بنام خدا

 

لعابکاری روی فلز

           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[1] ، یعنی بدون نیاز به لعابهای آستری [2] 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 SmeltingKonigsbronn 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 .

معمولاً لعابها را در درجه حرارت هایی بین 1200                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                           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 .

معمولاً جهت ذوب مقادیر کم تا متوسط لعابها از کوره های باکسی یا دوار که نوع ویژه ای از کوره ها می باشند استفاده می شود و برای تولید مقادیر بیشتر ، استفاده از کوره های ذوب پیوسته بهتر و مناسب تر از انواع دیگر است . با توجه به تماس مواد مذاب با جداره داخلی کوره ها ، انتخاب جدارهایی با کیفیت مناسب توصیه میگرد.       

   

 

 

 

 

 

 

فصل چهارم                       

اصول چسبندگی لعاب به فلز

لعاب تحت شرایط مطلوب پخت با فلز پایه ترکیبی حقیقی ایجاد می کند و به گونه ای تفکیک ناپذیر به فلز می چسبد ، در نتیجه امکان خوردگی فلز تحت هر شرایط محیطی به حداقل ممکن می رسد . از آنجایی که پوشش های لعابی عایق جریان الکتریسیته هستند از تشکیل پیل های گالوانیک 1 در سطح فلز جلوگیری کرده و از این لحاظ نیز امکان خوردگی فلز وجود ندارد .

به سبب خواص ویژه لعاب در حفاظت از فلزات در مقابل خوردگی ، این ماده از سایر حفاظت کننده ها از جمله مواد صیقل دهنده ، پلاستیکها و پوشش های فلزی گالوانیک متمایز شده است .

لعابکاری مرسوم امروزی که لعاب در دو لایه آستری و رویه بر سطح فلز پوشش داده می شود استفاده از وان نیکل برای دستیابی به پیوندی خوب دیگر متداول نیست ، چرا که پوشش آستری نیکل لازم جهت پیوند لعاب به فلز را فراهم می کند . با این وجود همیشه استفاده از وان نیکل فواید زیادی برای لعابکاران در بر داشته و به همین علت برای مدت های طولانی استفاده از نیکل قسمتی از فرآیند شستشو بوده است .

استفاده از پوشش های نیکل به دو منظور صورت می گیرد :

اول : تشکیل پیوند بهتر بین لعاب آستری و فلز ، دوم  حذف گازهای نامطلوبی که در حین واکنش ها ایجاد می شوند .

         

 

 

 

 

 

فصل پنجم

     انواع لعابها

لعابهای آستری

اولین لایه لعابی که سطح فلز را پوشش می دهد اصطلاحاً لعاب آستری2 نام دارد . این لعاب می بایستی از نظر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی دارای کیفیت استاندارد بوده تا ضمن ایجاد چسبندگی مناسب با سطح فلز هیچ گونه عیبی را در مراحل بعدی لعابکاری موجب نگردد ، چرا که نوع لعاب آستری به شدت کیفیت لعاب رویه تأثیر گذاشته و چه بسا بسیاری از عیوبی که در سطح لعاب رویه آشکار می شوند ناشی از عدم کاربرد صحیح لعاب آستری و یا نامرغوب بودن آن می باشد .

رنگ لعابهای آستری به دلیل وجود اکسید های کبالت و نیکل که برای ایجاد چسبندگی بین لعاب و فلز به آنها افزوده می شود عمدتاً تیره بوده و درجه حرارت پخت آنها نسبت به لعابهای رویه بیشتر می باشد . از این رو امکان ذوب مجدد لعاب آستری به هنگام پخت لعاب رویه وجود ندارد .

برای افزایش نقطه ذوب لعابهای آستری می توان به مخلوط آنها در آسیاب مواد دیر گداز اضافه نمود که معمول ترین آنها کوارتز1 می باشد .

لعابهای آستری مخصوص ورق های فولادی

این لعابها به منظور پوشش دادن ورق های فولادی مورد استفاده قرار می گیرند . یکی از ویژگی های این لعابها این است که اگر پیوند بین لعاب و فلز به طور کامل بر قرار گردد خروج تمامی گازهای حاصل از واکنش های ناشی از پخت ضروری نمی باشد .

به طور خلاصه می توان گفت که یک لعاب آستری خوب می بایستی دارای ویژگی های به شرح زیر باشد :

1 ـ ایجاد اتصال مناسب با سطح فلز

2 ـ گسترده بودن دامنه پخت

3 ـ هیچگونه عیبی از جمله تاول ، لکه های خال ماری ، پریدگی فلس مانند ، پارگی ، شکستگی لعاب و غیره ایجاد ننماید .

لعابهای آستری مخصوص برای قطعات اسید کاری نشده

اگر در تعداد معدودی از کارخانه ها بنا به دلایل اقتصادی و یا مشکلاتی که در زمینه خروج پساب و فاضلاب صنعتی وجود دارد عملیات شستشو بدون مرحله اسید شویی انجام شود و فرآیند شستشو تنها شامل چربی زدائی از قطعات باشد ، باید توجه داشت که قطعات کاملاً عاری از هر گونه زنگ شوند در غیر این صورت لکه های زنگ در خلال عملیات پخت لعاب آستری بی ضرر نخواهد بود . بنابراین در این گونه موارد توصیه می گردد از لعابهای آستری ویژه ای که حل نمودن اکسید های آهن و همزمان حمله سریع آنها به سطح فلز را تضمین نمایند استفاده شود .

لعابهای آستری مخصوص چدن

از آنجایی که عناصر تشکیل دهنده قطعات چدنی خود امکان ایجاد پیوند بین لعاب و چدن را فراهم می سازند ، در ترکیب لعابهای چدن نیازی به اکسیدهای پیوندی نمی باشد و تنها به منظور اطمینان از پخت کامل لعاب و همچنین خروج تمامی گازهای ناشی از ذوب باید از لعابهای آستری نوع سخت با درصد بالایی از اکسید سلیسیم به همراه نوعی آستری متخلخل استفاده نمود . معمولاً برای پخت لعاب قطعات چدنی و دستیابی به کیفیت مطلوب ، از کوره های باکسی استفاده می شود .

لعابهای رویه

از آنجایی که برای ایجاد چسبندگی لازم بین فلز و لعاب وجود بعضی از اکسیدها از جمله نیکل و کبالت ضروری است و از طرفی وجود این اکسیدها سبب تیره شدن لعاب  می گردد ، برای ایجاد رنگهای روشن لایه دومی از لعاب بر روی پوشش آستری اعمال می شود که این لایه تحت عنوان " لعاب رویه " قلمداد می گردد

لعابهای شفاف1 و نیمه شفاف2

این لعابها از مدت ها پیش شناخته شده اند و به عنوان لعابهای رویه مورد استفاده قرار می گرفتند  امروزه تنها برای ساخت لعابهای رنگین استفاده می شوند برای ساخت لعابهای تیره از لعابهای شفاف استفاده می شودولی برای رنگهای روشن بویژهزرد قرمز نارنجی باید از لعابهای نیمه شفاف استفاده کردلعابهای شفاف اگر به تنهای استفاده شوند هیچ رنگی از خود ندارندو سطح انها کاملا شفاف و شیشه مانندخواهد بوداما اگر در ترکیب انها از اکسید عناصر واسطه استفاده شود رنگهای قابل توجهی بدست خواهد امد.

لعابهای سفید تیتانیوم

این دسته از لعابها جزء مهم ترین لعابهای خود رنگ سفید یا اصطلاحاً اپک می باشند . در ترتیب اصلی این لعابها مقدار معینی اکسید تیتانیوم وجود دارد . ظرفیت حلالیت این اکسید در لعاب مذاب محدود بوده و بستگی به درجه حرارت ذوب دارد .

لعابهای ماژولیکا 3

این نوع لعابها منحصراً توسط یونهایی که هر یک نمایانگر ویژگی های یک رنگ طبیعی می باشند رنگین شده اند و در واقع از خود هیچ رنگ مشخصی ندارند . خصلت ویژه این لعابها ایجاد رنگهایی با شدت های مختلف است و شدت رنگ در این  لعابها تحت تأثیر ضخامت و رنگ لعاب زمینه قرار دارد با استفاده از این لعابها می توان  به وسیله تغیر ضخامت رنگهای باشدت های متفاوت ایجاد نمودهر چه ضخامت لعاب نازکتر باشد رنگ ایجاد شده روشن تر استاستفاده از این لعاب بویژه بر روی رنگهای روشن بکار می رود.

 

 

لعابهای آنتیموان

امروزه استفاده از این لعابها به دلیل خطرات ناشی از سمی بودنشان به ندرت صورت می گیرد و فقط اشیایی را که در تماس مستقیم با مواد غذایی نیستند می توان توسط این لعابها پوشش داد علاوه بر اندر مورد لعابهای پودری خشک انتیمون هم خطر تشکیل غبارهای سمی وجود دارد ذرات ریز این غبارها قادرند به هنگام تنفس جذب دستگاه گردش خون شوندو به همین دلیل افرادی که بعضی از قطعات کوچک چدنی را به کمک پودر این لعابها و به روش دیپ لعابکاری می کنند باید از ماسکهای ویژه ای  استفاده کنند

لعابهای زیر کونیوم

این لعابها به طور موفقیت آمیزی در فرآیندهای پودری به ویژه برای لعابکاری لولزم بهداشتی مانند دستشوئی ها و وانهای حمام برای مدت های طولانی مورد استفاده قرار می گرفتند .

مقاومت این لعابها در برابر قلیاها و شوینده ها قابل توجه می باشد امادر برتبر اسیدهای ضعیف مقاومت زیادی ندارنداز این رو برای لعابکاری قطعات چدنی به جای استفاده از لعابهای زیر کوانیوم از دیگر لعابهای انتیموان استفاده میشود بی شک تولید این لعابها در الودگی محیط زیست اثر زیادی دارد زیرا فلورئورین موجود در ان از الوده کنندهای اتمسفر است.

لعابهای بی واسطه ( مستقیم1 )

همانگونه که از نام این نوع لعابها استنباط می شود سطح ورق های فولادی مستقیماً توسط این لعابها پوشش داده شده و بعد از خشک شدن پخته می شوند . از این رو لعابهای بی واسطه باید دو وظیفه را ایفا نمایند : اولاً باید به عنوان لعاب آستری یک پیوند مناسب بین ورق فولاد و لعاب ایجاد کنند ، همچنین خروج آسان و سریع گازهای ناشی از واکنش های پخت را تضمین نمایند . ثانیاً باید تمامی خصوصیات لعاب رویه از جمله رنگ ، جلا و مقاومت شیمیایی را دارا باشند .

لعابهای ویژه

اگرچه لعابهای  بی واسطه تیره تا حدی جایگزین لعابهای رویه تیره گشته اند ولی  با این وجود برای ایجاد جلای ویژه و مطلوب سطوح لعابکاری استفاده از لعابهای رویه تیره  ترجیح داده می شود شدت رنگ لعابهای را می توان با افزودن میزان معینی اکسید کروم افزایش دادامروزه از لعابهای رویه ابی  برای لعابکاری اشیائی که باید داری مقامت شیمیایی بالایی باشدو یا لعابکاری سطح داخلی دیگهای زودپز به علت افزایش زیاد فشار داخلی و در نتیجه افزایش نقطه جوش اب لعاب باید مقاومت شمیایی بالایی در برابر بخار اب داشته باشد در لعابکاری دستگاهها و وسائلی که در معرض مواد شیمیایی قرار دارند باید از لعابهای ویژه که دارای مقاومت زیاد است استفاده کرد برای لعابکاری سطح بخار باید از لعابهای ویژه که دارای مقاومت شیمیایی بالا است همچنین باید اطمینان حاصل کرد که تمتمی سطح فلز توسط لعاب پوشش داده شده باشد دستهای از لعابهای ویژه به لعابهای خود شوی موسومند که برای لعابکاری وسایل خانگی از جمله اجاقهای خورتک پزی .کباب پزها وکلا سطوح مشبک و متخلخل مورد استفاده قرار می گیرد.

               فصل ششم

 امادهسازی لعاب ـ آسیابها

اولین و اساسی ترین مرحله در لعابکاری ، آماده سازی لعاب می باشد . به این منظور عملیات خرد کردن ( ساییدن و نرم کردن ) دانه های لعاب برای ایجاد اندازه مناسب ذرات در آسیابهای گلوله ای 2 ویژه ، به دو روش صورت می گیرد : روش اول : عملیات آسیاب کردن ( آماده نمودن دو غاب لعاب ) به روش خیس ( تر ) . روش دوم : فرآیند آسیاب کردن ( آماده نمودن پودر لعاب ) به روش خشک . منحصراً عملکرد این گونه آسیاب ها بررسی می شود .

آسیاب های گلوله ای

این آسیاب ها معمولاً استوانه ای شکل می باشند و به کمک دو یاتاقان دو شاسی A شکل حول محور خود می چرخند . جداره خارجی این آسیاب ها از فولاد مقاوم ساخته شده و تابع طول ، قطر و تعداد دور خاص هستند .

( تصاویر( 6 ـ2 )

با در نظر گرفتن حجم این آسیاب ها مقدار معینی گلوله با اندازه های متناسب به درون آنها ریخته می شود . عمدتاً جنس این گلوله ها از سنگ های سیلیسی یا چینی سخت می باشد1 .

مقدار گلوله ها

 باید 45 % و حداکثر 55 % از حجم آسیاب را اشغال نماید . معمولاً   گلوله هایی که در آسیاب ها استفاده می شوند قطرهای متفاوت دارند . عموماً اندازه قطر گلوله ها با حجم آسیاب متناسب است .

