اسپانیولت‌های یراق‌آلات؛ از آلیاژ تا آبکاری

فراز برزگر - نوید تجارت آرسام

  • سه شنبه 20 تیر 1396 ساعت 17:50

اخبار => برگزیده ها

در شماره اسفند ماه سال 1395 ماهنامه تخصصی نما و پنجره و در قسمت نخست از بخش معرفی اصلی ترین مواد اولیه بکار رفته در تولید یراق‌آلات به تبین ویژگی‌ها و خواص مکانیکی و شیمیایی آلیاژ زاماک پرداختیم حال در قسمت دوم از بخش اول و با هدف آشنایی دقیق تر شما مخاطبین گرامی، به بررسی و معرفی مواد اولیه مرتبط با اسپانیولت‌ها و اتصالات پرداخته و نحوه و روش انجام عملیّات آبکاری این قطعات را به اطلاع می‌رسانیم.
اسپانیولت‌های یراق‌آلات؛ از آلیاژ تا آبکاری

از دیر باز تاکنون نام و موجودیت صنعت و فرآیندهای مهندسی با نام آلیاژی از آهن به نام فولاد گره خورده است. گستره وسیع کاربرد فولاد به سبب تحمل نیروهای وارد بر آن و همچنین قابلیت انتقال نیرو، در صنایع مختلف غیر قابل انکار است. فولاد آلیاژی است که از افزودن کربن به مذاب آهن و پس از سرد شدن بدست آمده و مقدار کربن موجود در آن مبین نوع آلیاژ آن می‌باشد. هر چه میزان کربن موجود در فولاد کربن دار افزایش یابد لاجرم تنش تسلیم آن نیز افزایش یافته در مقابل شکل پذیری آن کاهش می‌یابد. علاوه بر کربن و آهن در ساختار فولاد عناصری مانند گوگرد،  فسفر، منگنز و سیلیسیم به میزان بسیار کم موجود هستند برای آنکه بتوان خواص مکانیکی مطلوب تری را نیز از فولاد حاصل نمود عناصری نظیر کرم، نیکل، تیتانیوم، آلومینیوم، تنگستن، مس و قلع و غیره نیز به فولاد اضافه می‌شوند
حداکثر عناصر آلیاژی موجود در فولاد برابر % 7/1 ، % 65/1  منگز، % 6/0  سیلیکون و مس معادل % 6/0 میزان کربن موجود در آلیاژ می‌باشد و بر این اساس و با توجه به حداکثر میزان کربن ذکر شده برابر % 7/1 تا % 2 و بالاتر (چدن)، ترکیب آلیاژ ، مدل‌های مختلف فولاد بر اساس کربن موجود به شرح ذیل می‌باشد:

مشتقات بدست آمده از آهن در دو گروه اصلی صنعتی و ساختمان تقسیم بندی می‌شوند یکی از زیر شاخه‌های اصلی و بسیار مهم آهن آلات ورق‌ها هستند. ورق به نوع مسطح آهن اطلاق می‌گردد که سطح کاملاً صاف و صیقعلی داشته و در دو دسته ورق‌های پایه آهن و پایه آلیاژی که در مصارف خاص مورد استفاده قرار می‌گیرند و به دو صورت رول فرم و یا شیت (برش شده) عرضه می‌گردد.
ورق‌های پایه آهن از دو نوع تکنولوژی نورد سرد و نورد گرم حاصلمی گردند. ورق استفاده شده در تولید اسپانیولت‌ها و اتّصالات از  ورق فولادی حاصل از نورد گرم(ورق سیاه) می‌باشد. در این روش تولید، شمش بیلت و گنداله آهن  پس از پیش گرم تا حدود 1280 درجه سانتیگراد در کوره‌های مربوطه و پوسته زدایی در نوردهای اولیه نورد شده و پس از انجام عملیّات‌های تکمیلی نظیر تسطیح و فرآیندهای مرتبط با بهبود خواص مکانیکی با ضخامت‌های 2/1 تا 16 و از 16 تا 100 میلیمتر بصورت کلاف  یا کویل و یا شیت برش خورده تولید و ارائه می‌شود.
نوع فولاد استفاده شده در تولید ورق مربوط به اسپانیولت‌های یراق‌آلات ST37  می‌باشد. عدد 37 در این ترکیب، بیانگر تنش تسلیم نهایی فولاد بر حسب کیلوگرم بر سانتی متر مربع می‌باشد و این بدان معناست که تنش تسلیم نهایی این نوع فولاد معادل 3700 کیلوگرم بر سانتی متر مربع بوده و این در حالی است که تنش تسلیم این آلیاژ یعنی میزان تنش لازم برای آغاز تغییر فرم پلاستیک آن، معادل 2400 کیلوگرم بر سانتی متر مربع می‌باشد. ضخامت ورق استفاده شده در تولید اسپانیولت‌ها معادل 2.1 تا 2.85 میلیمتر می‌باشد که بر اساس این ضخامت کیفیّت‌های مختلفی از عملکردهای مکانیکی را در برند‌های مختلف شاهد می‌باشیم.
ترکیب شیمایی فولاد ST37  براساس ضخامت بشرح جدول ذیل می‌باشد:

