ،‌تهیه شیشه های رنگی ، رنگین كردن مواد ساختمانی ،‌ضد زنگ ، كاتالیزور.

موارد كاربرد اكسید آهن مصنوعی :
رنگ ،‌لاستیك‌، پلاستیك، لوازم آرایشی ، داروسازی ،‌رنگ چوب
موارد كاربرد منیتیت:
آهنرباهای سرامیكی صلب و انعطاف پذیر، بهبود دهنده های اصطكاك در دمای بالا مانند لنت ترمز، جوهر چاپ مغناطیسی، خمیر شیشه و چینی و مواد مغذی ریز برای خاك ،‌الكترونیك ( موتورهای DC ،‌تجهیزات مورد استفاده در بستن درب مانند درب یخچال، تصویر سازی تشدید مغناطیسی ، ضبط با سرعت پایین و كیفیت بالا (hi-fi) .

كلیات مربوط به تولید آهن و
مواد اولیه مورد نیاز آنها
صنایع تولید آهن و فولاد در نیم قرن اخیر تحولات چشمگیری را پشت سر گذاشته است. از طرفی صدها روش احیای مستقیم سنگهای آهن بر اساس استفاده از گاز طبیعی به جای استفاده از كك متالورژی مورد بهره بردای قرار گرفته اند و از طرف دیگر روشهایی بر اساس مصرف زغالهای غیر كك شو برای احیاء‌ذوب ،‌و روشهای نوین احیاء ذوب و پالایش مستقیم حتی تا مرحله فولاد سازی بكار گرفته شده اند كه اساسا با دیگ روشها فرق دارند.

در عین حال روش سنتی با قدمت 500 ساله تولید آهن خام در كوره بلند و تولید فولاد در انواع كنورتورها و نیز پالایش فولاد خام در كوره های پاتیلی ، سیر تكاملی خود را هنوز حفظ كرده اند به طوریكه هم اكنون :‌
ـ تلاشهایی برای كاربرد مستقیم زغال ،‌مازوت و گاز طبیعی جهت كاهش مصرف كك در كوره بلند،
ـ افزایش ظرفیت آهن خام ،‌

ـ كاهش آلودگی محیط زیست از طریق حذف فرایندهای كك سازی و كلوخه سازی ،‌
ـ كامپیوتری كردن روند تولید و غیره
صورت گرفته است و هنوز نیز اولویت تولید آهن به روش سنتی ادامه دارد، به طوری كه نسبت تولید آهن خام به دیگر روشها نسبت به آهن خام تولیدی در كوره بلند از پنج درصد تجاوز نمی كند. تحقیقات زیادی برای ابداع و توسعه روشهای متعددی برای استفاده از زغالهای غیر كك شو به طور مستقیم در آلمان ، ژاپن ،‌آمریكا ،‌استرالیا و كانادا با اهداف ذیل در حال تكوین می باشد:
ـ‌كاهش مصرف زغالهای كك شو به علت كمبود عرضه و در نتیجه گرانی آنها ،

ـ كاربرد زغال های غیر كك شو به علت وفور جهانی آنها ،
ـ حذف واحدهای كك سازی به علت آلوده كردن محیط و نیاز به سرمایه گذاری بالا ،‌
ـ حدف واحدهای گندله سازی به علت آلوده كردن محیط و نیاز به سرمایه گذاری بالا ،‌
ـ افزایش سرعت ،
ـ‌حذف معایب روشهای احیای مستقیم با گاز طبیعی به علت گرانی كاتالیزور و نیز لوله های راكتور تولید گاز احیا كننده ، كاهش مصرفی انرژی الكتریكی ،‌فرایند و جلو گیری از اكسایش مجدد آهن اسفنجی ،
ـ احداس واحدهای اقتصادی كوچكتر به جای كوره بلند / كنورتور با ظرفیت بالا
ـ كاهش هزینه های جاری .

در این فصل روش سنتی تولید آهن خام در كوره بلند و تولید فولاد در كنورتور و نیز روشهای مختلف احیای مستقیم برای تولید آهن اسفنجی و فولاد در كوره های قوس الكتریكی بویژه روشهای تجاری احیای مستقیم به اختصار مورد تجزیه وتحلیل قرار گرفته است. همچنین مواد اولیه مورد نیاز این روشها نیز به اختصار بررسی شده است.

1ـ تولید آهن و فولاد به روش سنتی كوره بلند / كنورتور
نظر به اینكه كمیت و كیفیت مواد اولیه برای تولید آهن خام و فولاد به روش تولید بستگی دراد، لذا در این بخش به اختصار شیوه تولید آهن و فولاد به روشهای مهم بویژه روشهایی كه در ایران كاربرد دارند از جمله روش سنتی كوره بلند / كنورتور، تولید آهن اسفنجی به روشهای احیای مستقیم میدركس، اچ ـ ال ،‌پوروفر، قائم و نیز نمونه ای از روشهای احیای مستقیم كه موفقیتهایی برای آینده آنها پیش بینی شده است مانند كوركس به اختصار تشریح می شود.

برای تولید آهن و فولاد به روش سنتی كوره بلند / كنورتور ،‌واحدهای آماده سازی مواد اولیه و مواد واسطه تولیدی ،‌لازم می باشد. كه به برخی از آنها اشاره می شود :
ـ سلول كك سازی برای تولید كك متالورژی از انواع زغال سنگها به منظور بهبود بخشیدن به ویژگی انواع مواد اولیه مصرفی و حذف مواد نامطلوب زغال سنگ از طریق فرآوری آنها ؛
ـ تجهیزات واحد كلوخه سازی و گندله سازی به منظور یكنواخت نمودن خواص فیزیكی ـ‌شیمیایی و مكانیكی انواع سنگهای آهن و بهبود كیفیت مواد اولیه ؛
ـ‌كوره بلند برای تولید آهن خام (چدن ) ،‌از كلوخه (آگلومره )‌و یا گندله (پلت ) و یا سنگ آهن از طریق احیا و ذوب ؛
ـ كنورتور به منظور تبدیل آهن خام (چدن ) تولیدی در كوره بلند به فولاد ؛
ـ‌كوره پاتیلی به منظور پالایش فولاد خام تولیدی در كنورتور.

سنگهای آهن از نقطه نظر ساختار و نیز تركیب شیمیایی متفاوت و متنوع هستند. نظر به اینكه كوره های تولید آهن و فولاد با تركیب ثابت مواد اولیه ، حداكثر بازده را می توانند داشته باشند،‌لذا ضروری است كه انواع مختلف سنگهای آهن در دسترس و نیز مواد جنبی با خواص فیزیكی ـ شیمیایی و مكانیكی ثابت تولید گردد. این عمل از طریق كلوخه سازی و گندله سازی میسر می گردد كه در فصلهای ششم و هفتم به تفصیل مورد بررسی قرار خواهد گرفت. روش سنتی كوره بلند / كنورتور به انضمام كلوخه سازی و گندله سازی در شكل 1ـ1 و طرح تجهیزات مورد نیاز این فرایند در شكل 1ـ2 نشان داده شده است.

برای تنظیم تركیب بار كلوخه و گندله بر حسب ضرورت علاوه بر مصرف انواع سنگهای آهن ،‌عبار كوره بلند و كنورتور ،‌آهك ، دولومیت ،‌منیزیت ، بنتونیت ،‌فلورین،‌زغال سنگ و . . . . نیز به كار برده می شود كه آن مواد نیز در فصلهای مربوط كتاب مورد بررسی قرار گرفته اند.
بدیهی است پیش از كلوخه سازی سنگهای آهن ،‌مواد اولیه آنها باید خرد و نرم شوند تا كانه آرایی آنها ممكن گردد. در اغلب روشهای متداول ، كاربرد این نوع نرمه ها مقدور نیست و بار باید ابعاد معینی داشته باشد. هدف از كلوخه سازی و یا آگلومراسیون تولید دانه های درشت از نرمه و مواد ریز اولیه فوق الذكر به طرق مختلف باشد.
در این فرایند، تخلخل ،‌مقاومت مكانیكی و قابلیت واكنش مواد تغییر می كند و به این ترتیب ویژگی مواد نقش بسزایی در افزایش بازده تولید در كوره بلند دارد زیرا:‌

ـ موادی مانند غبار كوره بلند / كنورتور را كه نمی توان مستقیما در كوره بارگیری نمود ، زیرا باعث كاهش بازدهی می شوند، در حالی كه می توان در فرایند كلوخه سازی و گندله سازی مصرف كرد ؛
ـ‌كاربرد مستقیم موادی مانند سنگ آهن و سنگ منگنز كه برای بهبود عملیات كوره ضروری هستند باعث افزایش مصرف انرژی گران قیمت كوره بلند (كك) می شوند در حالی كه می توانند در این فرایندها با مصرف سوختهایی با ارزش كمتر ، آماده شوند.
ـ سرانجام ابعاد مواد در تخلخل بار ،‌جریان مواد ، جریان گازهای درون كوره و در نتیجه تغییر و تحولات احیا و ذوب مؤثر است.
1ـ2ـ تولید كك در سلولهای كك سازی
در كوره بلند از كك به همراه گاز طبیعی، مازوت و زغال سنگ استفاده می شود. اما كك نقش اصلی را در تأمین انرژی مورد نیازی برای احیای اكسید آهن و حرارت بعهده دارد . كك در اثر حرارت دادن ذغال سنگ های خاصی در سلول هایی مخصوص به طور غیر مستقیم و در جوی خالی از هوا تولید می شود . روند كلی و چرخه مواد و نیز طرح تجهیزات كوره بلند و سایر تجهیزات جنبی آن به ترتیب در شكل های 1-1 و 1-3- نشان داده شده است .

سلولهای كك سازی به شكل مكعب مسطیل بوده و در عرض به اتاقك های كوچكی تقسیم شده است در این اتاقك ها گاز تصفیه شده با هوا سوخته و حرارت لازم برای تبدیل ذغال سنگ به كك تامین می گردد . در این فرآیند مواد فرار ذغال سنگ و نیز قیر و قطران آن جدا می گردد كك تولیدی حاوی كربن ، گوگرد و مواد سنگی همراه ذغال سنگ اولیه می باشد

. علی رقم تخلخل زیاد كك ، مقاومت مكانیكی آن بسیار زیاد است چون دمای كك گداخته تولیدی در سلولهابالا می باشد لذا نگهداری از آن پس از خروج از سلولها در اتمسفر محیط ممكن نیست زیرا با اكسیژن هوا می سوزد . برای جلوگیری از این عملكرد خود به خودی ، كك گداخته با پاشیدن آب روی آن ،‌سرد و سپس انبار می شود و مورد استفاده قرار می گیرد. موقعیت سلولهای كك سازی و نقش آن در فرایند كوره بلند / كنورتور را می توان در شكل 1ـ1 مشاهده نمود.

دریافت این فایل

برای دریافت پروژه اینجا کلیک کنید

تحقیق در مورد لعابکاری فلزات

برای دریافت پروژه اینجا کلیک کنید

 تحقیق در مورد لعابکاری فلزات دارای 77 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد تحقیق در مورد لعابکاری فلزات  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ريختگي احتمالي در متون زير ،دليل ان کپي کردن اين مطالب از داخل فایل ورد مي باشد و در فايل اصلي تحقیق در مورد لعابکاری فلزات،به هيچ وجه بهم ريختگي وجود ندارد


بخشی از متن تحقیق در مورد لعابکاری فلزات :

کارخانه لعاب خراسان
زمستان1385
لعاب فلز
مقدمه

پیشرفت صنعت لعاب مرهون عوامل متعددی است که از جمله آنها می توان به موارد زیر اشاره نمود :
1 ) تولید ورق های سردنورد ویژه لعابکاری در دنیا و اخیراً در ایران .
2 ) استفاده از روش الکترواستاتیک و کاربرد لعاب به صورت لعاب ( خشک ) بدون نیاز به مراحل چربی زدایی .
3 ) کاربرد روز افزون تئوریهای علمی .
4 ) به ثمر نشستن تحقیقات محققین در واحدهای گوناگون و رو به گسترش لعابکاری .
5 ) تأسیس آکادمیهای مختلف آموزش لعابکاری و ایجاد زمینه های علمی آن در دانشگاه های مختلف دنیا و اخیراً در ایران .

علاوه بر موارد فوق الذکر ، تأثیر عوامل اقتصادی را نیز بر صنعت لعابکاری نمی توان نادیده انگاشت ، چرا که امروزه تهیه ورق های مخصوص لعابکاری نسبت به گذشته سریع تر و با هزینه نازلتری صورت می گیرد و همچنین میزان اتلاف پودر لعاب و درصد ضایعات محصول در روش الکترواستاتیک بسیار ناچیز بوده و از طرفی میزان مصرف پودر در این روش بسیار کمتر از لعاب مصرفی در سایر روش ها می باشد و در کنار آن خطاهای فردی نیز به حداقل ممکن می رسد .

در حال حاضر کشورهای آلمان ، انگلستان ، هلند ، بلژیک ، سوئیس و ترکیه از تولید کنندگان عمده پودرهای لعاب الکترواستاتیک می باشند . البته در ایران نیز تحقیقاتی در زمینه تولید پودر لعاب صورت گرفته که امید می رود در آینده ای نزدیک ، نیاز به سایر کشورها در این زمینه به حداقل میزان خود برسد .

قابل ذکر است که در خلال دهه های گذشته کاربرد لعاب به صورت مستقیم ، یعنی بدون نیاز به لعابهای آستری تنها بر سطوح کاملاً صاف و هموار امکان پذیر بوده ، اما امروزه به کمک روش های جدید استفاده از آن بی هیچ مشکلی بر قطعات فرم دار نیز رایج است .

از آنجایی که کیفیت محصولات لعابکاری شده به شدت تحت تأثیر نوع ورق و لعاب می باشند ، امروزه با تولید ورق هایی با درصد کربن ناچیز و لعابهای مرغوب گام مؤثری در جهت تولید محصولاتی با کیفیت بهتر برداشته شده است .

در حال حاضر لعابهای تولید شده از دوام ، استقامت و پایداری خوبی برخوردارند و همچنین میزان عناصر خارج شده از آنها در خلال عملیات پخت بسیار ناچیز است . این مسئله به ویژه در مورد موادی که کمتر در طبیعت یافت می شوند و از طرفی وجود و حفظ آنها در لعاب به منظور ایجاد خصوصیاتی ویژه ضروری است اهمیت خاصی پیدامی کند .

