استنلس استیل در صنایع شیمیایی

ورق‌ها و لوله‌های استنلس استیل دارای مزایا و کاربردهای بسیار زیادی در صنایع مختلف هستند. یکی از صنایعی که به وفور از استیل برای ساخت تجهیزات استفاده می‌کند، صنایع شیمیایی هستند. امروز نمی‌توان واحد صنعتی شیمیایی را پیدا کرد که از استیل بهره نبرده باشد.

تجهیزات ساخته شده از استیل یا همان فولاد ضدزنگ دارای مقاومتی مثال زدنی بوده و می‌توانند به علت مقاومت به خوردگی طول عمر زیادی داشته باشند.

چرا استنلس استیل در صنایع شیمیایی استفاده می شود؟

فولاد ضدزنگ یا به همان استنلس استیل، گروه خاصی از فولادهای کم کربن هستند که کاربرد بسیار زیادی در صنایع شیمیایی دارند. از آن جایی که احتمال خوردگی و فرسایش محیطی در صنایع شیمیایی بسیار بالا است، نیاز است تا از تجهیزاتی استفاده شود که تاب تحمل در برابر چنین شرایطی را داشته باشند.

ویژگی‌های استنلس استیل که بارزترین آن مقاومت به خوردگی است موجب شده است تا در صنایع شیمیایی به وفور مورد استفاده قرار بگیرد.

جای تعجب نیست که فولاد ضد زنگ در صنایع شیمیایی و پتروشیمی مورد استقبال قرار گرفته است. توانایی این نوع از فولادها در تاب آوری در برابر حملات مواد بسیار خورنده، و همچنین ویژگی‌های مکانیکی چشمگیر آن، از ویژگی‌های کلیدی هستند که منجر به تقاضا بالای این آلیاژها می‌شوند.

همانطور که فرآیندهای صنعتی تکامل و توسعه می‌یابند و چالش‌های جدید پیش رو قرار می‌گیرند، کاربردهای جدیدی برای فولاد ضد زنگ مطرح می‌شود تا از ویژگی‌های کلیدی این ماده حداکثر استفاده بشود.

صنایع شیمیایی و پتروشیمی مجموعه‌ای منحصر به فرد از چالش‌ها را پیش روی مهندسان قرار می‌دهند. از جمله این چالش‌ها می‌توان به کاربردهای برودتی، دماهای بالا، محیط‌های بسیار خورنده، فشار عملیاتی بالا و نیاز به خلوص محصولات نهایی اشاره کرد. در پاسخ به این چالش‌هاست که استنلس استیل در این صنایع کاربرد بسیاری دارد.

کاربرد استیل در صنایع شیمیایی

به بیان دیگر کاربرد استیل در صنایع شیمیایی به دلیل همین ویژگی‌ها و قابلیت ها منحصر به فرد آن است که عبارت اند از:

1- مقاومت بالا در برابر خوردگی

وجود نیکل و کروم به عنوان دو عنصر اصلی در ساخت لوله استیل باعث بروز ویژگی‌های به خصوصی در این آلیاژها شده‌اند. تفاوت اصلی فولاد ضد زنگ و فولاد کربنی در وجود عنصر کروم است.

کروم موجود در آلیاژهای استیل یک لایه نازک از اکسید کروم را روی سطح تشکیل می‌دهد و در نتیجه از ایجاد و نفوذ خوردگی به فلز جلوگیری می‌کند. همین لایه بسیار نازک نقش اصلی در مقابله با خوردگی را بازی می‌کند.

حتی اگر لایه اکسید آسیب ببیند، به سرعت خود را ترمیم می‌کند زیرا کروم تازه در معرض اکسیژن موجود در هوا قرار می‌گیرد و اکسید می‌شود تا لایه جدیدی تشکیل شود. از این رو استیل صنایع شیمیایی می‌تواند در برابر خوردگی مقاوم باشد.

2- قابلیت بازیافت

مزیت دیگر این است که فولاد ضد زنگ قابل بازیافت است. برخلاف فولاد کربنی که خورده می‌شود یا می‌تواند به عنوان مثال با رنگ یا سایر پوشش‌ها آلوده شود، فولاد ضد زنگ 100٪ قابل بازیافت است.

در واقع، گفته می‌شود که بیشتر از 60 درصد قطعات استنلس استیل از مواد بازیافتی به دست می‌آیند. امروزه این ویژگی با توجه به مسائل زیست محیطی بسیار مورد توجه است.

3- مقاومت بالا در برابر حرارت و محیط‌های کلریدی

یکی دیگر از دلایل اهمیت استنلس استیل صنایع شیمیایی، مقاومت آن ها در برابر حرارت است. این ورق ها می‌توانند به سادگی دماهای بسیار زیادی را تحمل کرده و به همین دلیل صنایعی مانند نفت و پتروشیمی مورد استفاده قرار بگیرند.

شرایطی که در آن فولاد ضد زنگ در کارخانه‌های پتروشیمی و شیمیایی استفاده می‌شود بسیار مهم است. مایعات تصفیه شده و دمای بسیار بالا می‌توانند در حین کار بسیار تهاجمی باشند.

محیط‌هایی که در آن ترکیبات کلریدی وجود دارد یا ترک‌های ناشی از آن رخ می‌دهد، چالش‌های بسیار مهمی هستند.

برای مثال محیط‌های دریایی و ساحلی محیط‌های بسیار خورنده‌ای هستند که حتی برخی آلیاژهای استیل نیز در این شرایط تاب نمی‌آورند. در این محیط‌ها باید دقت شود از آلیاژ مناسب مثل 316 که مقاوم به خوردگی کلریدی است استفاده کرد.

4- غیر قابل نفوذ

یکی از مشکلات عمده‌ای که در ساخت تجهیزات صنایع شیمیایی مورد توجه است، امکان نفوذ مواد سمی و شیمیایی است. همین امر موجب بروز خسارات و هزینه‌های مختلفی به چنین صنایعی می‌شود. اما استیل صنایع شمیایی در برابر نفوذ هرگونه ماده‌ای مقاوم بوده و نگرانی نسبت به این پدیده را به حداقل می‌رساند.

از دیگر ویژگی های استیل مخصوص صنایع شیمیایی، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

استحکام کششی و مقاومت مکانیکی بسیار مناسب
استحکام برودتی بالا
قابلیت کار سرد و چقرمگی بالا
مقاومت در برابر ترک خودرگی
اهمیت استنلس استیل صنایع شیمیایی

استیل در چه بخش هایی از صنایع شیمیایی و پتروشیمی کاربرد دارد؟

با توجه به ویژگی‌هایی که برای لوله استیل صنایع شیمیایی نام بردیم، تعجبی ندارد اگر عنوان کنیم که تقریبا در تمامی بخش های صنایع شیمیایی و پتروشیمی می توان از این آلیاژها در ساخت تجهیزات استفاده کرد.

برای مثال پالایشگاه های نفت و گاز، واحدهای شیمیایی، مخازن تحت فشار و مخازن نگهداری مواد، مبدل‌های حرارتی و … تنها بخشی از کاربرد استنلس استیل در صنایع شیمیایی هستند.