در خصوص آلیاژ‌های ذکر شده با درصد‌های کربن مختلف، عنصر فسفر با ایجاد خاصیّت ماشینکاری، براده برداری و  مقاوم نمودن آلیاژ در برابر ضربه و عنصر گوگرد با افزایش نقطه تسلیم و افزایش مقاومت در برابر کشش و ارتقاء قابلیّت ماشینکاری از اهمیّت ویژه ای برخوردار هستند.
بر این اسا خواص مکانیکی ورق‌های فولادی با آلیاژ ST37 برابر جدول ذیل می‌باشد:
 
همانگونه که در جداول فوق مشخص است ورق سیاه استفاده شده در تولید اسپانیولت‌ها با ضخامت کمتر از 16 میلیمتر دارای استحکام تسلیمی معادل حداقل 235 مگاپاسکال و حداقل استحکام کششی معادل 360 مگاپاسکال می‌باشد. این نوع از فولاد در رده فولاد با سطح کربن متوسّط طبقه بندی گردیده و با توجه به خواص و ویژگی‌های ناشی از درصد کربن متعادل آن بعنوان فولاد ساختمانی نیز شناخته شده است.
شایان ذکر است که استحکام کششی به مقاومت جسم در برابر پاره شده و یا نیروی لازم بر واحد سطح برای گسیختن یک ماده در اثر نیروی کششی گویند و استحکام تسلیم به میزان تنشی که باعث آغاز تغییر فرم پلاستیک می‌شود، می‌گویند.
 دلایل استفاده از فولاد  ST37  در ساخت اسپانیولت:
  مقاومت کششی بالاتر بر حسب MPa درمقایسه با سایر فولادها معادل 3700 کلیوگرم بر سانتی متر مربع
  قابلیت ماشین کاری و براده برداری
  مقاومت در برابر خوردگی
  استحکام بالا
  مقاومت در برابر ضربه
  مقاومت در برابر نیروهای کششی وارده
آبکاری اسپانیولت‌ها
فرآیند آبکاری با اصطلاح فنی Coating و یا Plating عموماً با اهدافی نظیر جلوگیری از خوردگی و پوسیدگی قطعات تولیدی و یا بوجود آوردن قطعاتی با سطوحی با روکش مناسب ( رویکرد‌های تزئینی) کاهش هزینه‌های تولید و غیره صورت می‌پذیرد.
خسارت‌های تحمیل شده به صنایع در کشورهای مختلف، ناشی از خوردگی سطح  قطعات تولید شده و یا بکارگرفته شده توسط آنها در بخش‌های مختلف صنعت و به تبع آن  هزینه‌های جبرانی گزاف پرداخت شده ناشی از آن، که بر اساس گزارشات مراجع رسمی بین المللی معادل 4/5 از تولید ناخالص ملی کشورهای جهان بر آورد گردیده، سبب شده است که کشور‌ها در صنایع گوناگون با هدف حفظ منابع، افزایش کارایی قطعات و طول عمر آن‌ها روش‌های متعددی از صنعت آبکاری را پدید آورند.در این میان آبکاری قطعات فلزی با توجه به طیف وسیع استفاده آنها در سرلوحه کار قرارگرفته است. رنگ کردن فلزات، آبکاری با روکش پلاستیک، حفاظت کاتودیک و آبکاری با فلزات از انواع آبکاری و پوشش دهی به قطعات فلزّی می‌باشند.
روش مورد استفاده برای آبکاری سطوح یراق‌آلات بهره گیری از روش  Electroplating یا فرآیند روکش دهی با استفاده از جریان الکترسیته است. به زبان ساده در این روش از طریق الکترولیز یعنی عبور دادن جریان برق از درون الکترولیت گه همان بستر انجام عملیات بوده و ترکیب آن حاوی محلولی است که‌هادی جریان برق است، کاتد یا قطعه ای که قرار است روکش فلزی بر روی آن رسوب نماید را با بهره گیری از کاتیون‌ها یعنی ذرّات با بار مثبت آزاد شده از آند که در فرآیند الکترولیز قطب مثبت محسوب شده و در واقع عنصر فلزی است که قرار است روی قطعه روکش شود، آبکاری می‌نمایند.
این روش متکی است به احیای کاتیون بوسیله جریان الکتریسیته و نشاندن آن بصورت یک لایه روی ماده دیگر.کاتیون در الکترولیز یون‌های مثبتی نظیر Zn2+، Cu 2+،  Cr 2+ و سایر نظایر آن است، که به طرف الکترود یعنی همان کاتد یا الکترود منفی می‌روند و روی آن رسوب نموده و نقش روکش را ایفا می‌نمایند.