امروزه حفاظت سطوح فلزی به کمک لعابکاری به گونه ای وسیع جایگزین سایرروش های حفاظتی فلزات از جمله آبکاری1 ، رنگ زدن و ; گردیده است ، چرا که لعابکاری سطوح فلزی نه تنها آنها را در مقابل عوامل مختلف فرسایش مانند خوردگی ، زنگ زدن و ; حفاظت می کند بلکه سبب جلا ، زیبایی و شفافیت خاص در این سطوح می گردد و علاوه بر آن مشکلات شستشو و نظافت محصول را به حداقل ممکن می رساند .

لعابها به واسطه عایق بودن از ایجاد پیل های الکتروشیمیایی موضعی در سطوح فلزی ممانعت نموده و در نتیجه مانع خوردگی فلز می گردند . از طرف دیگر پایداری و مقاومت زیاد لعاب در برابر اکسیداسیون ( ترکیب با اکسیژن ) سطح فلز را در مقابل زنگ زدن به خوبی حفظ می کند .

به غیر از موارد ذکر شده تلفیق صنعت لعابکاری با هنر ، انگیزه ، ذوق و سلیقه ، بشر قرن بیستم را به خلق آثاری بدیع که تحسین هر بیننده ای را بر می انگیزد واداشته که این عامل نیز سبب پیشرفت صنعت لعابکاری گردیده است

فصل اول
تعاریف و سیر تکاملی لعاب
واژه لعاب ” ENAMEL ” ، ریشه لاتین داشته و از کلمه ” Smaltum ” مشتق شده است . این لغت بعدها در آلمان به صورت ” Smalzan ” در آمده و هنوز هم در ایتالیا به فرم ” Smalto ” وجود دارد . سرانجام در زبان فرانسه و همچنین با تلفظی مشابه در آلمان ، از لغت ” email ” برای بیان این واژه استفاده شد .

لعاب ، به جامدی شیشه گون که از ذوب یا گداختن مخلوطی از چندین ماده معدنی بدست می آید اطلاق می شود .
از نظر تاریخی برای اولین بار لعاب به منظور پوشش دادن فلزات طلا ، نقره و مس مورد استفاده واقع شد . این فلزات از زمان های قدیم شناخته شده بودند و به راحتی با لعاب دادن بر روی آنها جهت ساخت مدال ها و جواهرات سلطنتی به کار گرفته می شدند .

باستان شناسان بر این باورند که اولین بار در سواحل مدیترانه و به طور دقیق تر در مصر و قبرس ، در طول دو قرن قبل از میلاد مسیح از لعاب استفاده می شده است .

بعد از این که شیشه کشف شد و بشر رنگ کردن و تزئین نمودن آن را آموخت به فکر استفاده از ماده ای شبیه به شیشه برای تزئین اشیایی که از فلز ساخته می شدند افتاد و بدین ترتیب لعاب تولد یافت 1 استفاده از لعاب این امکان را به بشر می داد تا رنگ طبیعی فلزات را درخشان تر جلوه دهد و بدین ترتیب به ارزش و زیبایی آنها بیفزاید .

برای اولین بار در قرن هیجدهم لعابکاری بر روی آهن به طور آزمایشی آغاز شد و با ظهور انقلاب صنعتی در اروپا و پس از آنکه آهن به گونه ای وسیع در دسترس قرار گرفت ، لعابکاری بر روی قطعات آهنی در مقیاس صنعتی از لعابکاری هنری که تا آن زمان وجود داشت متمایز گردید .

شواهد موجود حاکی از آن است که در نیمه دوم همان قرن لعابکاری ظروف چدنی به طور موفقیت آمیزی در آلمان صورت گرفت و پس از دوره کوتاهی یعنی در سال 1764 ظروف چدنی در کارخانه های آلمانی معروف به Smelting Konigsbronn به وسیله لعاب پوشش داده می شدند . در سوئد لعاب دادن به صفحات فلزی در سال 1782 انجام شد و گزارشاتی از کارخانه روسی

Lauchhammer Works بیانگر این مطلب است که قطعات چدنی در سال 1785 در آنجا لعاب داده می شدند .
در خلال دورانی که ذکر آن رفت ، لعابکاری تنها بر اساس دانش تجربی صورت می گرفته است و هر کارخانه لعابکاری مطابق با دستور العمل های محرمانه خود که فقط در دست استادکاران بود کار می کرد و حتی اغلب این دستور العمل ها برای صاحبان آنها نیز به طور کامل شناخته نشده بودند . امروزه اکثر کارخانجات لعابکاری ، لعابها را از کمپانیهای ویژه خریداری نموده و با استفاده از روش های از پیش تعیین شده از آنها استفاده می کنند .
آهن به عنوان فلزی پایه همواره در معرض خطر خوردگی و زنگ زدن قرار دارد . از این رو استفاده از لعاب به عنوان محافظی در برابر خوردگی به اندازه کاربرد تزئینی آن ، منطقی تلقی می شود . علاوه بر آن لعاب چنان سطح مقاومی بر ظروف آهنی ایجاد می نماید که حتی در مجاورت تنشهای حرارتی نیز ، فلز را حفظ می کند .

خواص و کیفیت لعاب به طور مداوم بهبود و توسعه داده می شد و روش های تعدیل شده ای در زمینه توسعه لعاب اشیاء آهنی و افزایش قدرت چسبندگی لعاب به فلز به کمک ناهموار نمودن سطح آن بر روش های قبلی چیره گشته اند . در اواخر قرن گذشته به اهمیت قدرت پیوندی بعضی از اکسیدهای معین از جمله اکسید کبالت و نیکل پی برده شد . این اکسید ها امکان ایجاد سیستمی تقریباً تفکیک ناپذیر بین لعاب و آهن را فراهم می ساختند .

بنابر اظهار نظر کارشناسان مختلف ذخیره مواد خام آلی مورد نیاز برای تولید رنگها و پلاستیکها در اعماق زمین رو به اتمام است . این مواد آلی شامل نفت ، ذغال سنگ و گاز می باشند . منبع مواد خام تمامی لعابها پوسته زمین است و معادن مختلف موجود در آن سرشار از مواد اولیه مورد نیاز لعاب می باشند و آخرین برآوردها حاکی از پایان ناپذیر بودن این معادن است .

پلاستیکها و رنگ ها به عنوان پوشش محافظ سطوح فلزی با لعاب در رقابت می باشند ، ولی با توجه به پایان یافتن ذخائر مواد آلی در آینده ای نه چندان دور ، نهایتاً لعاب نقش برتری را در حفاظت از سطوح فلزی خواهد داشت و صنایع مختلف اجباراً باید در توسعه صنعت لعاب جدیت بیشتری به خرج دهند .

با توجه به بی نظیر بودن کیفیت ظاهری لعاب و همچنین امکان ایجاد نقصان در تقاضای مصرف کنندگان نسبت به عرضه ، بعید به نظر نمی رسد که تقاضا به سوی محصولاتی با عمر طولانی تر متمایل گردد و در آن هنگام محصولات و قطعات لعابی نقش برتری ایفا خواهند کرد .

فصل دوم
مواد اولیه مورد استفاده در ساخت لعاب فلز
بنابر اظهار نظرکارشناسان مختلف ذخیره مواد خام الی مورد نیاز برای تولید رنگها و پلاستیکها در اعماق زمین رو به اتمام است این موادالی شامل نفت.زغال سنگ وگاز استمنبع مواد خام اولیه تمامی لعابهاپوسته زمین استو معادن مختلف موجود در انسرشار از مواد اولیه مورد نیاز لعاب می باشندو اخرین براوردها حاکی از پایان ناپذیر بودن این معادن است

پلاستیکها و رنگها بعنوان پوشش محافظ سطوح فلزی بالعاب در رقابت می باشندولی با توجه به پایان یافتن ذخائرمواد الی در اینده اینه چندان دور نهایتالعاب نقش برتری را در حفاظت از سطوح فلزی خواهد داشت و صنایع مختلف اجبارا باید در توسعه صنعت لعاب جدیت بیشتری به خرج دهند با توجه به بی نظیر بودنکیفیت ظاهری لعاب و همچنین امکان ایجاد نقصان در تقاضای مصرف کنندگان نسبت به عرضه بعید به نظر نمی رسد که تقاضا به سوی محصولاتی با عمر طولانی تر متمایل گردد و در ان هنگام محصولات و قطعات لعابی نقش برتری ایفا خواهند کرد.

استفاده از مواد خام برای تهیه لعاب
در بین مواد معدنی که برای تولید و ساخت لعابها مورد استفاده قرار می گیرند ترکیبات بور از بیشترین اهمیت برخوردار می باشند .

لعابهای جدید حاوی بیش از %25 اسید بوریک می باشند . وجود این مقدار اکسید بور در لعابهای آستری و رویه این امکان را فراهم می سازد که دو لایه با یکدیگر و در درجه حرارت بین 800 تا 850 درجه سانتیگراد پخته شوند . از طرفی در درجه حرارت های پایین در لعابهای محتوی بور ، ایجاد پیوند مناسب بین سطح فلز و لعاب امکان پذیر است . چنین لعابهایی ایجاد سطوح سالم و بدون نقص را نیز ، تضمین می کنند . وجود بور در لعاب به طور قابل توجهی از بروز عیوبی که به گونه ای اجتناب ناپذیر در قطعات لعابکاری شده مشاهده می شوند ، از قبیل لکه های خال ماری 1 و تاول زدگی2 جلو گیری می کند .

در حال حاضر از اکسید بور تنها در ترکیب لعابهایی که نیاز به مقاومت بالا در برابر اسیدها دارند ، مثل لعابهای مورد نیاز برای لوازم خانگی ، با نسبت های زیاد استفاده می شود.
مواد خام برای لعابها
از آنجایی که لازم است اشیاء لعابکاری شده دارای کیفیتی یکنواخت ، مناسب و پایدار باشند ، مواد خامی که برای ساخت لعابها مورد استفاده قرار می گیرند باید از خواص پایداری برخوردار باشند .
اکثر مواد خامی را که برای ساخت لعابها مورد استفاده قرار می دهند و مواد معدنی تشکیل داده اند .
عوامل موثر در کیفیت قیمت تمام شده لعاب
انتخاب مواد اولیه برای ساخت لعابها بر اساس تعدادی از عوامل مختلف پایه گذاری شده است از جمله این عوامل میتوان به قیمت .میزان دسترسی به مواد اولیه که بستگی به موقعیت محلی دارد و بالاخره خدمات معتبر به مصرف کنندگان اشاره کردجدولهای مهمترین مواد خام و همچنین عملکرد هر یک در لعاب که برای تولید لعاب استفاده می شود کمک شایانی به مصرف کنندگان در انتخاب مواد اولیه می نمایدکه در صفحه بعد امده است

فصل سوم
تولید و ساخت لعاب
امروزه صنعت لعاب سازی پیشرفت قابل توجهی نموده و اکثر کارخانجات تولیدی با استفاده از دانش فنی ، تجهیزات و آزمایشگاه های مجهز قادر به تهیه و تدارک مواد اولیه مناسب خود هستند .
به طور کلی مواد اولیه مورد مصرف برای تولید لعاب فلز را می توان در دو دسته اصلی تقسیم بندی نمود :
دسته اول مواد معدنی هستند که بعد از استخراج ، عملیات شستشو و تغلیظ بر روی آنها انجام گرفته و پس از آرایش و دانه بندی با فرمول شیمیایی مشخص در اختیار سازندگان لعاب قرار می گیرند .

دسته دوم که سهم زیادی از مواد اولیه مورد مصرف لعاب را شامل می شوند ، مواد شیمیایی پروسس شده با فرمول شیمیایی دقیق هستند . این مواد معمولاً به صورت بسته بندی با ترکیب شیمیایی مشخص در اختیار سازندگان لعاب قرار می گیرند . در کارخانه های تولید لعاب ، مواد دقیقاً توزین شده و توسط مخلوط کن های مناسب و تا حد امکان به طور یکنواخت مخلوط می شوند .
نگهداری مواد اولیه لعاب به شکل گرانول در مقایسه با فرم پودری مناسب تر است .
تا 1350 درجه سانتیگراد ذوب نموده تا مواد خام موجود در آنها تشکیل مخلوط یکنواختی بدهند . در صورت استفاده از کوره های دوار عملیات ذوب به صورت ناپیوسته صورت می گیرد . ( تصویر ( 3 ـ 1 ) نمونه ای از کوره های دوار را نشان می دهد . )

از ذوب مواد داخل کوره ، مواد مذاب را به مجرد خارج شدن وارد آب سرد نموده و در نتیجه به علت شوک حرارتی وارد شده مواد به شکل گرانولهایی در آمده که نهایتاً آنها را خشک می نمایند .
به منظور تولید لعاب به صورت انبوه از سیستمهای پیوسته استفاده می شود .

در این روش مواد خام از یک طرف وارد کوره شده و از طرف دیگر مواد مذاب خارج شده را از بین غلطکهایی که در داخل آنها جریان آب سرد جاری است عبور می دهند . صفحات نازک ایجاد شده لعاب پس از خرد شدن به عنوان محصول عمل و تحت عنوان ” پولک لعاب1 ” به بازار می شوند . ( تصویر ( 3 ـ2) شمایی از کوره های پیوسته ذوب لعاب می باشد .)

سوخت مورد استفاده برای کوره های معمولاً نفت یا گاز می باشد . البته از آنجایی که لعابها در حالت مذاب هادی جریان الکتریسیته می باشند ، امروزه از کوره های الکتریکی نیز جهت ذوب لعابها استفاده می شود .

دریافت این فایل

برای دریافت پروژه اینجا کلیک کنید

مقاله جوش ترمیت

برای دریافت پروژه اینجا کلیک کنید

 مقاله جوش ترمیت دارای 33 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله جوش ترمیت  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ريختگي احتمالي در متون زير ،دليل ان کپي کردن اين مطالب از داخل فایل ورد مي باشد و در فايل اصلي مقاله جوش ترمیت،به هيچ وجه بهم ريختگي وجود ندارد


بخشی از متن مقاله جوش ترمیت :

-تعریف جوش ترمیت (ASTM):
نوعی جوش ذوبی می باشد كه در آن اتصال دو فلز به همدیگر بعد از گرم شدن بوسیله فلزی با دمای بالا كه واكنشی آلومینوترمیك راپشت سر گذاشته انجام می شود وفلز مایع كه از واكنش اكسید فلز وAl بدست آمده است بعنوان فلز پر كننده عمل می كند.این پروسه جزء پروسه¬هایThermochemical Welding می باشدو در گروه Minor Welding Process که دارای استفاده های خاص وموردی می باشند قرار می گیرد.