آب

آب یکی از مهم ترین مواد کمکی در تهیه لعاب ( به

روش خیس ) می باشد و در بین مواد کمکی بیشترین

میزان را داراست ، از این رو براحتی بر کیفیت

لعاب تأثیر می گذارد .ابی که در صنعت لعابکاری

 مورد استفاده قرار می گیرد باید ویزگیهای خاصی داشته باشد و یا به عبارت دیگر برای اب مصرفی در

این صنعت استانداردهای ویژه ای مورد نیاز است

    

   

 فصل هفتم

ورقهای مورد استفاده برای لعابکاری

ورق فولادی

فولاد در واقع آهنی است که کمتر 8/1 درصد کربن دارد . البته ممکن است میزان کربن موجود در آن کمتر از این مقدار هم باشد . میزان کربن موجود در ورق های فولادی که برای لعابکاری استفاده می شوند کمتر از 1/0 درصد است .

چدن

قطعه چدنی مورد استفاده در فرآیند لعابکاری معمولاً از چدن خاکستری است . به طور نسبی چدن قسمت اعظمی از عناصر آلیاژی را در بردارد .

خواص مورد نیاز ورقها برای لعابکاری

1_انحناء پذیری

ورق انتخاب شده برای لعا بکاری باید حداقل میزان انحراف پذیری را دار باشدیعنی در درجه حرارت(800)c   کمترین میزان انحراف را از خود نشان دهدورقهای معولی شاید شکل خود را از دست بدهند اما ورقهای مخصوص لعابکاریعموما قادرند شکل اولیه خود را در این درجه حرارت حفظ کنند

2_چسبندگی

از خواصی که باید در ورقهای لعابکاری نهفته باشد امکان ایجاد چسبندگی خوب بین لعاب و فلز است جهت دستیابی به این مهم لازم است عملیات نورد سرد و کربن زدائی و زیر کردن سطح فلز در کارخانجات تولید اهن به خوبی وبا دقت انجام پذیرد.

 

3_مقاومت در برابر پوسته شدن

تورمو پوسته شدن یکی از جدی ترین عیوبی است که در محصولات لعابکاری شده بوجود میاید عامل اصلی این عیب هیدروژن جذب شده توسط کربن موجود در ورقها در درجه حرارت پخت می باشد.

    

 

 

 

 فصل هشتم

عملیات مقدماتی بر ورق های فولادی

(اماده سازی قطعات برای لعابکاری)  

ورق های فولادی که برای ساخت قطعات فلزی به کار گرفته می شوند معمولاً دارای یک لایه چربی می باشند . در کارخانه های ورق سازی هنگام فرآیند نورد سرد به منظور سهولت کار غلتکها و همچنین محافظت ورق از موقع تولید تا هنگام مصرف ، سطح ورق ها را با این چربی که ممکن است یکی از انواع روغن ها باشد آغشته می نمایند و قابل ذکر است که یکی از فرآیندهای ضروری در تولید این گونه ورق ها می باشد . ورق هایی که به این روش تولید می شوند اصطلاحاً به ورق های نورد سرد روغنی موسومند . همچنین قطعاتی که از این ورق ها ساخته می شوند در خلال عملیات تولید ممکن است نیاز به افزودنیهای روغنی مجازداشته باشند ضمن این که گرد و غبار و ضایعات محیط نیز امکان جذب در روغن موجود در سطح ورق را دارند ، علاوه بر آن بعضی از قطعات در فاصله بین فلزکاری تا زمان لعابکاری دچار زنگ زدگی نیز می شوند بنابراین قبل از انجام عملیات لعابکاری سطح قطعات باید عاری از تمامی آلوده کننده ها گردد .

عملیات مقدماتی که بر روی قطعات فلزی انجام می شود شامل چربی زدایی ، زنگ زدائی ( اسید شویی ) و برای لعابکاری های بی واسطه وان نیکل می باشد . البته در بین هر یک از مراحل آبکشی با آب هم وجود دارد . نهایتاً مرحله خنثی سازی و عملیات پیشگیری از زنگ زدن بر روی قطعات صورت می گیرد .

چربی زدایی 1

برای چربی زدائی از سطوح فلزی معمولاً از سه روش مختلف استفاده می شود که عبارتند از :

الف ) چربی زدائی با استفاده از سوزاندن لایه های چربی سطح ورق

ب ) استفاده از بخارات حلال های چربی گیر .

ج ) استفاده از چربی گیرهای قلیایی گرم .

روش متداول چربی زدائی در صنعت لعابکاری استفاده از یکسری وانهای حاوی چربی گیرهای قلیایی گرم می باشد . در این وانها محلول 5 درصد از یک چربی گیر تجارتی وجود دارد که عمدتاً شامل سیلیکاتهای سدیم ، سودااش ، کاستیک سودا و در بعضی موارد فسفات سدیم می باشد . علاوه بر آن در ترکیب چربی گیرها موادی وجود دارند که عامل فعال سازی سطح می باشند این مواد تحت عنوان surfactants شناخته شده اند 2. عوامل مرطوب کنندگی و امولسیون کننده ها از جمله این موادند که در ترکیب  چربی گیرها مورد استفاده قرار می گیرند .

اساس عمل چربی زدائی بر مبنای یک سری فعل و انفعالات فیزیکی و شیمیایی می باشد . بسیاری از روغن ها و چربی ها به وسیله قلیاها تجزیه شده و صابونی 3 می گردند . روغن های معدنی به کمک مواد شیمیایی موجود در وانها از سطح فلز جدا شده و به صورت ذرات سوسپانسیون در محلول در می آیند .

در کارخانه های مدرن معمولاً از سه و یا حداقل دو وان چربی گیر استفاده می کنند . اگر مواد چربی گیر در اولین وان به اتمام برسد در مدت پر کردن مجدد آن تا هنگامی که وان اولیه پر شود از وان دوم به جای وان اول و از وان سوم به جای وان دوم جهت چربی زدائی قطعات استفاده می شود بدین ترتیب مصرف مواد شیمیایی کمتر می گردد .

همه وان های چربی گیر باید به طور مرتب ( حداقل یک بار در روز ) بازرسی گردند . آنالیز وان های چربی گیر بر روی مواد قلیایی موجود در آنها انجام می شود . معمولاً محدوده PH وان های چربی گیر بین 12 و 13 باید باشد .

بعد از مرحله چربی زدایی قطعات باید حداقل دو بار توسط آب شسته شود شوند . این عملیات می تواند به وسیله وان های آبکشی صورت گیرد . اولین آبکشی توسط آب گرم ( حداکثر 60 درجه سانتیگراد ) و دومی با آب سرد انجام می شود . آبکشی گرم چربی های امولیسیونی جامد رسوب داده بر سطح فلز و همچنین باقیمانده های مواد چربی گیر را از سطح فلز پاک می کند ، زیرا وجود این مواد در مرحله زنگ زدائی مسئله ساز می باشد .

زنگ زدائی1 ( اسید شویی )

شستشو با اسید ( زنگ زدائی ) به منظور زدودن زنگ زدگیهای موجود در سطح قطعات بعد از مرحله چربی زدائی و همزمان زبر نمودن سطح ورق صورت می گیرد . ناهمواری سطح ورق به ویژه برای لعابکاری آستری و لعابهای بی واسطه از اهمیت ویژه ای برخوردار است .

اسید سولفوریک

بیشتر تجهیزات اسید شویی جدید از اسید سولفوریک به منظور زنگ زدائی از قطعات استفاده می کنند .

مزیت برتر شستشو با اسید سولفوریک نسبت کلریدریک این است که زمان شستشو با اسید سولفوریک را می توان با افزودن میزان بیشتری از اسید و یا افزایش درجه حرارت تنظیم نمود .

 وان نیکل

اگر لعابکاری با لعابهای سفید بی واسطه انجام شود بعد از مرحله اسید شویی عملیات دیگری به نام وان نیکل صورت می گیرد . در این مرحله از وانی استفاده می شود که حاوی محلول داغی از سولفات نیکل اسیدی شده ( عمدتاً با غلظت 6 تا 11 گرم بر لیتر ) می باشد .

خنثی سازی

پس از مرحله وان نیکل قبل از این که قطعات لعابکاری شوند نیاز به یک مرحله خنثی سازی می باشد .

آخرین مرحله عملیات آماده سازی قطعات ، خشک کردن آنها است که توسط جریان هوای گرم صورت می گیرد .

 در کارخانه های مدرن برای عملیات مقدماتی بر ورق ها ، بیش از 8 کابین مختلف وجود دارد .

       

 

 

 

 

 

 

فصل نهم

     فرایند پوشش دادن لعابها

        (لعابکاری قطعات)

لعابکاری به روش خیس 1

 امروزه لعابکاری خیس معمولاً به پنج روش غوطه وری ( دیپ کاری ) ، پیستوله کاری ، الکترواستاتیک ، الکتروفورتیک ونیز استفاده از خلاء صورت می گیرد . هر یک از این    روش ها کاربرد ویژه ای داشته و معایب و فواید مخصوص به خود را در بر دارند .

دیپ کاری(غوطه وری)

برای پوشش دادن اجسام تو خالی همانند ظروف اشپزی. سطلها و گلدانها از این روش استفاده می شود هنوز هم در بسیاری از مواقع این روش یکی از اصلی ترین روشهاست برای لعابکاری یک قطعه عمق دار مقداری لعاب در داخل و پشت قطعه ریخته میشد و با چرخاندن ماهرانه قطعه توسط کارگر لعاب به همه نقاط قطعه می رسید سپس اضافه ان توسط شره کردن خالی می شد وسایل لازم برای فرایند دیپ کردن نسبتا ساده است و تنها شامل یک تانک حاوی دوغاب و یکسری گیره های مخصوص قطعات میباشد اما از انجایی که نیاز به کارگر ماهر دارد هزینه کارگر بالایی دارد مسائل اقتصادی و رقابتی باعث شده این روش روز به روز مکانیزه تر شود در روشهای جدید برای پوشش  دادن ظروف تو خالی با لعابهای استرس قطعات شسته شده به یکسری از گیره های مجهز به اهن ربا متصل می شود سپس در مخزن دیپ فرو می رود و با یک حرکت دورانی از ان خارج می شود انگاه توسط یک یکسری کانویرهای دوار قطعات با در نظر گرفتن شکل و ابعادشان چرخانده شده و در نتیجه لعاب اضافی از گوشه و لبه های قطعه به بیرون هدایت شده و در سینهای شیبدار متصل به دیپ سرازیر میشود بعد توسط دست قطعات لعاب برای خشک شدن به محفظه های خشک کن حمل می شوند

برای لعاب دادن قطعات بزرگتر مانند اجاقهای خوراک پزی نیز ، استفاده از روش دیپ توصیه شده است .

امروزه در مخازن دیپ الکترو پمپهایی نصب می گردد که به طور مداوم لعاب را در مخزن به گردش در می آورد و در نتیجه از ته نشین شدن ذرات آن جلوگیری می نماید . از آنجایی که ضایعات لعاب در روش دیپ بسیار پایین می باشد در صورتی که استفاده از آن میسر باشد نسبت به سایر روش های لعابکاری مقرون به صرفه تر است و استفاده از آن بر سایرین ترجیح داده می شود .

استفاده از خلاء در روش غوطه وری

این تکنیک در واقع روشی است که با تغییر در کاربرد روش دیپ حاصل شده و اصطلاحاً به روش تکنیک خلاء موسوم می باشد و معمولاً برای لعاب کردن قسمت های داخلی ظروف تو خالی با حجمهای بزرگ ( مثلاً دیگ های بخار ) به کار گرفته می شود .در این روش ظرفی کهباید لعاب  شود در مخزن دیپ به حالت معلق قرار داده می شود و سوراخ کوچکی در کف ان به گونه ای که در دوغاب لعاب قرار گیرد ایجاد میگردد در این حالت با ایجاد مقداری خلاء در بالای ظرف لعاب به ذاخل ان مکیده می شود و بر سطح داخلی قطعه می نشیند و با قطع خلاء ورود لعاب به داخل ظرف متوقف می شود.

پیستوله کاری

از آنجایی که در بعضی از قطعات دیپ شده اشکالاتی مشاهده می شود توصیه می گردد که برای لعابکاری قطعات مسطح و بدون خلل و فرج از روش پیستوله کاری ، استفاده شود . در روش های متداول پیستوله کاری لعاب را به کمک هوای فشرده و پیستوله در سطح قطعه اسپری می نمایند . معمولاً پیستوله ها به دو دسته مخزن دار و بدون مخزن تقسیم بندی می شوند . پیستوله های مخزن دار جهت مقادیر کم لعاب و پیستوله های بدون مخزن که با شیلنگ های مخصوص از مخازن بزرگتر تغذیه می شوند ، جهت مقادیر زیاد لعاب مورد استفاده قرار می گیرند . این تجهیزات به منظور تقویت اسپری کردن قطعاتی که لبه های قائم آن قبل و یا بعد اسپری شوند ـ در جائی که سطوح اصلی به طور اتوماتیک پوشش داده شده اند ـ مورد استفاده واقع می شوند . یک پیستوله اتوماتیک افقی دستگاهی است که یک یا چند پیستوله به آن متصل شده و برای اسپری کردن سطح افقی قطعات لعاب را به طور عمودی از بالا بر روی قطعات اسپری می نماید و به کمک حرکات رفت و برگشتی پوشش یکنواختی ایجاد می کند . البته سطوحی که دارای زوایای قائمه هستند باید به طور جداگانه قبل و یا بعد از اسپری کردن قطعه پوشش داده شوند .