در شماره قبلی در خصوص روی و مزایای آن به تفسیر سخن گفته بودیم، روی در فرآیند آبکاری نیز از آنجاکه فلزی است که دارای خاصیت تفکیکی خیلی خوب و پوشش مقاوم در برابر خورندگی است، بعنوان فلز فداشونده بطور وسیعی در آبکاری اسپانیولت‌ها استفاده میشود.
در سالهای قبل ترکیبات محلولی  الکترولیت مورد استفاده در این نوع آبکاری در بخش مربوط به یراق‌آلات، بیشتر از نوع اسیدی  مبتنی بر آبکاری گیری  اسید هیدرولیک با غلظت قابل توجّه و یا ترکیبات سیانیدی بودند. مساله ای که با توجه به ماهیّت پنجره‌های uPVC و دلایل ذاتی بوجود آمدن آنها برای فراهم آوردن محیطی سالم تر برای زیستن به لحاظ آلودگی‌های صوتی، هوا و غیره بوده است، در تضاد کامل قرار داشت. لذا استفاده از متدهای آبکاری با استفاده از محیط‌های اسیدی و سیانیدی از سوی شرکت‌های پیشرو علی رغم ویژگی‌های کیفی محصول نهایی حاصل از این روش‌ها محدود گردید و بهره گیری از الکترولیت‌های قلیایی مورد توجّه قرار گرقته است. . اگرچه هنوز هم برخی از برند‌ها از روش‌های ترکیبی نظیر استفاده توامان از الکترولیت‌های قلیایی بعلاوه مقدار کمی سیانید را مورد استفاده قرار میدهند که برای سلامتی انسان و محیط زیست مضر هستند.
در سال‌های اخیر آنچه بیش از همه مورد توجه شرکت‌های معظم تولید یراق‌آلات که مجهّز به روزآمدترین فرآیندهای تولید بوده و از تکنولوژی‌های مبتنی بر تحقیق و توسعه استفاده می‌نمایند قرار گرفته است، بهره گیری از روش آبکاری الکتریکی مبتنی بر پلاسمای الکتریکی است که در آن بستر و یا الکترولیت استفاده شده از حل نمودن فلز روی در یک حلال مناسب و روان سازی ترکیب با افزودن سود سوز آور (NaOH)  به میزان مناسب و در نتیجه بدست آوردن ترکیبی با PH بیشتر از 12 ، که این بدان معناست که محیط آبکاری ما کاملاً قلیایی، بدور از آلودگی‌های اسیدی، سیانیدی و زیست محیطی مضر برای سلامتی می‌باشد که ویژگی‌های آن بشرح ذیل می‌باشد:
  میزان کم مصرف آند
  انعطاف پذیری روکش
  سرعت پوشش دهی بالا
  درخشندگی قابل توجه
  کاربرد در گستره دمایی بیشتر نسبت به محلول‌های سیانیدی
  کروماته پذیری خوب
  چسبندگی پوشش در حدروش استفاده از الکترولیت سیانیدی و یا اسیدی
  کاهش مصرف انرژی
  بهره وری بالا
  توزیع ضخامت یکنواخت پوشش
معایب این روش نیز بشرح ذیل می‌باشد:
  حساس بودن به دستیابی به ضخامت‌های بالا
  حساسیت تمیز بودن قطعه
در خصوص آبکاری یراق‌آلات توجّه به این نکته نیز قابل اهمیّت است که با توجّه به نوع و ضخامت ورق حداکثر آبکاری قابل انجام معادل 14 و حداقل ان 10 میکرون یعنی 2±12  میکرون که این میزان در محل‌هایی نظیر محل قرار گیری سوراخ پیچ‌ها به کمینه خود یعنی 10 میکرون و در بخش‌های ابتدایی و انتهایی سطوح اسپانیولت به حد اکثر خود یعنی 14 میکرون میرسد.
در پایان ضمن قدردانی از شما سروران گرامی امیدواریم مباحث مطرح شده مورد توجه‌تان قرار گرفته باشد. در بخش‌های بعدی در خصوص قطعات یراق‌آلات و کاربردهای آن‌ها به تفکیک سخن خواهیم گفت.


ارسال نظر

ارسال