2-تاریخچه فرایند جوشكاری ترمیت:
یكصد و بیست سال پیش 1898 پروفسور دكتر هانس گلداشمیت در شهر اسن آلمان موفق به استخراج فلزات سخت از اكسید آنها بر پایه واكنش احیای اكسید توسط یك احیا كننده مناسب شد.
این روش در سال 1920 در جوش ریل تراموا در آمریکا بکار گرفته شد البته در بعضی منابع بکارگیری زودتر این روش در آلمان اشاره شده است. در سال 1933 از جوش ترمیت برای گسترش ریلهای طویل استفاده شد و استفاده از این جوش در مصارف الکتریکی از سال 1938 آغاز شده است.پیشرفتهای این روش در طی جوشکاری ریلها در بخش بعدی آورده شده است.
3- فرایند جوشكاری ترمیت:
اكسیدهایی كه توسط آلومینیوم احیا می شوند واكنش احیا به واكنش آلومینوترمی معروف بوده و این واكنش اساس فرایند جوشكاری ترمیت می باشد. واكنش آلومینوترمیك مربوط به احیای آهن بصورت زیر نوشته می شود:
Fe¬¬2O3 + 2Al = Al2O3 + 2Fe + 760KJ at 2450°c
1Kg (thermite) = 524g(Fe) + 427g(Al2O3) + 181500 cal
در این فرایند واكنش بین اكسید آهن و آلومینیوم رخ داده و در نهایت مذاب آهن و اكسید آلومینیوم

تولید می شود. دمای واكنشc 2800 – c 2400 می باشد. مطالعات انجام شده روی مكانیسم واكنش آلومینیوم با اكسید آهن، نشان داده است كه این واكنش در دو مرحله یكی در دمایc 960 و دیگری در دمایc 1060 انجام می شود. در دمای c 960 محصولات واكنش Fe2O3 و Al2O3 می باشد كه بصورت زیر نوشته می شود:
9Fe2O3 + 2Al = Al2O3 + 6 Fe2O3 + 6FeO
درمرحله بعدی كه دردمایc 1060 انجام میشود، Fe،FeAl2O4 و Al2O3 بصورت زیر بوجود می آید:
Fe2O3 + 2Al = Al2O3 + 2Fe
3Fe2O3 + 2Al = 5FeO + FeAl2O4

دو مرحله واكنش از نتایج آزمایشات DTA استنیاط می شود كه در شكل 1 ارائه شده است. عمده ترین كاربرد فرایند ترمیت در جوشكاری ریلهاست كه در سراسر جهان برای جوشكاری ریل و ایجاد خطوط مداوم استفاده می شود بطوریكه این فرایند از سال 1906 میلادی برای اتصال ریلها برای ایجاد خطوط طویل و یا تعمیرات آنها استفاده می شده است. در ابتدا از واكنش ترمیت فقط برای گرم كردن دو سر ریل استفاده می شد و آن را به دمای مناسب برای تغییر شكل گرم می رساند.
شكل1: نتایج آزمایشات DTA

و سپس با اعمال فشار اتصال ناقصی ایجاد می شد. بدین ترتیب كه مذاب حاصل از واكنش ترمیت داخل قالبی كه در دو سر ریل نصب شده ریخته می شد و دو سر ریل را گرم می كرد. در سال 1920 میلادی، اصلاحات زیادی در رابطه با فرایند جوشكاری ترمیت انجام شد و بعنوان نمونه دو سر ریل قبل از ریختن مذاب تا دمایc 900 با مخلوط هوا و بنزین گرم می شد. از دیگر كاربردهای جوشكاری ترمیت می توان به اتصالات فولاد به مس، مس به مس، تعمیر عیوب قطعات ریختگی سنگین، جوشكاری آرماتورهای مورد استفاده در سازه ها و اتصال كنداكتورهای با پایه مس اشاره كرد.

در سال 1938 از گاز پروپان برای پیشگرم كردن استفاده شد و در سال 1939 به این گاز اكسیژن نیز اضافه شد. در همان سال جوشكاری پرسی جای خود را به فرایند جوشكاری ترمیت كه امروزه استفاده می شود داد.
سایر واکنشهای آلومینوترمیکی به همراه گرمای آزادشده در آنها وماکزیمم دمای واکنش بصورت زیر می باشد:
With Iron:
3Fe3O4 + 8Al = 9Fe + 4Al2O3 + 3010 KJ/mol (3090)
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3 + 759 KJ/mol (2960)
FeO + 2Al = 3Fe + Al2O3 + 783 KJ/mol (2500)

With Copper:
3Cu2O + 2Al = 6Cu + Al2O3 + 1089 KJ/mol (3140)
3CuO + 2Al = 3Cu + Al2O3 + 1152 KJ/mol (4865)

With Nickel:
3NiO + 2Al = 3Ni + Al2O3 + 864 KJ/mol (3170)

With Chromium:
Cr2O3 + 2Al = 2Cr + Al2O3 + 2287 KJ/mol (2975)

With Manganese:
3MnO + 2Al = 3Mn + Al2O3 + 1686 KJ/mol (2425)
3MnO2 + 2Al = 3Mn + 2Al2O3 + 4256 KJ/mol (4990)

میل تركیبی اكسیژن با Al و فاصله زیاد اکسید آن باسایر اکسیدهای بالا دردیاگرام الینگهام اساس واكنشهای بالا می باشد.این واکنشها غیر انفجاری و پیشرونده میباشند وازگرمای آنها می توان به روشهای گوناگون استفاده نمود. منظور از پیش رونده بودن واکنشها این است که با شروع واکنش در یک نقطه گرمای ایجاد شده، انرژی اکتیواسیون لازم برای ادامه واکنش را در سایر نقاط مهیا می کند.

جوشکاری ترمیت شامل ملاحظات گوناگون سه شاخه مهم ریخته گری ، ترمودینامیك و جوشكاری می باشد.
فرایند جوشكاری ترمیت كه ذكر مختصری از تاریخچه و نحوه اتصال آن مرور شد بطور وسیعی در اتصال ریلها در كشورهای مختلف از جمله آمریكای شمالی استفاده می شود. در این كشور سالانه حدود 400000 بند جوش ترمیت در احداث خطوط جدید و نگهداری خطوط قدیمی ایجاد می شود.در راه آهن ایران نیز كه دارای 6752 كیلومتر خط آهن می باشد تاكنون 5500 كیلومتر از خطوط جوشكاری طویل شده است.

4-كنترل دما در جوش ترمیت:
گرمای آزاد شده برای واکنش اکسید آهن در حالت ایده آل دما را تا 3088 درجه سانتیگراد میرساند.
تلفات در اثرتشعشع و هدایت دما را تا 2700 درجه سانتیگراد كاهش می دهدامابا توجه به اینکه دمای جوش آلومینیوم 2500 درجه سانتیگراد دما باید به کمتر از این مقادیر کاهش یابد. این عمل توسط مواد افزودنی به پودر ترمیت انجام می شودو دما تا حد مطلوب كنترل می شود.

مواد افزودنی علاوه بر کنترل دما به منظورسرباره سازی، كنترل سیالیت، ریز دانه كردن، افزایش مقاومت به سایش و قابلیت ماشین كاری، افزایش مواد پركننده استفاده می شوند.بطور كلی در كنترل خواص جوش كنترل عناصر آلیاژی بسیار بحرانی می باشد زیرا افزایش مواد افزودنی از حد مطلوب باعث
سرد شدن مذاب و عدم جدایش سرباره و کم بودن آن نیز باعث عدم کنترل دما وخواص می شود.
دمای انجماد سرباره 2040 درجه سانتیگراد می باشد ودما نباید از این مقدار کاهش یابد. بنابراین
محدوده كاری جوش ترمیت فولادها 2480-2100 درجه سانتیگراد می باشد.

5- روشهای مختلف جوشكاری ترمیت:
جوشكاری ترمیت دارای روشهای گوناگونی می باشد كه شامل جوشكاری ذوبی، فشاری و لحیم كاری است كه بطور خلاصه توضیح داده می شود.
1-5- جوشكاری ترمیت فشاری:
در جوشكاری ترمیت فشاری از حرارت ایجاد شده توسط واكنش آلومینوترمیك جهت پیش گرم كردن قطعاتی كه می باید جوشكاری شوند استفاده میگردد وسپس توسط عملیات فورجینگ قطعات را به یكدیگر جوش می دهند. قطعات مورد جوشكاری می باید در یك راستا قرار گرفته و كاملا تمیز شده باشند. سپس آنها را به طور محكم درمحل خود مستقر می‌نمایند. بعد از این مرحله محل اتصال بطور كامل توسط ماسه یا سرامیك قالبگیری می‌شود. بعد از قالبگیری از یك تركیب پودر ترمیت كه سرباره ای با نقطه ذوب بالا ایجاد می‌نماید

استفاده می‌شود، بدین ترتیب كه واكنش آلومینوترمیك در یك بوته مجزا از سیستم قالبگیری صورت می‌پذیرد و بعد از اینكه واكنش گرمازای آلومینوترمیك خاتمه پیدا نمود، سرباره را از قسمت بالای بوته به داخل محفظه قالب می‌ریزند شکل 2 كه سریعا در اطراف محل جوش منجمد می‌گردد. بنابر این یك لایه محافظ توسط سرباره در اطراف منطقه جوش تشكیل می شود كه سبب می‌شود وقتی فلز مذاب وارد محفظه قالب میگردد هیچونه تماسی بین فلز مذاب و فلز مبنا بوجود نیاید. گرمای واكنش باعث افزایش درجه حرارت منطقه جوش یا درجه حرارت فورجینگ می‌شود. در این هنگام دو قطعه را با نیروی لازم به یكدیگر فشار می دهند تا اتصال كامل شود.جوشكاری فشاری كاربردزیادی دارد ولی این روش بدلیل پیشرفت تكنولوژیكی جوشكاری ترمیت ذوبی و عدم یكنواختی جوش حاصله در سطح مقطع و نیز عدم یكنواختی جوشها نسبت به همدیگر و هزینه بالای آن، محدود گردیده است.

2-5- لحیم كاری ترمیتی:
جدیدترین روش استفاده از ترمیت لیحم كاری است كه از واكنش ترمیت فقط برای تامین گرمای لازم جهت ذوب فلز لحیم استفاده می شود و سپس براثر خاصیت موینگی وارد درز جوش می گردد.

شكل 2: اصول فرایند جوشكاری فشاری آلومینوترمیك
3-5- جوشكاری ترمیت ذوبی:

جوشكاری ترمیت ذوبی كاربرد وسیعی پیدا كرده است و در آن فلز فوق گداز نه تنها برای تولیدحرارت بلكه بعنوان ابزار متالورژیكی برای اتصال دو قطعه مورد استفاده قرار میگیرد. بدین ترتیب كه وقتی دو قطعه در یك امتداد و بایك فاصله مناسب از یكدیگر قرار گرفتند قالبی كه از تكه های مختلف ساخته شده ویا به شكل مقطع مورد نظر قبلا تهیه گردید است دور قطعاتی كه می‌باید جوشكاری شوند بسته می‌شود. بسته به پروسه جوشكاری و سطح مقطع محل جوش، انتهای قطعات می تواند پیش گرم شده تا شرایط مناسب جهت عمل اتصال كامل بین فلز مبنا و فلز حاصل از واكنش آلومینوترمیك را ایجاد نماید.

با توجه باینكه عملیات جوشكاری ترمیت شبیه فرآیند ریخته گری می باشد بنابر این برای دستیابی به یك جوش سالم باید دقت لازم در طراحی سیستم های راهگاهی و تغذیه، جهت جلوگیری از جریان مغشوش مواد مذاب بداخل قالب و همچنین برای جبران انقباض مواد در حین تبدیل به حالت جامد انجام گیرد. درجوشكاری ترمیت ذوبی از حرارت حاصله از واكنش شیمیایی گرمازای احیاء اكسید فلز (مانند Fe3o4) توسط یك ماده احیاء كننده (مانند Al) ،به منظور ذوب لبه‌های اتصال قطعات كار، و از محصول واكنش، به منظور تأمین مذاب مورد نیاز در درز اتصال، بهره گرفته می‌شود.

در این فرآیند به منظور تامین انرژی اکتیواسیون برای شروع واكنش و به منظور پیش گرم كردن مخلوط ترمیتی، از یك خرج انفجار( فشفشه)، استفاده می شود. سرعت انجام واكنش شیمیایی فوق زیاد است و لذا فاصله زمانی بین شعله‌ور شدن مخلوط پودر و تكمیل واكنش احیاء، خیلی كم خواهد بود.پودر ترمیت حاوی دو جزء اصلی،اكسید فلز و پودر فلزی احیاء كننده، و مقداری عناصر آلیاژی می‌باشد و بر مبنای جنس قطعات مورد اتصال و ویژگی‌های اتصال، انواع مختلف از پودر ترمیت، در دسترس می‌باشد. واكنش ترمیتی در درون یك بوته (گلدان) از جنس مواد نسوز منیزیتی یا آلومینایی صورت می گیرد و جداره خارجی بوته، توسط یك روكش فلزی، تقویت شده است. ته بوته سوراخ می‌باشد ومجرای سوراخ ،در طی انجام واكنش فوق، توسط پین مسدود می‌باشد. پس از انجام واكنش و حصول مذاب، پین خارج می گردد و مذاب با دبی متناسب با قطر سوراخ، به طرف درز اتصال هدات می‌گردد.

