دانلود مقاله-تحقیق-پروژه-کارآموزی
مرجع کامل خرید و دانلود گزارش کار آموزی ، گزارشکار آزمایشگاه ، مقاله ، پروژه و پایان نامه های کلیه رشته های دانشگاهیدانلود مقاله-تحقیق-پروژه-کارآموزی
مرجع کامل خرید و دانلود گزارش کار آموزی ، گزارشکار آزمایشگاه ، مقاله ، پروژه و پایان نامه های کلیه رشته های دانشگاهیمقاله بررسی کاربرد مبردها
| دسته بندی | فنی و مهندسی |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 19 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 16 |
مقاله بررسی کاربرد مبردها در 16 صفحه ورد قابل ویرایش
1- مقدمه Introduction
با توجه به آنچه که در گزارش اول ، اسفند 1381 ( بررسی و چگونگی تعویض مبرد R-22 در چیلرهای مجتمع پتروشیمی اصفهان) به آن اشاره شد و پروژههای انجام شده در خصوصتعویضCFC ها در این مجتمع، PROPOSAL حذف برای مبردهای R-11 ، R-13 ، R-502 و R-12 صادر شده است و در طی سال گذشته و جاری دستگاههای سبک مجتمـع که با R-12 کار میکردند ، در زمـان تعمیرات و در واحد تهویه گاز آنها با مبرد R-134a با موفقیت تعویض شد که در این زمینه میتوان به دو دستگاه آبسرد کن و دو دستگاه فریزر اشاره نمود.
واحد تهویه امیدوار است بتواند با انجام پروژه تعویض HCFC R-22 که برای اولین بار در کشور در این مجتمع انجام میگیرد ، رسالت خود را در خصوص تعهدات زیست محیطی و پروتکل مونترال تکمیل نموده و بدین ترتیب در کارنامة خود در خصوص RETROFIT تجربه جدید ( تعویض HCFC ها ) را به دستاوردهای خود اضافه نماید.
البته با توجه به تماسها و مکاتباتی که از طریق اینترنت بعمل آمده است، از مبرد R-507 بجای فرئون R-22 فقط در دستگاههای سرد کنندهای که دمای آنها زیر صفر است (LOW AND MEDIUM TEMPERATURE) استفاده میشود و این مسئله هم اخیراً و آنهم بصورت یک پروژة تحقیقاتی که از طرف ASHRAE هزینه شده است ، عنوان گردیده و در واقع استفاده از R-507 بجای R-22 در سیستمهای سرد کننده با دمای بالای صفر (HIGH TEMPERATURE) و آنهم به کمک BRINE ( ضد یخ – اتیلن گلایکول ) برای اولین بار در این مجتمع صورت میگیرد که در صورت موفقیت علاوه بر تعویض HCFC ، مسئله بهینهسازی در مصرف انرژی نیز مدنظر قرار خواهد گرفت.
نکته : استفاده از گلایکول اتیلن و پائین آوردن دمای آب چیلر از 8°C به 1°C ، از سیستم میتوان بعنوان ICE CHILLER STORAGE بهره برد. ( باید در نظر داشت که مکانیزمها و سیستمهای بکار برده شده از نظر دما و فشار محدودیتی نداشته باشند )
استفاده از دستگاههای ICE STORAGE در طراحیهای جدید و آتی با دمای (1°C) 36°F علاوه بر بهینه کردن مصرف انرژی ، هزینه‌های لولهکشی ، داکت و کانال کشی ، پمپها و وسایل برقی را بدلیل کوچک شدن سایزشان کاهش داد.
2- مبردها Refrigerants
مبرد مادهایست که با جذب حرارت از یک ماده و یا یک محیط و انتقال آن به محیط دیگر بصورت عامل خنک کننده عمل می‌کند. در یک سیکل تراکمی تبخیری ، ماده مبرد با تبخیر و تقطیر تناوبی ، به ترتیب حرارت را در اواپریتور جذب و در کاندنسر دفع مینماید.
مبرد میبایستی دارای خواص شیمیائی ، فیزیکی و ترمودینامیکی ویژهای باشد که استفاده از آن مطمئن و از نظر اقتصادی به صرفه باشد.
البته مبردی وجود ندارد که برای همه کاربردها مناسب باشد ، بهمین دلیل میبایستی در انتخاب یک مبرد شرایطی را در نظر گرفت که بتواند نیازهای یک کاربرد بخصوص را تأمین نماید.
3- مبردهای جایگزین و معیارهای انتخاب
Retrofit Refrigerants & The Guide Lines Of Choise
با شرایط خاصی که در سالهای اخیر برای کرة زمین ایجاد شده است ومسئله صدمه دیدن لایة اوزن ، سازمانهای بینالمللی استفاده از HCFC ها را نیز همانند CFCها محدود و برای حذف (PHASE OUT) کردن آنها برنامه زمان بندی شدهای را در نظر گرفتهاند و شرکتهای تولید کنندة اینگونه مواد سعی بر این دارند که جایگزینهای مناسبی را تولید و در دسترس مشتریها و مصرف کننده‌ها قرار دهند.
البته همانگونه که در گزارش اول به آن اشاره شده است واحد تهویه در نظر دارد که مسئله بهینه سازی انرژی را در زمان تعویض و انتخاب مبرد جایگزین ، مد نظر قرار داده تا بدین ترتیب در کاهش مصرف سوختهای فسیلی قدم مؤثری برداشته باشد. در نتیجه نسبت به تعویضهای گذشته میتوان اصل ششم یعنی ارزیابی انرژی مصرفی را به پنج اصل گذشته اضافه نمود.
الف ) عملکرد Performance
ب) ایمنی Safety
ج) اطمینان Reliability
د) ملاحظات زیست محیطی Environmental Consideration
هـ) ملاحظات اقتصادی Economic Consideration
و) مصرف انرژی Power Consumption
3-1- عملکرد Performance
7- محاسبات سیستم سرد کننده ساختمان سایت آفیس در شرایط موجود با گاز R-22
7-1- محاسبات ترمودینامیکی سیکل با مبرد R-22 ( سیکل ایدهآل)
سیکل مبرد R-22 را میتوان در نمودار فشار – انتالپی (p-h) مطابق شکل زیر نمایش داد. سیکل ، ایدهآل بوده و راندمان کمپرسور و افت فشار در لوله‌ها در نظر گرفته نشده است. مقادیر فشار و دما در نقاط مختلف سیکل براساس استاندارد تبرید تراکمی صورت میگیرد. (مخصوص چیلرها)
فرآیندهای مختلف در این سیکل عبارتند از :
فرآیند 1-2 : تراکم بخار مبرد در کمپرسور که در شرایط ایدهآل و بصورت آیزونتروپیک است.
فرآیند 2-3 : کاهش دمای مبرد در تحول فشار ثابت ( در لوله دیسچارج و کاندنسر)
فرآیند 3-4 : تقطیر یا کاندنس کامل مبرد در یک تحول فشار و دما ثابت
فرآیند 4-5 : تحـول خفقان یا انتالپی ثابت که در وسیله انبساطی صورت میگیـرد (اکسپنشن ولو )
فرآیند 5-6 : تحول تبخیر در اواپریتور (CHILLER) که بصورت دما و فشار ثابت انجام میگیرد.
فرآیند 6-1 : ناحیهسوپرهیت است که در واقعبرایجلوگیری از صدمهرسیدن به کمپرسور ، بخار اشباع در اواپریتور را قبل از ورود به کمپرسور کمی گرم می‌کنند تا بصورت بخار داغ (SUPERHEAT) وارد کمپرسور شود.
در محاسبة سیکل تبرید مورد نظر با مبرد R-22 و بصورت ایدهآل از دادههای موجود در مرکز اسناد و کاتالوگ شرکت سازنده چیلر (CLIMAVENTA) استفاده شده است. البته لازم به ذکر است که بار حرارتی کاندنسر در محاسبات انجام شده براساس اختلاف دمای 6 درجه (INLET 29°C , OUTLET 35°C) صورت گرفته است درصورتیکه طبق LOG SHEETهای پیوست اختلاف دمای آب ورودی و خروجی کاندنسر چیزی در حدود 10 درجه است که این مسئله باعث افزایش ظرفیت کاندنسر خواهد شد. ( مشخصات فنی و دادههای سیستم در پایان گزارش پیوست میباشد )
7-2- جزئیات محاسبات سیکل تبرید R-22 ( سیکل واقعی )
از آنجائی که جریان سیال در دو مبدل کاندنسر و اواپریتور دو فازی ( اشباع SATURATION ) میباشد ، افت فشار ناچیزی ایجاد می شود که تأثیر آن در محاسبات قابل اغماض و ناچیز است. همچنین افت فشار لولههای رابط نیز در موازنة حرارتی سیکل قابل چشمپوشی است.
و تنها عامل مهم در محاسبات سیکل بصورت واقعی ، راندمان ((?C کمپرسور است.، که میبایستی در نظر گرفته شود.
البته راندمان کمپرسورهای سیلندر پیستونی فرئونی که توسط خود شرکتهای سازنده ارائه میگردد ، چیزی در حدود 70 تا 80 درصد است. لذا به منظور دقت در محاسبات و آنهم برای تعویض R-507 مقدار راندمان 75 درصد در نظر گرفته شده است.
راندمان یک کمپرسور سیلندر پیستونی رابطة مستقیمی با نسبت تراکم آن دارد.
البته با توجه به تمامی LOG SHEET های پیوست در این گزارش که توسط افراد گروه تهویه و در تابستان سال جاری و در شرایط مختلف تکمیل شده است راندمان کمپرسور چیلر مورد نظر بالای 75 درصد است.
8- محاسبات سیستم سردکنندة ساختمان سایت آفیس با R-507
8-1- محاسبات ترمودینامیکی سیکل با مبرد R-507 ( سیکل ایدهآل )
براساس گزارشات و مقالاتی که از طریق اینترنت دریافت شده است ، درصورت جایگزین کردن R-507 ، فشار دیسچارج کمپرسور در حدود (3.4 BARG ) +50 PSIG نسبت به R-22 افزایش خواهد داشت و بر عکس دمای دیسچارج کمتر خواهد شد.
لذا محاسبات ترمودینامیکـی سیکل با مبرد R-507 براساس دادههای شرکت سازنده چیلر ( دمای اواپریتور 0°C و 10°C سوپر هیت گاز ورودی کمپرسور ) و با لحاظ کردن افزایش +50 PSIG به فشار خروجی کمپرسور انجام گرفته است.