از دیگر کاربردهای استیل صنایع شمیایی می‌توان به موارد زیر اشاره داشت:

تولید سازه‌های پالایشگاهی، نفت، گاز و پتروشیمی
ساخت اجزای سازه‌ای
استخراج نفت و گاز از منابع زیر زمینی و زیر دریایی
احداث خطوط انتقال
تولید انواع تجهیزات به کار رفته در صنایع پتروشیمی
تولید مخازن دپوی مواد شیمیایی و نفتی
ساخت جداکننده‌ها و صافی‌ها
استفاده در لوله‌های انتقال سیالات
تولید انواع تجهیزات حفاری در دریا
ساخت انواع مبدل‌های حرارتی
تولید انواع تجهیزات فرآوری
ایجاد سیستم‌های پایپینگ
ساخت انواع تانکرهای ذخیره سازی
ساخت انواع پمپ و شیر
ساخت منیفولد

چه آلیاژهایی برای صنایع شیمیایی مناسب هستند؟

باید اشاره کرد که استیل صنایع شیمیایی دارای گریدهای مختلفی است. اما در میان تمامی گریدهای موجود، گرید 316 به عنوان استیل ضدزنگ، کاربرد بالایی در صنایع شیمیایی پیدا کرده است.

ورق‌ها و لوله‌های استیلی که توسط چنین آلیاژی تولید می‌شوند به استیل‌های دریایی نیز مشهور هستند. دلیل آن هم کاربرد بسیار بالای آن‌ها در محیط‌های ساحلی یا به عبارتی نمکی و آبی است.

در این میان، انواع دیگری از آلیاژهل با نام آلیاژهای دوپلکس وجود دارند که مقاومتی بی‌نظیر در شرایط دریایی و آبی دارند.

اما این آلیاژها به همین چند نوع آلیاژ استیل صنایع شیمیایی ختم نمی‌شوند.

از دیگر آلیاژهایی که در صنایع پتروشیمی و شیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرند می‌توان به موارد زیر نیز اشاره کرد:

ورق‌های استیل رسوب سخت شده با گرید PH 17-4
استنلس استیل رسوب سخت شده با گرید PH 13-8
نیتروتیک 40، 50 و 60
ورق های استیل دوپلکس گرید 2205

.

چگونه عمر اتصالات استنلس استیل را طولانی تر کنید؟

زمانی که از اتصالات استنلس استیل استفاده می‌کنید بدون شک شما هم به دنبال راهکارهایی هستید تا بتوانید طول عمر محصولات خود را به تا حد ممکن افزایش دهید و بتوانید در طولانی‌مدت استفاده بهتری را از آنها ببرید.

امروزه راهکارهای مختلفی برای افزایش عمر اتصالات استنلس استیل وجود دارد که دقت‌کردن به آنها می‌تواند به شما در افزایش طول عمر این اتصالات کمک کند. البته باید دقت داشته باشید که عوامل زیادی نیز روی عمر این محصولات اثرگذار هستند.

زمانی که شما با عوامل مهم و تاثیرگذار بر طول عمر این محصولات آشنا شوید، می‌توانید به شکل بهتری از آنها استفاده کنید و این اتصالات را در معرض آسیب‌دیدگی قرار ندهید. به‌این‌ترتیب خرید و استفاده از اتصالات استنلس استیل برای شما کاملا بهینه و به‌صرفه خواهد شد.

نکاتی کلی در خصوص افزایش طول عمر اتصالات استنلس استیل

به‌طورکلی یکی از عوامل بسیار مهمی که نقشی کلیدی در افزایش عمر اتصالات استنلس استیل ایفا می‌کند مسئله مراقبت و نگهداری از این اتصالات است. هرچه در زمان استفاده از این اتصالات استانداردهای جهانی این قطعات را رعایت کرده و تلاش کنید تا به‌خوبی از اتصالات نگهداری و مراقبت کنید می‌توانید انتظار طول عمر بیشتری را نیز از آنها داشته باشید.

به‌عنوان‌مثال شما نباید اتصالات استیل را در مجاورت دیگر فلزات و در تماس با آنها قرار دهید؛ چراکه در بیشتر مواقع این کار باعث خوردگی گالوانیک در آنها می‌شود.

از طرف دیگر نباید فراموش کنید که روشی که شما این اتصالات را به هم و البته به لوله‌های مختلف وصل می‌کنید نیز می‌تواند باعث افزایش یا کاهش طول عمر این محصولات شود.

شما باید پیش از نصب آنها تلاش کنید تا استانداردهای نصب را بر اساس دفترچه راهنما یا توضیحات محصولی که به شما ارائه می‌شود مطالعه کرده و سپس بر همین اساس روند نصب و اجرای آنها را پیاده‌سازی کنید. به‌این‌ترتیب شما می‌توانید تا حد زیادی از آسیب‌های وارد شده به این اتصالات جلوگیری کرده و طول عمر آنها را افزایش دهید.

پنج عامل اصلی در طول عمر اتصالات استنلس استیل :

1- فشار کاری داخل لوله
2- دمای محیط و ماهیت و دمای سیال درون لوله
3- قطر بیرونی لوله و ضخامت دیواره آن
4- روش اتصال لوله و اتصالات
5- روش لوله‌گذاری و عایق‌سازی (زیر زمین، روی زمین، داخل دریا)

سیستم لوله کشی اگر کاملاً مطابق با استانداردهای مربوطه نباشد، ممکن است که در کوتاه مدت مشکلی ایجاد نشود، اما پس از مدتی استفاده، ممکن است به دلیل آسیب دیدگی، ضرر و زیان قابل توجهی را به همراه داشته باشد.

بنابراین، با توجه به محیط انتقال، دمای متوسط، فشار، روش اتصال، نوع اتصالات لوله استیل، ضریب انبساط خطی، نفوذپذیری اکسیژن، ضخامت دیواره، قیمت و سایر عوامل برای انتخاب اتصالات لوله استنلس استیل تصمیم بگیرید.

تاثیر دما و فشار محیط روی طول عمر استنلس استیل

یکی از عوامل بسیار مهمی که می‌تواند به طور مستقیم باعث افزایش عمر اتصالات استنلس استیل شود فشار و دمای محیطی است که اتصالات استنلس استیل در آن شرایط نصب شده‌اند.

دقت داشته باشید که این فشار به طور مستقیم روی فشار کاری دیواره داخلی لوله نیز تاثیر می‌گذارد. طبیعی است که هرچه فشار داخلی لوله افزایش پیدا کند فشار بیشتری به دیوارهای لوله و اتصالات وارد می‌شود و به همین نسبت نیز طول عمر آنها کاهش پیدا خواهد کرد.

پس برای این‌که بتوانید طول عمر اتصالات استنلس استیل را افزایش دهید بهتر است که دقت و توجه کافی به بهینه‌سازی فشار کاری وارد شده بر دیوارهای اتصالات داشته باشید.

از طرف دیگر دمای محیط و سیال نیز می‌تواند به طور مستقیم باعث افزایش یا کاهش طول عمر اتصالات استنلس استیل شما شود. در نظر داشته باشید که سیالاتی که استفاده می‌کنید باید حتما دمای مناسبی در محدوده دمایی تعریف شده داشته باشند. در صورتی که دمای آنها بسیار زیاد باشد ممکن است آسیب‌های جدی را به اتصالات استنلس استیل وارد کند.

البته نباید فراموش کنید که این اتصالات معمولا در برابر دما و حرارت مقاوم هستند ولی زمانی که دما به میزان زیادی افزایش پیدا می‌کند قطعاً روی کاهش طول عمر این محصولات اثرگذار خواهد بود.

ابعاد و ضخامت اتصالات استنلس استیل

یکی دیگر از عوامل بسیار مهمی که می‌تواند باعث افزایش عمر اتصالات استنلس استیل شود قطر بیرونی اتصالات استنلس استیل است که خریداری کرده‌اید. هرچه این قطر کمتر باشد طبیعتا می‌توانید انتظار مقاومت بیشتری در برابر عوامل مختلف محیطی از این محصولات را داشته باشید و در نتیجه همین مسئله نیز باعث می‌شود تا طول عمر این محصولات افزایش پیدا کند. از طرفی ضخامت دیواره این اتصالات نیز می‌تواند ضمن مقاومت در برابر خوردگی باعث استحکام بیشتر و تحمل فشار کاری بالاتر شود.