حدود 73 درصد وزنی پودر ترمیت را اكسید آهن و آهن خالص تشكیل می دهد و بقیه پودر ترمیت، شامل پودر Al و عناصر آلیاژی افزودنی به گرده جوش می‌باشد، پودر Al، دارای خلوص 8/99 درصد و اكسید آهن عمدتاً از نوع مگنتیت می‌باشد و ترجیح داده می شود كه از پوسته‌های نوردی استفاده شود. در قبل از انجام واكنش، قطعات كار پیش گرم می شوند و دمای پیش گرمی بسته به نوع روش بكار گرفته شده، فرق داشته و در حدود می باشد.
6- مدل انتقال حرارت در جوشكاری ترمیتی

همانطور كه در مطالب قبل به آن اشاره شد ،جوشكاری ترمیتی یك نوع فرآیند جوشكاری است كه در آن از حرارت حاصل از واكنشهای شیمیایی حرارت‌زا، به منظور اتصال فلزات و آلیاژها به یكدیگر، استفاده می‌شود. در فرآیند جوشكاری ترمیتی بخاطر زیاد بودن سرعت واكنش ،فاصله زمانی بین شعله‌ور شدن مخلوط پودر و تكمیل واكنش احیاء، خیلی كم خواهد بود. در مدل ارائه شده در مورد جوشكاری ترمیتی فرض می‌شود كه شكاف جوش به پهنای ، بصورت آنی در لحظه0 = t توسط فلز مذاب به دمای اولیه ، پر شود و فرض می‌شود كه دمای فلز در خارج از منطقه ذوب ، باشد، هرگاه از حرارت تلف شده به اطراف چشم‌پوشی شود می‌توان چنین در نظر گرفت كه هدایت بصورت یك بعدی است و منبع حرارتی متمركز نبوده بلكه در طول تا گسترده شده است. این نوع منبع حرارتی را می‌توان متشكل از یك سری منابع حرارتی جزئی، كه هریك حاوی یك جزء حرارتی می‌باشند، دانست. حرارت هریك از این اجزاء برابر است با:

در زمان t ،هریك از این اجزاء حرارتی، باعث افزایش دمای نقطه‌ای به موقعیت به میزان می‌گردند كه مقدار آن به صورت زیر بدست می‌آید:

هرگاه تعریف شود (یعنی ) در این صورت اگر در رابطه فوق، به جای برحسب du جایگزین گردد و در محدوده تا از معادله دیفرانسیل فوق، انتگرال‌گیری شود توزیع دمایی، بصورت زیر حاصل می‌گردد:

در رابطه فوق ، تابع خطای گوسی می‌باشد. به خاطر طبیعت پیچیده معادله ، می‌توان با تعریف پارامترهای بدون بعد زیر، معادله اخیر را بصورت ساده و بدون بعد نمایش داد:
دمای بدون بعد

زمان بدون بعد

مولفه xبدون بعد

با جایگزین كردن پارامتر بدون بعد فوق ،در معادله رابطه زیر بدست خواهد آمد:

معادله بالا به ازاء مقادیر مختلف ، بصورت عددی حل شده است و نتایج حاصله بصورت گرافیكی وجود دارد، همانطور كه انتظار می‌رود ،همگی نقاط واقع در ناحیه ذوب شده ،بصورت هماهنگ سرد می‌شوند در حالیكه نقاط واقع در خارج از ناحیه ذوب ،در قبل از سرد شدن ابتدا به یك دمای بیشینه می‌رسند و سپس سرد می‌گردند موقعیت زمانی دمای بیشینه نقاط واقع در HAZ با مشتق‌گیری برحسب ، بدست خواهد آمد:

بنابراین عبارت زیر بدست می‌آید:

چگونگی توزیع دمای بیشینه‌،‌ از حل معادله بالابه ازای مقادیر مختلف و و جایگزین كردن ریشه‌های معادله اخیر در معادله بدست خواهد آمد.
با توجه به مدل انتقال حرارت صفحه ای اعوجاج قطعات جوش داده شده بوسیله جوش ترمیت زیاد نمی باشد.
7- متالورژی جوش ترمیت:

ساختار متالورژیكی به تركیب شیمیایی و سرعت سرد شدن بستگی دارد.حال عواملی که این دو پارامتر را در جوش ترمیت کنترل می کنند بررسی می شود. كنترل مقدار Al در پودر ترمیت از عوامل مهم کنترل ساختار می باشد. باقی ماندن مقدار كمی از آن در مذاب باعث جوانه زنی سریع وریز دانگی وبیشتر از مقدار بهینه باعث تردی میشود. دیگر عناصرآلیاژی در جوش ترمیت نیز اثراتی مانند فرایندهای ریخته گری وعملیات حرارتی دارند مثلا می توان با ایجاد شرایطی خاص باعث شد در فلز جوش مقداری Al2O3 برای افزایش مقاومت به سایش باقی بماند. C,Mn,Si نیز در تركیب وجود دارد واكسید می شوند. بنابراین با كنترل دما وتركیب سرباره می توان این عناصر را حذف ویا كنترل كرد. با تغییرات دما میل تركیبی و اكتیویته این عناصر تغییر میكندو محاسبات ترکیب نهایی پیچیده تر می شود زیرا با كم شدن غلظت ومقدار فروآلیاژ اكتیویته همان عنصر وعناصر دیگر تغییر واكسیداسیون مشكلتر میشود.

در ترمیت معمولی خواص مكانیكی فلز جوش مانند فولادهای نرم می باشد كه می توان خواص را باآلیاژسازی تقویت کرد.گاهی در فرایند ترمیت عملیات پسگرم برای ریزداگی و بهبود خواص فلز جوش انجام می شود. با كنترلهای اعمالی گوناگون خواص مكانیكی جوش در حد مطلوب بدست می آید ولی كنترل HAZ در جوش ترمیت مشکل می باشد.
شرایط قالب، تعداد ومحل تغذیه ها، زمان باز كردن قالب و زمان بارریزی بر سرعت سرد شدن موثرند وبه همین دلیل از عوامل مهم کنترل ساختار می باشند. سرعت سرد شدن بعلت حجم بالای مذاب وقالب ماسه ای كم است ودردسر ساز نیست ولی HAZ گسترده ای بدست می آید.در جوشكاری ریاها هدف ساختار پرلیتی (مقاوم به سایش) می باشد كه درشتی پرلیت از مركز به اطراف كم میشود. این ساختار باید در جوش و HAZ ایجاد شود تا خواص قابل قبولی برای مقاومت به سایش و خستگی ریل بدست آید.
در جدول زیر ترکیب شیمیایی ریلهای معروف به همراه آنها اشان داده شده است.

جدول 1: ترکیب شیمیایی ریلهای معروف به همراه آنها
با توجه به سرعت سرد شدن کم فلز جوش بعلت حجم بالای مذاب و ماسه ای بودن قالب در جوش ترمیت ریلها هیچگاه ساختار مارتنزیتی ایجاد نمی شود. این امر با توجه به نمودار های TTT ترکیب های جدول بالا مشخص می باشد.
شکل 3: نمودار های TTT ترکیب های جدول 1 به همراه سرعتهای سرد شدن متداول

شکل 4 : پروفیل سختی جوش درز ریل
پرو فیل سختی جوش درز ریل در اکثر موارد مانند شکل 4 به مدار کمی کاهش سختی در HAZ نشان می دهد. در جوشهای ذوبی ترمیت ماکروساختاری مشابه شکل 5 بدست می آید.
شکل 5: ماکرو ساختار جوش ترمیت درز ریل
مشکلات متالورژیکی که ممکن است در جوش ترمیت ایجاد شود در جدول 2 نشان داده شده است.
جدول 2: مشکلات متالورژیکی ممکن در جوش ترمیت

عوامل ایجاد تخلخل که از مشکلات عمده جوش ترمیت می باشد در جدول 3 نشان داده شده است.
جدول 3: عوامل ایجاد تخلخل درجوش ترمیت

8- نحوه انجام فرایند جوش ترمیت:
نحوه انجام این جوشکاری در کاربرد های مختلف اندکی متفاوت می باشد. روش کلی انجام جوش ترمیت با تکیه بیشتر بر جوش درز ریل به صورت زیر می باشد که شامل سه مرحله اصلی می باشد.
1- عملیات مقدماتی
2- عملیات ریخته گری
3- عملیات پایانی

1-8- عملیات مقدماتی: برای انجام یك جوش با كیفیت مطلوب نیازمند به رعایت فاكتورهایی می باشیم كه این فاكتورها در این مرحله عبارتند از تنظیم وتزار نمودن دو ریل، ایجاد درز جوش با فاصله مناسب و تمیز كاری محل اتصال.
برای این منظور ابتدا قیود قطعات ماننداتصالهای (پیچ یا فنرها) ریل به تراورس در جوش درز ریل را باز نموده و سر قطعات را بازرسی مینمایند (هیچگونه نقصی نظیر لهیدگی، شكستگی ویا سوراخ نباید مشاهده گردد). سپس دو قطعه را تراز می کنند. در جوش درز ریل این عمل با استفاده از یك خط كش بطول یك متری انجام می شود. شكل 6 و 7 نحوه انجام این عملیات را نشان می دهد.

( در هنگام تراز نمودن افقی بدلیل وزن ریل وانقباض حاصل از انجماد بعد از جوشكاری، همانطور كه در شكل مشخص است ، شیبی معادل 2 تا 4 درصد در نظر گرفته می شود)

بعد از تراز نمودن دو ریل، باید فاصله درز اتصال تنظیم گردد. این عمل خیلی مهم بوده و عدم دقت در تنظیم فاصله سبب پایین آمدن كیفیت جوش میگردد.این فاصله به بزرگی سطح وابسته است لذا برای این منظور از دستگاههای برشی مخصوص استفاده می نمایند (این فاصله درجوش درز ریل در حدود 22-18 میلی متر درنظر گرفته می شود).

گاهی لازم است تمیزکاری قطعات در محل جوش برای جوش سالم وجلوگیری از تولید عیوب و گاز،تا سفید شدن سطوح (شکل 8) انجام شود.
شکل 8: تمیزکاری قطعات در محل جوش
2-8- علمیات ریخته گری: بعد از انجام عملیات مقدماتی قالب باید نصب گردد. در جوش ترمیت معمولا قالبهای پیش ساخته ویا قالبگیری بکمک موم کاربرد دارد. برای نصب قلاب از فیكسچرهایی كه جهت اینكار طراحی گردیده اند استفاده میشود. بدین ترتیب كه قالبهای مذكور را داخل این فیكسچرها قرار داده و بوسیله پیچهایی كه روی آنها تعبیه گردیده است، قالبها را بدور درز اتصال محكم می نمایند(شکل 9).

شکل9: نصب قالب به کمک فیکسچر
بعد از این مرحله جهت اینكه محلهای اتصال قالب به قطعه بطور كامل آب بندی گردد، بوسیله مخلوطی از سیلیس و بنتونیت بصورت مرطوب این محلها را بطور كامل می پوشانند (شكل 10)
شكل10: آب بندی درزها جهت جلوگیری از ریزش مذاب شکل 11:مشعل پیشگرم مخصوص
سپس برای عملیات پیشگرم از مشعلهای مخصوصی كه جهت اینكار طراحی شده است ودارای شعله های نواری می باشد شکل 11 استفاده میگردد، بدین ترتیب كه این مشعلها را معمولا بر روی پایه ای كه بر روی فیكسچر مذكور وجود دارد قرارداده و روی درز اتصال تنظیم می نمایند وسپس مشعل را روشن می كنند. پیشگرم برای خروج موم، خشك كردن قالب وكاهش تخلخل ورساندن قطعات به دمای مطلوب و جلوگیری از تبرید فلز و كاهش سرعت سرد شدن انجام می شود. بعد از زمان 10 الی 15 دقیقه دمای دوسر قطعات فولادی به 900 تا 1000 درجه سانتیگراد (رنگ سر ریل در این حالت نارنجی مایل به زرد است) می رسد. برای اینكه دمای دو سر ریل با دقت بیشتری اندازه گیری شود می توان از مواد مخصوصی كه در دماهای معین تغییر رنگ می دهند استفاده كرد. البته در بیشتر موارد سنجش دمای ریل بصورت تجربی میباشد. هنگامیكه دمای ریل به حد مطلوب رسید بوته حاوی پودر ترمیت كه از قبل آماده شده در محلی كه بر روی فیكسچر به این منظور تعبیه شده است قرارگرفته وبا

روشن كردن فشفشه وقرار دادن آن داخل پودر ترمیت واكنش آغاز میگردد.قبل از شارژ بوته لازم است بوته توسط مشعل خشک شود. برای كامل شدن واكنش ترمیت زمانی در حدود 20 ثانیه لازم است كه این زمان بطور تجربی رعایت می‌گردد. (رعایت زمان مناسب الزامی است زیرا كم بودن زمان باعث باقی ماندن سرباره داخل مذاب گشته و زیاد بودن زمان سبب افت حرارتی مذاب می گردد). سپس مشعل را از درز اتصال دور نموده و بوته در محل بار ریزی قرار داده می شود. سوراخ ته بوته جهت ریختن مذاب باز می شود و مذاب از طریق حوضچه مذاب (قالب نعلی شكل) و راهگاه به داخل درز اتصال جاری می گردد. مقدار اضافی مذاب در زباله دان چسبیده به بوته جمع آوری می‌شود كه خود بعنوان یك عایق عمل می كند. شكل12عملیات ریختن را بطور طرحواره ای نشان می دهد.
در شکل 13 تجهیزات مربوطه به همراه نحوه بارریزی که معمولا بصورت انحرافی و با حوضچه می باشد نشان داده شده است.

شکل 13: تجهیزات مربوطه به همراه نحوه بارریزی
3-8- عملیات پایانی:
بعد از خاتمه عملیات مذاب ریزی باید مدتی جهت شكل گیری درز اتصال زمان داده شود. سپس بنا به تشخیص متصدی، فیكسچرهای دور قالبها باز شده و بعد از آن توسط پتك، ماسه های قالب چسبیده به ریل را برداشته وتوسط یك دستگاه برش (در جوش درز ریل از مدل هیدرولیك استفاده می شود) زواید جوش موجود را قطع می نمایند. شكل 14عملیات حذف اضافات جوش را توسط دستگاه برش هیدرولیك نشان می دهد. در جوش درز ریل برای اینكه یك سطح صاف و صیقلی جهت عبور قطار مهیا گردید، درز اتصال را توسط دستگاه ریل ساب سنگ می زنند. شكل 15 عملیات سنگ زنی جوش را در محل تاج ریل نشان می دهد. برای بدست آوردن پروفیل مناسب ماشین كاری یا سنگ زنی انجام می شود که جزء مراحل زمانبر جوشکاری می باشد. بعد از این مرحله نباید در سطح جوش هیچگونه خلل و فرجی مشاهده گردد. نكته ای كه در این قسمت حائز اهمیت است، سنگ زدن كف ریل می‌باشد زیرا یكی از دلایل شكست ریل خستگی می‌باشد. لذا با سنگ زدن كف ریل میتوان عمر خستگی مقطع جوش داده شده را بالا برد. بعد از این مرحله عملیات جوشكاری خاتمه یافته و یك بند جوش تكمیل گردیده است.

شكل 14: دستگاه برش هیدرولیك در حال حذف اضافات جوش

شكل 15: عملیات سنگ زنی جوش در محل تاج ریل
بندرت پس از اتمام جوشکاری تنش زدایی صورت میگیرد. در جوش درز ریل بازدید چشمی و تست التراسونیك نیز انجام می شود.