مقاله بررسی کاربرد فلز سرب
| دسته بندی | مواد و متالوژی |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 17 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 17 |
مقاله بررسی کاربرد فلز سرب در 17 صفحه ورد قابل ویرایش
سرب در حدود 6 تا 7 هزار سال پیش در مصر و بین النهرین کشف شده است. این فلز در شمار قدیمی ترین فلزهایی است که انسان آن را بکار برده است. به این فلز در زبان انگلیسی Lead در عربی رصاص و در زبان پهلوی سرب گفته می شود. در حدود 4000 سال پیش از میلاد مصری ها و سومری ها از سفید سرب برای آرایش استفاده می کردند. در قرون وسطی از سرب به گستردگی در مصالح ساختمانی استفاده می شده است. در ایران نیز سرب از اواخر هزاره سوم شناخته شده و چون ذوب کربنات های سرب آسان بوده است، معادن کربنات سرب زودتر مورد استفاده قرار گرفته اند.
در حال حاضر مهمترین کاربردهای آن در باطری ها، کابل ها و بلبرینگ ها می باشد. روی در سال 1746 بوسیله شیمیدان آلمانی بنام مارگراف کشف شده است. این فلز برای مدت 2000 سال بعنوان یکی از اجزاء آلیاژ برنج در اروپا و آسیا مصرف می شده است. در حدود 150 سال پیش از میلاد مسیح رومی ها از این فلز و آلیاژهای آن سکه تهیه می کردند. امروزه بیشترین کاربرد روی در صنعت گالوانیزه، ترکیب آلیاژها و الکترونیک است. معمولا سرب و روی با یکدیگر و با فلزاتی چون مس، طلا و نقره همراه می باشند. همچنین کانسارهای سرب و روی با درصدهای متنوعی از این فلزات شناسایی شده اند. (4، ص 5)
2-1 ژئوشیمی و مینرالوژی سرب:
بطور کلی چهار ایزوتوپ پایدار سرب با اعداد جرمی 204،206،207 و 208 وجود دارند که از بین آنها ایزوتوپ 208 با فراوانی 1/52% بیشترین ایزوتوپ سرب است. ایزوتوپ‌های 206،207 و 208 محصولات نهائی متلاشی شدن اورانیوم و توریم می باشند. سرب بطور کلی از لحاظ فراوانی در پوسته زمین در رتبه سی و چهارم قرار دارد، سرب دارای کلارک 3-10*6/1% می باشد، در حال حاضر بطور متوسط حداقل ضریب تجمع سرب برای تشکیل کانسارهای اقتصادی در حدود 2000 می باشد. کلارک سرب از سنگهای باریک به سمت سنگهای اسیدی افزایش می یابد، بطوریکه میزان کلارک در سنگهای اوترابازیک 5-10*1% در سنگهای بازیک 4-10*8% و در سنگهای با منشأ ماگمایی اسیدی 3-10*2% می باشد. (4)
کانی های اصلی سرب و درصد سرب در هر کدام به ترتیب زیر می باشد:
گالن با 6/86% سرب، جیمسونیت با 16/40% سرب، بولانگریت با 42/55% سرب، بورنیت با 6/42% سرب، سروسیت با 6/77% سرب و آنگلزیت با 3/68% سرب.
3-1 ژئوشیمی و مینرالوژی روی:
روی دارای 5 ایزوتوپ پایدار است که اعداد جرمی آن 64، 66، 78، 80 می باشد که در این میان بیشترین ایزوتوپ آن ایزوتوپ 64 با فراوانی 9/48% می باشد. روی از لحاظ فراوانی در رتبه بیست و سوم پوسته زمین قرار دارد. کلارک روی تا حدودی بیشتر از سرب می باشد، میزان کلارک روی 3-10*3/8 و ضریب تجمع آن برای تشکیل کانسارهای اقتصادی 500 می باشد. میزان کلارک روی از سنگهای ماگمائی با منشأ بازی به سمت سنگهای ماگمایی با منشأ اسیدی افزایش پیدا می کند. میزان کلارک در سنگهای اولترابازیک 3-10*3% در سنگهای بازی 3-10*3/1% و در سنگهای اسیدی 3-10*6% می باشد. میزان کلارک در سنگهای اسیدی خیلی نزدیک به میزان کلارک در پوسته است. کانی های اصلی روی و درصد روی هر یک به صورت زیر می باشد:
اسفالریت با 67% روی، ورتزیت با 63% روی، اسمیت زونیت با 52% روی، همی مورفیت با 7/53% روی. (4)
4-1 انواع کانسارهای سرب و روی:
بطور کلی انواع کانسارهای سرب و روی عبارتند از:
3-1) اسکارن
3-2) رگه ای
3-3) استراتاباند
3-4) دگرگونی
1-4-1 کانسارهای اسکارن:
چنانچه در دگرگونی مجاورتی موادی از توده نفوذی به سنگ میزبان افزوده شود، کانسارهای اسکارن پدید می آید. بطور معمول کانی های منطقه اسکارن متنوع و فراوانند. اسمیرنف این کانسارها را با توجه به مبانی مختلف به پنج گروه تقسیم کرده که در این میان به رده بندی بر مبنای ترکیب سنگ های دربرگیرنده توده نفوذی اهمیت بیشتری داده زیرا به اسکارن آهکی، اسکارن منیزیتی و اسکارن سیلیکاته اشاره می کند.
امروزه این کانسارها را که از دیدگاه اقتصادی مورد توجه بسیاری از زمین شناسان قرار دارند بر مبنای نوع غالب و چیره و با ارزش موجود در آنها تقسیم بندی می کنند که در حقیقت دنباله رده بندی این کانسارها بر پایه نوع سنگ در بر گیرنده توده نفوذی است.
اینودیک بورت کانسارهای اسکارن آهکی را به پنج گروه اسکارن های آهن، تنگستن، مس، سرب، روی و قلع تقسیم کرده است. نکته قابل توجه این است که بر عکس کانی های موجود در اسکارن ها که ترکیبی پیچیده و متنوع دارند، کانه ها ، بطور معمول، سولفورها و اکسیدهایی با ترکیب ساده هستند. از مهمترین سولفورهای موجود در اسکارن ها اسفالریت و گالن را میتوان نام برد. (4، ص 23)
کانسارهای اسکارن بیشتر به شکل ورقه، عدسی و یا رگه وجود دارند و دارای ضخامت چند ده متر و وسعت چندصد متر می باشند. در هر صورت مورفولوژی سولفیدهای سرب و روی بر روی ترکیب اسکارن آهکی تأثیر گذاشته و آنها را بیشتر پیچیده می کند. ماده معدنی در این موارد بیشتر به شکل عدسی، ستونی و یا پاکتی شکل دیده می شود. شکل کانسار چندین صدمتر در طول و در امتداد گسترش پیدا می کند؛ همچنین ضخامت آن نیز 1 تا 10 متر و یا بیشتر می‌تواند وجود داشته باشد.
-3-4-1 تیپ دره می سی سی پی
این کانسارها در حقیقت منابع اصلی سرب و روی دنیا هستند. گسترش آنها بیشتر در اروپا، شمال آمریکا و شمال آفریقا است. نمونه هایی از این کانسارها در دیگر نقاط جهان از آن جمله شمال استرالیا نیز دیده شده است. کانسارهای یاد شده در اروپا در
منطقه آلپ به نام کانسارهای آلپی و در آمریکا در نواحی میانه دره رودخانه می سی سی پی معروف به کانسارهای نوع دره می سی سی پی هستند. این کانسارها بیشتر در رسوب های پالئوزوئیک و مزوزوئیک اختصاص دارند. نوع سنگ میزبان اکثر آنها سنگ های آهکی است.
استانتون (1972) به همین جهت این کانسارها را زیر عنوان همراهی سنگ آهک سرب و روی مورد بررسی قرار داده است. سنگ در برگیرنده کانه ها اکثراً آهک منیزیم دار و دولومیت است. در برخی مناطق کانسار حالت لایه مانند دارد؛ غالباً سولفیدها به صورت رگه ای پر کردن فضاهای خالی را ایجاد کرده و یا بصورت بافت برشی دیده می شوند.
کانی های مشخص این کانسارها عبارتند از: گالن، اسفالریت، باریت و فلوریت به این ترتیب این کانسارها نشانه جدا شدن مقادیر قابل ملاحظه ای از عناصر سرب ، روی، باریم و فلوئور از بخشی از پوسته زمین و تمرکز آنها در بخش دیگر است. از مشخصات اسفالریت این کانسارها رنگ پریدگی و وجود مقدار جزئی آهن و منگنز در ترکیب آن است. استانتون (1972) خاستگاه کانسارهای نوع دره می سی سی پی را به دو گروه تقسیم کرده است.
1- در ارتباط با مراحل رسوبگذاری:
الف ) نتیجه رسوبگذاری از آب دریا:
ب) نتیجه جدا شدن مستقیم از بخارها و گازهای حاصل از فعالیت های توده های نفوذی زیردریایی
ج) نتیجه رسوبگذاری مواد تخریبی
د)حرکت مواد موجود در محلول های درون خلل و فرج سنگ ها و رسوبگذاری آنها در شرایط مناسب
هـ) تشکیل رگه ها و جانشینی کانی در مراحل دیاژنز سنگ؛
2- در ارتباط با سیال های وارد شده:
الف ) سیالات با خاستگاه آذرین
ب) سیالات با خاستگاه ژرف
از کانسارهای مهم نوع دره می سی سی پی می توان کانسار سرب و روی سیلیسیای بالایی در کشور لهستان، کانسارهای متعدد آمریکا و تعدادی از کانسارهای سرب و روی ایران از جمله کانسار سرب نخلک را نام برد. (4، ص 26، 27).
2-3-4-1 کانسارهای لایه ای شکل:
کانسارهای سرب و روی لایه ای شکل در مناطق زیر شناسایی شده اند. اتحادجماهیر شوروی، آسیای مرکزی، در نواحی لهستان، بلغارستان، یوگسلاوی، استرالیا، فرانسه، ایتالیا، اسپانیا، ایران، الجزیره، تونس، آمریکا و کانادا.
این کانسارها از سنگهای کربناته بسیار ضخیم تشکیل شده اند که سن آنها پالئوزوئیک و به طور کمتر مزوزوئیک می باشد. ساختارها و تشکیلات این کربنات ها ده ها و صدها کیلومتر وسعت دارد و در پلاتفرم رسوبی و قدیمی اپی هر سینین واقع شده است که روی تشکیلات ژئوسینکلینال را می پوشاند.