برای اجسام تو خالی مانند وسایل آشپزی ، دستگاه های اتوماتیکی وجود دارند که قسمت های داخلی و خارجی قطعات را در حالی که بر روی سینیهای چرخان قرار گرفته اند لعاب می کنند . قابل ذکر است که در این روش تنها بین 40 تا 60 درصد از لعاب به قطعه میرسد و بقیه بصور مختلف یا از طریق هواکشها از کابین خارج میشود ویا در داخل کابینها رسوب می نماید.

 

الکترواستاتیک به روش خیس

تلاش های انجام شده در زمینه کاهش ضایعات روش پیستوله کاری منجر به توسعه روش الکترواستاتیک1 گردید .معمولا اشیایی که باید لعاب شوند در یکمیدان الکتریکی با جریان مستقیم داری ذرات بار دار مثبت و منفی می باشند بنابرین ذرات لعاب توسط قطعات جذب می شوند هنگامی که لعاب اسپری میشود ذرات باردار لعاب یکدیگر را دفع نموده و فقط جذب قطعه می شوند .

الکتروفورتیک2

یکی دیگر از کاربردهای لعابکاری به روش فرایند الکتروفورتیک می باشد . در این قطعات به ویژه قطعات تخت ، بدون عبور از مرحله چربی زدایی مستقیماً وارد کوره شده و فقط نیاز به یک کانویر برای انتقال به کوره می باشد .

لعابکاری به روش خشک 3

لعاب دادن به روش خشک تنها برای قطعات کوچکی که قبلاً توسط لعاب آستری پوشش داده شده اند مورد استفاده قرار می گیرد . در این روش قطعه را در یک کوره کوچک حرارت داده و سپس با انبر های مخصوصی آن را خارج می نمایند و در حالی که هنوز گداخته است توده ای از پودر لعاب را به سطح قطعه می پاشند . در این حالت لعاب به سرعت ذوب می گردد و بعد از چند ثانیه لایه ای نرم و درخشان بر قطعه ایجاد می شود .

             

 

 

 

 

 

 فصل دهم

پخت و کورهای پخت لعاب

پخت لعاب  آخرین مرحله عملیات لعابکاری می باشد  در خلال فرایند پخت ، لعاب پوشش داده شده بر روی ورق با ایجاد یک پیوند قوی به سطح فلز چسبیده و ایجاد یک لایه کاملاً صاف و هموار می نماید . دما و زمان پخت از خصوصیات ویژه هر لعاب می باشد . علاوه بر این ها نوع کوره ، سرعت حرارت دهی ، شرایط طبیعی و نوع ورق فولادی مورد استفاده از جمله عوامل مؤثر بر شرایط پخت لعاب می باشند .

بر اساس روش کار دو گروه کوره شناخته شده اند :

1 ـ کوره های شارژی1 ،

2 ـ کوره های پیوسته ،

بر اساس سوخت مصرفی نیز ، سه نوع کوره وجود دارد :

1 ـ کوره های گاز سوز ،

2 ـ کوره های نفت سوز ،

3 ـ کوره های الکتریکی ،

کوره های شارژی

کوره های شارژی فرم ساده ای از کوره های باکسی بوده که در آنها تعداد مشخصی از قطعات به منظور پخت لعاب وترد کوره شده و تا کامل شدن فرایند پخت در داخل کوره باقی می مانند .

در عمل کوره های باکسی با وجود پر هزینه بودن هنوز هم بهترین نوع کوره های پخت لعاب می باشند .

کوره های پیوسته

خصوصیت ویژه این کوره دارا بودن یک منطقه پخت است که دو انتهای آن باز بوده و قطعه با سرعت ثابت از میان آن می گذرد .

دو فرم کلی از کوره های پیوسته وجود دارد : کوره های مستقیم و کوره های U شکل .

کوره های پیوسته مستقیم

این کوره ها دارای یک کانویر افقی بوده و بیشتر برای قطعاتی که دارای سطح زیادی   می باشند مانند تخته سیاه مدارس و یا پانلهای ساختمانی مورد استفاده قرار می گیرند .

کوره های پیوسته U شکل

امروزه کوره های U شکل که دارای منطقه پخت به شکل U می باشند . نوع استاندارد کوره ها برای پخت لعاب می باشند .

انواع کوره های پخت لعاب بر اساس سوخت مصرفی

کوره های گاز سوز:گاز مصرفی در این کوره ها شامل گاز مایع و گاز طبیعی است گاز مایع تمیز و فاقد سولفور بوده و نصب اگزوز جهت خروج گازهای زائد یا تبادل کننده گرما ضروری است گاز طبیعی مانند گاز مایع است قسمت عمده این گاز را متان تشکیل میدهد

کوره های نفت سوز :سوخت مصرفی در این کوره ها شامل نفت سبک .گازوئیل و نفت سنگین می باشد نفت سبک دارای مقداری ناچیزی سولفور بوده نفت سنگین دارای مقدار زیادی سولفور بوده

کوره های الکتریکی:در حال حاضر بهترین منبع تامین انرزی برای کوره های پخت لعاب می بلشد چرا که الکتریسیته تمیز ترین منبع انرزی میباشد در این کوره هاب خاطر عدم مصرف سوختها ی فسیلی ودر نتیجه عدم تشکیل گازهای زائد  هیچ نیازی به نصب اگزوز نمی باشد تعمیر این کوره ها نصبتا سریع صورت می گیرد این کوره ها علی رغم مزیتها ی زیادی که دارند بسیار پر هزینه می باشند.

  

 

 

 فصل یازدهم

کنترل کیفی محصول نهایی

معمولاً بازرسی نهایی قطعات لعاب شده به صورت چشمی انجام می پذیرد . این بازرسی ها در آزمایشگاه های ویژه ای که به همین منظور در واحدهای سازنده لعاب       ( و بعضاً در کارخانه های لعابکاری ) در نظر گرفته شده اند انجام می شود .

1_ضخامت پوشش

 2_چسبندگی

3_رنگ

4_درخشندگی

5_مقاومت در برابر سائیدگی

6_ازمایش حفره

7_مقاومت در برابر شوک حرارتی

8_مقاومت شیمیایی

9_ازمایش لکه (خال)

10_ازمایش جوشش

11_مقاومت در برابر اب و بخار اب

12_مقاومت در برابرمواد قلیایی

13_ازمایش میزان عناصر سمی

14_مقاومت لعاب در داخل ماشینهای ظرفشویی

15_مقاومت جوی

16_ازمایشهای خانگی.

بررسی عیوب قطعات لعاب شده

علت بسیاری از عیوبی که در قطعات لعابکاری شده مشاهده می شوند تشکیل ناخواسته و بیش از حد بعضی گازها می باشد .

معایبی که به خاطر کاربرد نادرست آشکار می شوند به راحتی تشخیص داده شده و بر طرف می گردند ، ولی تعیین و بررسی علت عیوبی که به خاطر ناخالصیها به وجودآمده اند  بسیار مشکل تر می باشد . در هر حال در صورت تشخیص علت عمل اصلاحی می تواند انجام شود . بسیاری از عیوب نیز ، مربوط به خود ورق فولادی مورد استفاده می باشد که در این زمینه با انجام آزمایشات متالوگرافی به راحتی می توان علت ایجاد عیوب را تشخیص داد . ورق فولادی مورد استفاده ممکن است دارای رگه ها و یا    پوسته هایی باشد . همچنین وجود تاول ها و یا خم شدگی ها و فرورفتگی تاول زدگی ، جوش زدگی ، سوراخ های نیش سوزنی ، پریدگیهای براق ، پریدگی ، لکه های خال ماری ، ترک خوردگی ، پوست پرتغالی ،خطوط ساحلی ،خطوط مومانند،خطوط لودر،رسوب سولفات، ترکهای مو مانند نیزدور از انتظار نمی باشد.

تاول زدگی:تولید گازهای حاصل ازواکنش لعاب استری و ورقههای فولادی حتی هنگام پخت لعاب رویه ادامه داردتاولها فضای کوچک و تو خالی بوده که توسط لایه نازکی از لعاب پوشیده شده اند.تهولها همچنین ممکن است در اثر وجود ناخالصی در سطح اهن یا در سطح لعاب استری و یا به خاطر تجمع پرلیت در فولاد ایجاد شده اند.

جوش زدگی:جوشها در واقع تاولها می باشند که به صورت موضعی تشکیل خوشه هایی داده اند.

سوراخهای نیش مانند:این سوراخهادر اخرین مرحله تشکیل تاولها ایجاد میشوند.درصورت ترکیدن تاولهاانها ابتدا فروریخته و سپس دچار حالت جمع شدگی میگردند.

 فرورفتگیها:مانند حفرها بوده ولی معمولا منطقه وسیعی را میپوشانندعلت عمده ان وجود ذرات منفرد لعاب است.

سوختگیها:این حالت هنگام پخت بیش از اندازه استریبخصوص در محلهایی که ضخامت لعاب کافی نباشد پدیدار میشودمناطقی که دچار سوختگی شدهاند حالت متالیک داشته و به رنگ ابی مسی استکه ناشی از فوق اشباع شدن لعاب از اکسید اهن است.

پریدگیهای فلس مانند:این مشکلیکی از بی نظیر ترین مشکلات ایجاد شده در قطعات لعابکاری شده دانست چرا که اغلب در یک دوره یک هفتگی یا شاید سالی اشکار میشودبرای جولگیری از این حالت باید از ورقهای سرد نوردیا حداقل کربن استفاده کرد

پریدگیهای براق:این پریدگیها در واقع همان پریدگیهای فلس مانند در اندازههای کوچک است این پریدگیها بلافاصله بعد از پخت و یا در هنگام سرد شدن قطعه پدیدار میشود.

پریدگی:این حالت هنگامی که شعاع قسمتهای منحنی قطعه بیش از اندازه کم باشد و یا اینکه ضخامت لایه لعاب کم باشد بوجود میاید.

لکه های خال ماری:این عیب غالبا هنگامی پدیدار می شود که پوشش استری دارای ترکیب بهینه نباشدبروز این عیب حتی از وجود ناخالصیهادر روی سطح شوره زنی الکترولیتها شود.

ترک خوردگی:در طول مرحله اولیه پخت پوشش  لعاب رویه ممکن است دچار ترک خوردگی شده و لعاب استری تیره خود را از طریق این شکافها اشکار کند دلیل این امر ممکن به دلیل ذرات بسیار ریز و نرم در دوغاب لایه رویه باشددر صورتیکه قطعه به طور یکنواخت حرارت داده نشود ترکها و شکافهایی به صورت موضعی اشکار می شوند بعضی مواقع با اضافه کردن اوره به دوغاب لعاب رویه می توان این مشکل را بر طرف کرد.

پوست پرتقالی:این حالت هنگامی که اسپری کردن لعاب با فشاری بیش از حد مورد نیاز صورت گیرد اتفاق می افتاد همچنین نزدیکی بیش از حد پیستوله به قطع نیز باعث بروز این حالت میشود.

خطوط ساحلی:در این حالت خطوط غیر منظمی که در اغلب موارد به طور غیر موازی امتداد یافته اند در اثر ته نشینی متناوب نمکهادر طول خشک شدن لعاب پدیدار می شوند.

خطوط مو مانند:در این حالت خطوط ظریف و اغلب موازی دیده می شوند که به سطح نفوذ کردهو خود را در لعاب رویه اشکار میسازد این عیب در اثر طراحی نا مناسب قطعه و یا نا مناسب بودن لعاب بوجود می ایدولی معمولا علت مواد اضافی موجود در محصول اولیه می باشد که دارای شکل نامناسب فیزیکی می باشند.

خطوط لودر:خطوط که در ورقه فولادی بوده با افزایش لعاب استری یا استفاده از لعاب استری سخت تر می توان این عیب را برطرف کرد

رسوب سولفات:به طور کلی حلالیت سولفاتها در لعاب ها بسیار کم می باشد در صورتیکه غلظت این مواد افزایش یابدباعث کاهش قابل ملاحظه تنش سطحیودر نتیجه ایجاد فرورفتگی در سطح لعاب میشود.

ترکهای مو مانند:این ترکها بر روی قطعات چدنی تو خالی که در انبساط حرارتی لایه لعاب داخلیبسیار بالاست اشکار می شوداین ترکها به خاطر صداهایی که هنگام سرد شدن قطعه ایجاد میکنند قابل تشخیص است.

در پایان باید گفت که سطوح فلزی باید کاملا تمیز شدهو عاری از هر گونه زنگ زدگی الودگی و ناخالصی گردندتنها بایستی از لعابهای مناسب و مطلوب استفاده گردد پوشش رویه باید تنش سطحی کمتری نسبت به پوششهای زیری خود داشته باشد برای لعابکاری قطعات چدنی انتخاب ضریب انبساط حرارتی مناسب بسیار حائز اهمیت است بطور کلی بهترین پوشش با ضخامت یکنواخت ان حاصل میشودباید به خاطر داشت شرایط خشک شدن وپخت  دقیقا بایستی بر اساس قطعهای که لعابکاری میشود انتخاب شود.   

 

 

 

 

 

 

فصل دوازدهم :مواد کمکی لعاب

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                   

 

 

 

 

 

 

 

 

                                

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شمایی ازکوره های پیوسته

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                         

منبع : سايت علمی و پژوهشي آسمان--صفحه اینستاگرام ما را دنبال کنید
اين مطلب در تاريخ: شنبه 09 اسفند 1393 ساعت: 15:52 منتشر شده است
برچسب ها : تحقیق درباره لعابکاری روی فلز,لعابکاری روی فلز,سیر تکاملی لعاب,

 

 

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[1] ، یعنی بدون نیاز به لعابهای آستری [2] 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 پیدا    می کند .

امروزه حفاظت سطوح فلزی به کمک لعابکاری به گونه ای وسیع جایگزین سایر       روش 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 .