9- كاربرد های جوش ترمیت:
1 تعمیر ریلهای شكسته شده و قطعات ریختگی معیوب، ‏‏غلتكها و محور های قطور، قالبهای شمش ریزی با برش كف این قالبها و ساخت مجدد آن با جوش ترمیت
2 جوش تعمیری بست كوپلینگهای ساییده شده(wobbler غلتك های نورد)
3 برای جوش گردن (neck) غلتكهای نورد و چرخ دنده ها (گردن سر محور یا یاتاقانهای گرد غلتكها)
4 جوش میل لنگ های شكسته شده بزرگ
5 جوش سر به سر لوله ها
6 جوشكاری فرم ماشین ها

شکل 16: انجام تعمیرات اساسی بوسیله جوش ترمیت

7 اتصال كابل ها برای رساناهای الكتریكی(مثلا اتصال كابل های حفاظت های ضد خوردگی، اتصال كابل ریل قطارهای برقی برای اتصال به زمین)

دریافت این فایل

برای دریافت پروژه اینجا کلیک کنید

تحقیق مس

برای دریافت پروژه اینجا کلیک کنید

 تحقیق مس دارای 17 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد تحقیق مس  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ريختگي احتمالي در متون زير ،دليل ان کپي کردن اين مطالب از داخل فایل ورد مي باشد و در فايل اصلي تحقیق مس،به هيچ وجه بهم ريختگي وجود ندارد


بخشی از متن تحقیق مس :

مس

كلیات
مس یكی از فلزاتی است كه از سالیان دراز به میزان بسیار زیاد مورد استفاده قرار گرفته است. 85 تا 90 درصد مس مصرفی از طریق استخارج معادن مس حاصل می‌گردد. با پیشرفت صنایع الكترونیك در قرن جاری مصرف و اهمیت مس رشد چشمگیری داشته است.
ذخیره احتمالی مس جهان 2400 میلیون تن است كه بیشترین درصد تولید آن از معادن روباز است و تولید سالانه مس حدود 10 میلیون تن در جهان می باشد.

طبق بررسی‌های انجام شده ایران از لحاظ ذخایر معدنی برروی كمربند مس جهان قرار گرفته است كه از جنوب شرقی ایران شروع شده و تا شمال غربی و نواحی آذربایجان ادامه دارد.
كانسار پروفیری سرچشمه كرمان یكی از بزرگترین كانسارهای مس جهان است.

گذشته مس در ایران
اشیاء مسی و آلیاژهای به دست آمده در نقاط مختلف ایران و همچنین آثار كوره‌های قدیمی و ابتدایی ذوب مس حاكی از آشنایی ایرانیان قدیم به صنعت استخراج و ذوب است.
اكتشافات باستان شناسی نشان می دهد كه در ایران از هزاره پنجم قبل از میلاد استفاده از معادن رونق نسبی داشته است.

اشیای مفرغی، مس، زری، و سیمی به دست آمده از هزاره‌های بعد، گویای پیشرفت بهره‌برداری و ذوب فلزات است. بعد از ظهور اسلام، خصوصاً در دوره سلجوقیان و صفویان كار بهره‌برداری از معادن و صنعت ذوب فلزات شكوفا بوده است.

شركت ملّی صنایع مس ایران
در تاریخ تیرماه 1351 هجری، شمسی، شركتی به نام «شركت سهامی معادن سرچشمه كرمان» بر اساس قانون، تشكیل گردید. این شركت در سال 1355 به «شركت ملی صنایع مس ایران» كه در بر گیرنده كلیه فعالیت های معادن مس كشور بوده تغییر نام داد. از اهم وظایف این شركت استخراج، بهره‌برداری از معادن مس كشور، تولید محصولات پرعیار سنگ مس و فلز مس و كلیه محصولات فرعی وابسته، توزیع و فروش محصولات است.

شركت ملی صنایع مس ایران در حال حاضر از معدن مس سرچشمه بهره برداری می‌كند.

معادن مس سرچشمه
این معدن در 160 كیلومتری جنوب غرب كرمان و 50 كیلومتری جنوب رفسنجان قرار دارد. ارتفاع این ناحیه از سطح دریا به طور متوسط حدود 2600 متر و بلندترین نقطه آن بیش از 3000 متر است. كانسارهای سرچشمه در قسمت مركزی سلسله جبال زاگرس قرار گرفته و متشكل از سنگهای چین خورده گسله، سنگهای رسوبی و مواد آتشفشانی اوائل دوران سوم است. ذخیره كل معدن بالغ بر یك میلیارد و دویست میلیون تن سنگ سولفوری با عیار متوسط 7/0% مس است.

عملیلات بهره برداری
عملیات بهره برداری شامل استخراج، تغلیظ، ذوب، پالایش و ریخته گری می‌باشد.

معدن
پس از ایجاد انفجار در معدن، كامیونهای بزرگ معدنی با ظرفیت 120 تن توسط بیلهای الكتریكی با ظرفیت 20 و 30 تنی بارگیری شده و با توجه به نوع سنگ به محل مناسب منتقل می‌گردد میزان سنگ سولفاری منتقل شده به سنگ شكن اولیه طبق طرح 41167تن خشك در روز با عیار 17/1% (در حال حاضر عیار حدود 1%) می باشد كه پس از خردایش با ابعاد زیر 8 اینچ در انبار درشت با ظرفیت 51000 تن ذخیره می‌گردد.

تغلیظ
این كارخانه شامل سنگ شكنهای ثانویه و ثالثیه ،‌ پرعیاركنی، مولیبدن، فیلتر و خشك كن و كارخانه پخت آهك است.
سنگ شكنهای ثانویه ثالثیه:‌ سنگ سولفوری با ابعاد زیر 8 اینچ از طریق خوراك دهندگان زنجیری زیر انبار درشت به سمت سنگ شكنهای مخروطی ثانویه و ثالثیه هدایت و پس از خردایش با ابعاد 80% زیر نیم اینچ در انبار با ظرفیت 40000 تن ذخیره می‌گردد.

كارخانه مولیبدن:‌كنسانتره مس و مولیبدن پس از آبگیری در تیكنرهای مس – مولیبدن وارد كارخانه مولیبدن می‌گردد. در این مرحله پس از فلوتاسیون و آسیاب مجدد، كانی مولیبدنیت از كانی مس جدا می‌گردد و بصورت كنسانتره مولیبدنت درآمده و پس از خشك شدن بشكه گیری می شود. كنسانتره مس جدا شده از مولیبدنیت نیز بصورت دوغاب به تیكنرهای مس تحویل شده كه پس از فیلتر و خشك كردن به انبار كنسانتره و یا در محل آماده سازی خوراك كوره‌های ریورب تحویل می‌شود محصول این كارخانه روزانه 10 تن كنسانتره مولیبدنیت با عیار 54% مولیبدن است.

كارخانه پخت آهك: در این واحد سنگ آهك وارد كوره پخت شده و سپس آهك پخته شده در آسیاب گلوله‌ای بصورت دوغاب در می‌آید. شیر آهك تهیه شده در این واحد مورد استفاده واحد پرعیاركنی به منظور كنترل قلیائیت دوغاب است.

ذوب
این واحد شامل انبار كنسانتره، سیستم آماده سازی خوراك كوره‌های ریورب، دیگهای بخار، كوره های مبدل،‌كوره‌های آند و چرخ ریخته گری است. كنسانتره محصول كارخانه پرعیار كنی به همراه كمك ذوب، مات گرفته شده توسط پاتیلهای 2/9 مترمكعبی به كوره‌های مبدل منتقل می‌گردد. سرباره حاصل از كوره مبدل به كوره ریورب منتقل شده و مس بلیستر نیز به كوره‌های آند انتقال می‌یابد.
كوره آند و چرخ ریخته گری: مس بلیستر تولیدی پس از عملیات به مس آندی تبدیل شده و ریخته‌گری می‌گردد. وزن هر آند 330 كیلوگرم با عیار مس حدود 7/99% و ظرفیت تولیدی این واحد سالانه 145000 تن مس حدود آندی است.

پالایشگاه و ریخته گریها
پالایشگاه شامل سالن الكترولیز، واحد نیكل سولفات، واحد تصفیه لجن و واحد فلزات گرانبها است. ظرفیت سالن الكترولیز 158000 تن كاند مسی با خلوص 99/99% در سال است. پخشی از ناخالصی آند مصرفی بعنوان لجن آندی پس از تصفیه، طلا و نقره آن در واحد فلزات گرانبها با انجام دو پروسه ذوب و الترولیز استحصال می‌گردد.

ریخته گریها شامل ریخته گری پیوسته است. در ریخته گری پیوسته مفتول مسی 8 میلیمتری تولید می‌گردد كه ظرفیت آن با دو شیفت كاری 107000 تن در سال است و در ریخته‌گری نیمه پیوسته شمش مسی به ابعاد 7/12×66×730 سانتیمتر و بیلت به قطر 25 سانتیمتر و طول 720 سانتیمتر تولید می‌شود.

كارخانه لیچینگ
سنگهای اكسیده مس كه حاصل روباز نمودن معدن و استخراج رگه های اكسیده همراه سولفوره می‌باشند. در تأسیسات پیرو متالوژی قابل استحصال نبوده و به ناچار در طی سالیان متمادی بهره برداری از معدن مجتمع مس سرچشمه، انباشته شده كه میزان ذخیره این سنگها حدود 27 میلیون تن و عیار متوسط 62/. درصد می‌باشد.

این موضوع شركت ملی صنایع مس ایران را بر آن داشت تا ضمن كسب تكنولوژی جدید زمینه انتقال آن را به كشور فراهم آورد. بنابراین، روشهای مختلف انحلال مس مورد بررسی قرار گرفت و نهایتاً روش انحلال تپه‌ای مناسب تشخیص داده شده و با توجه به ذخیره سنگها و عیار آن،‌ ظرفیت طرح 13000 تن ورق مس كاتد در سال تعیین گردید.
این طرح بوسیله كارشناسان و تكنیسن های متخصص و متعهد ایرانی طی مدّت 3 سال به بهره‌برداری رسید و در تاریخ تیرماه 76 كارخانه لیچینگ افتتاح شد و عملاً كار خود را آغاز نمود. لازم به ذكر است كه طرح لیچینگ سولفورهای كم عیار مس به روش باكتری لیچینگ جزو سیاست‌های آتی شركت مس می باشد.

واحد لیچینگ از سه بخش عمده تشكیل گردیده است.
1- واحد انحلال تپه‌ای
2- واحد استخراج با حلال آلی
3- واحد احیای الكتریكی مس
مسایل زیست محیطی

از آنجا تولید در این روش در دمای پایین (40درجه سانتی‌گراد) صورت می‌گیرد این كارخانه فاقد آلاینده گازی می‌باشد. در واحد انحلال نیز با نصب لایه غیر قابل نفوذ و سیستم های نشان دهنده نشتی محلول، از نفوذ محلول اسید به لایه زیرزمین جلوگیری می‌گردد. كلیه محلول ها نیز در مدار بسته قرار دارند، در نتیجه این اقدامات،‌آلودگی كارخانه تقریباً به صفر می‌رسد.

امور مهندسی
این امور یكی از بخشهای عمده مجتمع است كه طیف وسیعی از مسئولیت ها رابه عهده دارد.

دریافت این فایل

برای دریافت پروژه اینجا کلیک کنید

تحقیق در مورد لیچینگ ( فرآوری اورانیوم )

برای دریافت پروژه اینجا کلیک کنید

 تحقیق در مورد لیچینگ ( فرآوری اورانیوم ) دارای 27 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد تحقیق در مورد لیچینگ ( فرآوری اورانیوم )  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ريختگي احتمالي در متون زير ،دليل ان کپي کردن اين مطالب از داخل فایل ورد مي باشد و در فايل اصلي تحقیق در مورد لیچینگ ( فرآوری اورانیوم )،به هيچ وجه بهم ريختگي وجود ندارد


بخشی از متن تحقیق در مورد لیچینگ ( فرآوری اورانیوم ) :

لیچینگ كانه های اورانیوم

لیچینگ مرحله ای مهم از فراوری اورانیوم است. لیچینگ بر مبنای مواد مورد مصرف به دو دسته كلی تقسیم می شود یكی لیچینگ اسیدی و دیگری لیچینگ قلیایی است. در لیچینگ اسیدی معمولاً از اسید سولفوریك و در لیچینگ قلیایی معمولاً از محلول كربنات بی كربنات سدیم دقیق استفاده می كنند.

لیچینگ كربناتی (قلیایی) مواد ریزتر می خواهد و انتخابی تر عمل می كند، به طور مثال كانه های حاوی بیشتر از 9-7 درصد كربنات بهتر است كه به صورت كربناتی لیچ شوند. البته سایر فاكتورها نیز باید منظور شوند كه عبارتند از میزان بازیابی اورانیوم، آب مصرفی، … . اگرچه لیچینگ اسیدی در بیشتر كارخانه های اورانیوم استفاده می شود، ولی لیچینگ قلیایی نیز دارای مزایایی به شرح زیر است:

– محلول برای كانی های اورانیوم به صورت خاص عمل می كند. با بیشتر گانگها واكنش نمی دهد.

– محلول كربناتی در مقایسه با منحلول اسیدی خورندگی كمتری دارد.

– اورانیوم می تواند مستقیماً از محلول رسوب داده شود، و جدایش آن از عناصر دیگر آسانتر می گردد.

– محلول كربناتی به آسانی می تواند باز تولید شود.

این روش معایبی نیز دارد كه به شرح زیر است:

– برای در برگرفتن كانی های اورانیوم توسط محلول خردایش ریز نیاز است چرا كه قادر به حل كردن و نفوذ در گانگ نیست.

– بعضی كانی های گانگ مثل سولفات كلسیم و پیریت ی توانند با معرف قلیایی واكنش داده و مصرف آنرا بالا ببرند.

– بیشتر كانی های مقاوم اورانیوم در وضعیت قلیایی حل نمی شوند.

بنابراین خواص كانی شناس كانه نیز در تعیین نوع عملیات موثرند، اسیدی یا قلیایی بودن عملیات بستگی به گانگ موجود و نوع كانی اورانیوم دارد.

لیچینگ اسیدی

مقدمه

روش لیچینگ انتخابی برای حل اورانیوم از كانه بستگی به خواص فیزیكی و شیمیایی كانه از قبیل نوع كانی های اورانیوم، درجه آزادی، طبیعت دیگر كانی‌های موجود در تركیب دارد.