آشنایی با روش‌های افزایش طول عمر اتصالات استنلس استیل

در خصوص نحوه افزایش طول عمر اتصالات استیل حتما باید دقت داشته باشید که آنها را مطابق با استانداردها نصب‌کرده و البته سعی کنید فشار و دمای محیط را پیش از خرید این اتصالات اندازه‌گیری کنید.

شما باید تلاش کنید تا یک تعادل مناسب را بین فشار و دمای محیط اطراف و همین‌طور ضخامت اتصالاتی که خریداری می‌کنید ایجاد کنید. به‌این‌ترتیب می‌توانید مطمئن باشید که اتصالات استنلس استیل در طول زمان آسیب‌ندیده و طول عمر آن کاهش پیدا نمی‌کند.

یک راهکار بسیار خوب برای افزایش عمر اتصالات استنلس استیل این است که سعی کنید اتصالات را به‌صورت مرتب تمیز کرده و آنها را روغن‌کاری کنید. این کار باعث می‌شود تا خوردگی در آنها اتفاق نیفتاده و در نتیجه طول عمر این محصولات نیز افزایش پیدا کند.

استفاده از اتصالات استنلس استیل که دارای روکش‌های مقاوم در برابر عوامل محیطی مانند مواد شیمیایی هستند نیز در برخی از موارد می‌تواند برای شما مفید و سودمند باشد.

.

ریخته گری چیست؟

«ریخته گری» (Casting)، یکی از قدیمی‌ترین فرایندهای ساخت و تولید است که با ذوب مواد و ریختن آن‌ها به درون قالب انجام می‌گیرد. این فرایند، از متداول‌ترین روش‌های ساخت قطعات فلزی در صنایع مختلف به شمار می‌رود. ریخته‌گری، امکان تولید انبوه قطعاتی با ابعاد کوچک تا بزرگ، وزن چند گرم تا چند تن، شکل ساده تا پیچیده و ساختار یکپارچه را فرآهم می‌کند.

روش‌های متعددی برای اجرای ریخته گری وجود دارند. با این حال، ریخته گری ماسه ای به عنوان قدیمی‌ترین و رایج‌ترین روش اجرای ریخته‌گری شناخته می‌شود.

ریخته گری در چه صنایعی مورد استفاده قرار می گیرد؟

ریخته گری، تقریبا در تمام صنایع کاربرد دارد. حدود ۹۰ درصد از محصولات تولید شده در صنایع مختلف و ماشین‌آلات صنعتی، به نحوی با فرایندهای ریخته گری در ارتباط هستند. با این وجود، بیش از ۵۰ درصد از قطعات ریخته گری شده در صنایع ساخت ماشین‌آلات سنگین و تجهیزات حمل و نقل مورد استفاده قرار می‌گیرند.

صنایع و حوزه‌های مختلفی که ریخته‌گری در آن‌ها کاربرد دارد، عبارت هستند از:

حمل و نقل: خودروسازی، تجهیزات راه‌آهن، تجهیزات راه‌آهن و کشتی‌سازی

ماشین آلات سنگین: ماشین آلات راهسازی، کشاورزی و معدنکاری

ماشین ابزار: تجهیزات ماشین‌کاری، قالب‌سازی، آهنگری، اکستروژن، شکل‌دهی و ریخته گری

ماشین آلات کارخانه: تجهیزات کارخانه‌های تولید مواد شیمیایی، پتروشیمی، کاغذسازی، تولید شکر، نساجی، ذوب و نیروگاه‌ها

صنایع نظامی: خودروها، تسلیحات، مهمات، مخازن و تجهیزات نگهدارنده

صنایع الکتریکی: موتور، ژنراتور، پمپ و کمپرسور

تاسیسات: لوله‌ها، اتصالات، ولوها و فیتینگ‌های مورد استفاده در پایپینگ، تاسیسات بهداشتی و تاسیسات سرمایشی

لوازم خانگی: وسایل آشپزخانه، مبلمان و تجهیزات باغبانی

هنر: مجسمه‌سازی، وسایل زینتی، دکوراسیون و غیره

مراحل انجام ریخته گری

با وجود روش‌های مختلف برای اجرای ریخته گری، این فرایند، معمولا طی چندین مرحله کلی شامل ساخت الگو، ساخت ماهیچه، ساخت قالب، ذوب کردن فلز، ریختن ماده مذاب به درون قالب، انجماد، باز کردن قالب و پرداخت قطعه انجام می‌گیرد.

فعالیت‌های موجود در هر یک از این مراحل عبارت هستند از:

1-مدل‌سازی: طراحی قالب های صنعتی مورد استفاده در فرآیند ریخته گری توسط نرم افزارهای تخصصی و ساخت مدل فیزیکی قطعه نهایی

2-ساخت ماهیچه: طراحی و ساخت ماهیچه‌های مورد نیاز برای ایجاد سطوح داخلی قطعه

3-قالب سازی: ساخت قالب ریخته‌گری با توجه به مستندات طراحی و با استفاده از موادی نظیر ماسه، موم، فولاد و غیره

4-ذوب و ریختن: اعمال دمای بالا به فلزات برای تبدیل به حالت مایع و ریختن مواد مذاب به درون قالب توسط بوته یا دیگر تجهیزات موجود

5-انجماد: کاهش دمای قالب و مواد مذاب درون آن پس از اتمام فرایند ریختن

6-باز کردن قالب: جدا کردن بخش‌های مختلف قالب و خارج کردن قطعه قالب ریخته گری شده

7-پرداخت: اجرای برشکاری، سنگ‌زنی، سندبلاست و غیره به منظور جدا کردن بخش‌های اضافی قطعه، ایجاد بافت مناسب و یا آماده‌سازی سطح آن برای پوشش‌دهی

مزایا و معایب صنعت ریخته گری

این صنعت مزایا و قابلیت های منحصر به فردی دارد که باعث شده است افراد زیادی در این حرفه مشغول به کار باشند و قدمت بسیار زیادی در بین تمام صنایع داشته باشد.

از مهم ترین این مزایا می توان به موارد زیر اشاره کرد:

1-یکی از مهم ترین مزایای این صنعت، توانایی ساخت انواع طرح ها و شکل های پیچیده با استفاده از قطعات ریخته گری می باشد. افراد می توانند هر طرحی را با استفاده از روش های مختلف ریخته گری و قالب های متفاوت آن تهیه کنند.

2-در این صنعت می توان از هر فلزی استفاده کرد و آن را به شکل دلخواه درآورد. ذوب کردن مواد در این صنعت محدودیت ندارد و می توان انواع فلزات آهنی و غیر آهنی را با این روش ذوب کرد و به شکل دلخواه در آورد.

3-برخی از قطعات دارای ابعاد داخلی و خارجی هستند که به راحتی قابل تهیه نیستند. اما ساخت این قطعات نیز در این صنعت به راحتی انجام می شود. این قطعات بسیار کاربردی هستند و باید با دقت زیادی ساخته شود. این قطعات را می توان با استفاده از روش های پیشرفته ریخته گری تهیه کرد.

4-یکی از مهم ترین مزایای این صنعت، توانایی ساخت قطعات بسیار بزرگ است. قطعاتی با حدود ۱۰۰ تن وزن را نیز می توان با این صنعت تهیه کرد. این ویژگی و قابلیت برای خود کفایی کشور بسیار حائز اهمیت است.

بدون شک در هر صنعت عیب هایی نیز وجود دارد که باید به آن ها توجه شود. محدودیت های این صنعت نسبت به کارایی که دارد بسیار پایین است اما بهتر است با همین محدودیت های کم آشنا شوید.