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                   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 .

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.

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 .

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 .

معمولاً لعابها را در درجه حرارت هایی بین 1200                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                           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 .

معمولاً جهت ذوب مقادیر کم تا متوسط لعابها از کوره های باکسی یا دوار که نوع ویژه ای از کوره ها می باشند استفاده می شود و برای تولید مقادیر بیشتر ، استفاده از کوره های ذوب پیوسته بهتر و مناسب تر از انواع دیگر است . با توجه به تماس مواد مذاب با جداره داخلی کوره ها ، انتخاب با کیفیت مناسب توصیه می گردد .

اصول چسبندگی لعاب به فلز

لعاب تحت شرایط مطلوب پخت با فلز پایه ترکیبی حقیقی ایجاد می کند و به گونه ای تفکیک ناپذیر به فلز می چسبد ، در نتیجه امکان خوردگی فلز تحت هر شرایط محیطی به حداقل ممکن می رسد . از آنجایی که پوشش های لعابی عایق جریان الکتریسیته هستند از تشکیل پیل های گالوانیک 1 در سطح فلز جلوگیری کرده و از این لحاظ نیز امکان خوردگی فلز وجود ندارد .

به سبب خواص ویژه لعاب در حفاظت از فلزات در مقابل خوردگی ، این ماده از سایر حفاظت کننده ها از جمله مواد صیقل دهنده ، پلاستیکها و پوشش های فلزی گالوانیک متمایز شده است .

لعابکاری مرسوم امروزی که لعاب در دو لایه آستری و رویه بر سطح فلز پوشش داده    می شود استفاده از وان نیکل برای دستیابی به پیوندی خوب دیگر متداول نیست ، چرا که پوشش آستری نیکل لازم جهت پیوند لعاب به فلز را فراهم می کند . با این وجود همیشه استفاده از وان نیکل فواید زیادی برای لعابکاران در بر داشته و به همین علت برای مدت های طولانی استفاده از نیکل قسمتی از فرآیند شستشو بوده است .

استفاده از پوشش های نیکل به دو منظور صورت می گیرد :

اول : تشکیل پیوند بهتر بین لعاب آستری و فلز ، دوم : حذف گازهای نامطلوبی که در حین واکنش ها ایجاد می شوند .

لعابهای آستری

اولین لایه لعابی که سطح فلز را پوشش می دهد اصطلاحاً لعاب آستری2 نام دارد . این لعاب می بایستی از نظر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی دارای کیفیت استاندارد بوده تا ضمن ایجاد چسبندگی مناسب با سطح فلز هیچ گونه عیبی را در مراحل بعدی لعابکاری موجب نگردد ، چرا که نوع لعاب آستری به شدت کیفیت لعاب رویه تأثیر گذاشته و چه بسا بسیاری از عیوبی که در سطح لعاب رویه آشکار می شوند ناشی از عدم کاربرد صحیح لعاب آستری و یا نامرغوب بودن آن می باشد .

رنگ لعابهای آستری به دلیل وجود اکسید های کبالت و نیکل که برای ایجاد چسبندگی بین لعاب و فلز به آنها افزوده می شود عمدتاً تیره بوده و درجه حرارت پخت آنها نسبت به لعابهای رویه بیشتر می باشد . از این رو امکان ذوب مجدد لعاب آستری به هنگام پخت لعاب رویه وجود ندارد .

برای افزایش نقطه ذوب لعابهای آستری می توان به مخلوط آنها در آسیاب مواد دیر گداز اضافه نمود که معمول ترین آنها کوارتز1 می باشد .

لعابهای آستری مخصوص ورق های فولادی

این لعابها به منظور پوشش دادن ورق های فولادی مورد استفاده قرار می گیرند . یکی از ویژگی های این لعابها این است که اگر پیوند بین لعاب و فلز به طور کامل بر قرار گردد خروج تمامی گازهای حاصل از واکنش های ناشی از پخت ضروری نمی باشد .

به طور خلاصه می توان گفت که یک لعاب آستری خوب می بایستی دارای ویژگی های به شرح زیر باشد :

1 ـ ایجاد اتصال مناسب با سطح فلز

2 ـ گسترده بودن دامنه پخت

3 ـ هیچگونه عیبی از جمله تاول ، لکه های خال ماری ، پریدگی فلس مانند ، پارگی ، شکستگی لعاب و غیره ایجاد ننماید .

لعابهای آستری مخصوص برای قطعات اسید کاری نشده

اگر در تعداد معدودی از کارخانه ها بنا به دلایل اقتصادی و یا مشکلاتی که در زمینه خروج پساب و فاضلاب صنعتی وجود دارد عملیات شستشو بدون مرحله اسید شویی انجام شود و فرآیند شستشو تنها شامل چربی زدائی از قطعات باشد ، باید توجه داشت که قطعات کاملاً عاری از هر گونه زنگ شوند در غیر این صورت لکه های زنگ در خلال عملیات پخت لعاب آستری بی ضرر نخواهد بود . بنابراین در این گونه موارد توصیه می گردد از      لعابهای آستری ویژه ای که حل نمودن اکسید های آهن و همزمان حمله سریع آنها به سطح فلز را تضمین نمایند استفاده شود .

لعابهای آستری مخصوص چدن

از آنجایی که عناصر تشکیل دهنده قطعات چدنی خود امکان ایجاد پیوند بین لعاب و چدن را فراهم می سازند ، در ترکیب لعابهای چدن نیازی به اکسیدهای پیوندی       نمی باشد و تنها به منظور اطمینان از پخت کامل لعاب و همچنین خروج تمامی گازهای ناشی از ذوب باید از لعابهای آستری نوع سخت با درصد بالایی از اکسید سلیسیم به همراه نوعی آستری متخلخل استفاده نمود . معمولاً برای پخت لعاب قطعات چدنی و دستیابی به کیفیت مطلوب ، از کوره های باکسی استفاده می شود .

از آنجایی که برای ایجاد چسبندگی لازم بین فلز و لعاب وجود بعضی از اکسیدها از جمله نیکل و کبالت ضروری است و از طرفی وجود این اکسیدها سبب تیره شدن لعاب        می گردد ، برای ایجاد رنگهای روشن لایه دومی از لعاب بر روی پوشش آستری اعمال    می شود که این لایه تحت عنوان " لعاب رویه " قلمداد می گردد .

لعابهای شفاف1 و نیمه شفاف2

این لعابها از مدت ها پیش شناخته شده اند و به عنوان لعابهای رویه مورد استفاده قرار می گرفتند . امروزه تنها برای ساخت لعابهای رنگین استفاده می شوند .

لعابهای سفید تیتانیوم

این دسته از لعابها جزء مهم ترین لعابهای خود رنگ سفید یا اصطلاحاً اپک می باشند . در ترتیب اصلی این لعابها مقدار معینی اکسید تیتانیوم وجود دارد . ظرفیت حلالیت این اکسید در لعاب مذاب محدود بوده و بستگی به درجه حرارت ذوب دارد .

لعابهای ماژولیکا 3

این نوع لعابها منحصراً توسط یونهایی که هر یک نمایانگر ویژگی های یک رنگ طبیعی می باشند رنگین شده اند و در واقع از خود هیچ رنگ مشخصی ندارند . خصلت ویژه این لعابها ایجاد رنگهایی با شدت های مختلف است و شدت رنگ در این     لعابها تحت تأثیر ضخامت و رنگ لعاب زمینه قرار دارد .

لعابهای آنتیموان

امروزه استفاده از این لعابها به دلیل خطرات ناشی از سمی بودنشان به ندرت صورت می گیرد و فقط اشیایی را که در تماس مستقیم با مواد غذایی نیستند می توان توسط این لعابها پوشش داد .

لعابهای زیر کونیوم

این لعابها به طور موفقیت آمیزی در فرآیندهای پودری به ویژه برای لعابکاری لولزم بهداشتی مانند دستشوئی ها و وانهای حمام برای مدت های طولانی مورد استفاده قرار می گرفتند .

مقاومت این لعابها در برابر قلیاها و شوینده ها قابل توجه می باشد .

لعابهای بی واسطه ( مستقیم1 )

همانگونه که از نام این نوع لعابها استنباط می شود سطح ورق های فولادی مستقیماً توسط این لعابها پوشش داده شده و بعد از خشک شدن پخته می شوند . از این رو لعابهای بی واسطه باید دو وظیفه را ایفا نمایند : اولاً باید به عنوان لعاب آستری یک پیوند مناسب بین ورق فولاد و لعاب ایجاد کنند ، همچنین خروج آسان و سریع گازهای ناشی از واکنش های پخت را تضمین نمایند . ثانیاً باید تمامی خصوصیات لعاب رویه از جمله رنگ ، جلا و مقاومت شیمیایی را دارا باشند .

آماده سازی لعاب ـ آسیابها

اولین و اساسی ترین مرحله در لعابکاری ، آماده سازی لعاب می باشد . به این منظور عملیات خرد کردن ( ساییدن و نرم کردن ) دانه های لعاب برای ایجاد اندازه مناسب ذرات در آسیابهای گلوله ای 2 ویژه ، به دو روش صورت می گیرد : روش اول : عملیات آسیاب کردن ( آماده نمودن دو غاب لعاب ) به روش خیس ( تر ) . روش دوم : فرآیند آسیاب کردن ( آماده نمودن پودر لعاب ) به روش خشک . منحصراً عملکرد این گونه آسیاب ها بررسی می شود .

آسیاب های گلوله ای

این آسیاب ها معمولاً استوانه ای شکل می باشند و به کمک دو یاتاقان دو شاسی A شکل حول محور خود می چرخند . جداره خارجی این آسیاب ها از فولاد مقاوم ساخته شده و تابع طول ، قطر و تعداد دور خاص هستند .

( تصاویر( 6 ـ1 ) و (6 ـ2 ) )

با در نظر گرفتن حجم این آسیاب ها مقدار معینی گلوله با اندازه های متناسب به درون آنها ریخته می شود . عمدتاً جنس این گلوله ها از سنگ های سیلیسی یا چینی سخت   می باشد1 .

مقدار گلوله ها باید 45 % و حداکثر 55 % از حجم آسیاب را اشغال نماید . معمولاً   گلوله هایی که در آسیاب ها استفاده می شوند قطرهای متفاوت دارند . عموماً اندازه قطر گلوله ها با حجم آسیاب متناسب است .

آب

آب یکی از مهم ترین مواد کمکی در تهیه لعاب ( به روش خیس ) می باشد و در بین مواد کمکی بیشترین میزان را داراست ، از این رو براحتی بر کیفیت لعاب تأثیر          می گذارد .

ورق فولادی

فولاد در واقع آهنی است که کمتر 8/1 درصد کربن دارد . البته ممکن است میزان کربن موجود در آن کمتر از این مقدار هم باشد . میزان کربن موجود در ورق های فولادی که برای لعابکاری استفاده می شوند کمتر از 1/0 درصد است .

چدن

قطعه چدنی مورد استفاده در فرآیند لعابکاری معمولاً از چدن خاکستری است . به طور نسبی چدن قسمت اعظمی از عناصر آلیاژی را در بردارد .

عملیات مقدماتی بر ورق های فولادی

ورق های فولادی که برای ساخت قطعات فلزی به کار گرفته می شوند معمولاً دارای یک لایه چربی می باشند . در کارخانه های ورق سازی هنگام فرآیند نورد سرد به منظور سهولت کار غلتکها و همچنین محافظت ورق از موقع تولید تا هنگام مصرف ، سطح ورق ها را با این چربی که ممکن است یکی از انواع روغن ها باشد آغشته می نمایند و قابل ذکر است که یکی از فرآیندهای ضروری در تولید این گونه ورق ها می باشد .      ورق هایی که به این روش تولید می شوند اصطلاحاً به ورق های نورد سرد روغنی موسومند . همچنین قطعاتی که از این ورق ها ساخته می شوند در خلال عملیات تولید ممکن است نیاز به افزودنیهای روغنی مجازداشته باشند ضمن این که گرد و غبار و ضایعات محیط نیز امکان جذب در روغن موجود در سطح ورق را دارند ، علاوه بر آن بعضی از قطعات در فاصله بین فلزکاری تا زمان لعابکاری دچار زنگ زدگی نیز می شوند بنابراین قبل از انجام عملیات لعابکاری سطح قطعات باید عاری از تمامی آلوده کننده ها گردد .

عملیات مقدماتی که بر روی قطعات فلزی انجام می شود شامل چربی زدایی ، زنگ زدائی ( اسید شویی ) و برای لعابکاری های بی واسطه وان نیکل می باشد . البته در بین هر یک از مراحل آبکشی با آب هم وجود دارد . نهایتاً مرحله خنثی سازی و عملیات پیشگیری از زنگ زدن بر روی قطعات صورت می گیرد .

چربی زدایی 1

برای چربی زدائی از سطوح فلزی معمولاً از سه روش مختلف استفاده می شود که عبارتند از :

الف ) چربی زدائی با استفاده از سوزاندن لایه های چربی سطح ورق

ب ) استفاده از بخارات حلال های چربی گیر .

ج ) استفاده از چربی گیرهای قلیایی گرم .

روش متداول چربی زدائی در صنعت لعابکاری استفاده از یکسری وانهای حاوی چربی گیرهای قلیایی گرم می باشد . در این وانها محلول 5 درصد از یک چربی گیر تجارتی وجود دارد که عمدتاً شامل سیلیکاتهای سدیم ، سودااش ، کاستیک سودا و در بعضی موارد فسفات سدیم می باشد . علاوه بر آن در ترکیب چربی گیرها موادی وجود دارند که عامل فعال سازی سطح می باشند این مواد تحت عنوان surfactants شناخته شده اند 2. عوامل مرطوب کنندگی و امولسیون کننده ها از جمله این موادند که در ترکیب        چربی گیرها مورد استفاده قرار می گیرند .