ماده معدنی در بیشتر مواقع شبیه صفحات هماهنگ و یک ساختار عدسی شکل می باشد که در دو مرحله شکل گرفته است. بندرت ماده معدنی دارای ساختار رگه ای و یا لوله ای می باشد. ماده معدنی دارای وسعت قابل ملاحظه ای در جهت امتداد از چند صد متر تا چند کیلومتر می باشد، همچنین در جهت شیب نیز دارای طول 800 تا 1000 متر میباشد. ضخامت آن نیز دارای رنج متغیر و از 5 تا 200 متر و بطور میانگین 10 تا 20 متر می باشد.
ماده معدنی در ساختار خود دارای عناصر سرب و روی و یا فقط سرب یا روی به طور مجزا می باشد. کانی های اصلی نیز با اسفالریت، گالن و در بعضی مواقع پیریت مشخص می گردد. کانی های گانگ شامل: کلسیت، دولومیت و بندرت باریت می باشد. مارکاسیت، کالکوپیریت و بورنیت کانی های فرعی محسوب می گردند. همچنین کوارتز و فلوریت کانی های فرعی گانگ به حساب می آید.
در مورد پیدایش کانسارهای لایه ای سرب و روی تردید و اختلاف نظر وجود دارد تعدادی از دانشمندان معتقدند که این کانسارها دارای منشأ اپی ژنتیک می باشد در حالیکه گروه دیگر معتقدند که این کانسارها در رسوبات سن ژنتیک پیدایش و تکوین شده اند.
مقاله بررسی تعریف،کاربرد و مزایای ریخته گری
| دسته بندی | ساخت و تولید |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 84 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 132 |
مقاله بررسی تعریف،کاربرد و مزایای ریخته گری در 132 صفحه ورد قابل ویرایش
چکیده
در این مقاله مراحل و تاریخچه ریخته گری، روشهای تولید قطعات، مهمترین مزایای روش ریخته گری، محصولات ریخته گری، قالب های ریخته گری، مدل pattern و … را مطرح می کند.
ریخته گری یکی از روشهای شکل دادن قطعات فلزی است که شامل تهیه مذاب از فلز مرد نظر و ریختن آن در محفظه ای بنام قالب است، به گونه ای که پس از انجماد مذاب، شکل، اندازه و خواص مورد نظر تامین شود. بنابراین با توجه به این تعریف یک فرآیند ریخته گری را باید مجموعه ای از عملیات ذوب، تهیه قالب و ریختن مذاب دانست .
در تهیه قطعات صنعتی هر چند ریخته گری بدلیل ویژگی های آن از نقطه نظر تکنولوژی و جنبه‌های اقتصادی به عنوان یک روش مهم و اساسی مطرح است، با این وجود برای بدست آوردن شناختی واقعی و همه جانبه، لازمست تا ویژگیهایی این روش در کنار سایر روشهای موجود در تولید قطعات مورد بررسی و اندیابی قرار گیرد.
بطور کلی روشهای اصلی شکل دادن فلزات را علاوه بر ریخته گری به چهار گروه عملیات مکانیکی، اتصالی، ماشینکاری و متالوژی پودر تقسیم می نمایند.
عملیات مکانیکی با روش مکانیکی شکل دادن ، Mechanical procen
در این عملیات مواد جامد فلزی موسوم به شمش تحت روشهایی نظیر چکش کاری یا تپک کاری، نورد و اکستروژن ( فشار کاری) شکل داده می شود.
در حقیقت در این روش ها یک قطعه فلزی تحت تأثیر ضربه یا نیروی اعمالی تغییر شکل پلاستیک می دهد.
این شکل دادن با توجه به جنس فلز و شرایط کاربردی آن ممکن است به صورت سرد یا گرم انجام شود.
هر گاه کار مکانیکی در درجه حرارتهای پانیمتر از ?/? نقطه ذوب بر حسب درجه کلوین انجام شود به آن کار سرد گویند، در حالیکه انجام کار مکانیکی در درجه حرارتهای بالاتر از حد ذکر شده، کارگر نامیده می شود.
واژه های کلیدی: ریخته گری، قالب، مدل، ماسه
فهرست مطالب
تعریف ریخته گری ?
مراحل ریخته گری ?
تعریف ریخته گری ?
تاریخچه ریخته گری ?
دوره برنز ( مس و مفرغ) ?
دوره آهن ??
دوره تاریک صنعتی ??
دوره رنسانس صنعتی ??
دوره انقلاب صنعتی ??
روشهای تولید قطعات ??
اکستروژن ??
محدودیت ها و مزایا ??
روش متالوژی پودر. Powder Metallurgy ??
مهمترین مزایای روش ریخته گری ??
محصولات ریخته گری ??
انواع شمش ??
قالب های دائمی ??
قالب های موقت ??
مشخصات عمومی قالبهای موقت ??
قابلیت شکل پذیری ??
دیر گدازی ??
داشتن استحکام مکانیکی ??
داشتن انتقال حرارت مطلوب ??
قابلیت متلاشی شدن ??
ماسه ??
ماسه طبیعی ??
معدن ماسه ??
ماسه مصنوعی ??
ماسه سیلیسی نامرغوب ??
ماسه های دیرگداز غیر سیلیسی ??
انبساط حرارتی ماسه های قالبگیری مختلف ??
کنترل شکل و اندازه ذرات ماسه ??
چسب ها Binders ??
تقسیم بندی چسبها از لحاظ ترکیب شیمیایی ??
بهبود قابلیت از هم پاشیدگی ??
افزودنیهای مخصوص در مخلوط های قالبگیری ??
درصد اجزای تشکیل دهنده ??
احیاء و آماده سازی ماسه ??
روشهای احیا ماسه ??
آماده سازی ماسه ??
خاکها ??
انواع مدل ??
مدلهای چوبی ??
مدلهای فلزی ??
مدلهای پلاستیکی ??
مدلهای طبیعی ??
مدل یک تکه ??
مدلهای صفحه ای ??
مدل با قطعه آزاد ??
مدل با سیستم راهگاهی ??
مدلهای مخصوص ??
اضافه مجاز انقباضی ??
میزان اضافه مجاز ماشینکاری آلیاژ های صنعتی ??
اضافه مجاز ماشینکاری ??
شیب مجاز ??
اختلاف مجاز ( تلرانس) ??
اشتباه در مجاز ??
ریخته گری در قالبهای ماسه ای تر ??
روشهای قالبگیری با ماسه تر ??
ریخته گری در قالب ماسه ای خشک ??
قالب های خشک شده سطحی ??
قالبهای ماسه ای کاملاً خشک ??
ریخته گری در قالبهای Co2 ??
واکنش سیلیکات سدیم و دی اکسید کربن ??
مخلوط ماسه قالبگیری ??
ریخته گری در قالبهای پوسته ای ???
عملیات تهیه قالب و ماهیچه ???
روش ریخته گری دقیق Investment casting ???
مزایای روش ریخته گری دقیق ???
انواع روشهای ریخته گری دقیق ???
مواد نسوز در فرآیند پوسته ای دقیق ???
ریخته گری در قالبهای دائمی ???
تقسیم بندی روشهای ریخته گری در قالبهای دائمی ???
ریخته گری در قالبهای ویژه ( روش ثقلی)Grarity Die Cootiney ???
روشهای ریخته گری ویژه ???
عمر قالب ???
درجه حرارت بار ریزی ???
ریخته گری تحت فشار pressure Die Casting ???
روش ریخته گری تحت فشار با محفظه سرد ???
ریخته گری تحت فشار کم ???
ریخته گری گریز از مرگز Centrifugal Casting ???
روشهای بارریزی ???
ریخته گری گریز از مرکز عمومی ???
پوشش دادن قالب و ماهیچه ???
انواع مواد پوششی در قالب های موقت ???
روشهای پوشش دادن قالب و ماهیچه ???
مشخصات مواد پوششی ???
عمر مواد پوششی ???
مواد پوششی برای آلیاژ های مختلف ریختگی ???
مواد پوششی در آلیاژ های مختلف مثل Cu, Mg, Al, ZA ???
کوره های ذوب ???
کوره های تشعشی: Rever bratory Farnace ???
کوره های الکتریکی Electric Furnace ???
کوره های القایی Inducticn Furnace ???
عملیات کیفی ???
منابع تولید گاز در مذاب ???
اتمی مولکولی ???
بعنوان مثال تأثیر عناصر آلیاژی را بر انحلال هیدروژن در آلومینیم ???
عوامل موثر در میزان مکهای گازی ???
روشهای کمی ???
روش استخراج در خلاء ???
روشهای گاززدایی ???
روشهای مکانیکی ???
روش گار زدایی با استفاه از کاهش فشار خارجی ???
استفاده از گازهای فعال ???
تعریف ریخته گری:
ریخته گری یکی از روشهای ساخت و شکل دادن فلزات است.
در این روش یک فلز یا آلیاژ ابتدائاً ذوب شده و در درون یک محفظه تو خالی بنام قالب که تقریباً به شکل قطع ساخته شده ریخته می شود، بنحوی که پس از پایان انجماد شکل، ابعاد، ترکیب شیمیای و خواص مورد نظر بدست آید.
مراحل ریخته گری:
1) طراحی مکانیکی طرح مدل سازی انتخاب روش مناسب
طراحی ریخته گری
قالبی که برای ساخت ماهیچه استفاده می شود.
2) ساخت قالب و ماهیچه
ریخته گری عملیات تخلیه و تمیز کاری( عملیات حرارتی و ساچمه زنی و…) بازرسی و آزمایش قطعات بسته بندی و ارسال
3) ذوب فلز
تعریف ریخته گری
ریخته گری یکی از روشهای شکل دادن قطعات فلزی است که شامل تهیه مذاب از فلز مرد نظر و ریختن آن در محفظه ای بنام قالب است، به گونه ای که پس از انجماد مذاب، شکل، اندازه و خواص مورد نظر تامین شود. بنابراین با توجه به این تعریف یک فرآیند ریخته گری را باید مجموعه ای از عملیات ذوب، تهیه قالب و ریختن مذاب دانست بطور کلی مراحل ریخته گری یک قطعه قلزی به طور ساده در ذیل نشان داده شده است.
تاریخچه ریخته گری:
براساس تحقیقات باستان شناسان، ریخته گری فلزات، یک تکنولوژی ماقبل تاریخ بوده و قدمتی شش هزار ساله دارد.