این محدودیت ها به صورت زیر می باشند:

1-کار در این صنعت خطرات بسیار زیادی دارد که شما می توانید با استفاده از تجهیزات ایمنی و دقت در کار، این خطرات را خنثی کنید. در زمان کار با مواد مذاب و ریخته گری باید حتما از لباس های مخصوص، ماسک های مورد اطمینان، دستکش و چکمه های نسوز و … استفاده کنید.

2-ایجاد برخی از مشکلات زیست محیطی از دیگر محدودیت هایی است که این صنعت با آن روبرو می باشد. بدون شک هر کارخانه و صنعتی مشکلات زیست محیطی را به وجود می آورد که باید آن را قبول کرد.

3-اگر قطعه ی مورد نظر شما دارای پیچیدگی های خاص است نباید از روش ماسه ای استفاده کنید. زیرا دقت این روش نسبت به روش های دیگر پایین تر می باشد.

4-یکی از محدودیت های این صنعت، ایجاد محدودیت در مورد برخی از قطعات مکانیکی می باشد که باید حتما در حین کار به آن توجه شود.

5-از دیگر محدودیت های صنعت ریخته گری می توان به مصرف انرژی بالای آن اشاره کرد. کوره های این صنعت به انرژی بسیار بالایی نیاز دارند که برای ساخت قطعات باید این انرژی تامین شود.

.

ریخته گری قطعه کله گاوی نیسان

کله گاوی نیسان وانت یا همان دیفرانسیل نیسان (Nissan Z24 Differential Carrier) یکی از قطعات یدکی نیسان وانت می ­باشد. در قسمت عقب محور حرکت نیسان یک بخش برجسته وجود دارد که بخش ­های مختلف دیفرانسیل را در بر گرفته و کله گاوی نامیده می­ شود.

وظیفه اصلی آن، نگه داشتن قطعات در محور حرکت و همچینین انتقال نیروی موتور از میله گاردان به چرخ­ های ماشین محور عقب می­ باشد.

کله گاوی نیسان در واقع همان دیفرانسیل نیسان وانت می باشد که درون آن قطعاتی از قبیل دنده کرانویل، پیستون، دنده پینیون، چهار دنده هرزگرد کوچک، دو عدد بلبرینگ و دو دنده سر پلوس چرخ­ ها قرار دارد.

دیفرانسیل خودرو نیسان از سه بخش جلو، مرکزی و عقب تشکیل شده است. قسمت جلو به دو بخش مستقل و وابسته تقسیم شده که بخش مستقل از گیربکس جدا بوده، در بین دو چرخ قرار داشته و تحت عنوان کله گاوی شناخته می ­شود.

دیفرانسیل موجود در کله گاوی نیسان وانت، نیرو خودرو را جمع ­اوری کرده و به هنگام قرار گرفتن خودرو در سطح صاف، با انتقال نیرو به چرخ ­های عقب سبب حرکت خودرو می­ شود.

این قطعه همچنین به ­هنگام دور زدن، گردش به طرفین و به هنگام عبور از روی دست اندازها، نیرو را بین چرخ­ های عقب تقسیم می ­کند.

کله گاوی نیسان چه نقشی دارد؟

دیفرانسیل یا کله گاوی با تقسیم نیرو بین دو چرخ تضمین می کند که پایداری افزایش می یابد و فشار روی پیشرانه، قطعات دیفرانسیل و لاستیک ها کاهش می یابد. در واقع با وجود دیفرانسیل، هر یک از چرخ ها به صورت جداگانه به وظیفه خود عمل می کنند.

چرا این مسئله مهم است؟ با وجود اینکه دیفرانسیل نیسان به سمت هر دو چرخ نیرو می فرستد، ولی اجازه می دهد که به صورت جداگانه عمل کنند!

زمانی که یکی از چرخ ها با سرعت کمتری می پیچد، چرخ دیگر بدون ایجاد هر گونه لغزش یا لرزشی به حرکت خود ادامه می دهد. اگر دیفرانسیل نبود، چرخ ها در یکدیگر قفل می شدند و با سرعت یکسان می پیچیدند.

این مسئله دور زدن خودرو را دشوار می سازد و باعث می شود نتوانید خودرو را کنترل کنید. از طرف دیگر، خرابی دیفرانسل نیسان وانت میتواند باعث تحمیل نیروی اضافی بر پیشرانه شود. چرا که یکی از تایرها تمایل به سر خوردن برای رساندن سرعت خود به تایر دیگر را دارد.

بروز چه علائمی نشان دهنده خرابی کله گاوی است؟

دیفرانسیل نیسان به محض خرابی و فرسودگی شروع به بروز علایم و نشانه هایی می کند. شما باید به این نشانه ها دقت کنید و در صورت مشاهده هر یک از آن ها، در اولین فرصت برای تعمیر خودرو نزد مکانیک بروید.

در اینجا به طور خلاصه به نشانه های خرابی این قطعه اشاره می کنیم:

1-صدای خودرو

شنیده شدن صداهای آزار دهنده را می­توان به ­عنوان یکی از رایج ­ترین علائم خرابی کله گاوی و دیفرانسیل به شمار آورد. این صداها معمولا در نتیجه ایجاد لقی بین کرانویل و پینیون و یا حتی خرابی بلبرینگ­ های داخلی دیفرانسیل عقب به گوش می­رسد.

2-نشت مایعات

عدم تعویض روغن در فواصل زمانی مشخص این مشکل را ایجاد می­ کند. روغن­ های قدیمی به مرور زمان خاصیت خود را از دست داده و توانایی روغن کاری تمامی اجزای دیفرانسیل را نخواهند داشت. بنابراین تعویض دوره­ای این روغن پیشنهاد می­ شود.

3-بوی سوختگی

در نتیجه خراب شدن اجزای دیفرانسیل و رانندگی با دیفرانسیل خراب می­تواند ایجاد بوی سوختگی شود. یکی از نشانه ­های آن، وجود رنگ قرمز در زیر اتومبیل باشد.

4-وجود لرزش در میله گاردان

وجود لرزش در خودرو می­ تواند در نتیجه عوامل مختلفی باشد، اما در صورت احساس لرزش در کابین خودرو به خرابی دیفرانسیل شک کنید. منشا این ارتعاشات فرسودگی بیش از حد اتصالا دیفرانسیل خودرو نیسان سایپا z24 بوده که باید در اسرع وقت به تعویض آن اقدام نمود.

5-دشواری کنترل خودرو

از آن جایی که دیفرانسیل یا کله گاوی نیسان به کنترل خودرو در پیچ ها کمک می کند، خرابی آن باعث دشوار شدن کنترل خودرو می گردد. در چنین شرایطی، چرخ های خودرو دیگر نمی توانند با یکدیگر هماهنگ باشند. در نتیجه کنترل خودرو سخت می شود و احتمال تصادف افزایش می یابد. بنابراین به محض مشاهده این نشانه، سریعا نزد مکانیک مورد اعتماد خود بروید.

معرفی انواع کله گاوی

کله گاوی ها انواع مختلفی دارند که امروزه با توجه به کاربرد و ویژگی های متفاوت آن ها، در تولید و ساخت خودرو مورد استفاده قرار می گیرند. در ادامه به معرفی انواع کله گاوی و بررسی خصوصیات آن ها می پردازیم.

1-کله گاوی باز

این نوع کله گاوی یکی از ارزانترین دیفرانسیل‌های بازار محسوب می‌شود. کله گاوی باز، نیروی خروجی از موتور را به دو جهت تقسیم می‌کند.