اساس عمل چربی زدائی بر مبنای یک سری فعل و انفعالات فیزیکی و شیمیایی         می باشد . بسیاری از روغن ها و چربی ها به وسیله قلیاها تجزیه شده و صابونی 3        می گردند . روغن های معدنی به کمک مواد شیمیایی موجود در وانها از سطح فلز جدا شده و به صورت ذرات سوسپانسیون در محلول در می آیند .

در کارخانه های مدرن معمولاً از سه و یا حداقل دو وان چربی گیر استفاده می کنند . اگر مواد چربی گیر در اولین وان به اتمام برسد در مدت پر کردن مجدد آن تا هنگامی که وان اولیه پر شود از وان دوم به جای وان اول و از وان سوم به جای وان دوم جهت چربی زدائی قطعات استفاده می شود بدین ترتیب مصرف مواد شیمیایی کمتر می گردد .

همه وان های چربی گیر باید به طور مرتب ( حداقل یک بار در روز ) بازرسی گردند . آنالیز وان های چربی گیر بر روی مواد قلیایی موجود در آنها انجام می شود . معمولاً محدوده PH وان های چربی گیر بین 12 و 13 باید باشد .

بعد از مرحله چربی زدایی قطعات باید حداقل دو بار توسط آب شسته شود شوند . این عملیات می تواند به وسیله وان های آبکشی صورت گیرد . اولین آبکشی توسط آب گرم ( حداکثر 60 درجه سانتیگراد ) و دومی با آب سرد انجام می شود . آبکشی گرم چربی های امولیسیونی جامد رسوب داده بر سطح فلز و همچنین باقیمانده های مواد چربی گیر را از سطح فلز پاک می کند ، زیرا وجود این مواد در مرحله زنگ زدائی مسئله ساز می باشد .

زنگ زدائی1 ( اسید شویی )

شستشو با اسید ( زنگ زدائی ) به منظور زدودن زنگ زدگیهای موجود در سطح قطعات بعد از مرحله چربی زدائی و همزمان زبر نمودن سطح ورق صورت می گیرد . ناهمواری سطح ورق به ویژه برای لعابکاری آستری و لعابهای بی واسطه از اهمیت ویژه ای برخوردار است .

اسید سولفوریک

بیشتر تجهیزات اسید شویی جدید از اسید سولفوریک به منظور زنگ زدائی از قطعات استفاده می کنند .

مزیت برتر شستشو با اسید سولفوریک نسبت کلریدریک این است که زمان شستشو با اسید سولفوریک را می توان با افزودن میزان بیشتری از اسید و یا افزایش درجه حرارت تنظیم نمود .

 وان نیکل

اگر لعابکاری با لعابهای سفید بی واسطه انجام شود بعد از مرحله اسید شویی عملیات دیگری به نام وان نیکل صورت می گیرد . در این مرحله از وانی استفاده می شود که حاوی محلول داغی از سولفات نیکل اسیدی شده ( عمدتاً با غلظت 6 تا 11 گرم بر لیتر ) می باشد .

خنثی سازی

پس از مرحله وان نیکل قبل از این که قطعات لعابکاری شوند نیاز به یک مرحله خنثی سازی می باشد .

آخرین مرحله عملیات آماده سازی قطعات ، خشک کردن آنها است که توسط جریان هوای گرم صورت می گیرد .

 در کارخانه های مدرن برای عملیات مقدماتی بر ورق ها ، بیش از 8 کابین مختلف وجود دارد .

لعابکاری به روش خیس 1

 امروزه لعابکاری خیس معمولاً به پنج روش غوطه وری ( دیپ کاری ) ، پیستوله کاری ، الکترواستاتیک ، الکتروفورتیک ونیز استفاده از خلاء صورت می گیرد . هر یک از این    روش ها کاربرد ویژه ای داشته و معایب و فواید مخصوص به خود را در بر دارند .

برای لعاب دادن قطعات بزرگتر مانند اجاقهای خوراک پزی نیز ، استفاده از روش دیپ توصیه شده است .

امروزه در مخازن دیپ الکترو پمپهایی نصب می گردد که به طور مداوم لعاب را در مخزن به گردش در می آورد و در نتیجه از ته نشین شدن ذرات آن جلوگیری می نماید . از آنجایی که ضایعات لعاب در روش دیپ بسیار پایین می باشد در صورتی که استفاده از آن میسر باشد نسبت به سایر روش های لعابکاری مقرون به صرفه تر است و استفاده از آن بر سایرین ترجیح داده می شود .

استفاده از خلاء در روش غوطه وری

این تکنیک در واقع روشی است که با تغییر در کاربرد روش دیپ حاصل شده و اصطلاحاً به روش تکنیک خلاء موسوم می باشد و معمولاً برای لعاب کردن قسمت های داخلی ظروف تو خالی با حجمهای بزرگ ( مثلاً دیگ های بخار ) به کار گرفته می شود .

پیستوله کاری

از آنجایی که در بعضی از قطعات دیپ شده اشکالاتی مشاهده می شود توصیه می گردد که برای لعابکاری قطعات مسطح و بدون خلل و فرج از روش پیستوله کاری ، استفاده شود . در روش های متداول پیستوله کاری لعاب را به کمک هوای فشرده و پیستوله در سطح قطعه اسپری می نمایند . معمولاً پیستوله ها به دو دسته مخزن دار و بدون مخزن تقسیم بندی می شوند . پیستوله های مخزن دار جهت مقادیر کم لعاب و پیستوله های بدون مخزن که با شیلنگ های مخصوص از مخازن بزرگتر تغذیه می شوند ، جهت مقادیر زیاد لعاب مورد استفاده قرار می گیرند . این تجهیزات به منظور تقویت اسپری کردن قطعاتی که لبه های قائم آن قبل و یا بعد اسپری شوند ـ در جائی که سطوح اصلی به طور اتوماتیک پوشش داده شده اند ـ مورد استفاده واقع می شوند . یک پیستوله اتوماتیک افقی دستگاهی است که یک یا چند پیستوله به آن متصل شده و برای اسپری کردن سطح افقی قطعات لعاب را به طور عمودی از بالا بر روی قطعات اسپری می نماید و به کمک حرکات رفت و برگشتی پوشش یکنواختی ایجاد می کند . البته سطوحی که دارای زوایای قائمه هستند باید به طور جداگانه قبل و یا بعد از اسپری کردن قطعه پوشش داده شوند .

برای اجسام تو خالی مانند وسایل آشپزی ، دستگاه های اتوماتیکی وجود دارند که قسمت های داخلی و خارجی قطعات را در حالی که بر روی سینیهای چرخان قرار گرفته اند لعاب می کنند .

الکترواستاتیک به روش خیس

تلاش های انجام شده در زمینه کاهش ضایعات روش پیستوله کاری منجر به توسعه روش الکترواستاتیک1 گردید .

الکتروفورتیک2

یکی دیگر از کاربردهای لعابکاری به روش فرایند الکتروفورتیک می باشد . در این قطعات به ویژه قطعات تخت ، بدون عبور از مرحله چربی زدایی مستقیماً وارد کوره شده و فقط نیاز به یک کانویر برای انتقال به کوره می باشد .

لعابکاری به روش خشک 3

لعاب دادن به روش خشک تنها برای قطعات کوچکی که قبلاً توسط لعاب آستری پوشش داده شده اند مورد استفاده قرار می گیرد . در این روش قطعه را در یک کوره کوچک حرارت داده و سپس با انبر های مخصوصی آن را خارج می نمایند و در حالی که هنوز گداخته است توده ای از پودر لعاب را به سطح قطعه می پاشند . در این حالت لعاب به سرعت ذوب می گردد و بعد از چند ثانیه لایه ای نرم و درخشان بر قطعه ایجاد می شود .

پخت لعاب

پخت لعاب آخرین مرحله عملیات لعابکاری می باشد . در خلال فرایند پخت ، لعاب پوشش داده شده بر روی ورق با ایجاد یک پیوند قوی به سطح فلز چسبیده و ایجاد یک لایه کاملاً صاف و هموار می نماید . دما و زمان پخت از خصوصیات ویژه هر لعاب      می باشد . علاوه بر این ها نوع کوره ، سرعت حرارت دهی ، شرایط طبیعی و نوع ورق فولادی مورد استفاده از جمله عوامل مؤثر بر شرایط پخت لعاب می باشند .

بر اساس روش کار دو گروه کوره شناخته شده اند :

1 ـ کوره های شارژی1 ،

2 ـ کوره های پیوسته ،

بر اساس سوخت مصرفی نیز ، سه نوع کوره وجود دارد :

1 ـ کوره های گاز سوز ،

2 ـ کوره های نفت سوز ،

3 ـ کوره های الکتریکی ،

کوره های شارژی

کوره های شارژی فرم ساده ای از کوره های باکسی بوده که در آنها تعداد مشخصی از قطعات به منظور پخت لعاب وترد کوره شده و تا کامل شدن فرایند پخت در داخل کوره باقی می مانند .

در عمل کوره های باکسی با وجود پر هزینه بودن هنوز هم بهترین نوع کوره های پخت لعاب می باشند .

کوره های پیوسته

خصوصیت ویژه این کوره دارا بودن یک منطقه پخت است که دو انتهای آن باز بوده و قطعه با سرعت ثابت از میان آن می گذرد .

دو فرم کلی از کوره های پیوسته وجود دارد : کوره های مستقیم و کوره های U شکل .

کوره های پیوسته مستقیم

این کوره ها دارای یک کانویر افقی بوده و بیشتر برای قطعاتی که دارای سطح زیادی   می باشند مانند تخته سیاه مدارس و یا پانلهای ساختمانی مورد استفاده قرار می گیرند .

کوره های پیوسته U شکل

امروزه کوره های U شکل که دارای منطقه پخت به شکل U می باشند . نوع استاندارد کوره ها برای پخت لعاب می باشند .

کنترل کیفی محصول نهایی

معمولاً بازرسی نهایی قطعات لعاب شده به صورت چشمی انجام می پذیرد . این بازرسی ها در آزمایشگاه های ویژه ای که به همین منظور در واحدهای سازنده لعاب       ( و بعضاً در کارخانه های لعابکاری ) در نظر گرفته شده اند انجام می شود .

رنگ و درخشندگی

بررسی عیوب قطعات لعاب شده

علت بسیاری از عیوبی که در قطعات لعابکاری شده مشاهده می شوند تشکیل ناخواسته و بیش از حد بعضی گازها می باشد .

معایبی که به خاطر کاربرد نادرست آشکار می شوند به راحتی تشخیص داده شده و بر طرف می گردند ، ولی تعیین و بررسی علت عیوبی که به خاطر ناخالصیها به وجود     آمده اند  بسیار مشکل تر می باشد . در هر حال در صورت تشخیص علت عمل اصلاحی می تواند انجام شود . بسیاری از عیوب نیز ، مربوط به خود ورق فولادی مورد استفاده    می باشد که در این زمینه با انجام آزمایشات متالوگرافی به راحتی می توان علت ایجاد عیوب را تشخیص داد . ورق فولادی مورد استفاده ممکن است دارای رگه ها و یا    پوسته هایی باشد . همچنین وجود تاول ها و یا خم شدگی ها و فرورفتگی و ... نیز دور از انتظار نمی باشد .

تاول زدگی ، جوش زدگی ، سوراخ های نیش سوزنی ، فرو رفتگی ها ، سوختگی ، پریدگیهای فلس مانند ، پریدگیهای براق ، پریدگی ، لکه های خال ماری ، ترک خوردگی ، پوست پرتغالی ،خطوط ساحلی ،خطوط مومانند،خطوط لودر،رسوب سولفات، ترکهای مو مانند

 

 

              

 

منبع : سايت علمی و پژوهشي آسمان--صفحه اینستاگرام ما را دنبال کنید
اين مطلب در تاريخ: شنبه 09 اسفند 1393 ساعت: 15:47 منتشر شده است
برچسب ها : تحقیق درباره لعاب فلز,لعاب فلز,پخت لعاب,

 

 

کوره های القایی

کوره های القایی در مقایسه با کوره های سوخت فسیلی دارای مزایای فراوانی از جمله دقت بیشتر ، تمیزی و تلفات گرمایی کمتر و ... است . همچنین در کوره هایی که در آنها از روشهای دیگر ، غیر القاء استفاده می شود ، اندازه کوره بسیار بزرگ بوده و در زمان راه اندازی و خاموش کردن آنها طولانی است . عبور جریان از یک سیم پیچ و استفاده از میدان مغناطیسی برای ایجاد جریان در هسته سیم پیچ ، اساس کار کوره های القایی را تشکیل می دهد . در این کوره ها از حرارت ایجاد شده توسط تلفات فوکو و هیسترزیس برای ذوب فلزات یا هرگونه عملیات حرارتی استفاده می شود .

نخستین کوره القایی که مورد بهره برداری قرار گرفت از شبکه اصلی قدرت تغذیه میشد و هیچگونه تبدیل فرکانسی صورت نمی گرفت . با توجه به اینکه افزایش فرکانس تغذیه کوره موجب کاهش ابعاد آن و بالا رفتن توان (تلفات) می شود ، برای رسیدن به این هدف ، در ابتدا منابع تغذیه موتور ژنراتوری مورد استفاده واقع گردید . هر چند با این منابع می توان فرکانس را تا حدودی بالا برد ، ولی محدودیت فرکانس و عدم قابلیت تغییر آن و در نهایت عدم تطبیق سیستم تغذیه با کوره ، دو عیب اساسی این سیستمها به شمار میرفت . با توجه به این معایب ورود عناصر نیمه هادی به حیطه صنعت موجب گردید منابع تغذیه استاتیک جایگزین منابع قبلی شوند .