اولین اشیای ساخته شده از فلزات بصورت قطعات کوچک چکش کاری شده از مس هستند که قدمت آنها به هزار سال قبل از میلاد مسیح می رسد.
از نقطه نظر تاریخی، ریخته گری را می توان به چند دوره تقسیم نمود که در اینجا بشرح آنها به اختصار می پردازیم.
دوره برنز ( مس و مفرغ)
این دوره در خاور نزدیک و در حدود 3000 سال قبل از میلاد مسیح آغاز شده اولین اشیای برنزی کشف شده بصورت آلیاژی از مس و آرسنیک ( حدود 4 درصد) بوده است.
موضوع مهم در این دوره، پی بردن به تأثیر قلع بر خواص مس است که باعث افزایش استحکام و سختی آن می شود. این موضوع هنوز در پرده ای از ابهام است. زیرا نه سنگ معدن مس حاوی قلع بوده و نه اینکه معدن مس و قلع نزدیک هم قرار دارد که آلیاژ شدن آنها بطور اتفاقی امکان پذیر باشد.
در ارتباط با چگونگی پیدایش ریخته گری، میتوان اینگونه تحلیل کرد که با توجه به اینکه پتک کاری قبل از ریخته گری مورد استفاده بشر قرار گرفته است، ممکن است در هنگام تپک کاری عمل ذوب بطور اتفاقی صورت گرفته باشد که با مشاهده این امر موارد ذیل در ذهن بشر القا شده است:
-مذاب باید در محفظه ای ریخته شود تا شکل پیدا کند.
- برای تهیه مذاب باید کوره های تپک کاری بگونه ای تغییر یابد که همواره تهیه مذاب در آن امکان پذیر باشد.
- برای تهیه مذاب و نگه داری آن باید ظرفی نسوز تهیه کرد ( بوته)
با توجه با اینکه بشر قبلاً به نسوز بودن بعضی از خاکها پی برده و نیز به دلیل آشنایی با حرفه سفالگری، به نحوه شکل دادن خاک نیز دست یافته بود، لذا به نیازهای اول و سوم او پاسخ داده شد. نیاز دوم یعنی ساخت کوره های ذوب نیز احتمالاً با سنگ چین و گل اندود نمودن و قرار دادن محلی برای عبور هوا برآورده شد.
از مسائل مهم در این ارتباط موضوع و مش بود که این امر به تبدیل سیستم دم از حالت فوت کردن به استفاده از کسیه دم و سپس به موتورهای تنظیم هوا و فشار مناسب که امروزه کاربرد فراوانی دارد منتهی شد.
بطور کلی در دوران مفرغ، ساخت قطعاتی نظیر تبر، نیزه، کارد، سپر، ظروف و شیشه و نیز ساخت آلیاژ هایی از عناصری نظیر قلع ( تا 18 درصد) و سرب ( تا 11 درصد) و آرستیک و روی معممل بوده است.
دوره آهن:
براساس کاوش باستان شناسان در چین قطعاتی چون مربوط به 600 سال قبل از میلاد مسیح بدست آمده است اما پیدایش آهن به عنوان یک دوره به دو هزار سال قبل از میلاد مسیح می رسد.
نام آهن در زبان پهلوی به عنوان آلیسن در زبان آلمانی آیزن و در انگلیسی آیرن نامیده می شود و احتمالاً در هنگام ذوب مس به آن پی بردند.
در هر حال در حدود 1200- 1000 سال قبل از میلاد آهن تقریباً ماده اصلی اغلب سلولها و ابزارها را تشکیل می داد.
با توجه به نقطه ذوب بالا ( 1539 بدیهی است که ذوب مستقیم آهن تا قرن نوزدهم میلادی امکانپذیر نبود ولی در اواسط دوره آهن بر اثر افزایش کربن و پائین آمدن نقطه ذوب ( در چدنها) قطعات ریخته گری نیز بوجود آمد.
نکته مهم دیگر کشف عملیات حرارتی بر روی آهن بود که از اهمیت خاصی برخوردار است. در مصر شمشیری و تبری با پوشش خاک نسوز بدست آمده که لبه آن حاوی 9 .0 درصد کربن و قسمتهای میانی آن تقریباص فاقد کربن است.
در این اشیاء سختی در قسمت میانی معادل 70 BHN و در قسمت لبه معادل 440 BHN می باشد البه در این دوره جدیدی در آلیاژ های مس نیز بوجود آمده و آلیاژ های مختلفی از مس و قلع ساخته شد.
از آلیاژهای دیگر ساخته شده در اواخر این دوره آلیاژ برنج ( مس و روی) و نیز بنجهای قلع دار است. پیدایش روشهای جدید ریخته گری و قالبگیری را نیز باید از دیگر تحولات دوره آهن دانست در این دوره شواهدی وجود دارد که از قالبهای سرامیکی نیز استفاده بعمل آمده است.
از عجایب این دوره ساخت مجسمه رودیس است که در سال 290 قبل از میلاد ساخته شد و جزء عجایب هفتگانه محسوب می شود.
این مجسمه 32 متری که از قطعات مختلف برنز ریختگی ساخته شده و وزنی حدود 390 تن داشت، طی زمین لرزه ای در دریای مدینترانه غرق شد.
دوره تاریک صنعتی:
در سده های سوم و چهارم بعد از میلاد تا قرن چهاردهم میلادی یک دوره رکود در صنایع و از جمله ریخته گری بوجود آمد.
البته، با توجه به حاکمیت کلیسا و تزئینات آن نظیر ناقوس و شمعدانی روشهای جدیدی در ریخته گری ابداع شد. ( قالب گری با فرمان)
دوره رنسانس صنعتی:
این دوره از سال 1500 میلادی تا 1700 میلادی بطول انجامید. در این دوره صنعت توپ ریزی بنا نهاده شد. ابتدا لوله هیا توپ از برنز و سپس از چدن ساخته شد.
در این دوره علاوه بر تکامل کوره ها و سیستمهای دمشی، از نظر مواد اولیه باید آغاز استفاده از ماسه و روش قالبگیری در ماسه محسوب کرد.
ظهور چدن و فولاد به عنوان مواد اولیه در ساخت قطعات و لوازم دفاعی و خانگی و همچنین استفاده از آلیاژ های متفاوت مس نظیر برنز و برنج و عناصر دیگر و استفاده از طلا در ساخت زینت آلات و قطعات تزئینی از مظاهر دیگر این دوره است.
در این دوره متالوژی بعنوان یک علم مستقل، پیشرفت کرد و نظریه ساختاری بطوری فلزات و سایر مواد توسط هارلکویکر ( Harsoeker) فرانسوی اعلام شد.
قرن هفدهم قرن دستیابی به ابزاری جدید بنام میکروسکوپ بود که تحولی جدی در علم متالوژی ایجاد کرد.
قابلیت شکل پذیری:
هر چند در ساخت قالب، نحوه شکل دادن به یک مخلوط قالبگیری با توجه به ماهیت این مواد متفاوت است، با این وجود دارا بودن قابلیت شکل پذیری و حفظ نمودن آن، بعنوان مهمترین ویژگی مواد قالب گیری در تمام روشها مطرح می باشد.
در میان مواد قالبگیری مورد استفاده در ساخت قالبهای موقت ماسه قالبگیری بدلیل برخورداری از سهولت شکل پذیری در اثر کوبیدن بعنوان قدیمی ترین روش قالبگیری بخش مهمی از فرآیند ریخته گری را به خود اختصاص داده است.
دیر گدازی:
با توجه به اینکه مذاب فلزات مختلف از درجه حرارت ریختن تا انجماد کامل در داخل محفظه قالب و در تماس مستقیم با مواد قالب قرار دارند لذا دیرگدازی یا نسوز بودن این مواد جهت تولید قطعه ای سالم امری لازم و ضروری است قابل ذکر اینکه این دیر گدازی هم ذرات ماسه و هم مواد چسب را شامل می شود.
داشتن استحکام مکانیکی
یک مخلوط مواد قالبگیری پس از شکل گیری باید از استحکام کافی برخوردار باشد بگونه ای که هنگام جابجایی و انتقال به مجل بارریزی شکل ایجاد شده را حفظ نماید.
همچنین در موقع بارزیزی، در اثر تماس با مذاب داغ مقاومت خوبی را در مقابل سایش و فرسایش از خود نشان داده و در اثر فشار فلز دستیابی ( فشار مذاب) Metalostatic pressure دچجار تغییر شکل و ابعاد نگردد.
معانی گوناگون استحکام در طی مراحل مختلف قالبگیری و ذوب ریزی
· طبق تعریف دیر گدازی عبارتست از توانایی ماسه برای تحمل دمای بالا بدون سوختن یا تجزیه شدن
حداقل تغییرات ابعادی در درجه حرارتهای بالا:
با توجه به اینکه جداره های محفظ قالب در اثر مجاورت با مذاب داغ، بسرعت گرم می شوند از اینرو در صورتی که مواد قالب از ضریب انبساطی مطلوب برخوردار نباشند، سطح قالب در اثر انبساط سریع، دچار بادگردگی، ترک و یا شکست می شوند.
·قابلیت نفوذ گاز
علاوه بر هوای موجود در محفظه قالب، مخلوط مواد قالبگیری نیز اغلب حاوی اجزایی است که در مجاورت مذاب تبخیر شده به صورت گاز بخشی از محفظه قالب را اشغال می کند.
با توجه به این امر، جهت خروج گازهای موجود، وجود منافذ کافی در بدنه قالب لازم و ضروری است.
داشتن انتقال حرارت مطلوب
بطور کلی انجاما فلز مذاب در داخل قالب مستلزم خروج حرارت مذاب از طریق مواد قالب می باشد. با توجه به اینکه سرعت این انتقال حرارت نقش بسیار موثری را در مشخاصت و خواص متالوژیکی و مکانیکی قطعه ریختگی بر عهده دارد، از این رو، در انتخاب مواد قالب گیری به این نکته مهم باید توجه شود.
· توانایی ماده تشکیل دهنده قالب در عبور دادن بخار از طریق دیواره ها.نفوذ پذیری یا قابلیت نفوذ گاز نامیده می شود.