هر کدام از این جهت‌ها توانایی چرخش با سرعت متفاوتی را دارند. یکی از معایب این دیفرانسیل عدم توانایی کنترل نیروی خروجی است مثلا اگر چرخی روی زمین نباشد تمام نیروی موتور به آن چرخ منتقل می‌شود و چرخی که روی زمین است بدون استفاده می‌ماند و قادر به حرکت نیست.

2-کله گاوی قفل شونده

کله گاوی قفل شونده بیشتر در خودروهای آفرود به کار می‌رود. چرخ‌های متصل به این دیفرانسیل هنگام قفل شدن با سرعت برابر می‌چرخند و این به خودرو در عبور از مسیرهای سخت و ناهموار کمک می‌کند.

سیستم‌های قفل شونده خودکار نیازی به دخالت راننده ندارند و زمانی که گشتاور کافی دریافت کنند به طور خودکار قفل می‌شوند.

یکی از معایب قفل کننده‌های خودکار سر و صدای زیاد است. سیستم‌هایی که قفل دستی دارند معمولا بهتر عمل می‌کنند و هزینه آن نیز پایین تر است. برای قفل و باز شدن آن یک سوئیچ وجود دارد که به صورت هیدرولیکی یا الکتریکی قفل دیفرانسیل را کنترل می‌کند. از مزایای این کله گاوی می‌توان به شتاب و کارایی یکنواخت اشاره کرد.

3-کله گاوی لغزش محدود

عملکرد این دیفرانسیل مانند دیفرانسیل باز است اما پس از اینکه تشخیص دهد خودرو در لغزش است،‌ کله گاوی به طور خودکار قفل می‌شود. این کله گاوی از نمونه‌های پیشرفته کله گاوی های قفل شونده محسوب می‌شود.

4-کله گاوی تقیسم کننده گشتاور

این کله گاوی پیشرفته‌ترین کله گاوی در صنعت خودروسازی است. این دیفرانسیل‌ در خودروهای چهار چرخ محرک با استفاده از سنسور سرعت و شتاب سنج وضعیت پایداری خودرو را بررسی می‌کنند تا تقسیم نیرو بین چرخ‌ها به بهترین نحو صورت گیرد. این کله گاوی به فرمان‌ پذیری و هندلینگ ماشین کمک می‌کند.

 .

فرایند ریخته گری لاست فوم

استفاده از مدل های فومی از بین رونده برای ساخت قطعات ریخته گری اولین بار توسط H.F.Shroger در سال ۱۹۵۸ ابداع شد. مدل ها ابتدا با ماشینکاری بلوک های پلی استایرن منبسط شونده (EPS: Expandable Polystyrene) تهیه شده و قالب گیری با ماسه چسب دار انجام می شد. این فرایند که برای قطعات بزرگ استفاده می شد به عنوان فرایند فول مولد (Full Mold) شناخته شد و هم اکنون نیز در صنعت کشورمان کاربرد دارد. پس از چند سال از ظهور فول مولد، ایده استفاده از ماسه بدون چسب که امروزه به نام لاست فوم (Lost Foam) شناخته می شود در سال ۱۹۶۴ توسط M.C.Flemmings مطرح شد.

این روش ریخته گری با نام های مختلفی از جمله ریخته گری با مدل فومی از بین رونده (Expendable Foam Pattern)، ریخته گری با مدل تبخیر شونده (Evaporative pattern casting)، ریخته گری با فوم حذف شونده (Lost Foam Casting) و غیره شناخته می شود و مراحل اصلی آن به شرح زیر است:

ساخت مدل فومی: قطعه مورد نظر از لحاظ شکل و اندازه به طور دقیق از مواد پلیمری مثل پلی استایرن منبسط شونده (EPS) به صورت یک یا چند تکه ساخته می شود.

اتصال و چسباندن اجزای مدل: تکه های مدل فومی با چسب گرم یا سرد به یکدیگر چسبانده می شوند. سیستم راهگاهی و تغذیه گذاری از جنس فوم نیز به مدل وصل می شود.

رنگ و پوشش کاری خوشه های مدل: مدل های فومی تهیه شده، با یک دیرگداز مناسب و به روش های غوطه وری، اسپری یا قلم موی پوشش داده می شود.

قالب گیری: پس از خشک شدن کامل خوشه های فومی، آن را در داخل یک درجه قرار داده و با ماسه خشک بدون چسب، قالب گیری می کنند. خوشه پس از جا گذاری در درجه، در داخل ماسه مدفون می شود. برای افزایش استحکام و سختی قالب درحین فرایند مدفون سازی خوشه در درون درجه، ویبره یا ارتعاش مناسب از لحاظ فرکانس و دامنه به درجه اعمال می شود.

ذوب ریزی: مدل فومی به هنگام ذوب ریزی تجزیه و تبخیر شده و از بین می رود و فلز مذاب جایگزین فوم شده و پس از انجماد، شکل قطعه را به خود می گیرد. برای کمک به خروج گاز و محصولات ناشی از تجزیه فوم در مرحله ذوب ریزی، از پمپ خلاء استفاده می شود.

تخلیه قالب: بعد از سرد شدن مذاب و انجماد آن، قطعات از درجه تخلیه شده و پس از جدا سازی ماسه و سیستم راهگاهی، به تمیزکاری ارسال می شوند.

کوره بلند

کوره بلند عبارت است از کوره‌ای عمودی که در کارخانه‌های ذوب آهن برای احیاء سنگ آهن و استخراج این فلز استفاده می‌شود. این کوره اصیل‌ترین و قدیمی‌ترین روش احیاء آهن از سنگ معدن به‌حساب می‌آید.

چین یکی از اولین کشورهایی است که در قرن پنجم میلادی وجود کوره‌های بلند ذوب فلزات در آن گزارش شده است. در اروپا نیز قدمت کوره‌های بلند به قرون‌وسطی برمی‌گردد.

در ایران اولین و بزرگ‌ترین کوره بلند متعلق به شرکت ذوب‌آهن اصفهان است که توسط شوروی سابق طراحی و ساخته‌شده است و کوره‌های بلند دیگر در ظرفیت‌های کوچک‌تر و با فنّاوری جدید توسط شرکت پوسکو کره جنوبی در ایران ساخته‌شده است.

کوره‌های روسی به مدل‌های زنگ‌دار معروف هستند و کوره‌های کره‌ای بدون زنگ و با تکنولوژی به‌روزتری ساخته می‌شوند.

کوره بلند چگونه کار می‌کند؟

مهم‌ترین هدف واحد کوره بلند، تولید چدن مذاب از سنگ‌آهن معدنی است به‌طوری‌که بتوان آن را در بخش فولادسازی و یا کارگاه چدن‌ریزی استفاده کرد.

سنگ‌آهن، آگلومره، کک، آهک و کمک‌ذوب‌ها از دهانه‌ی بالایی کوره شارژ و هوای داغ از پایین به مخلوط شارژ دمیده می‌شود، دیگر کمک سوخت‌ها هم مانند گاز طبیعی و مازوت به فرآیند احیاء کمک می‌کنند.

هوای گرم دمیده شده از پایین موجب سوختن کک و ایجاد واکنش شده و حرارت لازم جهت احیاء و ذوب سنگ‌آهن به وجود می‌آید.

سنگ‌آهن مذاب شده در پایین‌ترین قسمت کوره که بوته کوره نامیده می‌شود در دو سطح سرباره و چدن جمع شده و هرکدام به‌طور جداگانه و به‌تناوب از کوره تخلیه می‌شوند،چدن در سطح پایین و سرباره در سطح بالاتر بوته قرار می‌گیرد و پس از تخلیه، هرکدام در جوی مخصوصی که با نسوز مناسب آماده‌شده است، سرازیر می‌شوند.