در سال ۱۸۳۱ میلادی مایکل فارادی (Faraday) با ارائه این مطلب که اگر از سیم پیچ اولیه ای جریان متغیری عبور کند ، در سیم پیچ ثانویه مجاورش نیز جریان القاء میشود ، تئوری گرمایش القایی را بنا نهاد . علت اصلی این پدیده القاء ، تغییرات شار در مدار بسته ثانویه است که از جریان متناوب اولیه ناشی میشود . نزدیک به یکصد سال این اصل در موتورها، ژنراتورها ، ترانسفورماتور ها ، وسایل ارتباط رادیویی و ... بکار گرفته می شد و هر اثر گرمایی در مدارهای مغناطیسی به عنوان یک عنصر نا مطلوب شناخته می شد . در راستای مقابله با اثرات حرارتی در مدارهای مغناطیسی و الکتریکی از سوی مهندسین گامهای موثری برداشته شد . آنها توانستند با مورق نمودن هستهِ مغناطیسی موتورها و ترانسفورماتورها ، جریان فوکو(Eddy Current) را که عامل تلفات حرارتی بود مینیمم نمایند .

به دنبال آزمایشات فارادی ، قوانین متعددی پیشنهاد شد . قوانین لنز (Lenz) و نیومن (Neuman) نشان دادند که جریان القاء‌ شده با شار القایی مخالفت کرده و به طور مستقیم با فرکتنس متناسب می باشد . فوکو (Focault) در سال ۱۸۶۳ در مقاله ای تحت عنوان "القاء جریان در هسته" (The Induction Of Current in Cores) که توسط هویساید (Heviside) منتشر گردید نظریه ای راجع به جریان فوکو ارائه داد و در رابطه با انتقال انرژی از یک کویل به یک هسته توپر بحث نمود . علاوه بر افراد فوق ، تامسون (Thomson) نیز در ارائه نظریه گرمایش از طریق القاء سهم بسزایی داشت .

در اواخر قرن نوزدهم استفاده از تلفات فوکو و هیسترزیس به عنوان منبع گرمایش القائی از طرف مهندسین مطرح شد . همچنین در اوایل قرن اخیر در کشورهای فرانسه ، سوئد و ایتالیا بر اساس استفاده از خازنهای جبران کننده توان راکتیو پیشنهاداتی برای کوره های القایی بدون هسته ارائه شد . در این پیشنهادات بیشتر ذوب فلزات در فرکانسهای میانی مورد نظر بود .

دکتر نورث روپ (Northrup) ایده کوره با فرکانس میانی را برای موارد صنعتی گسترش داد . در روزهای نخستین ، بر اثر نبود امکانات از جمله خازنهای با ظرفیت کافی و قابل اطمینان ، توسعه و پیشرفت متوقف شد . بعدها در سال ۱۹۲۷ کمپانی کوره های الکتریکی (Electrical Furnace CO. [EFCO.]) نخستین کوره الکتریکی با فرکانس میانی را در شفیلد انگلستان و به منظور آهنگری و گرمادهی موضعی فلزات جهت اتصال به یکدیگر ، نصب کرد . بعد از این ، تعداد و اندازه این کوره ها رو به افزایش گذاشته است . لازم به ذکر است که مزیتهای دیگر کوره های القایی همچون دقت زیاد برای گرم کردن تا عمق مورد نظر و حرارت دادن نواحی سطحی در طی پیشرفتهای بعدی ( در سالهای جنگ جهانی دوم ) بیشتر آشکار شد . در گرمایش القایی عدم نیاز به منبع خارجی گرم کننده ، تلفات گرمایی کمتر شده و تمیزی شرایط کار تامین میگردد . در این روش همچنین نیازی به تماس فیزیکی بار و کویل نبوده و علاوه بر این چگالی توان بالا در مدت زمان گرمایش کم به آسانی قابل دسترس می باشد .

در ابتدا کوره های القایی مستقیماً از شبکه قدرت تغذیه می شدند که بنوبه خود گام موفقی در استفاده از توان الکتریکی جهت عملیات حرارتی بحساب میآمد .

از آنجائیکه تلفات فوکو و هیسترزیس با فرکانس نسبت مستقیم دارند و اینکه ابعاد کویل کوره با بالا رفتن فرکانس کاهش می یابد ، مهندسین به فکر تغذیه کوره در فرکانسهای بالاتر از فرکانس شبکه قدرت افتادند . اولین قدم در این راه استفاده از فرکانسهای دو برابر و سه برابر که از هارمونیکهای دوم و سوم بدست می آمدند ، بود .

این هارمونیکها بر خلاف طبیعت مخرب خود در این نوع کاربرد سودمند تشخیص داده شدند . پائین بودن راندمان در استفاده از هارمونیکهای فوق موجب گردید طراحان روش دیگری را مورد استفاده قرار دهند در این مرحله سیستم موتورـژنراتور توسعه یافت که با استفاده از این سیستم توانستند فرکانس تغذیه را تا صدها هرتز افزایش دهند . در کوره های القایی افزایش فرکانس باعث کاهش عمق نفوذ جریان القایی میگردد لذا در عملیات حرارتی سطحی که سختکاری سطح فلز ، مورد نظر می باشد از کوره های القایی با فرکانس بالا استفاده می شود . با ورود عناصر نیمه هادی مانند تریستورها ، ترانزیستورها و موسفت ها به حیطه صنعت محدودیت فرکانس و عدم تغییر آن ، در تغذیه کوره ها مرتفع شد .

▪ از لحاظ سیستم قدرت میتوان سیستمهای القایی را به چهار دسته اساسی تقسیم نمود :

الف ) سیستمهای منبع (Supply Systems)

در این سیستمها که فرکانس کار آنها بین ۵۰ تا ۶۰ هرتز و ۱۵۰ تا ۵۴۰ هرتز می باشد احتیاجی به تبدیل فرکانس نیست و با توجه به فرکانس کار ،‌ عمق نفوذ جریان زیاد بوده و حدود ۱۰ تا ۱۰۰ میلیمتر می باشد . همچنین مقدار توان لازم تا حدود چندین صد مگا وات نیز میرسد .

ب ) سیستمهای موتورـژنراتور (Motor-Generator Systems)

فرکانس این سیستمها از ۵۰۰ هرتز تا ۱۰ کیلو هرتز می باشد . در این سیستمها تبدیل فرکانس لازم بوده و این عمل بوسیله ژنراتورهای کوپل شده با موتورهای القایی صورت می پذیرد . همچنین در این سیستمها توان به وسیله ماشینهای ۵۰۰ کیلو وات تامین میگردد و برای بدست آوردن توانهای بالاتر ،‌ از سری کردن ماشینها استفاده میشود . عمق نفوذ در این سیستمها به خاطر بالاتر بودن فرکانس نسبت به سیستمها منبع ، کمتر بوده و در حدود ۱ تا ۱۰ میلیمتر است .

ج ) سیستمهای مبدل نیمه هادی (Solid-State Converter Systems)

در این سیستمها فرکانس در محدوده HZ۵۰۰ تا KHZ‌ ۱۰۰ بوده و تبدیل فرکانس به طرق گوناگونی صورت میپذیرد . در این سیستمها از سوئیچهای نیمه هادی استفاده میشود و توان مبدل بستگی به نوع کاربرد آن تا حدود MW۲ میتواند برسد .

د ) سیستمهای فرکانس رادیویی (Radio-Frequency System)

فرکانس کار در این سیستم در محدوده KHZ۱۰۰ تا MHZ۱۰ می باشد . از این سیستمها برای عمق نفوذ جریان بسیار سطحی، در حدود ۱/۰ تا ۲ میلیمتر استفاده می گردد و در آن از روش گرمایی متمرکز با سرعت تولید بالا استفاده میگردد .

 

منبع : سايت علمی و پژوهشي آسمان--صفحه اینستاگرام ما را دنبال کنید
اين مطلب در تاريخ: شنبه 09 اسفند 1393 ساعت: 15:45 منتشر شده است
برچسب ها : تحقیق درباره کوره های القایی,کوره های القایی,انواع سیستم های القایی,

 

تحقیق درباره کوره افتابی

کوره آفتابی وسیله‌ای است برای تولید گرما بوسیله تجمع و تمرکز نورخورشید در یک نقطه خاص و استفاده از حرارت آن نقطه برای تولید آب گرم و بخار آبگرم. کوره آفتابی به شکل بشقاب کاو (مقعر) وآینه‌ایو صیقلی (که نورهای تابیده شده بهطرف خود را بازتاب می‌کند) است. نورهای تابیده شده از بی نهایت دور موازی هستند،بنابراین همه آنها بعد از بازتابش نقطه خاصی به نام کانون می‌گذرند. برای ورود بهبحث با چند اصطلاح آشنا می‌شویم.

1. مرکز آینه (C): نقطه‌ای استکه فاصله تمام نقاط سطح از آن نقطه ثابت است.
2. کانون (F): نصف فاصله سطح تامرکز را کانون می‌نامند و فاصله و سطح بشقاب (رأس آینه) تا کانون فاصله کانونی (f) نامیده می‌شود.
3. محور اصلی: خطی فرضی که وسط (رأس)بشقاب را به مرکز وصل کرده و کانون روی آن نیز کانون اصلی نامیده می‌شود.

 

پرتو نورهای تابیده شده نسبت به محور اصلی در بازتاب تقارن آینه‌ای دارند. پرتونورهایی که موازی محور اصلی بتابد حتما بازتاب آنها از کانون می‌گذرد (کانون اصلی) ، پس در آن نقطه حرارت و گرما بسیار بالاتر از اطراف است. پس اگر منبع آب در آننقطه قرار داده شود آب در اثر انرژی دریافتی از خورشید بسیار گرم خواهد شد و ایناساس یک کوره آفتابی است.

نمونه کوچک و قدیمی کوره آفتابیذره‌بیناست که از شیشه محدب یا حتی یختراشیده شفاف ساخته می‌شد. امروزه از اجسام آینه‌ای با توجه به ویژگی ساختمانی گفتهشده برای تولید آب گرم منازل در ابعاد محدود در پشت بامها و در ابعاد بزرگترساختمان بلند که نمای بیرونی آن به شکل کاو طراحی شده و در نمای جلویی آن ازشیشه‌های رفلکس و آینه‌ای برای بازتاب نور استفاده می‌شود، بطوری که بازتابها در یکنقطه در مقابل یعنی کانون جمع می‌شوند.

در کانون یک منبع آب قرار می‌دهند وبا لوله کشیهایی به توربین تولید برق وصل می‌کنند، با توجه به ابعاد ساختمان انرژیگرمایی دریافتی فوق العاده بالاست و بخار آب تولید شده با جریان شدید در لوله‌ها بهتوربین رسیده و باعث چرخش آن و تولید برق ارزان قیمت در چنین مجموعه نیروگاهی برق - آبی می‌گردد.
با توجه به پیشرفت صنعتی ، نیاز روز افزون به انرژی ، گرانی ،محدودیت منابع ، ناوگان حمل و نقل ،آلودگیهایزیست محیطی برخی منابع انرژی مثلسوختهای فسیلی، پسماندها و ... . استفادهاز انرژی خورشید به عنوان منبع سالم و تجدید پذیر انرژی در زمین راه کار مناسبیبرای منازل در جهت کاهش هزینه و آلودگی و ... باشد، بویژه که برخی مناطق به دلیلصعب العبور بودن و هزینه انتقال و تلفات انرژی بالایی دارند.

 

 

برای افزایش بهره‌وری در استفاده از بشقابها و نیروگاهها می‌توان موارد زیر را درنظر گرفت. موقعیت جغرافیایی ، اقلیمی ، ویژگیهای آب و هوا با توجه به آفتابی بودن ،طول روز مسیر ظاهری حرکت خورشید در آسمان از طلوع تا غروب و با استفاده از منابعاطلاعاتی در این مورد می‌توان اطلاعات لازم را بدست آورد.

استفاده از موادمناسب و طراحی آنها در جهت افزایش نسبت بازتاب به نور تابشی و همچنین برنامهرایانه‌ای و یک موتور برای چرخاندن دستگاه و مجموعه برای افزایش کارایی توصیهمی‌شود، طوری که بشقاب و مجموعه همواره مسیر حرکت خورشید را تعقیب کرده و متناسب باآن بچرخد. در برنامه رایانه‌ای استفاده از روش و نمودار رویدات و سلرز - مدار میلخورشید بر حسب عرض جغرافیایی ، انرژی رسیده به سطح و توان جذب و بازتاب سطح در منبعفوق سودمند است.

 

انرژی خورشیدی(1)

برای تبدیل حرارتی می‌توان یا ازجمع کننده‌های تختو یا ازآینه‌هایمتمرکز کننده استفاده کرد. از نظر ترمودینامیکی از جمع کننده‌های تخت ، دماینسبتا کمتری گرفته می‌شود در صورتی که باآینه‌های سهمویدمای بالاتر و حتی در بعضیشرایط دمای بیشتر از تحمل مواد مورد استفاده بدست می‌آید. روش تبدیلانرژی خورشیدیبهانرژیالکتریکی یا تبدیل انرژی حرارتی به ترموالکتریکی توسط ماشین حرارتی خورشیدی کهبه مولد الکتریکی ترمو - یونی جفت شده ، انجام می‌پذیرید (هنوز در مرحله آزمایشاست). با جریان هوای گرم که توسط انرژی خورشیدی تولید می‌شود، می‌توان یکدستگاه ماشین بادیرا بکار انداخت، ولی هنوزمثال عملی در این مورد وجود ندارد.