لیچینگ اسیدی عموماً به لیچینگ با اسید سولفوریك اشاره دارد. اسید نیتریك خواص اكسید كنندگی قوی دارد ولی بسیار گرانقیمت تر از اسید سولفوریك است كه نیترات اورانیل در محلول رقیق تشكیل خواهد شد. نیترات اورانیل سازگار بااستفاده از روش تعویض یونی نوع آنیونیكی می باشد. اسید نیتریك زمانی كه عملیات روی كانه عیار بالاست استفاده می شود. اسید هیدروكلریك برای لیچینگ در عملیاتی كه از تشویه نمكی استفاده شده است، كاربرد دارد. در این عملیات اسید از گازهای تشویه بازیابی می شود. از طرف دیگر اسید هیدروكلریك بسیار گرانقیمت است. همچنین خورندگی شدید دارد. كلریدفریك و سولفات فریك همچنین برای بسیاری از كانی‌های اورانیم دار به عنوان Lixiviant استفاده می شود.

اسید سولفوریك در محلول به شكل سولفات و بی سولفات و یون هیدروژن یونیزه می‌شود. در واكنش با اورانیوم شش ظرفیتی تولید سولفات اورانیل و كمپلكس آنیونیك سولفات اورانیل طبق واكنش زیر می كند:

اورانیوم حل شده ممكن است در هر یك از شكلهای فوق یافت شود، كه به غلظت اورانیوم و اسید، درجه حرارت و دیگر كمپلكسهای موجود در سیستم بستگی دارد. حضور یون سولفات برای تشكیل كمپلكس یون اورانیل مهم است و عدم حضور آن به رسوب فلز طبق واكنش زیر كمك می كند:

از نقطه نظر ترمودینامیكی، هیدرولیز اورانیل، آسانتر از واكنشهای كمپلكس شدن است. با وجود این با حضور یون سولفات، واكنش كمپلكس از نظر سینتیك مساعدت می شود.

یكی از مزایای استفاده از اسید سولفوریك در لیچینگ تولید كمپلكس سولفات آنیونیكی است، چرا كه رزین های تعویض یونی آنیونیك، خاصیت انتخابی بیشتری نسبت به نوع كاتیونیك برای اورانیوم دارند.

اورانیوم موجود در كانی ها در شكل 4 ظرفیتی باید قبل از حل شدن، اكسید شونده آهن فریك به عنوان یك اكسید كننده اصلی عمل می كند، كه اورانیوم 4 ظرفیتی را در عملیات لیچینگ اسیدی، اكسید می كند. آهن در اثر وجود در تركیبات كانی ها یا عملیات مقدماتی، سائیده شدن آسیا و سنگ شكن ها، همیشه حضور دارد. ولی ممكن است به صورت فرو (دو ظرفیتی) باشد. از دی اكسید منگنز (پیرولوزیت) جهت اكسید كردن آهن II به آهن III استفاده می شود.

مصرف اسید تابعی از تركیب گانگ موجود در كانه است، كلیت، دولومیت، مگنزیت و سیدریت سریعاً با اسید دقیق در دمای معمولی واكنش می دهند. سولفیدها، آهن فلزی، بعضی فسفاتها، مولیبداتها، و اناداتها، اكسیدها، فلوریدها اسید اضافی را مصرف می كنند و محلول را هنگامی كه درجه حرارت یا غلظت اسید افزایش یابد، آلوده می كنند. واكنشهای تیپیك به شرح زیر است:

انحلال بعضی كمپلكسهای آلومینوسیلكاتها مثل رسهای هیدراته یا دیگر سبكلاتها قابل حل در اسید ممكن است با بالا رفتن درجه حرارت اتفاق افتد، كه طبق واكنش زیر عمل می شود:

اسید سیلیك و شكل كلوئیدی دارد، كه ممكن است به صورت ژله ای رسوب نماید، این امر باعث بروز مشكلاتی در مراحل بعدی می شود و رسوب مجدد بعد از انحلال یك موضوع مهم در شیمی لیچینگ است. شكست و نگهداشتن وضعیت اكسیداسیون در محلول ممكن است تركیبات نمكی اورانیوم را نتیجه دهد، كه در مقادیری از PH از محلول رسوب می كند.

متغیرهای فرآیند

دانه بندی ماده معدنی

یكی از مهمترین اهداف خردایش در فرآوری مواد معدنی آزادسازی كانی‌های با ارزش از مواد با طله همراه در درشتترین ابعاد ممكن است. در حقیقت تولید یك محصول پرعیار در گرو مطالعه صحیح سایز و درجه آزادی است، اگرچه در فرآیندهای هیدرومتالورژیكی مسئله بدین شدت نیست، كافی است تا بخشی از كانی در معرض تماس با حلال قرار گیرد. آزادسازی كافی كانی های اورانیوم برای اغلب كانه‌های ایالات متحده آمریكا برای آماده سازی لیچینگ اسیدی با خردایش تا زیر 28 مش با 30 تا 40 درصد زیر 200 مش بدست می آید. كانه های استرالیا و كانادا حاوی برانریت یا دیویدیت خردایش تا 55-60 درصد زیر 200 مش نیاز دارند، تا لیچینگ رضایت بخش بدست آید. خردایش بیشتر باعث افزایش ویسكوزیته پالپ می شود. بنابراین اثر معكوس روی سرعت لیچینگ داد.

غلظت اسید

عمده ترین نیاز عملیات لیچینگ، كافی نگهداشتن غلظت اسید برای حمله به كانی‌های اورانیوم بدون حل كردن مقادیر زیاد از گانگهای درگیر با كانه است. برای رسیدن به چنین مقادیر كافی، مقداری اسید ابتدائاً باید برای خنثی كردن كانی های كربناتی گانگ اضافه شود، كه قبل از كانی های اورانیو واكنش خواهند كرد. در بعضی كانه‌های حاوی آهك زیاد، بالای 400 پوند برش كانه، اسید سولفوریك ممكن است مصرف شود.

بسته به نوع كانی های اورانیوم موجود، غظت اسید آزاد از 1 تا 90 گرم بر لیتر ممكن است در دوره انحلال نیاز باشد. مصرف اسید منحصراً برای استخراج اورانیوم در ایالات متحده در دامنه 40 تا 120 پوند اسید سولفوریك بر تن كانه است. هنگامی كه وانادیوم نیز موجود باشد این مقدار تا 300 پوند بر تن كانه می رسد.

اكسیداسیون

نگهداشتن محیط لیچینگ در وضعیت اكسیداسیون برای رسیدن به استحصال بالای اورانیوم در رتبه بعدی از اهمیت (بعد از غلظت اسید) قرار دارد. اكسیدانها برای نگهداری ORP (پتانسیل اكسیداسیون احیاء) در حد مطلوب به محلول اضافه می‌شوند. حد مطلوب آن بین 425 میلی ولت تا 475 میلی ولت با الكترود جیوه اشباع است. ثابت نگه داشتن ORP چندان بحرانی نیست و هدف از نگهداری ORP در محدوده خاص اطمینان از حضور آهن فریك در محلول است.

عمده اكسید كننده های مورد استفاده دی اكسید منگنز (پیرولوزیت) و كرات سدیم هستند، به همزنی با هوا نیر دز تانك یا جو كا قادر به اكسیداسیون آهن II به آهن III است، كه آهن III قادر به اكسیداسیون اورانیوم می باشند. اسید كاروس به فرمول H2So5 در بعضی موارد جایگزین Mno2 شده است. اكسیداسیون بوسیله عملیات بیولیچینگ نیز برای اكسید كردن آهن II به III استفاده می شود. باكتری های تیوباسیلوس- فرواكسیدان یا فروباسیلوس فرواكسیدان عموماً استفاده می شود.

دما و زمان لیچینگ

زمان و درجه حرارت فاكتورهای وابسته به هم در لیچینگ لورانیوم هستند. افزایش دمای عملیات لیچینگ، زمان واكنش را كاهش می دهد و استخراج كانی های نامحلول را بهبود می بخشد. معایب لیچینگ در دمای بالا شامل افزایش مصرف معرف، انحلال دیگر كانی ها درگیر با اورانیوم، افزایش خورندگی تجهیزات حتی استیل های زنگ نزن، افزایش مقادیر سولفیدها، فسفاتها، مولیبداتها و بعضی كانی های سیلكاته در محلول می باشد.

زمان مورد نیاز لیچینگ تحت تاثیر فاكتورهایی كه قبلاً بحث شده، می باشد. این فاكتورها شامل: غلظت اسید، ابعاد دانه ها، نوع كانی ها و كانی های در برگیرنده، سرعت همزنی و… می باشد. بدون شك برای هر كانه زمان بهینه لیچینگ بی نهایت است، كه در مجموع افزایش زمان توجیه اقتصادی برای هر افزایش استخراج اورانیوم را ندارد. بنابراین باید از نظر اقتصادی بحث زمان با توجه به افزایش استخراج اورانیوم حل شود. زمان لیچینگ ممكن است با افزایش درجه حرارت جایگزین شود و اقتصادی تر آن است كه عوامل به نحوی طراحی شوند كه كمترین دما و بیشترین زمان مورد نیاز باشد. در لیچینگ های متداول در ایالات متحده آمریكا زمان لیچینگ از 4 تا 24 ساعت و دما از معمولی تا 80 درجه سانتیگراد متفاوت است. زمان لیچینگ طولانی تر از 48 ساعت در كارخانه های كانادا و آفریقای جنوبی غیر معمول نیست.

دانسیته و ویسكوزیته پالپ

بهترین دانسیته پالپ در لیچینگ، معمولاص همان ماكزیمم مقدار آن است، تا جایی كه اجازه سیالیت كافی در پالپ برای اجتناب از تماس ضعیف بین مایع وجامد داده شود. ویسكوزیته بیش از حد، همراه همزنی ضعیف باعث می شود كه سرعت لیچینگ به جای اینكه با سیرعت واكنش های شیمیایی كنترل گردد با عسرت لیچینگ كنترل شود. در مورد هیپ لیچینگ به خاطر درشت بودن ذرات سرعت لیچینگ با سرعت نفوذ به سنگ كنترل می شود كه موجب طولانی شدن زمان لیچینگ می شود.

دانسیته پالپ در طی لیچینگ در مثالهای عملی ایالات متحده از 50 تا 60 درصد جامد است. برای كانه ای با مقادیر رس بالا دانسیته پائین حدود 40% جامد ممكن است نیاز باشد در دانسیته بالا، تركیبات حل شده كانه در محلول ممكن است بیش از حد شده و باعث كاهش انحلال اورانیوم و رسوب مجدد اورانیوم شود.

لیچینگ با سولفات فریك

واژه لیچینگ سولفات فریكی به همه لیچینگ های اسیدی اورانیوم های چهار ظرفیتی در حضور آهن III به عنوان اكسید كننده اولیه اطلاق می شود. آزمایشات نشان داده اند كه غلظت آهن 7 گرم بر لیتر استخراج اورانیوم 93% در مقایسه با 80 و 85 درصد بدست آمد بوسیله لیچینگ معمولی در حضور Mno2 را داراست.

لیچینگ قلیایی

تشكیل آنیون قابل حل اونیل تری كربنات (Uo2(Co3)-4) اجازه استفاده برای قلیا و نمك كربنات آمونیوم به منظور انحلال تقریباً انتخابی كانه های مناسب اورانیوم فراهم می كند. تركیبات آهن، آلومینیوم، تیتانیوم و… تقریباً نامحلول در محلول كربناتی هستند. مقادیر كمی از مولیبدانها، سیلكانها، واناداتها، فسفاتها، آلومیناتها و بعضی كمپلكسهای كربنات فلزی در محلول لیچینگ یافت می شوند.

لیچینگ كربناتی به صورت ویژه در مورد كانی های كربناته توسعه یافته است، چرا كه این كانی ها با محلول كربناته واكنش نمی دهند. برای اغلب این كانه ها، درگیری كانی های كربناته و اورانیوم باعث می شود، كه خردایش زیادی نیاز باشد تا كانی های اورانیوم در معرض محلول قرار گیرند. لیچینگ كربناتی كانی های اورانیوم نوع سیلكاته به سختی انجام می شود و این روش برای كانی های كم محلول
(High Refractory) كه در گروه چند اكسیده قرار دارند، موثر نیست.

كانی های اكسیده اورانیوم به راحتی در محلول كربناتی حل می شوند. اما كانی‌های اورانیوم چهار ظرفیتی نیازمند رفتار شدید با اكسیدان و زمان ماند طولانی و درجه حرارت و فشار بالا قبل از انحلال است.

استفاده از لیچینگ كربناتی احتیاج به استفاده از مسیر بسته دارد، كه محلول لیچینگ برگردانده شود. كانه اورانیوم در یك پالپ شامل 50-40 گرم بر لیتر كربنات سدیم و 10 تا 20 گرم بر لیتر بی كربنات سدیم لیچینگ می شود. بعد از انحلال مواد باقی مانده از محلول جدا می شوند و اورانیوم با اضافه كردن مقدار زیادی سود سوز آور كه بی كربنات را خنثی می كند رسوب داده می شود. اورانات سدیم تولید شده فیلتر و سپس شسته می شود و محلول كربنات سدیم، سودسوزآور بی بار دوباره با Co2 تولید بی‌كربنات سدیم و كربنات سدیم می كند و به چرخه برگردانده می شود. كربنات در چرخه لیچینگ بوسیله كانی های سولفات یا سولفیدی مصرف می شود، كه ممكن است موجب افزایش مصرف گردد. بی كربنات هم برای انحلال اورانیوم مصرف می‌شود، اما بوسیله واكنش بین كربنات و سولفیدها تولید می شود. كربنات سدیم مصرف شده بوسیله اضافه كردن جبران می شود. بیش از یك سوم كارخانه های تولید اورانیوم در ایالات متحده از لیچینگ كربناتی استفاده می كنند.

واكنشهای نهایی كه انحلال اكسید اورانیوم را در محلول كربنات- بی كربنات نشان می دهد، به شرح زیر هستند:

در مرحله رسوب دهی، بی كربنات اضافی، ابتدا با سودسوزآور خنثی شده، و سودسوزآور اضافه می شود تا اورانیوم طبق واكنشهای زیر رسوب یابد.

بعد از رسوب دهی، محلول شامل كربنات سدیم و هیدروكسید سدیم اضافی و مقداری از اورانیوم كه راسب نشده است می باشد. این محلول در مجاورت گاز Co2، تولید بی كربنات می كند.