قابلیت متلاشی شدن:
با توجه به اینکه قالبها باید پس از ریختن مذاب و جامد شدن آن تخریب گردند، بنابراین مخلوط مواد قالبگیری بایستی به هنگام خروج قطعه از قالب به خوبی از هم پاشیده شود
اقتصادی بودن:
ارزش اقتصادی همواره به عنوان عاملی مهم در کنار یک تولید مهندسی بشمار می رود. به همین جهت قابل دسترس بودن مواد قالب در طبیعت و نیز قابلیت استفاده مجدد از این مواد از مشخصات مهم قالبهای موقت می باشد.
واژه استحکام در مورد قالبهای موقت در طی مراحل مختلف قالبگیری و ذوب ریزی از اهمیت ویژه ای برخوردار بوده و از این دید معانی گوناگونی نیز دارد:
استحکام تر: استحکام قبل از خودگیری نهایی ( یا قبل از خشک کردن قالب)
استحکام خشک: استحکام بعد از خشک کردن قالب یا خودگیری چسب
استحکام گرم: استحکام در هنگام ریخته گری و در حین انجماد قطعه
استحکام باقیمانده : استحکام پس از پایان انجماد قطعه، در حین سرد شدن تا دمای اطاق
معمولاً هر چه استحکام تر بالاتر، استحکام خشک بالاتر، استحکام گرم بالاتر و استحکام باقیمانده کم باشد بهتر است.
استحکام باقیمانده کم
از نظر تخریب قالب
از نظر جلوگیری از بروز ترک در قطعه
ماسه:
همانگونه که اشاره شد یکی از اجزای اصلی در مخلوط ماسه قالبگیری، ذرات دیرگداز موسوم به ماسه است. بطور کلی ماسه ذرات ریزی از مواد معدنی می باشد که قطر آن در محدودة mm ( 2-5%) تغییر می کند.
ذراتی که قطر آنها کمتر از 2% میلیمتر است، طبق تعریف خاک نامیده می شوند. مخلوط ماسه قالبگیری که در ریخته گری مورد استفاده قرار می گیرد براساس ماهیت آن به دو دسته تقسیم بندی می شوند.
1- ماسه طبیعی 2- ماسه مصنوعی
ماسه طبیعی:
این ماسه ها که جزء دیرگداز آن سیلس Sioz می باشد درطبیعت به صورت مخلوطی با خاک رس ( چسب طبیعی) یافت می شود.
میزان خاک رس در ماسه هایی که در ریخته گری مورد استفاده قرار می گیرند بین 20-8 درصد تغییرات است علاوه بر خاک رس ترکیبات دیگری نیز معمولاص در این ماسه ها وجود دارند که عبارتند از: اکسید آلومینیم Al2o3 ، اکسید آهن Fe203، اکسید تیتانیم Tioz، اکسید کلسیم cao اکسید منیزیم Mgo، اکسید پتاسیم k20 و اکسید سدیم Na2o
مدلهای پلاستیکی:
این مدلها از انواع رزینها ساخته می شوند. زرینهایی که برای ساخت مدلهای پلاستیکی بکار می روند از استحکام فشاری بیشتری ( در مقایسه با مدلهای چوبی)، مقاومت خوب در مقابل مواد شیمیایی و نیز چسبندگی کم به مواد قالبگیری برخوردارند. از ویژگی های مهم این مواد در ساخت مدلها می توان به پایداری ابعادی عالی و نیاز به مهارت کمتر در مقایسه با ساخت مدلهای فلزی اشاره نمود.
برای ساخت مدلهیا پلاستیکی، ابتدا یک قالب گچی مناسب از روی مدل اولیه چوبی تهیه می شود. معمولاً پس از ریختن مواد به داخل قالب، برای خودگیری و سخت شدن آنرا بمدت 2 الی 12 ساعت در درجه حرارت اطاق قرار می دهند.
حداکثر استحکام پس از مدت یک هفته در درجه حرارت اتاق و یا 2 الی 3 ساعت در درجه حرارت 70-50 بدست می آید.
همچنین به منظور کاهش زمان خودگیری و یا کاهش هزینه ها، زرینها را با مواد پر کننده ای مانند مواد معدنی و یا پودر فلزات مخلوط نموده و بکار می برند.
برای ساخت مدلهای پلاستیکی از روش پوسته ای ماهیچه دار نیز استفاده می گردد. در این روش، مغری یا ماهیچه از چوب و یا مواد دیگر تهیه می گردد و سپس با قرار دادن این مغزی در قالب، مواد رزینی مناسب بداخل آن ریخته می شود بدین ترتیب با کاهش یافتن مواد رزینی، هم هزینه آن پایین می آید و هم انقباض زیاد مواد زرینی جلوگیری می گردد
این روش بیشتر برای ساخت مدلهای پلاستیکی با اندازه متوسط و اشکال ساده استفاده می شود.
دسته بندی مدلها براساس شکل ظاهری آنها:
مدلها را میتوان از نظر میزان تشابه آنها با شکل قطعه ریختگی ( نقشه مکانیکی) به دو گروه اصلی تقسیم نمود.
مدلهای طبیعی:
این نوع مدلها، از نظر شکل ظاهری کاملاً شبیه قطعه ریختگی هستند و می توان قسمت های داخلی و خارجی قطعه را با استفاده از یک مدل، در داخل مواد قالبگیری (ماسه) تهیه نمود.
مدلهای ماهیچه دار:
این نوع مدلها اصولاً شباهت چندانی به قطعه مورد نظر نداشته و دارای زائد هایی بنام تکیه گاه یا ریشه ماهیچه برای نگه داری ماهیچه در محفظه قالب هستند و نمی توان با استفاده از یک مدل قسمتهای داخلی آنرا قالبگیری نمود. این قسمت توسط جعبه ماهیچه ساخته می شود.
تحقیق بررسی کاربرد انرژی برق
| دسته بندی | برق |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 37 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 58 |
تحقیق بررسی کاربرد انرژی برق در 58 صفحه ورد قابل ویرایش
مقدمه
به همان اندازه که سلولهای اندام یک موجود زنده به خون نیاز دارد اندام جوامع صنعتی نیز محتاج جریان الکتریکی می باشد. زندگی امروز دیگر بدون شبکه وسیع انرژی الکتریکی که با انشعابات زیاد مجتمعهای بزرگ و کوچک صنعتی و مسکونی را تغذیه می نمایند قابل تصور نیست. انرژی الکتریکی در مقایسه با سایر انرژی ها از محاسن ویژه ای برخوردار است. به عنوان نمونه می توان خصوصیات زیر را نام برد:
1- هیچ گونه محدودیتی از نظر مقدار در انتقال و توزیع این انرژی وجود ندارد.
2- عمل انتقال این انرژی برای فواصل زیاد به سهولت امکان پذیر است.
3- تلفات این انرژی در طول خطوط انتقال و توزیع کم و دارای راندمان نسبتاً بالایی است.
4- کنترل و تبدیل و تغییر این انرژی به سایر این انرژی ها به آسانی انجام پذیر است.
به طور کلی هر سیستم انرژی الکتریکی دارای سه قسمت اصلی می باشد:
1- مرکز تولید نیروگاه 2- خطوط انتقال نیرو 3- شبکه های توزیع نیرو
معمولاً نیروگاهها با توجه به جوانب ایمنی و اقتصادی و به خصوص با توجه به نوعشان (آبی، بخاری و گازی). درمسافتی دور از مصرف کنندگان ساخته می شود. وظیفه خطوط انتقال نیرو با تجهیزات مختلف مربوطه، این است که انرژی تولید شده را به شبکه های توزیع منتقل نمایند.
عمل انتقال نیروهای برق با فشار الکتریکی کم امکان پذیر نیست بلکه جهت انتقال از فشار الکتریکی زیاد استفاده می شود، که بعداً در محل نزدیکی مصرف به فشار الکتریکی کم تبدیل شده و توزیع خواهد شد. اگرچه جهت مصرف کنندگان عمده نیز امکان تغذیه با فشار کم وجود دارد ولی در این گونه موارد بهتر است که مستقیماً انشعاب فشار قوی داد.
خلاصه اینکه در هر مجتمع بزرگ صنعتی و یا در هر شهری حداقل یک شبکه فشار قوی بایستی وجود داشته باشد تا در نقاط مختلف شبکه های فشار ضعیف را تقویت کنند و انتخاب این فشار تابع بزرگی محل و بار شبکه خواهد بود. برای این که بتوان سیستم های مختلف انتقال و توزیع نیروی برق را به یکدیگر مرتبط نمود از فشارهای استاندارد شده زیر استفاده می شود:
v(230-400)
kv(11-20-33)
kv(63-132)
kv(230-400)
فشار ضعیف
فشار متوسط
فشار قوی
فشار خیلی قوی
در ایران جهت استفاده تغذیه مصرف کنندگان عموماً از جریان متناوب فشار ضعیف (v220/v380) استفاده می شود. همچنین جهت استفاد تغذیه پستهای فشار ضعیف (380) ولتی و فشار متوسط kv20 جهت تغذیه پستهای فشار متوسط از فشار قوی 63 کیلو ولت استفاده می شود.
نقش شبکه توزیع (فشار ضعیف و فشار متوسط) یک شهر را چه از نظر حجم و چه از نظر وسعت و چه از نظر ارزش و اهمیت می توان به مویرگهای بدن تشبیه نمود که به مزین و مهتدین فطینو یعنی تغذیه مصرف کنندگان را عهده دار می باشند.
حال برای درک بهتر از مطلب سیستم توزیع نیروی برق و تقسیمات آن به شرح سیستم برق می پردازیم.
تشریح سیستم برق
با وجود این که سیستم قدرت الکتریکی استاندارد وجود ندارد نموداری شامل اجزاء متعدد که معمولاً در ساختار چنین سیستمی یافت می شود در شکل (1) نشان داده شده است.
باید به اجزاء آن توجهی ویژه داشت زیرا اجزاء مزبور سیستم توزیع را خواهند ساخت. در حالی که به وضوح جهت جریان انرژی از نیروگاه به طرف مصرف کننده است برای رسیدن به مقصود اگر جهت نگرش خود را تغیر دهیم و وقایع را از پشت مصرف کننده به سمت نیروگاه ملاحظه نماییم می تواند آگاهی دهنده باشد.
انرژی بوسیله مصرف کننده در ولتاژ نامی کار، بهره برداری می شود که به طور کلی (در آمریکا) در محدوده 110 تا 125 ولت و 220 تا 250 ولت می باشد. انرژی از یک دستگاه اندازه گیری عبور نموده و میزان مصرف و صورت حساب مشترک مشخص میگردد، ولی ممکن است در بدست آوردن اطلاعات برای برنامه ریزی، طراحی و بهره برداری بعدی نیز کمک نماید. معمولاً دستگاه اندازه گیری شامل وسیله‌ای است که مصرف کننده را از شبکه ورودی جدا می کند که این به هر دلیلی که باشد ضرورت خواهد داشت.