سپس به‌طور جداگانه در پاتیل‌های حمل چدن و سرباره تخلیه‌شده که پاتیل‌های سرباره با واگن به کارگاه دانه‌بندی منتقل و پاتیل‌های چدن جهت تولید فولاد به واحد فولادسازی ارسال می‌شوند.

مهم‌ترین بخش‌های کوره بلند عبارت‌اند از:

کارگاه اصلی کوره بلند
کارگاه چدن‌ریزی
کارگاه سرباره
کارگاه آماده‌سازی پاتیل و تأسیسات بونکرها و ذخیره‌سازی مواد

واکنش‌های شیمیایی کوره بلند

هوای داغ ورودی با کک یا همان کربن، ترکیب‌شده و به منو کسید کربن تبدیل می‌شود و مقدار بسیار زیادی گرما آزاد می‌کند. در این مرحله دمای کوره به بالاترین مقدار یعنی حدود ۱۵۰۰ درجه سانتی‌گراد می‌رسد.

۲C + O2 = 2CO

واکنش‌های این مراحل عبارت‌اند از:

Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO

CaCO3 = CaO + CO2

Fe3O4 در ناحیه پایین‌تر کوره که دمای بالاتری دارد به FeO تبدیل می‌شود.

Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2

در داغ‌ترین ناحیه کوره، کاهش به آهن فلزی صورت می‌گیرد.

FeO + CO = Fe + O2

سرباره مذاب که عمدتاً کلسیم سیلیکات است به‌وسیله اثر نمایی گدازآور بر روی هرزه سنگ‌آهن تولید می‌شود. این سرباره‌ی شناور بر روی مذاب از اکسید شدن فلز به‌وسیله هوای ورودی جلوگیری می‌کند.

در این فرایند واکنش‌های کاهش اکسیدهای آهن برگشت‌پذیر بوده و کاهش تا حد لازم فقط زمانی انجام می‌شود که دی‌اکسید کربن حاصل از بین برده شود، مقدار زیاد کک کمک می‌کند که کاهش اکسیدهای آهن بهتر انجام شود.

CO2 + C = 2CO2

درنهایت منواکسید کربن و نیتروژن موجود در هوای دمیده شده (که گازی بی‌اثر در فرآیند است) به‌صورت مخلوط گازی از بالای کوره خارج می‌شود.

این گاز داغ را با هوا ترکیب می‌کنند تا منواکسید کربن آن بسوزد و به مبدل گرمایی برود تا در آنجا بتواند هوای ورودی به کوره را پیش گرم نماید و راندمان کلی افزایش یابد.

سیر تحولی کوره های بلند

در طول سال‌های گذشته از اولین کوره بلند تا به امروز اصول کار آن تفاوت چندانی نکرده است به همین دلیل طراحی ساختمان و تجهیزات آن تقریباً از همان اصول اولیه پیروی می‌کند.

در ساخت کوره‌های بلند مهم‌ترین قسمت‌ها عبارت‌اند از: فونداسیون، ستون‌ها، بوته، تجهیزات نگه‌دارنده کوره و دهانه.

همچنین خصوصیات اولیه‌ای که برای طراحی قسمت‌های مختلف این کوره در نظر گرفته می‌شود به شرح زیر است:

ظرفیت کوره
فشار هوای دم
فشار بالای کوره
مقدار مصرف پیش‌بینی‌شده کک به ازای یک‌تن آهن خام تولیدی

اگرچه اصول ساخت کوره‌های بلند یکسان است اما طراحان مختلف ممکن است عقاید متفاوت نسبت به ابعاد قسمت‌های مختلف داشته باشند، زیرا درگذشته طراحی کوره به‌طورکلی بر تجربه متکی بوده است.

از سال ۱۸۶۱ تا ۱۹۸۰ شاهد سیر صعودی طراحی کوره‌های بلند بوده‌ایم به‌طوری‌که با افزایش ظرفیت کوره تناسب بین ابعاد آن تغییر کرده است.

سیر تحولی کوره های بلند

به‌طور مثال به‌تدریج شیب تنوره کاهش ‌یافته و یا با بزرگ شدن کوره، ابعاد بوته متناسب با ظرفیت آن افزایش نیافته است. مهم‌ترین دلیل برای این تغییرات، استفاده از کانه‌های آهن تغلیظ شده یا کلوخه و به‌طورکلی بار آماده‌شده و مرغوب‌تر است.

کوره های بلند امروزی

تا دهه ۱۹۸۰ روند تحول کوره بلند، بخصوص در کشورهای دارنده این فنّاوری به سمت کوره‌های بزرگ‌تر و با ظرفیت بیشتر بوده است، اما از سال ۱۹۹۰ ساخت کوره‌های بلند با ظرفیت کم، در دستور کار قرارگرفته است.

در نهایت، در دسترس نبودن و هزینه‌ی بالای کک سازی بسیار مرغوب که نیاز کوره‌های بلند بزرگ‌تر است، مهمترین دلیل تغییر رویه به سمت کوره‌های بلند کوچک، اعلام شده است.

شناسایی مواد(علم مواد)

رشته بین رشته ای علوم مواد، که معمولا به نام علم مواد و مهندسی مواد نامیده می شود ، طراحی و کشف مواد جدید، به ویژه جامدات را شامل می شود.ریشه های فکری علم مواد از روشنگری ریشه می گیرد، زمانی که محققان تفکر تحلیلی از شیمی، فیزیک و مهندسی برای درک دیدگاه های باستان و پدیده شناختی در متالورژی و کانی شناسی استفاده کردند. علم مواد اصول فیزیک، شیمی و مهندسی را شامل می شود. ببه همین ترتیب، این زمینه به واسطه مؤسسات دانشگاهی به عنوان زیرمجموعه ای از این زمینه های مرتبط در نظر گرفته شده است.از دهه 1940، علم مواد به طور گسترده ای به عنوان یک رشته خاص و متمایز از علوم و مهندسی شناخته شد و دانشگاه های فنی عمده در سراسر جهان، مدارس اختصاصی این رشته را در مدارس علمی یا مهندسی ایجاد کردند.

علم مواد یک رشته ترکیبی متشکل از متالورژی، سرامیک، فیزیک جامدات و شیمی است. این اولین نمونه از یک رشته دانشگاهی در حال ظهور با همجوشی به جای شکافت است..
بسیاری از مشکلات فزاینده علمی که انسانها در حال حاضر مواجه هستند به دلیل محدودیت های مواد موجود و نحوه استفاده از آنها نشئت می گیرد،. بنابراین، پیشرفت ها در علم مواد به احتمال زیاد بر آینده فناوری تأثیر قابل توجهی خواهند داشت..

الماسی هشت وجهی که هفت صفحه کریستالوگرافی را که با میکروسکوپ الکترونی اسکن شده اند نشان می دهد.

دانشمندان مواد بر فهم اینکه چگونه تاریخچه یک ماده (پردازش آن) بر ساختار آن، و در نتیجه خواص و عملکرد آن ماده تاثیر می گذارد، تمرکز می کنند. درک روابط پردازش-ساختار-خواص، پارادایم ماده § نامیده می شود. این پارادایم برای پیشبرد تفاهم در زمینه های مختلف تحقیقاتی، از جمله فناوری نانو، مواد بیولوژیکی و متالورژی استفاده می شود. علم مواد نیز بخش مهمی از مهندسی پزشکی و تجزیه و تحلیل شکست است - بررسی مواد، محصولات، سازه ها یا اجزای سازنده ای که یا کار نمی کنند، و یا باعث صدمه شخصی یا خسارت به اموال می شوند. چنین تحقیقاتی برای درک، به عنوان مثال، علل حوادث هوایی مختلف، کلیدی هستند.