اكسیداسیون در لیچینگ كربناتی

اكسیداسیون در لیچینگ كربناتی به سه روش اصلی زیر تقسیم می شود:

– اكسیداسیون مستقیم با هوا

– اكسیداسیون با واكنش های شیمیایی مستقیم

– اكسیداسیون بواسطه كاتالیزور، كه یك ماده مناسب با اورانیوم واكنش دهنده و آنرا اكسید می كند.

اكسید كننده ها مجدداً بوسیله هوا یا اكسیدان های دیگر تولید می شود. استفاده از پرمنگنات سدیم به عنوان اكسید كننده در سیستم های اتمسفر یك مطلوب می باشد. با توسعه لیچینگ تحت فشار در كانادا، اكسید كردن مستقیم با هوا اقتصادی تر شد و مطالعات بیشتر، استفاده از كمپلكس Cupric-Amonia به همراه هوادهی را نتیجه داد، كه اكسیداسیون سریع و اقتصادی اورانیوم در هر دو سیستم اتمسفریك و تحت فشار را به دنبال دارد. بیشترین علاقه اخیراً به سمت استفاده تنها از هوادهی در فشار اتمسفر در تانكهای پاچوكا است، با توجه به آنكه از نظر اقتصادی اضافه شدن وقت لیچینگ از اضافه كردن معرف بهتر است.

پرمنگنات پتاسیم شناخته شده ترین اكسید كننده شیمیایی است و كارآیی اولیه بالایی در پالپهای كربناتی دارد. این معرف گران است و دیگر اینكه Mno2 روی سطح كانی های اورانیوم رسوب می كند و موجب توقف واكنش می گردد. دیگر اكسید كننده های موثر NaoCl، H­2O، K2S2O8، CuSo4 به همراه آمونیا هستند. معایب استفاده از H2O2 شامل هزینه بالا و میل به تجزیه شدن در محلول است. NaoCl معایب بیشتری دارد و باعث تشكیل كلرید در محلول برگشتی می شود، كه ممكن است مشكل خورندگی را به وجود آورد. NaoCl با وجود این اقتصادی ترین اكسیدان بالقوه براساس ظرفیت اكسیداسیون بر واحد وزن و هزینه هایش است.

بیولیچینگ (حل كردن با باكتری):

رشد سریع صنعت انرژی هسته ای باعث مصرف سریع منابع عیار بالای اورانیوم شده و تكنیكهای استخراج كانسارهای عیار پائین و باطله های كارخانه های فرآوری توسعه داده شده اند. هزینه این تكنیكها مهم است و راه پیشنهادی استفاده از فروشویی نفوذی همراه با میكروارگانیزم هاست. از كل هزینه های تولید كیك زرد U3O8، 75 درصد ان به خاطر اولین مراحل كه همان بدست آوردن محلول باردار است، می باشد. پس داشتن فرآیند لیچینگ ارزان قابل درك است.

دریافت این فایل

برای دریافت پروژه اینجا کلیک کنید

مقاله فرایندهای جوشكاری

برای دریافت پروژه اینجا کلیک کنید

 مقاله فرایندهای جوشكاری دارای 41 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله فرایندهای جوشكاری  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ريختگي احتمالي در متون زير ،دليل ان کپي کردن اين مطالب از داخل فایل ورد مي باشد و در فايل اصلي مقاله فرایندهای جوشكاری،به هيچ وجه بهم ريختگي وجود ندارد


بخشی از متن مقاله فرایندهای جوشكاری :

فهرست مطالب
عنوان صفحه
سپاسگزاری
فرایندهای جوشكاری 1
فرایند جوشكاری مقاومتی نقطه ای 11
اصطلاحات و بهسازی در نحوه جوشكاری نقطه ای 21
جوشكاری مقاومتی غلطكی 25
اصطلاحات و بهسازی برای جوشكاری مقاومتی غلطكی 28
فرایند جوش جرقه ای 31
فرایند جوش سربه سر 32
فرایند جوش تصادمی 32
نكات ایمنی در جوشكاری و برشكاری 33

فرآیندهای جوشكاری «مقاومتی» Resistance Welding
مقدمه و كلیات : فرآیندهای جوشكاری مقاومتی با فرآیندهای قبلی تفاوت كلی دارد .اتصال دو سطح توسط حرارت و فشار توأماً انجام می گیرد .فلزات به دلیل مقاومت الكتریكی در اثر عبور جریان الكتریكی گرم شده و حتی به حالت مذاب نیز می رسند كه طبق قانون ژول حرارت حاصل با رابطه زیر تعیین می شود .Q=KRI2t
=I شدت جریان( آمپر) ، R مقاومت( اهم)، t زمان( ثانیه) وQ ،حرارت (ژول).

فرآیندهای قوس الكتریكی حرارت در روی كار بوسیله هدایت و تشعشع توزیع می شود اما در فرآیندهای جوشكاری مقاومتی حرارت در عرض داخلی و سطح مشترك دو ورق در موضع اتصال در اثر عبور جریان الكتریكی تولید و منتشر می شود . جریان الكتریكی مذكور از طریق الكترودها و تماس آنها به سطح كار منتقل و یا از طریق ایجاد حوزه مغناطیسی احاطه شده در اطراف كا به قطعه القاء می شود . هر چند هر دو روش بر اساس حرارت مقاومتی پایه گذاری شده است اما معمولاً نوع اول فرآیند جوشكاری مقاومتی و دومی به فرآیند جوشكاری القائی نیز مرسوم شده است .

فاكتورهای شدت جریان و زمان از طریق دستگاه جوش قابل كنترل هستند ، اما مقاومت الكتریكی به عوامل مختلف بستگی دارد از جمله : جنس و ضخامت قطعه كار ، فشار بین الكترودها ، اندازه و فرم و جنس الكترودها و چگونگی سطح كار یعنی صافی و تمیزی آن .
مقاومت 3 مقاومت تماس بین دو ورق مهمترین قسمت است. فلزات دارای مقاومت الكتریكی كم بوده بالنتیجه مقاومتهای 1و3و5 اهمیت بیشتری پیدا می كنند . مقاومتهای 2و4 بستگی به ضریب مقاومت الكتریكی و درجه حرارت قطعه كار دارد .مقاومتهای 1 و 5 ناخواسته بوده و باید حتی المقدور آنرا كاهش داد . تمیزی سطح كار و الكترود و نیروی فشاری وارد بر الكترود عوامل تقلیل دهنده این مقاومتها (1و5) می باشند .

از نظر اقتصادی لازم است كه فاكتور زمان حتی المقدور كاهش یابد . كه در نتیجه جریان الكتریكی لحظه ای بالا در حدود 10000 – 3000 آمپر با ولتاژ 10 – 5/0 ولت مورد نیاز است . انواع مختلف روش های جوشكاری مقاومتی به روش ایجاد مقاومت موضعی بالا و تمركز حرارت در نقطه مورد نظر ارتباط دارد ، ولی به هر حال تماس فیزیكی بین الكترودهای ناقل جریان الكتریكی و قسمت هایی كه باید متصل شوند نیز مورد نیاز است . بطور كلی فرآیندهای جوشكاری مقاومتی یكی از بهترین روش ها برای اتصالات سری است .

دستگاههای جوشكاری مقاومتی شامل دو واحد كلی است : واحد الكتریكی (حرارتی) واحد فشاری(مكانیكی) . اولی باعث بالا بردن درجه حرارت موضع مورد جوش و دومی سبب ایجاد فشار لازم برای اتصال دو قطعه لب رویهم در محل جوش است .

منبع معمولی تأمین انرژی الكتریكی ، جریان متناوب 220 یا250 ولت است كه برای پائین آوردن ولتاژ و افزایش شدت جریان (به مقدار مورد لزوم برای جوشكاری مقاومتی) از ترانسفورماتور استفاده می شود .كه سیم پیچ اولیه با سیم نازكتر و دور بیشتر و ثانویه با سیم كلفتر و دور كمتر (اغلب یك دور ) به الكترودها متصل است .

جریان الكتریكی از طریق دو الكترود (فك ها) به قطعه كار و موضع جوش هدایت می شود كه معمولاً الكترود پائین ثابت و بالایی متحرك است .الكترود همانند گیره یا فك ها دو قطعه را دروضعیت لازم گرفته و جریان الكتریكی برای لحظه معین عبور می كند كه سبب ایجاد حرارت موضعی زیر دو الكترود در سطح مشترك دو ورق می شود. جریان الكتریكی در سطح تماس باعث ذوب منطقه كوچكی از دو سطح شده و پس از قطع جریان و اعمال فشار معین و انجماد آن ، دو قطعه به یكدیگر متصل می شوند .
الكترود در فرآیند های مختلف مقاومتی می تواند به اشكال گوناگونی باشد كه دارای چندین نقش است از جمله : هدایت جریان الكتریكی به موضع اتصال ، نگهداری ورقها بر رویهم و ایجاد فشار لازم در موضع مورد نظر و تمركز سریع حرارت در موضع اتصال الكترود باید دارای قابلیت هدایت الكتریكی و حرارتی بالا و مقاومت «اتصالی» یا تماسی (contact resistance) كم و استحكام و سختی خوب باشد ،علاوه بر آن این خواص را تحت فشار و درجه حرارت نسبتاً بالا ضمن كار نیز حفظ كند .ازاین جهت الكترود ها را از مواد آلیاژی مخصوص تهیه می كنند كه تحت مشخصه یا كد RWMA به دو گروه A آلیاژهای مس و B فلزات دیر گدار تقسیم بندی می شوند ، در جدول (1001) و (1101) مشخصات این دو گروه درج شده است .

مهمترین آلیاژهای الكترود مس ـكرم ، مس ـ كادمیم ، و یا برلیم ـكبالت ـ مس می باشد .این آلیاژها دارای سختی بالا و نقطه انیل شدن بالائی هستند تا در درجه حرارت بالا پس از مدتی نرم نشوند ، چون تغییر فرم آنها سبب تغییر سطح مشترك الكترود با كار می شود كه ایجاد اشكالاتی می كند كه در دنباله این بخش اشاره خواهد شد .
همانطور كه قبلاً اشاره شد قسمت هائی كه قرار است بیكدیگر متصل شوند باید كاملاً برروی یكدیگر قرار داشته و در تماس با الكترود باشند تا مقاومتهای الكتریكی «تماسی» R1 وR5 كاهش یابد . مقاومت الكتریكی بالا بین نوك یا لبه الكترود و سطح كار سبب بالا رفتن درجه حرارت در محل تماس می شود كه اولاً مرغوبیت جوش را كاهش می دهد (جوش مقاومتی ایدآل جوشی است كه علاوه بر استحكام كافی علامتی در سطح آن ملاحظه نشود ) .
ثانیاً مقداری از انرژی تلف می شود .
روشهای مختلفی برای اعمال فشار پیش بینی شده است كه دو سیستم آن معمولتر است :
الف : سیستم مكانیكی همراه با پدال ، فنر و چند اهرم
ب : سیستم هوای فشرده با دریچه های اتوماتیك مخصوص كه در زمان های معینی هوای فشرده وارد سیستم می شود . این فشار و زمان قابل تنظیم و كنترل است .
در سیستم اول به علت استفاده از نیروی كارگر ممكن است فشار وارده غیر یكنواخت و در بعضی موارد كه دقت زیادی لازم است مناسب نباشد، اما در مقابل ارزان و ساده است .در سیستم هوای فشرده همانطور كه اشاره شد دقت و كنترل میزان فشار و زمان اعمال فشار بمراتب بیشتر است .
این فرآیند جوشكاری برای اتصال فلزات مختلف بكار گرفته می شود و سؤالی كه مطرح جدول (1001) بعضی مشخصات گروه B از الكترود های فرآیند جوشكاری مقاومتی خواهد شد اینست كه چگونه خواص فیزیكی این فلزات ممكن است بر روی خواص جوش یا موضع اتصال تأثیر بگذارد ؟

كلاس
10
11
12
13
14 سختی راكول
72 B
94 B
98 B
96 B
85 B
هدایت الكتریكی %IACS
35
28
27
30
30 استحكام فشاریPSi
135000
160000
170000
200000
00000

همین طور كه اشاره شد حرارت برای بالا بردن درجه حرارت موضع اتصال توسط عبور جریان الكتریكی و مقاومت الكتریكی بوجود می آید و یا با بیان دیگر مقاومت الكتریكی بزرگتر در زمان و شدت جریان معین تولید حرارت بالاتری می كند و برعكس. مقاومت الكتریكی یك هادی بستگی مستقیم به طول و نسبت معكوس به سطح مقطع دارد. البته جنس هادی هم كه میزان ضریب مقاومت الكتریكی است خالی از اهمیت نیست ، (قانون اهم R=PI/S) . بنابراین خصوصیت جوشكاری مقاومتی با تغییر ضخامت ورق ، تغییر مقطع تماس الكترود با قطعه و جنس قطعه تغییر می كند .

با توجه به این توضیحات جوشكاری مقاومتی بر روی ورق آلومینیمی(با ضخامت و مقطع تماس الكترود ثابت) در مقایسه با ورق فولاد زنگ نزن به شدت جریان بیشتری نیاز است (87/2=9/19P= 70stainless steel P= ). میكرواهم سانتیمتر ). (Mild steel Ap) البته چگونگی حالتهای تماس الكترود با قطعات و تماس خود قطعات عوامل دیگر هستند كه فشار الكترود ها و ناخالصی ها در بین سطوح می توانند بر روی این مقاومت ها مؤثر باشند .اثر فشار در موضع اتصال بر روی مقاومت الكتریكی تماس در سه حالت تمیزی می باشد.

فاكتور فیزیكی مهم دیگر هدایت حرارتی قطعات مورد جوش می باشد كه با ضریب هدایت حرارتی مشخص می شود .جالب توجه اینكه فلزات با هدایت الكتریكی خوب دارای هدایت حرارتی بالا هم می باشند . بنابراین در جوشكاری مقاومتی این گونه فلزات یا آلیاژ ها به شدت جریان بالاتر و زمان عمل كوتاهتر نیاز دارند ، چون حرارت به اطراف هدایت شده و اگر تمركز و شدت حرارت لازم در موضع اتصال نباشد جوشی انجام نخواهد گرفت .