انرژی از هادی ها به دستگاه اندازه گیری در مدار فشار ضعیف جاری می شود. این هادی ها به عنوان سرویس دهنده مصرف کننده یا انشعاب مشترکین می باشند. مشترکین زیادی از شبکه فشار ضعیف انشعاب می گیرند. شبکه های فشار ضعیف به این صورت است که برق را به مشترکین تحویل می دهد و خود از ترانسفورماتورهای توزیع تغذیه می شود. در ترانس ولتاژ انرژی تحویلی از م قدار فشار متوسط به مقادیر فشار ضعیف مصرفی که قبلاً ذکر شده کاهش پیدا می کند. ترانس ها در مقابل اضافه بارها و اتصال کوتاهها به وسیله فیوزها با رابط های حفاظتی که طرف فشار قوی قرار می گیرند حف اظت می شوند و در طرف فشار ضعیف ترانس هم کلید قدرت (دژنکتور) قرار می گیرد.
فیوزها و رابطهای حفاظتی در مواقع عیب داخلی خود ترانس نیز عمل می‌کند. کلیدهای قدرت طرف فشار ضعیف یا ثانویه ترانس فقط در مواقع اتصالی یا اضافه بار ایجاد شده در طرف فشار ضعیف و انشعابات مصرف کننده عمل می کند. همچنین در خطوط هوایی ترانس توسط برق گیر در مقابل رعد و برق یا ولتاژهای موجی خط محافظت می شود و قبل از صدمه زدن به ترانس به زمین تخلیه می شود. ترانسی که به مدار فشار متوسط وصل می شود ممکن است دارای انشعابات فرعی باشد که به یک فاز از سه فاز معمولی اصلی متصل شود. این انشعاب معمولاً از طریق فیوز خط یا فیوز جدا کننده صورت می گیرد و در موقع وقوع اتصالی یا اضافه بار در مدار فرعی آن را از مدار داخلی جدا می نماید.
مدارات سه فاز اصلی ممکن است دارای انشعاب هایی متعدد سه فاز باشد که گاهی از طریق کلیدها و گاهی اوقات از طریق فیوزهای جدا کننده یا فیوزهای خط دیگر به یکدیگر متصل شوند. در بعضی موارد تعدادی از انشعابات فرعی سه فاز می توان از طریق کلیدهای مجدد نیز به مدار اصلی سه فازه متصل شوند، به هنگام وقوع اتصالی در انشعابات فرعی، کلیدهای وصل مجدد عمل می کنند و انشعابات فرعی را از اصلی جدا می نمایند با اینکه فیوزها یا جدا کننده های خط هم این کار را انجام می‌دهند، ولی قبل از این که انشعابات فرعی به طور دائمی باز بماند، کلید وصل مجدد می‌تواند دوباره انشعاب فرعی را به اصلی وصل کرده و با تاخیر زمانی از پیش تنظیم شده، آن را چند مرتبه برقرار کند.
این عمل به این خاطر انجام می شود که ممکن است یک اتصال صرفاً طبیعی گذرا داشته باشد مانند افتادن یک شاخه درخت روی خط. پست توزیع از طریق شینه ایستگاهی، شبکه سه فاز را تغذیه می نماید. زمانی شبکه سه فاز به عنوان یک مدار یا فیدر نامیده می شود که از طریق یک کلید قدرت تحت حفاظت و گاهی اوقات از طریق یک تنظیم کننده ولتاژ به شینه متصل می گردد. معمولاً تنظیم کننده ولتاژ شکل تغییر یافته یک ترانس است که کمک می کند تا ولتاژ خروجی در تغذیه کننده ولتاژ در بعضی موارد به جای این که ولتاژ یک تغذیه کننده قار می گیرد تا ولتاژ آن تغذیه کننده جزء را تنظیم نماید.
عوامل موثر در اتصالی کابلها
معمولاً کابلها به علت اینکه در خاک دفن می شوند امکان معیوب شدن آنها نیز هست. عواملی از ق بیل پوسیدگی کابل، کلنگ خوردگی، نفوذ آب در کابل، ضربه‌های مکانیکی وارد به کابل، کشیدن جریان بالا از کابل، رعایت نکردن اصول دفن کردن کابل در خاک، خمش بیش از حد کابل، کابل کشی و جریان ندادن در کابل طی مدت طولانی و… که باعث به وجود آمدن اتصالی در کابل می شود و کابل دچار عیب می شود.
عیب‌یابی و اکیب عیب یاب
بنا به دلایل بالا در اداره برق برای پیداکردن عیب کابل واحدی به نام اکیپ عیب‌یابی کابل وجود دارد که در گروههای فشار ضعیف (380 ولت)، فشار متوسط (20 کیلوولت)، فشار قوی (63 کیلوولت) تقسیم می شوند. در عیب‌یابی فشار ضعیف معمولاً کابل های حامل ولتاژ 10-5 کیلو ولت عیب‌یابی می شود قسمت عیب‌یابی زیر نظر دیسپاچینگ هر منطقه قرار دارد و کار عیب‌یابی تشخیص عیب کابل دفن شده در زمین و اطلاع آن به دیسپاچینگ برای رفع عیب توسط اکیپ مفصل بند می باشد.
در کل استان تهران به شش قسمت شمال شرق، شمال غرب، جنوب شرق، جنوب غرب، مرکز تقسیم شده است که هر کدام اکیپ خاصی از عیب‌یابی در منطقه دارد که مکان مورد نظری را که اینجانب در آن واحد کارآموزی خود را گذراندم اکیپ عیب‌یابی کابلای 20 کیلوولت شرکت توزیع برق منطقه ای شمال شرق می باشد. که مناطق پاسداران، شمیرانات، نارمک، تهرانپارس، لواسانات، رودهن، بومهن، جاجرود و… زیر پوشش واحد و اکیپ عیب‌یابی شمال شرقی تهران می باشد برای توضیح کار عیب‌یابی این نکته را باید در نظر گرفت که اگر کابلی دچار عیب و یا اتصالی شود در پست مربوط به همان کار رله های حفاظتی مانند سکسیونر و دیژنگتورها عمل کرده و بار موجود روی کابل را قطع می کنند.
با قطع شدن کلیدهای حفاظتی اکیپ حوادث اطلاعات مورد نظر را به دیسپاچینگ منطقه مربوطه ارائه می کند یعنی منحل قطع شدگی و یا اینکه اتصالی در کدام کابل میباشد اطلاع می دهد قسمت دیسپاچینگ وجود عیب را به اکیپ عیب‌یاب اطلاع داده سپس اکیپ به محل مورد نظر اعزام می شوند.
قبل از انجام هرگونه عملیات باید اکیپ حوادث نیز در محل حاضر باشند تا اجازه کار را به اکیپ عیب یاب بدهند. نقش اکیپ حوادث در خطوط 20 کیلوولت بسیار اهمیت داد این اکیپ با هماهنگی بین اکیپهای دیگر مخصوصاً اکیپهای مفصل بند و هوایی عهده دار قطع و وصل برق را از پستها دارند زیرا در صورت اشتباه از این اکیپ مسائل غیر قابل جبرانی به وجود می آید به همین دلیل تمام اکیپ ها باید قبل از انجام عملیات از اکیپ حوادث اجازه کار بگیرند تا حادثه‌ای پیش نیاید.
پس از اجازه کار به اکیپ عیب‌یابی این اکیپ خود را شرع کرده و محل اتصالی را پیدا نموده و به دیسپاچینگ منطقه ای اطلاع داده و دیسپاچینگ منطقه‌ای نیز گروه مفصل بند را خبر کرده تا محل را حفاری و عیب کابل را برطرف کرده و با قراردادن مفصل عیب مورد نظر را از بین ببرید.
وظیفه اکیپ عیب‌یاب
1- پیدا کردن حل اتصالی در کابلها
2- مسیریابی
3- تست ترانس
4- تعیین کابل
که نحوه اجرای این وظایف در قسمتهای بعد توضیح داده خواهد شد. برای پیدا کردن اتصالی روی کابل باید مراحل و عملیاتهای مختلفی را روی آن انجام داد که این عملیات توسط دستگاههایی انجام می شود.
دستگاه های مورد استفاده در عیب‌یابی کابلهای 20 کیلوولت
از جمله دستگاههای که در بخش عیب‌یابی کابلهای 20 کیلوولت استفاده می شود دستگاههای زیر است که تمام این دستگاههای در اتومبیل مخصوصی نصب میشود.
1- دستگاه تستر
2- دستگاه کابل سوز
3- دستگاه رفلکتور
4- دستگاه تخلیه
5- دستگاه فرکانس صوتی
که در زیر به عملکرد تک تک این دستگاهها می‌پردازیم.
دستگاه تستر و عملکرد آن
اولین دستگاهی که در پیدا کردن اتصال کابل مورد استفاده قرار می گیرد دستگاه تستر است وظیفه اصلی این دستگاه پیدا کردن فازهای معیوب در کابل می باشد همانطور که می دانید یک کابل 20 کیلوولت معمولاً از سه رشته تشکیل شده است. R,S,T با این دستگاه می توان پی به معیوب بودن هر کدام از فازها برد.
همچنین از این دستگاه در پست ترانس نیز استفاده می شود. عملکرد این دستگاه در تشخیص فاز معیوب به این صورت است که این دستگاه پس از متصل شدن کابلهای رابط از داخل اتومبیل عیب‌یابی به فازها، به ترتیب به هر فاز جداگانه از طریق این دستگاه می توان ولتاژی را اعمال کرد. همانطور که در شکل مشخص است آ‌خرین رنج این دستگاه 80 کیلوولت است که البطه ولتمتر دستگاه برای رنج 80 کیلوولت و نیز 40 کیلوولت درجه بندی شده است همانطور که در شکل پیداست دکمه هایی روی دستگاه وجود دارد که رنج های مختلف ولتاژی و آمپراژی را تعیین می کنند.
همچنین یک ولم برای بالا بردن تدریجی ولتاژ دستگاه نیز دیده می شود. پس از اعمال ولتاژ روی کابل و بالا بردن ولتاژ به صورت تدریجی اگر مشاهده شود که آمپر متر جریانی را نشان می دهد مشخص می شود که کابل در حال کشیدن جریان است پس فاز مربوطه معیوب شناخته می شود. معمولاً جریان 6/0 میلی آمپر جریان مجاز شناخته می شود و بیشترین آن جریان غیر عادی تلقی می شود.