تاریخچه

در بررسی تاریخچه انتخاب یک دوره خاص، اغلب یک نقطه برای شروع تعریف است. عباراتی مانند عصرسنگی، عصر برنزی، عصر آهن و عصر فولادی، اگر از نمونه های دلخواه ما باشند، تاریخی هستند. علم مواد اولیه از تولید سرامیک و متالورژی مشتقات آن که یکی از قدیمی ترین انواع مهندسی و علوم کاربردی است. علم مواد مدرن به طور مستقیم از متالورژی تکامل یافته است، که خود متالورژی از استخراج مواد معدنی و (احتمالا) سرامیک و حتی قبلتر از آن از استفاده آتش تکامل یافته است. یک پیشرفت عمده در درک مواد در اواخر قرن نوزدهم رخ داده است، زمانی که دانشمند آمریکایی Josiah Willard Gibbs نشان داد که خواص ترمودینامیکی مربوط به ساختار اتمی در مراحل مختلف مربوط به خواص فیزیکی یک ماده است. عناصر مهم علم مواد مدرن محصولی از مسابقه فضایی هستند: درک و طراحی آلیاژهای فلزی، و مواد سیلیکا و کربن، که در ساخت وسایل نقلیه فضایی استفاده می شود امکان کاوش فضا را دارند. علم مواد، توسعه فن آوری های انقلابی مانند مواد رزینی، پلاستیک ها، نیمه هادی ها و مواد بیولوژیکی را هدایت می کند.

تیغه یا شمشیری از اواخر عصر برنزی

پیش از دهه 1960 (و در بعضی موارد دهه ها پس از آن)، بسیاری از بخش های علم مواد،بخش هایی از متالورژی نامگذاری شده بودند، که منعکس کننده تاکید قرن نوزدهم و اوایل قرن بیستم بر فلزات بود. رشد علم مواد در ایالات متحده توسط بخشی از آژانس پروژه های تحقیقاتی پیشرفته سرعت بخشیده شد ،که از اوایل دهه 1960 به منظور گسترش برنامه ملی تحقیقات و آموزش های پایه در علم مواد یک سری از آزمایشگاهای دانشگاه ها را تأمین مالی می کرد. از آن زمان به بعد علم مواد گسترش یافت به طوری که شامل هر طبقه بندی ای از مواد، از جمله سرامیک، پلیمر، نیمه هادی، مواد مغناطیسی، مواد ایمپلنت پزشکی، مواد بیولوژیکی و نانومواد را شامل می شود. مواد مدرن در 3 گروه متمایز طبقه بندی می شوند: سرامیک، فلز و پلیمر. تغییر برجسته علم مواد در طول دو دهه اخیر استفاده کردن از روش های شبیه سازی کامپیوتر برای پیدا کردن ترکیبات جدید، پیش بینی خواص مختلف مواد است.

اصول

الگوی مواد دریک شکل چهارضلعی نشان داده
جسمی به عنوان یک ماده تعریف می شود (اغلب جامد، اما فاز های فشرده دیگر نیز می تواند شامل آن باشد) که در نظر گرفته شده تا برای کاربردی خاص مورد استفاده قرار گیرد. موادهای بیشماری در اطراف ما وجود دارد - آنها می توانند در هر چیزی از ساختمان ها تا فضاپیماها پیدا شوند. مواد معمولا به دو دسته تقسیم می شوند: کریستالی و غیر کریستالی. نمونه های غیر مدرن مواد عبارتند از فلزات، نیمه هادی ها، سرامیک ها و پلیمرها. مواد جدید و پیشرفته که در حال توسعه هستند عبارتند از نانومواد، مواد بیولوژیکی و ...

اساس علم مواد شامل مطالعه ساختار مواد و پیدا کردن ارتباط آنها با خواصشان می شود. هنگامی که یک دانشمند علم مواد در مورد این ارتباط بین ساختار با خواص مواد را می دانند، می تواند به بررسی عملکرد نسبی یک ماده در کاربرد مربوط به خودش ادامه دهد. عوامل اصلی تعیین کننده ساختار یک ماده و همچنین خواص عناصر شیمیایی تشکیل دهنده آن و نحوه شکل گیری عناصر در شکل نهایی ماده است. این خصوصیات، همراه با یکدیگر و از طریق قوانین ترمودینامیک و سینتیک مربوطه، بر ریزساختار مواد و به این ترتیب خواص آن می پردازد.

الگوی مواد دریک شکل چهارضلعی نشان داده

ساختار

همانطور که در بالا ذکر شد،ساختار یکی از مهمترین مولفه های علم مواد است. علم مواد ساختار مواد را در مقیاس اتمی بررسی می کند، تا تمام مقیاس های بزرگتر. دانشمندان علم مواد با توصیف صفات اختصاصی ساختار یک ماده را بررسی می کنند. این شامل روش هایی مانند انکسار اشعه ایکس، الکترون ها یا نوترون ها و انواع مختلف طیف سنجی و تجزیه و تحلیل شیمیایی مانند طیف سنجی رامان، طیف سنجی انرژی پراکنده (EDS)، کروماتوگرافی، تجزیه حرارتی، میکروسکوپ الکترونی و غیره است. ساختار در سطوح مختلف مورد مطالعه قرار گرفت، همانطور که در زیر شرح داده شده است.

ساختار اتمی
ساختار اتم این موضوع به اتم های مواد و نحوه چیدمان آنها برای تولید مولکول ها، کریستال ها و غیره بستگی دارد. بسیاری از خواص الکتریکی، مغناطیسی و شیمیایی مواد از این نحوه چیدمان و ساختار به وجود می آیند. در اینجا طولها همگی در مقیاس آنگستروم (Å) هستند. نحوه ای که اتمها و مولکول ها با یکدیگر پیوند ایجاد کرده اند و مرتب شده اند، برای مطالعه خواص و رفتار هر ماده ای، اساسی و ضروری است.

نانوساختار

ساختار نانو فولرن باکمنیستر
ساختار نانو با اشیاء و ساختارهایی که در محدوده 1-100 نانومتر قرار دارند، سروکار دارد. در بسیاری از مواد، اتم ها یا مولکول ها به هم متصل می شوند تا اشیاء را در مقیاس نانو تشکیل دهند که باعث بسیاری از ویژگی های جالب الکتریکی، مغناطیسی، نوری و مکانیکی می شود.

در توصیف ساختار نانو لازم است که بین ابعاد در مقیاس نانو فرق گذاشته شود. سطوح بافتی در مقیاس نانو دارای یک بعد در مقیاس نانو هستند، به عنوان مثال، تنها ضخامت سطح یک شی بین 0.1 تا 100 نانومتر است. نانولوله ها دارای دو بعد در مقیاس نانو هستند، یعنی قطر لوله بین 0.1 تا 100 نانومتر است اما طول آن می تواند بسیار بیشتر باشد. در نهایت، نانو ذرات کروی دارای سه بعد در مقیاس نانو هستند، یعنی ذرات در فاصله بین بعدها فضایی بین 0.1 و 100 نانومتر را در بر می گیرند. اصطلاح نانوذرات و ذرات بسیار ریز اغلب به صورت مترادف استفاده میشوند، اگرچه ذرات بسیار ریز می تواند به محدوده میکرومتر نیز برسد. اصطلاح "ساختار نانو" اغلب در هنگام اشاره به تکنولوژی مغناطیسی استفاده می شود. ساختار نانو در زیست شناسی اغلب فراصوت نامیده می شود.

موادی که اتمها و مولکولها، ذرات آنرا در مقیاس نانو تشکیل می دهند (به عنوان مثال آنها ساختار نانو را تشکیل می دهند) نانومواد نامیده می شوند.مواد نانو به علت ویژگی های منحصر به فردی که از خود نشان می دهند ،بسیار زیاد در جامعه علم مواد مورد تحقیق و پژوهش قرار می گیرند.