در مورد فولاد معمولی نیازی به شدت جریان بالا و زمان كوتاه نیست ، اما در بعضی موارد (فولادهای خاص سختی پذیر) زمان جوشكاری زیاد احتمال جدایش رسوب كاربید(Carbide Precipitation) را افزایش می دهد بنابراین در این حالت ها نیز باید زمان عملیات جوشكاری كوتاه تنظیم شود .
خواص فیزیكی دیگر قطعه كار كه در این فرآیند خالی از اهمیت نیست : گرمای ویژه و ضریب انبساط حرارتی است . اولی برای محاسبه حرارت مورد نیاز برای ذوب موضع جوش و دومی از نظر تنش های باقیمانده ، پیچیدگی و احتمال ایجاد تركیدگی قابل ملاحظه است (گاهی اوقات عملیات حرارتی پس از جوشكاری لازم ا ست تا پیچیدگی كاهش یابد ) .

با توجه به نكات فوق می توان :
الف : فولادهای معمولی را بدون مشكل خاصی جوش مقاومتی داد.
ب : فولادهای سختی پذیر (Hardenab Steel) ،چون در الكترود سیستم آبگرد وجود دارد محل جوش و احیاناً اطراف آن سریع سرد شده و ترد و شكننده می شود و گاه لازم است عملیات حرارتی انیل كردن برروی آنها انجام شود .

ج : فولادهای زنگ نزن (Stainless Steel) ، فولادهای فریتی و مارتنزیتی كمتر با این روش جوش داده می شود . اما فولادهای آوستینی پایدار و ناپایدار را به راحتی می توان از طریق جوش مقاومتی اتصال داد ، به ویژه اینكه هدایت حرارتی و الكتریكی كمتری نسبت به فولادهای معمولی دارند و باید سیكل جوش را در زمان كوتاهتر انجام داد . البته از نظر مقاومت خوردگی محل جوش و اطراف آن مسایل مهمی وجود دارد كه هنوز هم تحقیقات زیادی را به خود اختصاص داده است .

د : فولادهای پوشش داده شده (Steel With Protective Coation) فولادها با مواد مختلف و روشهای گوناگون پوشش داده می شود كه اندود قلع ، روی و یا رنگ از آن جمله اند در مورد پوشش انواع رنگ كه اغلب هادی جریان الكتریكی نیستند باید حتماً محل جوش از رنگ تمیز شود . اما فولادهای گالوانیزه شده و پوشش قلع و غیره قابل جوشكاری مقاومتی هستند ، ولی به علت نقطه ذوب پائین این پوشش ها مقداری از آنها در محل و اطراف موضع جوش از بین می روند و از نظر عمل محافظت ضعیف می شوند و مقداری هم به الكترود می چسبند كه بالنتیجه در مورد تمیز كردن نوك الكترود ها در این مواقع دقت بیشتری لازم است . البته مخلوط شدن این مواد از قبیل قلع و روی به مذاب جوش سبب تردی جوش نیز می شود كه در مواقعی كه نیاز به استحكام و انعطاف پذیری معینی باشد باید سطوح تماس دو ورق را تمیز كرد . گاهی لازم است شرایط فشار و آمپر نیز تغییر كند .

ح : فلزات غیر آهنی ، آلیاژهای آلومینیم ، آلومینیم ـ منیزیم و آلومینیم ـ منگنز قابل جوشكاری مقاومتی هستند مشروط بر آنكه سطح اكسیدی محل جوش تمیز شده و ظرفیت دستگاه جوش باندازه كافی باشد . آلیاژهای آلومینیم ـ مس ، برنج و برنز برای این نوع جوشكاری مناسب نیستند . مس به علت هدایت الكتریكی و حرارتی بالا به دستگاه با ظرفیت خیلی بالا و الكترود های سطح سخت و یا تنگستن نیازمند است و معمولاً ورق های ضخامت بالاتر از 6/1 میلیمتر را با روش های دیگر جوشكاری اتصال می دهند. آلیاژ مونل و آلیاژهایی نیكل شبیه فولادهای زنگ نزن هستند .

فر آیند جوشكاری «مقاومتی نقطه ای» Resistance Spot Welding :
این فر آیند برای اتصال ورق های لب رویهم Lap یا سیم به ورق و یا سیم بر روی سیم بكاربرده شده و یكی از فرآیندهای مقاومتی می باشد كه اتصال در اثر ذوب موضعی بوسیله تمركز جریان الكتریكی بین الكترودهای استوانه ای انجام می شود ، این فرآیند به طور وسیعی در صنایع لوازم خانگی ، اتومبیل سازی و غیره بكار می رود. همانطوركه در مقدمه و كلیات توضیح داده شد قطعه كار بین الكترودها تحت فشار قرار گرفته و جریان از طریق ترانسفورماتور و بازوها به الكترود ها و سپس قطعه كار عبور می كند . جوش به صورت دكمه یا دیسك هایی بین دو لایه ورق لب رویهم بوجود می آید .

1) الكترود و اندازه دكمه جوش : تمركز جریان الكتریكی به وسیله سطح تماس بین الكترود و كار انجام می شود .استحكام برشی‍“دكمه جوش” (nugget) باید به اندازه ای باشد كه اگر تحت تنش قرار گرفت شكست در منطقه اطراف دكمه در ورق ایجاد شود . قطر الكترود و ضخامت ورق نیز باید به تناسب انتخاب شوند ، در عمل بین قطر الكترود ، ضخامت ورق و پارامترهای دیگر كار روابطی وجود دارد كه با كمك جداول راهنما مشخص و به كار می برند : جداول (1201 و 1301 و 1401) قطر دكمه جوش معمولاً نزدیك به قطر الكترود است .

باید در نظر داشت كه بعلت پیچیدگی در اطراف جوش ، تنش اعمال شده بر روی جوش (تحت نیرو) كاملاً تنش برشی نیست و در این حالت نرمی و انعطاف پذیری ورق بر روی خواص جوش اثر دارد . معیار مفید از نرمی و انعطاف پذیری جوش نسبت استحكام كششی عرضی و استحكام برشی آن می باشد كه برای ماگزیمم نرمی این مقدار 1 و برای حالت تردی حدود صفر است . این نكته در مورد جوشكاری فلزات حساس در مقابل سخت شدن (quench hardening) حائز اهمیت است .
همانطور كه قبلاً اشاره شد سطح تماس بین الكترود و قطعه كار اهمیت زیادی دارند . معمولاً الكترود را به صورت یك میله استوانه ای با قطر مورد دلخواه نمی سازند ، بلكه آن را بزرگتر ساخته و نوك آنرا با زاویه 30 درجه به صورت مخروطی می تراشند ، كه نوك آن بنابر موقعیت كار به شكل ها و طرح های مختلف ساخته شده و بنابروضعیت و طرح اتصال به بازوهای مختلفی بسته می شوند .

نیاز به هدایت الكتریكی و حرارتی بالا همراه با خواص استحكامی و مقاومت سایشی خوب در درجه حرارت كار موجب شده تا جنس الكترود و شكل و اندازه آن مورد توجه قرار گرفته و درست انتخاب شود . افزایش فشار بر روی الكترودها علاوه بر اینكه موجب تماس بهتر دو سطح و پائین آمدن مقاومت الكتریكی تماسی (R5 . R1) می شود ، گاه باعث شكسته شدن لایه اكسیدی سطحی نیز خواهد شد . از نظر كلی نیروی فشاری بالاتر روی الكترود مطلوب است ولی در جوشكاری فلزات با مقاومت الكتریكی كم ، نیروی زیاد چندان جالب نخواهد بود زیرا باید مقاومتی در بین دو ورق در موضع جوش وجود داشته باشد تا حرارت لازم ایجاد شود . از طرف دیگر نیروی زیاد باعث اثر گذاری روی سطح ظاهری ورق در موضع جوش و احتمالاً تغییر فرم الكترود نیز خواهد شد . نیروی وارده معمولاً برای چند سیكل پس از قطع شدن جریان الكتریكی نگهداشته شده و اندكی نیز افزایش می یابد و سپس رها می شود .

2) شدت جریان الكتریكی زمان : اثر شدت جریان و زمان را باید تواماً در نظر گرفت . اندازه دكمه جوش و یا اصولاً ایجاد آن ، به سرعت و شدت حرارت لازم در موضع جوش بستگی دارد .
مقداری از حرارت از طریق هدایت به الكترودها و اطراف محل اتصال تلف می شود و اگر تلفات حرارتی زیاد باشد ، حرارت مؤثر حاصل از تفاوت حرارت ایجاد شده و حرارت تلف شده بسیار كم و برای ذوب كافی نخواهد بود و در نتیجه دكمه جوش بوجود نمی آید .
روابط و منحنی هایی بین شدت جریان ، زمان و ضخامت قطعه كار و همچنین جنس قطعه كار با استحكام كششی و برشی جوش وجود دارد . نمونه ای از آن در مورد فولاد مارتنزیتی زنگ نزن با ضخامت 5/2 میلیمتر می شود . انتخاب الكترود متناسب با ضخامت ورق از طریق این نوع منحنی انجام می شود ، همچنین به كمك روابطساده ای نیز می توان شدت جریان و زمان مؤثر برای جوش را نیز تعیین كرد ، بعنوان مثال یكی از این نوع روابط تجربی برای فولاد معمولی به صورت زیر است .d = 192 + Ke-t
d چگالی جریان الكتریكی (میلیمتر مربع /آمپر) ،K=480 ,e =2/718 عدد ثابت و t ضخامت ورق (میلیمتر)
زمان 10 سیكل (جریان متناوب با فركانس 50 سیكل در ثانیه)فرض شده است .

میزان واقعی شدت جریان مورد نیاز برای هر فلز نسبت معكوس با ضریب مقاومت الكتریكی و هدایت حرارتی آن فلز دارد . بدین جهت معمولاً قطعات مسی به ویژه هنگامیكه ضخیم باشند با این روش جوش داده نمی شوند . در این موارد معمولاً از فلزات یا آلیاژهائی با نقطه ذوب پائین در بین ورق ها استفاده می شود كه آنرا لحیم كاری سخت مقاومتی Resistance Brazing می نامند .

همانطور كه قبلاً اشاره شد نقش تمركز و شدت دادن به جریان الكتریكی از طریق انتخاب قطر كترود مناسب و میزان فشار و تمیز بودن سطوح ( صیقلی و عاری از هرگونهچربی ، رنگ ، ناخالصی ها و اكسیدها) را نباید نادیده گرفت .
3) تشكیل دكمه جوش Nugget formation : نكته مهم دیگر رابطه بین عوامل نیرو ، شدت جریان و زمان در چگونگی تشكیل و رشد دكمه جوش است .خصوصیت بارز جوشكاری مقاومتی نقطه ای سرعت ایجاد جوش و شیب گرمایی زیاد موضع جوش است .

همزمان با بكار بردن نیروی الكترود و عبور جریان به صورت لحظه ای (حتی 1 سیكل یا 50/1 ثانیه) و وجود مقاومتهای 1و3و5 درجه حرارت در سطح مشترك ورقو الكترود و ورق ها بالا می رود ، اگر چه مقاومت تماسی به سرعت پائین می آید اما به علت بالا رفتن درجه حرارت در سطح مشترك ورق ها در موضع جوش مقاومت الكتریكی نیز افزایش می یابد ومنجر به ادامه افزایش درجه حرارت می شود .بنابراین اگر فلز دارای ضریب حرارتی مقاومت الكتریكی مثبت نباشد (p=p+*t كه p ضریب مقاومت الكتریكی در صفر درجه ،p ضریب مقاومت الكتریكی درt درجه وT درجه حرارت ) عمل جوشكاری مقاومتی امكان پذیر نمی گردد. ادامه عمل جوشكاری دكمه مذابی در سطح مشترك دو ورق ایجاد می شود كه قطر آن ابتدا سریع و بعد آهسته افزایش می یابد تا به حد ماگزیمم كه تقریبآ كه تقریباً 15 درصد بزرگتر از قطر الكترود است برسد .در جوش نقطه ای اگر نیرو با اندازه الكترود مناسب باشد دكمه مذاب به سلامت بین سطح مشترك ورق ها باقی می ماند .

همزمان با هدایت حرارت به مناطق اطراف در زمانهای بعدی ، الكترود به تدریج در سطح ورق فرو رفته و در اثر تغییر فرم پلاستیكی ، ورق ها نیز شروع به جدا شدن از هم (در اطراف موضع جوش) می كنند . این پدیده محدودیت در رابطه شدت جریان و زمان را پیش می آورد، چون در این حالت ادامه جریان الكتركی از مذاب دكمه جوش ، موجب ایجاد حالتهای تلاتمی (اغتشاشی) در مذاب شده و منجربه بروز اشكالاتی می شود . فشار و تغییر فرم پلاستیكی در منطقه اطراف دكمه جوش ایجاد حلقه ای می كند كه اگر این حلقه به دلایلی شكسته شود مذاب دكمه جوش می تواند به اطراف نفوذ كرده و جاری شود . نیروی نامناسب الكترود و سطح مشترك نامطلوب این عمل را تشدید می كنند كه اصطلاحاً آنرا انفجار expulsion می نامند و یكی از عیوب در جوش نقطه ای محسوب می شود گاه این عمل در سطح تماس الكترود و كار نیز اتفاق می افتد كه بیشتر در مورد فلزات با ضریب مقاومت الكتریكی كم مشاهده شده است .

4) دستگاه جوش مقاومتی نقطه ای : به اصول دستگاه جوش مقاومتی نقطه ای در مقدمه و كلیات این بخش اشاره شده است و از تكرار آن اجتناب می شود .این دستگاهها با جریان یك فاز یا سه فاز و یا از طریق انرژی ذخیره شده (خازن ) تغذیه می شوند .برای كنترل شدت جریان و تنظیم آن با فشار الكترود و زمان ، تدابیر مختلفی در مدار الكتریكی سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور در نظر گرفته می شود تا اولاً كنترل شدت جریان معین آسان باشد و ثانیاً افزایششدت جریان و كاهش آن با هر عمل جوش نقطه ای بطور تدریجی انجام گیرد . بدیهی است هماهنگی زمان عبور جریان الكتریكی و فشار وارد بر الكترود نیر حائز اهمیت بوده و باید در نظر گرفته شود ، بدینجهت اغلب سوئیچ (كلید) قطع و وصل جریان الكتریكی با پدال یا دریچه هوای فشرده ارتباط دارد . در دستگاههای اتوماتیك بویژه برای جوش قطعات با ضخامت زیاد یا مقاومت الكتریكی كم نكات دیگری نیز پیش بینی می شود كه از ذكر جزئیات آنها خودداری می شود .

دریافت این فایل

برای دریافت پروژه اینجا کلیک کنید