عملکرد این دستگاه در تست ترانس بدین صورت است که:
کابل رابط را از داخل اتومبیل عیب‌یابی به یکی از بوشینگهای فشار قوی وصل کرده و به همان منوال که ذکر گردید ولتاژ به ترانس القا می شود. هرگاه آمپر متر آمپراژی را غیر از آمپر مجاز نشان داد ترانس معیوب تشخیص داده می شود.
پنچر کردن کابل
در مواقعی که بخواهند کابلی را تعویض و یا تغییر مسیر دهند و یا روی کابل مانور عملیاتی انجام دهند و احتیاج به قطع کابل داشته باشند (قابل توجه است که کابل دچار اتصالی نمی باشد) پس از تعیین کابل توسط اکیپ عیب‌یابی برای اینکه در تشخیص صحیح کابل اطمینان کافی به اکیپ مفصل بند داده شود تا احیاناً برای کارگری که می خواهد کلنگ بزند و قطع کند مشکلی پیش نیاید اکیپ عیب‌یاب موظف است عملیات «پنچر کردن کابل» را انجام دهد.
به این ترتیب که این کار را با «تفنگ تپانچه‌ای شکل» به انجام می رسانند که همانطور که در شکل مربوطه می بینید دارای دو فک است که در دو طرف کابل قرار میگیرد و یک تیغه متحرک میان فک بالائی آن است که یک شیء تپانچه ای شکل که در انتهای این تیغه متحرک بصورت ثابت روی تیغه بالائی قرار دارد وجود دارد و عملکرد آن به این صورت است که یک گلوله در قسمت تپانچه ای قرار داده و با کشیدن ماشه از دور توسط یک سیم بلند عمل شلیک انجام می شود در نتیجه انفجار گلوله باعث پرتاب شدن تیغه فلزی و رد شدن آن از کابل و سوراخ کردن کابل میشود که در کل به این عملیات «عملیات پنچر کردن کابل» می گویند (شکل زیر نمائی از تفنگ تپانچه ای است)
ورودی و خروجی کابل در پستهای (ولت 380/20 کیلوولت)
همانطور که در فشار ضعیف برای مشخص شدن سیم فاز از نل از فازمتر استفاده میشود در پستهای 20 کیلوولت برای آزمایش برقدار بودن یا نبودن شینه ها و سرکابلها از وسیله ای به نام «اپنومتر» استفاده می کنند برای کار با این وسیله کافیست شینه یا سرکابل هر فاز را بین دو شاخک بالای آن قرار دادیم در زیر گلوئی این وسیله (همانطور که در شکل نشان داده شده)چراغی وجود دارد که درصورت برقدار بودن شینه یا سر کابل روشن خواهد شد.
در پستهای زمینی سه فاز، خط 20 کیلوولت به داخل سلولهائی که دارای سه شینه اصلی هستند متصل می شوند یک سلول مختص به خود پست است که در آن شینه‌ها به یک بریکر (کلید فشار قوی) وصل می شوند و از خروجی بریکر به طرف اولیه ترانس داخل پست می روند و طرف ثانویه ترانس که هاوی ولتاژ 380 ولت است به داخل تابلوهای فشار ضعیف می رود در اولین قسمت تابلوی فشار ضعیف سه فاز به یک بریکر فشار ضعیف متصل شده و از طرف دیگر آن خارج و به سه شینه که بصورت موازی با یکدیگر قرار دارند متصل می شود که از این سه شینه و یک شینه دیگر که هاوی نل سیستم می باشد فیدرها و خروجی ها برای مصرف کننده ها گرفته میشود که البته روی هر فیدر سه فیوز برای سه فاز نصب شده است که در شکل نشان داده شده است.
در بخش سلولهای مختص به 20 کیلوولت (همانطور که در شکل پیداست) دو سلول دیگر موجود است و همانطور که گفته شد سه شینه که هر کدام حامل یک فاز 20 کیلوولت است قراردارد که این شینه ها در هر سلول به دو سکسیونر متصل شده‌اند که یک سکسیونر آن سکسیونر اصلی می باشد که سرکابلها را به شینه ها مرتبط می‌سازد و دیگر سکسیونر زمین می باشد که برای حفاظت بیشتر از آن استفاده می‌کنند البته در سیستمهای قدیمی مربوط به ساخت سلولها سه سکسیونر بکار می‌برند یعنی یک سکسیونر قبل از سکسیونر اصلی قرار داده که ابتدائاً برق توسط این سکسیونر قطع می شد که در اصطلاح به این سلولها (سلولهای BBC) گفته می شود.
همانطور که در شکل ملاحظه می کنید عمل سکسیونر زمین در اصطلاح زمین کردن سرکابلها می باشد با چرخاندن اهرم این سکسیونر سه فاز در کابل با زمین در تماس قرار می گیرند این عمل به این دلیل انجام می شود که اگر احتمالاً کابل دارای برق باشد و یا پس از قطع برق حالت خازنی پیدا کرده و در خود مقداری جریان نگه داشته باشد با اتصال فازها به زمین جریان مورد نظر تخلیه شود اگر این کار انجام نشود ممکن است در هنگام برخورد دست یا بدن کارگر با کابل عمل تخلیه بار کابل از بدن کارگر انجام شود و ایجاد حادثه کند که این وظیفه به عهده اکیپ حوادث میباشد در مورد سرکابلها لازم به ذکر است که برای کابلهای خشک بهتر است از «سرکابل حرارتی» و برای کابلهای روغنی از «سرکابل چدنی» استفاده شود.
پستهای ولت 380/20 کیلوولت معمولاً رینگ هستند یعنی در صورت ایجاد فالت روی یک کابل این پست از طریق کابل دیگر تغذیه می شود یعنی دو کابل ورودی و یک کابل خروجی است هرگاه این پست فقط از یک نقطه تغذیه کند یعنی یک ورودی و یک خروجی داشته باشد در هنگام ایجاد فالت، این پست دچار خاموشی میشود و در اصطلاح این پست را «پست خاموش» می نامند.
مقاله بررسی کامپوزیتها و کاربرد آنها
| دسته بندی | فنی و مهندسی |
| بازدید ها | 3 |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 85 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 117 |
مقاله بررسی کامپوزیتها و کاربرد آنها در 117 صفحه ورد قابل ویرایش
2-1 کامپوزیتها چه هستند؟
ماده کامپوزیتی از ترکیب دو یا چند ماده ساخته می شود تا خواص ترکیبی بی نظیری را ایجاد کند . البته بیان فوق یک تعریف کلی است و می‌تواند آلیاژهای فلزی، پلیمرهیا پلاستیکی ،مواد معدنی . چوب را در بگیرد. «مواد کامپوزیتی مسلح شده با الیاف» با مواد فوق فرق دارند. زیرا اجزای سازنده‌ی این مواد از نظر مولکولی با هم فرق دارند و بصورت مکانیکی قابل جدا شدن هستند. بطور کلی اجزای تشکیل دهنده‌ی مسلح شده با عم عمل می‌کنند، اما در عین حال شکل اصلی خود را حفظ می کنند. خواص نهایی مادهی کامپوزیتی از خواص مواد تشکیل دهنده‌ی آن به مراتب بهتر است.
ایده ساخت کامپوزیتها توسط بشر کشف نشد، بلکه این مواد در طبیعت وجود دارند. برای مثال چوب که از ترکیبی از الیاف سلولزی در زمینه چسبی به نام لیگنین تشکیل شده است، یک کامپوزیت است. صدف جانوران بی‌مهره مثل حلزون و صدف خوراکی مثال دیگری از کامپوزیتها است. بعضی از پوسته صدفها از کامپوزیت‌های پیشرفته‌ای که بدست بشر ساخته شده، سختتر و محکمتر است. دانشمندان کشف کرده‌اند الیاف که از شبکه تار عنکبوت بدست می‌آیند از الیافی که بطور مصنوعی تولید می‌شوند، محکمتر است. در هند،یونان و دیگر کشورها، صدها سال بود که از مخلوط سبوس یا کاه با خاک رس برای ساختمان‌سازی استفاده می شد. مخلوط سبوس و خاک اره با خاک رس مثالی از «کامپوزیت با ذرات ریز» و مخلوط خاک رس با کاه نمونه ای از «کامپوزیت الیاف کوتاه» است. این مواد مسلح کننده برای بهبود کارائی کامپوزیت اضافه می شود.
مفهوم اصلی کامپوزیت به معنی دارا بودن یک ماده زمینه‌ای (ماتریس) مناسب است. معمولاً مواد کامپوزیتی بوسیله الیاف مسلح کننده دریک زمینه رزیتی ساخته می‌شوند. مسلح کننده‌ها می‌توانند الیاف، ویسکرها و .. بوده و زمینه می‌تواند از جنس فلزات، سرامیکها یا پلاستیکها باشند.
مسلح کننده‌ها می‌توانند از پلیمرها،پلاستیکها، و فلزات ساخته شوند. الیاف می‌توانند بصورت بهم پیوسته، زنجیره‌های بلند یا کوتاه باشند. کامپوزیت‌هایی که با زمینه پلیمری ساخته می‌شوند، رایج‌تر هستند و بطور وسیع در صنایع مختلف بکار می‌روند. در این کتاب کامپوزیت‌هایی که زمینه‌ی آنها از جنس رزین برپایه پلیمری است، بررسی می شوند. این مواد می‌توانند جزء «رزیتهای ترموست» یا «رزینهای ترموپلاستیک» باشند.