 

مولدهای ترموالکتریکی خورشیدی

یک مدار بسته متشکل از دو فلز هادی مختلف کهتوسط جوش به هم متصل می‌شود، می‌تواند محل یک جریان پیوسته‌ای است، به شرط آنکه بیندو محل اتصال جوش ، اختلاف دما وجود داشته باشد. با استفاده ازمواد نیم رسانامی‌توان بازده تبدیل قابلملاحظه‌ای بدست آورد. یک مولد ترموالکتریکی از تعدادی کوپلها (جفتها) تشکیل شده کههر کدام از آنها از دو عنصر حرارتی تشکیل یافته است: یکی از نوع P و دیگری نوع N توسط پل فلزی که با منبع گرم در تماس است، به هم مربوطند. انتهای دیگر هر دو به یکمقاومت بسته شده و در دمای منبع سرد نگهداری می‌شوند.

منبع گرمای مورداستفاده می‌تواند یک شعله یا انرژی حرارتی یک سیال باشد که به انرژی خورشیدی نیزاندیشیده‌اند. در این مورد می‌توان از یک جمع کننده تخت را که شامل یک یا چند صفحهشیشه‌ای جهت جلوگیری از اتلافهای حرارتی تهیه می‌شود، و یا یک آینه متمرکز کننده رانیز مورد استفاده قرار داد. بهتر است دمای منبع سرد نزدیک به دمای محیط باشد، یاحداقل از آن خیلی دور نباشد؛ مثلا از جریان آب استفاده کرد و برای تأسیسات بزرگ آبگرم بدست آمده برای مصارف خانگی پیشنهاد شده است.
توان ترموالکتریکی یکترموکوپل با رابطه زیر معین می‌شود:

(e = E/(T₂ - T₁

که E نیروی الکتروموتوری ترموکوپل در مدار بازبر حسب ولت ، T₁ و T₂دماهای منبعهای سرد و گرم بر حسب درجهمطلق هستند. اگر n ترموکوپل با همان منبعهای گرم و سرد باشند، نیروی الکتروموتوریدستگاه مساوی با(ne(T₂ - T₁است.

 

ترموکوپلهای تجارتی

ترموکوپلهای تجارتی معمولا توان ترموالکتریکی ضعیف وحدود 63 میکرو ولت بر درجه سانتیگراد هستند، به شرط آنکه اختلاف دما از 180 درجهسانتیگراد بیشتر نباشد. ترموکوپلی با یک آلیاژ مثبت متشکل از 35 درصد روی و 65 درصدآلومینیوم (شامل 2 درصدقلع ، 0.1 درصد نقره و 6 درصدبیسموت) و یک آلیاژ منفی 91 درصد بیسموت و 9 درصدآنتیموان توان ترموالکتریکی برای اختلاف دمای 80 درجه سانتیگراد به 280 میکرو ولت بر درجهسانتیگراد می‌رسد. متأسفانه به علت ذوب این آلیاژها در دمای 260 درجه سانتیگرادنمی‌توان آن را برای دماهای بالا بکار برد.

برای اصلاح بازده باید موادی باتوان ترموالکتریکی بالا را بکار برد و لازم است موادی که مورد استفاده قرارمی‌گیرند قابلیت هدایت گرمایی (K) ضعیف و مقاومت مخصوص (r) کمتری داشته باشند. تابه حال بازده 10 درصد با موادی که در اختیار دارند، برای دمای 500 درجه منبع گرم و 20 درجه منبع سرد بدست آمده است و با تکنیک خاصی بازده را به 12 درصد نیز بالابرده‌اند. اولین نمونه مولدهایی با جمع کننده تخت با یک یا دو صفحه شیشه‌ای و بدونمتمرکز کردن تشعشع خورشیدی بوده است. بازده حاصل از این نوع تبدیل انرژی خورشیدی بهانرژی الکتریکی حدود 0.5 درصد با جمع کننده‌های تخت بوده است. ترموکوپلهایی با نیمههادیها تهیه شده و توان ترموالکتریکی آنها بیشتر بوده است.

 

تولید انرژی از خورشید

چگونه می‌توانیم از گرمایخورشید برای تولیدانرژی استفاده کنیم. آیا از نور خورشید نیز می‌توان انرژی بدست آورد. برای اینکار ازباتریخورشیدی استفاده می‌شود که نور خورشید را می‌گیرد وبرق تولید می‌کند. باتریهای خورشیدی از ماده‌ای بنامسیلیسیومساخته می‌شود. هر باتری خورشیدیبرق بسیار ناچیزی تولید می‌کند. برای همین معمولا باید از تعداد زیادی باتری کنارهم استفاده شود تا مقدار برقی که بدست می‌آید، مفید و مناسب باشد.

 

این باتریهای خورشیدی براحتیتعمیر می‌شوند و نگهداری آنها ساده است و محیط را نیز آلوده نمی‌کنند. با استفادهاز باتریهای خورشیدی می‌توان دستگاههایی چونتلویزیون ،تلفن وپمپ آبرا بکار انداخت. در جاهایی که روزهایطولانی و آفتاب درخشان دارند، حتی می‌توان تمام برق مورد نیاز را از باتریهایخورشیدی گرفت. باتریهای خورشیدی خیلی سبک هستند و به راحتی می‌توان آنها را بهدهکده‌های دور افتاده برد. مردمی که همیشه در حرکت هستند نیز می‌توانند این باتریهارا همراه داشته باشند و هر کجا که می‌روند از برق آنها استفاده کنند. مثلا گروههایپزشکی که برای درمان مردم به صحراها و جاهای دور افتاده می‌روند، باتریهای خورشیدیرا برای روشن نگه داشتن یخچالهایشان بکار می‌گیرند تا داروها سالم و خنکبمانند.

با ساختننیروگاههای خورشیدی بزرگمی‌توان مقدارزیادی برق تولید کرد. البته این نیروگاهها در جاهایی مفید هستند که روزهای طولانی وآفتابی دارند. نیروگاه خورشیدی محیط را آلوده نمی‌کند، چون انرژی لازم را از خورشیدمی‌گیرد و نیازی به سوزاندنسوختهای فسیلیندارد. با استفاده از یکنیروگاه خورشیدی بزرگ ، برق مورد نیاز تمام خانه های یک شهر کوچک تولید می‌شود.

نیروی خورشیدی – برای امروز و همیشه

در نیروگاه خورشیدی ، با استفاده ازنیروی بخار ،‌ برق تولید می‌شود. تعداد زیادیآینه را بکار می‌گیرند تا نور خورشید را بر روی یک دیگ بخار بتابانند که در لوله‌هایدرون آن مایعی مثل روغن جریان دارد. روغن حرارت خورشید را می‌گیرد و آنقدر گرممی‌شود که می‌تواند آب دیگ را به بخار تبدیل کند. بخارتوربینرا به چرخش در می‌آورد. توربین همژنراتوررا می‌چرخاند و برق تولیدمی‌شود.

 

سولارواننام نیروگاه خورشیدی بزرگی است که در کالیفرنیایآمریکا ساخته شده است. این نیروگاه برج بسیار بلندی دارد. در بالای برج یک دیگ بخارقرار گرفته است. تعداد زیادی آینه اطراف برج روی زمین چیده شده‌اند و نور خورشید رابر دیگ می‌تابانند. به این ترتیب ، آب دیگ به بخار تبدیل می‌شود و بخار هم برایتولید برق مورد استفاده قرار می‌گیرد.

روی دیوار یک ساختمان بزرگ 10طبقه تعداد زیادی آینه قرار داده‌اند که یک آینه بشقابی بزرگ بوجود آمده است. اینآینهانرژیخورشید را از منطقه‌ای وسیع جمع آوری می‌کند و بر برجی می‌تاباند کهکوره دورن آن قرار دارد. آینه‌هایی که روی تپه مقابل قرار گرفته‌اند، خورشید را دنبالمی‌کنند و پرتوهایی آن را بر آینه بشقابی بزرگ می‌تابانند. جالب است بدانید کهتعداد این آینه‌ها حدود 11000 عدد است. نیروی خورشید وقتی مفیدتر خواهد بود کهبتوانیم آن را ذخیره کنیم. استخر خورشیدیمی‌تواند گرمای خورشید را تاساعتها پس از غروب آن ذخیره و نگهداری کند. این استخر سرپوشیده پوشش سیاه رنگی داردکه گرمای خورشید را می‌گیرد. آب استخر دارای نمک است که مقدار آن در عمق استخربیشتر می‌شود.

لایه‌های بالایی آب نمک کمتری دارند از خروج گرمای لایهپایینی که گرم و داغ شده است جلوگیری می‌کنند. ساختن این استخرها و استفاده از آنهاساده است. راههای زیادی برای استفاده از انرژی و نیروی خورشید وجود دارد. نیرویخورشید پاکیزه است و می‌توانیم انرژی مورد نیازمان را از آن بگیریم. ذغال سنگ،نفتوگاز هوا را آلوده می‌کنند و سرانجام یک روز تمام می‌شوند.اما خورشید به درخشش خود ادامهمی‌دهد و نیروی آن همیشگی و ماندنی است.

 

باتری خورشیدی

وسیله یا دستگاهی است که نور خورشید را مستقیما بهالکتریسیته یا برق تبدیل می کند. ماهواره‌هایی که بهفضا فرستاده می‌شوند، انرژی مورد نیازشان را از تعداد زیادی از همین باتریها می‌گیرند. بعضی ماشین حساب‌ها با باتری خورشیدی هم کار می‌کنند. در نقاط دور افتاده که برقندارند، با استفاده باتری خورشیدی می‌توان دستگاههایی مثل تلویزیون یا یخچال رابکار انداخت و امروزه دانشمندان ماشینها و حتی هواپیماهایی ساخته‌اند که نیروی خودرا از باتری خورشیدی می‌گیرند.

 

توربین

دستگاهی که شبیه چرخ آب است و وقتی آب یا بخار با فشار به پره‌هایآن برخورد می‌کند، به چرخش در می‌آید. این دستگاه انرژی جنبشی آب را می‌گیرد و بهحرکت چرخشی تبدیل می‌کند.

ژنراتور

دستگاهی است کهانرژیمکانیکی (حرکت چرخشی) را می‌گیرد و بهانرژیالکتریکی یا برق تبدیل می‌کند. معمولا ‌این حرکت چرخشی از یک توربین به ژنراتورمنتقل می‌شود.

سوخت فسیلی

فسیل کلمه‌ای خارجی (لاتین) و به معنی چیزی است که از زمینبیرون آورده می‌شود. غال سنگ ، نفت و گاز را سوخت فسیلی نامیده‌اند، چون از دل زمینبیرون آورده می‌شوند. سوختهای فسیلی در طول میلیونها سال بوجود آمده‌اند. جانوران وگیاهان ، پس از مرگ ، در زیر لایه‌های سنگ و خاک قرار گرفته‌اند و سالهای زیادی زیرفشار مانده‌اند تا به این سوختها تبدیل شده‌اند. بنابراین ، اگر سوختها به همینترتیب مصرف شوند، سرانجام روزی تمام خواهند شد و در این مدت ، ذخیره جدیدی جای آنرا پر نخواهد کرد.

عایق

ماده‌ای که از عبور گرما یا الکتریسیته جلوگیری می‌کند. عایقهای خوبگرمایی عبارتند از چوب پنبه و پشم شیشه. لاستیک ، پلاستیک و شیشه هم عایقهای خوبیبرای الکتریسیته هستند. هوا هم تا حدودی عایق گرماست و به همین دلیل در بعضی ازساختمانها پنجره‌ها را دو لایه یا دو جداره می‌سازند تا هوای بین آنها از ورود وخروج گرما جلوگیری کند. عایقهایگرمایی معمولا جلوی ورود و خروج صدا را هم می‌گیرند.

کوره آفتابی

کوره آفتابی با استفاده از انرژی خورشید گرم می شود (درکوره‌های دیگر ، نوعی سوخت را می‌سوزاند تا گرمایش به کوره منتقل شود.) معمولا بااستفاده از تعداد زیادی آینه ، پرتوهای نور خورشید را جمع آوری و پرقدرت می‌کنند ومجموعه آنها را بر روی کوره می‌تابانند تا دمایش خیلی بالا رود. ذرهبین وسیله‌ای است که همین کار را انجام می‌دهد. شاید دیده باشید که وقتی ذرهبین را مقابل خورشید می‌گیریم و مجموعه پرتوهای آنرا به صورت یک نقطه مثلا روی پوستیا کاغذ می‌تابیم، آن قدر حرارت ایجاد می‌شود که پوست می‌سوزد و یا کاغذ آتشمی‌گیرد.

 

 

نیروگاه خورشیدی

نیروگاه مخصوصی که برای تولید برق از انرژی گرمایی خورشیداستفاده می کند. از این انرژی برای گرم کردن یک کوره آفتابی استفاده می‌شود که بخارلازم را تولید می‌کند. از این مرحله به بعد ، کار همانند نیروگاههای دیگر انجاممی‌شود: بخار ، توربینها را می‌چرخاند و توربین هم ژنراتورها را بکار می‌اندازد تابرق تولید شود

 

منبع : سايت علمی و پژوهشي آسمان--صفحه اینستاگرام ما را دنبال کنید
اين مطلب در تاريخ: شنبه 09 اسفند 1393 ساعت: 15:42 منتشر شده است
برچسب ها : تحقیق درباره کوره افتابی,کوره افتابی,نیروی خورشیدی,

 

عملیات حرارتی:

بسیاری مواقع در صنعت پیش می آید که ما به فلزاتی با خصوصیات خاص و از جمله سختی بالا نیاز پیدا می کنیم، ساده ترین راهی که در این گونه مواقع به نظر می رسد استفاده از فولادهای آلیاژی می باشد، که البته این گونه فولاد ها بسیار گران قیمت بوده و بیشتر اوقات مطلوب صاحبان صنایع نبوده و مقرون به صرفه نمی باشد مگر در مواقع خاص. یک راه ساده برای رفع این مشکل استفاده از عملیات حرارتی می باشد، که نسبت به فولاد آلیاژی بسیار کم هزینه تر است ودر اکثر مواقع هم قادر به رفع نیاز ما می باشد.