ریزساختار آلیاژ از آهن و کربن

ساختار میکرو

ریز ساختار(ساختار میکرو) به عنوان ساختار سطح آماده شده یا فویل نازکی از مواد تعریف شده است که توسط میکروسکوپی با بزرگنمایی بالای 25 × نشان داده شده است. که با اشیایی در اندازه 100 نانومتر تا چند سانتی متر سروکار دارد. میکروساختار یک ماده (که به طور گسترده ای می تواند به دسته های فلزی، پلیمری، سرامیکی و کامپوزیتی طبقه بندی شود) می تواند به شدت بر خواص فیزیکی نظیر مقاومت، انعطاف پذیری، سختی، مقاومت در برابر خوردگی، رفتار ئر درجه حرارت بالا / پایین، مقاومت در برابر سایش و غیره تاثیر بگذارد . اکثر مواد سنتی (مانند فلزات و سرامیک) جزو مواد با ساختار میکرو هستند.

ساخت یک کریستال کامل از یک ماده از لحاظ فیزیکی غیرممکن است. به عنوان مثال، هر ماده بلوری حاوی نقص هایی مانند رسوبات، مرزهای دانه (رابطه Hall-Petch)، جای خالی، اتم های بینابینی یا اتم های جایگزین است. ریز ساختار مواد نشان دهنده این نقایص بزرگ است، به طوری که آنها می توانند مورد مطالعه قرار بگیرند، با پیشرفت های قابل توجه در شبیه سازی، در نتیجه افزایش درک فزاینده ای از چگونگی استفاده از نقص ها برای افزایش خواص مواد می شود.

استنلس استیل چیست؟

استنلس استیل یک نوع فولاد ضد زنگ با مقاومت بالا است . یکی از عناصر کلیدی آن کروم است که مقدار آن از 10 تا 30 درصد می تواند متغیر باشد و همین امر باعث به وجود آمدن گریدهای مختلفی از استنلس استیل می شود . ترکیب کربن با کروم باعث ایجاد مقاومت استنلس استیل در برابر گرما می شود . برای افزایش  مقاومت در برابر خوردگی در محیط های خاص و همچنین جهت افزایش مقاومت در برابر اکسیداسیون درترکیب آن ها ازعناصری مانند نیکل ، مولیبدن ، تیتانیوم ، آلومینیوم ، مس ، گوگرد ، فسفر ، سلنیوم استفاده می شود که هر کدام ویژگی های خاصی را به استنلس استیل می بخشند . به صورت خلاصه ویژگی های استنلس استیل ، شکل پذیری عالی ، مقاوم در برابر پوسته شدن ، مقاوم در برابر اکسایش و خزش در دمای بالا ، چقرمگی زیاد در دمای اتاق و دمای پایین است . به همین دلیل در ساخت تجهیزات آشپزخانه های صنعتی، هتل ها ، رستوران ها ، بیمارستان ها و همچنین در مصارف پزشکی و صنعتی کاربرد زیادی دارند .

انواع استنلس استیل :

استنلس استیل 304 :

یکی از دلایل اصلی استفاده از استنلس استیل  304 ، با دوام و ضد زنگ بودن آن ها در شرایط محیطی مرطوب است . مقدار نیکل و کروم موجود در این سری 8% و 18% است. وجود این عناصر باعث خاصیت ضد زنگی استنلس استیل می شود . کربن موجود در آن نیز کمتر از 0/08 % است که باعث کاهش خاصیت آهنربایی در استنلس استیل می شود . استنلس استیل های سری 304  یکی از پر مصرف ترین نوع استیل می باشند .

موارد کاربردی استنلس استیل 304 :

مخازن تحت فشار و ظروف برای نگهداری انواع مایعات و جامدات

تجهیزات فراوری در صنایع شیمیایی و معدنی

تجهیزات دارویی و پزشکی

تجهیزات آشپزخانه صنعتی ( مناطق مرطوب )

تجهیزات صنایع غذایی و لبنی

استنلس استیل 316  :

مقدار کروم موجود در این گرید 18% و میزان نیکل 12% است . افزایش نیکل و هم چنین دارا بودن 3% عنصر مولیبدن در این سری نسبت به سری 304 باعث افزایش مقاومت در قبال خوردگی شیاری و حفره دار شدن می شود به همین دلیل برای محیط های اسیدی و نمکی گزینه ی بهتری خواهد بود . از اینرو برای استفاده در آزمایشگاه ها و صنایع پزشکی بسیار پرکاربرد است .

موارد کاربردی استنلس استیل 316 :

مخازن و ظروف برای نگهداری انواع مایعات و جامدات خورنده

تجهیزات صنعتی مواد شیمیایی ، مواد نفتی ، مواد معدنی

تجهیزات دارویی و پزشکی

 استنلس استیل 309 :

این گرید از استیل به فولادهای نسوز معروف هستند و از نظر مقاومت در برابر خوردگی بین  سری 316 و 304 است .  عناصر نیکل و کروم موجود در آن از سری 304 بالاتر است به همین دلیل نسبت به این سری در دماهای بالا مقاومتر است و به دلیل اینکه فاقد عنصر مولیبدن است نسبت به سری 316 از مقاومت کمتری برخوردار است .

موارد کاربردی استنلس استیل 309 :

صنایع پتروشیمی

صنایع عملیات حرارتی

صنعت سیمان

صنعت بازیافت

صنایع هوافضا

استنلس استیل 310 :

سری 310 استنلس استیل مانند گرید 309 یک نوع فولاد نسوز می باشد و برای کاربردهایی با درجه حرارت بالا مناسب است . مقدار کروم و نیکل نسبتا بالای این سری باعث افزایش مقاومت آن ها در دمای بالا و قابلیت جوش پذیری بالای آن ها شده است .

موارد کاربردی استنلس استیل 310 :

صنایع پتروشیمی

صنایع عملیات حرارتی

صنعت سیمان

استنلس استیل 430 :

استنلس استیل 430 در محیط با شرایط خوردندگی کم و میزان دمای متوسط دارای مقاومت است . این سری فاقد نیکل  و مولیبدن است ، به همین دلیل از سایر نوع های استنلس استیل ارزانتر است . برای ساخت تجهیزات آشپزخانه صنعتی ، قطعات ماشین لباسشویی ، ترمیم خودرو ، تولید سقف صنعتی و پوشش دیوارو ...  استفاده می شود .

جدول مشخصات فنی استنلس استیل ( فولادهای ضد زنگ و نسوز )

جدول خواص مکانیکی استنلس استیل ( فولادهای ضد زنگ و نسوز ) در حالت آنیل

 4دلیل اصلی برای استفاده از استنلس استیل :

طول عمر: استنلس استیل بسیار با دوام است هم چنین در برابر زنگ زدگی و لکه نیز مقاوم است و دارای زیبایی بصری برای مدت طولانی است .

بهداشت: این نوع استیل به دلیل اینکه متخلخل نیست فضایی برای تجمع و رشد باکتری و میکروب ها ندارد و از این نظر مورد تایید کارشناسان بهداشت مواد غذایی است .

بی تاثیر بر طعم غذا: تجهیزات پخت و پزی که از استنلس استیل ساخته می شوند بر اثر استفاده از ادویه جات مختلف ، واکنشی نشان نمی دهند و با مواد غذایی ترکیب نمی شوند از این جهت بر طعم غذا اصلا تاثیر نمی گذارند .

مقاوم در برابر گرما: استنلس استیل که یک فولاد ضد زنگ است بسیار در مقابل گرما مقاوم است و اصلا تراشه و کرک نمی شود . تحمل این استیل در برابر شکستن و خرد شدن نیز زیاد می باشد.