عملیات حرارتی عبارت است از تغییر در ساختاریا فاز مواد (فلزات) برای به دست آوردن خواص مورد نظر در حد امکان ، عمدتاً به وسیله نوسانات دما.

البته عملیات حرارتی بر روی فلزات زیادی انجام می شود ولی به دلیل استفاده زیاد فولاد در صنعت، ما به بحث عملیات حرارتی فولادها می پردازیم.

1: نمودار تعادلی آهن کربن:

  نمودار تعادلی آهن- کربن (Fe-C) راهنمایی است که به کمک آن می توان روش های مختلف عملیات حرارتی را بررسی و مطالعه کرد (شکل 1) . فولادها آلیاژهای، آهن- کربن و عناصر دیگر بوده که دارای کمتر از 2درصد کربن (معمولاً یک ویا کمتر از آن ) اند.

2: ساختارهای بلوری و خواص اهن خالص:

  آهن عنصری چند شکلی است، به این معنی که در فشار یک اتمسفر با افزایش دما، شبکه بلوری آن تغییر می کند، در زیر به بررسی انواع شبکه های بلوری آهن خالص می پردازیم.

1,2: آهن آلفا:

  آهن آلفا یا آهن فریتی یکی از ساختارهای آهن خالص می باشد ،که تا دمای 912 درجه سانتیگراد پایدار است و تا دمای 770 درجه سانتیگراد دارای خاصیت آهن ربایی است و از این دما تا 912 درجه سانتیگراد خاصیت آهن ربایی خود را از دست می دهد.شکل (1)

2,2: آهن گاما:

  آهن گاما یا آهن آستنیتی یکی دیگر از ساختارهای آهن خالص می باشد، که در دمای 912 تا 1394 درجه سانتیگراد پایدار است، چگالی این آهن از آهن فریتی بیشتر بوده و خاصیت آهن ربایی ندارد.شکل(1)

3,2: آهن دلتا:

  آخرین ساختاری که ممکن است در آهن خالص وجود داشته باشد، آهن دلتا می باشد، این ساختار در دمای 1394 تا نقطه ذوب آهن یعنی1538 درجه سانتیگراد پایدار است.این ساختار دارای خاصیت آهن ربایی نمی باشد.

                                                                                                

3: اثر کربن:

  اضافه کردن کربن به آهن اثرات بسیار مهمی بر روی فازهای ذکر شده و همچنین دماهای تعادلی آن ها دارد.این تاًثیرات در شکل(1) مشخص است. در زیر به فازهایی که دراثراضافه کردن کربن به آهن به وجود می آید می پردازیم.

1,3: آستنیت:

  کربن با وارد شدن در شبکه بلوری آهن آستنیتی، ناحیه تشکیل و پایداری آستنیت را در فولاد گسترش می دهد، حداکثر حلالیت کربن در آستنیت در دمای 1148 درجه سانتیگراد است که به 11/2 درصد می رسد، آستنیت یکی از مهمترین ساختارها در عملیات حرارتی است زیرا برای به دست آوردن فازهای سخت ابتدا باید فولاد در دمای آستنیت قرار گیرد تا شبکه ان آستنیتی شود .

2,3: فریت:

  فریت یک ساختار نرم است، زیرا حلالیت کربن در آن بسیار کم است و حداکثر آن به 02/0 درصد در دمای 727 درجه سانتیگراد است که با کاهش دما به طور پیوسته کاهش می یابد.

3,3: کاربید آهن (سمنتیت):

   سمنتیت یک ساختار سخت می باشد و زمانی به وجود می آید که درصد کربن از حد حلالیت آن در آستنیت و یا فریت بیشتر باشد .و دارای یک اتم کربن و سه اتم آهن است Fe3C.

4: ساختارهای تعادلی:

  منظور از ساختارهای تعادلی این است که بعد از حرارت دادن فولاد اجازه دهیم تا فولاد به آهستگی سرد شود. از مهمترین ساختار های تعادلی پرلیت است که در زیر به آن می پردازیم.

1,4: پرلیت

  بعد از حرارت دادن فولاد با 77/0 در صد کربن تا دمای آستنیتی 727 در جه سانتیگراد، و اجازه دادن به آن تا تمام ساختار فولاد به آستنیت تبدیل شود، اجازه می دهیم تا به آهستگی سرد شود این عملیات منجر به به وجود آمدن یک ساختار لایه ای (مثل اثر انگشت) متشکل از لایه های متناوب فریت و سمنتیت می شود. پرلیت یک ساختار پر کاربد و سخت می باشد.

5: مارتنزیت:

  مارتنزیت یک ساختار بسیار سخت می باشد و بیشتر مواقع که ما نیاز به یک فولاد سخت داریم از این ساختار استفاده می کنیم . روش کار به این شکل است که ابتدا فولاد را تا دمای آستنیته شدن حرارت می دهیم و به آن فرصت می دهیم تا تمام ساختارش به آستنیت تبدیل شود، سپس آن را به سرعت سرد می کنیم معمولاً برای سرد کردن از آب یا روغن استفاده می شود. این روش تولید باعث ایجاد تنش هایی در فولاد می شود که در قسمت های بعدی راه های رفع آن آورده می شود.

6: بینیت:

  بینیت ساختار سختی است که در دمایی پایین تر از پرلیت و بالاتر از مارتنزیت تشکیل می شود، بدین صورت که بعد از آستنیته شدن کامل فولاد آن را نه به آرامی پرلیت و نه به سرعت مارتنزیت سرد می کنیم.

7: عملیات حرارتی برای تشکیل ساختارهای تعادلی:

  در اینجا روش هایی که باعث ایجاد ساختارهای تعادلی که تماماً شامل فریت سمنتیت با توزیع های متفاوت است بررسی می شود.

1,7: همگن کردن(یکنواخت کردن): مشکلاتی که بر روی ساختار فولاد های ریخته گری شده در حین تولید به وجود می آید (مثل ساختار شاخه ای ) که عمدتاً به دلیل سرد شدن غیر تعادلی می باشد باعث افت خواص مکانیکی فولاد از جمله قابلیت کار گرم وسرد و همچنین عملیات حرارتی می شود از این رو این ساختار باید به کمک عملیات حرارتی مناسب یکنواخت شود، برای این منظور قطعات را در دمای بالا ( 1025تا 1200) درجه سانتیگراد برای مدت طولانی بسته به ابعاد و ترکیب شیمیایی حرارت داده و سپس به آهستگی تا دمای اتاق سرد می کنند.

2,7: آنیل کردن:

  به هر نوع عملیاتی که منجر به ساختاری جز مارتنزیت و با سختی کم و انعطاف پذیری زیاد شود آنیل اطلاق می شود،. فرآیند آنیل به دو صورت انجام می شود که در زیر مختصراً آمده است.

1,2,7: آنیل کامل: آنیل کامل عبارت است از حرارت دادن فولاد در گستره دمایی نشان داده شده در (شکل 2) و سپس سرد کردن آهسته، معمولاً در کوره سرد می شود.همانطور که ملاحظه می شود دمای گرم کردن، تابع درصد کربن است.

2,2,7: آنیل همدما: این عملیات شامل حرارت دادن فولاد در ناحیه آستنیت و سپس سرد کردن سریع تا دمای زیر 727 درجه سانتیگراد نگه داشتن در همین دما و بعد از تشکیل ساختار مناسب با هر روشی سرد می شود، مزیت این روش در کم بودن زمان لازم می باشد ولی نسبت به آنیل کامل ساختار کمی سخت تر است ، از این روش بیشتر برای فولادهای آلیاژی که سختی پذیری بالایی دارند استفاده می شود.

3,7: نرماله کردن:

  یکی از اهداف مهم نرماله کردن عبارت است از ریز کردن دانه های درشتی که اغلب به هنگام کار گرم در دمای بالا و یا در ضمن ریخته گری و انجماد به وجود آمده اند، تفاوت مهم بین نرماله کردن و آنیل در دمای اولیه آن ها(شکل2)، و همچنین بر خلاف آنیل که فولاد در کوره سرد می شوددر نرماله کردن قطعات در هوا سرد می شوند.

4,7: کروی کردن:

  انعطاف پذیرترین و نرمترین شرایط در هر فولاد مربوط به میکرو ساختارهای شامل سمنتیت کروی توزیع شده به طور یکنواخت در زمینه فریتی می شود و هدف از کروی کردن به دست آوردن چنین ساختاری است .کروی کردن در دمای (680 تا 780) در جه سانتیگراد انجام می شود،و بسته به شرایط به سه شکل انجام می شود که در نهایت در هوا سرد می شود.

5,7: بازیابی و تبلور مجدد:

  انجام کارد سردبر روی فولاد ها باعث افزایش                             شکل 2 دمای فرآیندهای آنیل و نرماله کردن

سختی و کاهش انعطاف پذیری می شود این پدیده به کار سختی موسوم است. در عملیات بازیابی خواص فیزیکی به طور کامل بازیابی شده و خواص مکانیکی در عملیات تبلور مجدد بازیابی می شود،در حقیقت تبلور مجدد ادامه عملیات بازیابی است. دمای انجام این عملیات (550تا 650) درجه سانتیگراد است.

6,7: تنش گیری:

  به این روش می توان به راحتی اثرات زیان آور تنش های کششی سطحی ناشی ازکار سرد را کاملاً از بین برد، در حالی که استحکام و سختی قطعه بدون تغییر باقی بماند. دمای این فرآیند(480 تا 550) درجه سانتیگراد است.

8: سخت کاری سطحی:در بسیاری از کاربردهای صنعتی نیاز به قطعاتی است که دارای سطحی سخت و در عین حال از مقاومت به ضربه خوبی بر خوردار باشند، مثل میل لنگ، چرخدنده و غیره. روش های مختلفی برای این کار وجود دارد که عمدتاً به دو دسته تقسیم می شوند.

1,8: عملیاتی که موجب تغییر ترکیب شیمیایی سطح می شوند:

 1,1,8:کربن دهی:در این روش با قرار دادن قطعه در مجاورت کربن در دمای بالا نظیر 925 درجه سانتیگراد باعث جذب کربن در سطح قطعه شده و کربن در سطح قطعه افزایش می یابد ، حال اگر این قطعه سخت شوددر سطح آن مارتنزیت پرکربن به دست می آیدو از سختی زیادی بر خوردار است در حالی که مغز آن تغییر چندانی نمی کند. کربن دهی می تواند به سه صورت انجام شود، کربن دهی جامد، مایع،و گازی. کربن دهی گازی اقتصادی ترین و سریعترین روش می باشد.

2,1,8: نیتروژن دهی: اساس این روش وارد کردن نیتروژن اتمی در لایه سطحی فولاد است، نیتروژن دهی در دمای (550تا650) درجه سانتیگراد انجام می شود و بعد از نیتروژن دهی نیاز به سریع سرد کردن قطعه نیست.این روش در فولاد های آلیاژی که شامل عناصری نظیر آلومینیم،کرم،مولیبدن،وانادیم باشند نتایج بسیار خوبی می دهد. در این روش می توان قسمت هایی را که نیاز به سخت کاری ندارد را با مخلوط سیلیکاک سدیم و پودر گچ پوشاند.

3,1،8: در بعضی مواقع عملیات کربن دهی و نیتروژن دهی توأمان انجام می شود.

2,8: عملیاتی که باعث تغییر شیمیایی سطح نمی شوند:

1,2,8: سخت کردن شعله ای: در این روش سطح قطعه به کمک یک شعله گازی تا دمای آستنیته(بالای 730درجه سانتیگراد) گرم شده و بلافاصله سرد می شود.از معایب این روش اکسایش سطح یا کاهش در صد کربن سطح به دلیل تماس قطعه با هوا است. به این روش می توان سطح رابه عمق 3تا12 میلیمتر سخت کرد. (شکل3)

 2,2,8: سخت کردن القایی: اساس این روش مانند سخت کردن شعله ای است ،اما در این روش حرارت دادن سطح به کمک یک سیم پیچ هادی که از آن جریان متناوب با فرکانس زیاد (حدود 2تا50کیلوهرتز) عبور می کند انجام می شود.در این روش می توان به راحتی سختی 60 راکول سی را در برخی از فولادها تا عمق 3 میلیمتر تولیدکرد، به دلیل اینکه مدت زمان کمتری قطعه در دمای بالای بحرانی قرار دارد، اکسایش و در نتیجه کاهش درصد کربن ناچیز است.                   شکل شماره 3 سخت کردن شعله ای

(شکل 4).

3,8: روش های نوین:

البته روش های نوینی برای سخت کاری سطحی وجود دارندکه از آن جمله می توان به روشهای لیزر، پرتوی الکترونی،و عملیات حرارتی سطحی به روش کاشت یون اشاره کرد.

                                                                                                                                                         

                                                                                                                      

                                                

 

 

 

                                                                                    

منبع : سايت علمی و پژوهشي آسمان--صفحه اینستاگرام ما را دنبال کنید
اين مطلب در تاريخ: شنبه 09 اسفند 1393 ساعت: 15:38 منتشر شده است
برچسب ها : تحقیق درباره عملیات حرارتی,عملیات حرارتی,ساختارهای بلوری و خواص اهن خالص,