بافت یا الیاف مسلح کننده باعث استحکام و سختی کامپوزیت می شود. در حالیکه زمینه سبب سختی و مقاومت به خوردگی کامپوزیت می گردد. الیاف مسلح کننده می‌تواند بصورت شکلهای مختلفی از الیاف پیوسته بلند با بافتهای موجدار تا الیاف کوتاه تکه‌تکه و حصیری (درهم گیرکرده) وجود داشته باشند. هریک از این اشکال خواص مختلفی را ایجاد می‌کنند. این خواص شدیداً به روشی که الیاف در کامپوزیت قرار داده می‌شوند، بستگی دارد. دریک کامپوزیت تمامی شکلهای فوق‌الذکر و یا یکی از آنها می‌تواندت مورد استفاده قرار گیرد. موضوع مهمی که در مورد کامپوزیتها بایستی در نظر گرفته شود این است که الیاف نیرو تحمل می‌کند و لذا حداکثر استحکام کامپوزیت در راستای محور الیاف است. وجود الیاف بلند پیوسته در جهت اعمال نیرو باعث می شود که خواص کامپوزیت کاملاً با خواص رزین متفاوت باشد. کامپوزیتی دارای الیاف به شکل بصورت تکه‌های کوچک است، خواص ضعیفتری نستب به کامپوزیتی که الیاف آن بصورت پیوسته است، از خود نشان می‌دهد. شکل الیاف برحسب نوع کاربرد (مهندسی یا غیرمهندسی) و روش ساخت انتخاب می شود . برای کاربر دهای مهندسی (ساختمانی)، الیاف پیوسته یا بلند پیشنهاد می شود. در حالیکه برای کاربردهای غیرمهندسی (غیرساختمانی) الیاف کوتاه انتخاب می شود. در ریخته‌گری تزریقی و ریخته‌گری تحت فشار از الیاف کوتاه، در حالیکه در تابیدن تارها،بسته‌بندیهای رولری و پولتروژن از الیاف پیوسته استفاده می شود.
3-1 نحوه عملکرد الیاف و زمینه
ماده کامپوزیتی با مسلح کردن پلاستیکها توسط الیاف تشکیل می‌شوند برای درک بهتر رفتار کامپوزیتها، باید اطلاعات دقیقی از نقش الیاف و مواد زمینه در کامپوزیتها در دسترس باشد،مهمترین وظایف الیاف و زمینه کامپوزیتها بشرح زیر است:
وظایف مهم و اصلی الیاف در کامپوزیتها عبارتند از:
§ تحمل بار و نیرو؛ در یک کامپوزیت ساختمانی(مهندسی) 70% تا 90% نیرو توسط الیاف تحمل می شود.
§ سختی، استحکام، پایداری گرمایی و بقیه‌ی خواص ساختاری در کامپوزیتها به الیاف آن بستگی دارد.
§ هدایت الکتریکی یا عایق بودن کامپوزیت، به نوع الیاف مورد استفاده در آن بستگی دارد.
زمینه (مادهی زمینه) وظایف زیر را در ساختار کامپوزیت انجام می‌دهد. بسیاری از این وظایف برای عملکرد مطلوب یک مادهی کامپوزیت ضروری است. الیاف موجد در زمینه و یا خود الیاف به تنهایی بدون حضور مادهی زمینه و یا یک چسب بندرت استفاده می شود. وظایف مهم زمینه کامپوزیت شامل موارد زیر است.
§ زمینه؛ الیاف را به هم پیوند می‌دهد و بار وارده به کامپوزیت را به الیاف را منتقل می‌کند. زمینه، به ساختار ماده ی کامپوزیتی سختی،یکپارچگی و شکل می‌بخشد.
§ زمینه؛ الیاف را ایزوله می‌کند. بطوریکه تکه‌تکه الیاف می‌توانند به طور جداگانه نقش خود را ایفا کنند. این عمل تجمع آنها را کاهش داد ویا آن را متوقف می‌کند.
§ زمینه؛ سطحی با کیفیت پرداخت خوب بوجود آورده و کمک می‌کند که محصول دارای شکل نهایی یا نزدیک به آن باشد.
§ زمینه از الیاف در مقابل هجوم شیمیایی و آسیبهای مکانیکی (سایش) محافظت می‌کند.
§ خواص شکل دهد از قبیل : انعطاف پذیری، استحکام فشاری و … به نوع ماده زمینه بستگی دارد. زمینه انعطاف‌پذیر باعث افزایش چقرمگی ساختار می شود و در جائیکه به چقرمگی بیشتری نیاز باشد از کامپوزیتها با زمینه ترموپلاستیک استفاده می شود.
§ نحوه شکست مادهی کامپوزیت، نه تنها بشدت به نوع مادهی زمینه‌ی بستگی دارد، بلکه به میزان سازگاری آن با الیاف نیز وابسته است.
4-1 مزایای خاص کامپوزیتها
معمولاً، کامپوزیتها برای کاربردهایی که کارآیی زیاد و وزن کم لازم است، طراحی و ساخته می‌شوند. این مواد دارای مزایای بسیار زیادی نسبت به مواد مهندسی سنتی هستند که در زیر شرح داده می شود:
1) مواد کامپوزیتی قابلیت یکپارچه کردن اجزا را دارند،چند جزء فلزی مختلف می‌تواند با یک کامپوزیت جایگزین شود.
2) با قرار دادن سنسورهایی در ساختارهای کامپوزیتی میتوان آنها را به سرویسهای ردیابی مجهز کرد .از این امکان برای آشکارسازی آسیب ناشی از خستگی در ساختار هواپیما استفاده می شود و نیز می تواند برای ردیابی جریان رزین در فرایند RTM (قالبگیری رزین) استفاده گردد. مواد دارای سنسور، را مواد هوشمند می‌نامند.
3) مطابق جدول (1-1) کامپوزیت‌های سختی ویژه‌ی (نسبت سختی به دانسیته) بالایی دارند. کامپوزیتها دارای سختی فولاد، با یک پنجم وزن آن و دارای سختی آلومینیوم، با یک دوم وزن آن هستند.
4) استحکام ویژه‌ی (نسبت استحکام به چگالی) کامپوزیتها بسیار بالا است. به همین دلیل هواپیما و اتومبیل سریعتر حرکت کرده و سوخت کمتری مصرف می کنند. استحکام ویژه‌ی کامپوزیتها 3 تا 5 برابر آلیاژهای فولاد و آلومینیوم است. به دلیل سختی ویژه و استحکام ویژه‌ی بالاتر، قطعات کامپوزیتی وزن کمتری نسبت به قطعات مشابه دارند.
5) استحکام خستگی (حد دوام) کامپوزیتها بسیار بالا است. آلیاژهای فولاد و آلومینیوم دارای حد خستگی خوبی در حدود 50% استحکام استاتیکی خود هستند. کامپوزیت‌های کربن/اپوکسی با الیاف همجهت دارای استحکام خستگی بالایی نزدیک به 90% استحکام استاتیکی خود می باشد.
6) کامپوزیتها مقاومت به خوردگی خوبی دارند. آهن و آلومینیوم در حضور آب و هوا خورده می‌شوند لذا احتیاج به پوشش و آلیاژ خاص دارند. اما لایه‌ی بیرونی کامپوزیتها از پلاستیک است، لذا مقاومت شیمیای و مقاومت به خوردگی آنها بسیار خوب است.
8-1 صنعت ساختمان سازی
صنعت ساختمان سازی و شهرسازی دومین مصرف کنندگان مهم کامپوزیت ها هستند. معماران و مهندسین ساختمان متفق‌القول هستند که در آینده، سازه‌های ساخته شده در آمریکا، مخصوصاً پل‌های موجود در راههای اصلی وضعیت بدی خواهند داشت. بطوریکه براساس اسناد ‹‹اداره مرکزی راه و ترابری آمریکا›› ، 42% از پل‌های محلی احتیاج به مرمت دارند و بقیه متروک می‌گردند. دولت مرکزی تقریبا 87 میلیارد دلار بودجه در 20 سال آینده صرف نوسازی ساختمان‌ها نموده است. انگیزه اصلی استفاده از پلاستیک‌های مسلح شده با شیشه و کربن برای پل‌ها، کاهش هزینه‌های نصب، تعمیر و نگهداری و افزایش طول عمر و بهبود مقاومت به خوردگی و دوام پل‌ها است. از طرف دیگر، به دلیل نصب و تعمیر سریع ، ترافیک در جاده‌ها و معابر به حداقل خود می‌رسد.
استفاده کامپوزیت‌هایی از قبیل: کامپوزیت‌های اپوکسی/ شیشه،اپوکسی/ کربن، و آرامید/ اپوکسی در مطالعه، زمین لرزه و مسائل مربوط به زلزله علاوه بر رشد چشمگیر آن، بسیار موفقیت آمیز بوده است.
7-8-1 کاربردهای صنعتی
استفاده از کامپوزیتها در کابردهای صنعتی مختلف توسعه یافته است. از کامپوزیتها در ساخت غلتک های صنعتی و شفتها برای صنعت چاپ و شفتهای متحرک صنعتی برای برجهای خنک کننده استفاده می شود.
بکارگیری کامپوزیتها با الیاف بافته (درهم رفته) برای موارد فوق‌الذکر بسیار مفید است. کامپوزیت‌های ساخته شده با الیاف کوتاه به روش ریخته‌گری تزریقی، در پیستونها، غلتک، پمپها و بوشها کاربرد دارند. همچنین از کامپوزیتها برای بهبود سختی، زمان پاسخگوی و کاهش استهلاک در ساختن بازوهای روبات استفاده می شود.
مواد اولیه برای ساخت قطعه
1-2 مقدمه
برای تولید قطعه، در هر روش ساخت از نوع خاصی ماده اولیه استفاده می شود. این ماده اولیه ممکن است ، برای یک روش ساخت مناسب باشد و در جایی دیگر همان ماده ممکن است ، برای روش ساخت دیگر مناسب نباشد.
به عنوان مثال، برای ساخت قطعه‌ای بشکل کروی از فرایند قالبگیری تزریقی مواد ترکیبی استفاده می شود، در صورتیکه از این روش نمی توان برای تابیدن تارها و یا فرایند پولتروژن استفاده کرد. دراثر موارد از تابیدن تراها و پولتروژن ،برای الیاف پیوسته و سیستمهای باز رزین مرطوب استفاده می شود. در فرایند تابیدن تارها، که برای ساختن چوب گلف،تیوبهای دوچرخه و سایر تولیدات مشابه استفاده می شود، به مواد پری‌پرگ نیاز است. از اینرو، برای ساخت محصولات کامپوزیتی،آگاهی داشتن از خواص مواد اولیه موجود بسایر ضروری و مهم است.
بطور کلی فرآیندهای ساخت کامپوزیتها را می توان به دو گروه، (1) مواد کامپوزیت ترموست و (2) مواد کامپوزیت ترموپلاستیک تقسیم کرد. ترموست‌ها موادی هستند که فقط یکبار جامد می شوند و مجدداً نمی‌توان آنها را ذوب کرد. درصورتیکه ترموپلاستیک‌ها موادی هستند، که فقط یکبار جامد می شوند و مجدداً نمی‌توان آنها را ذوب کرد. درصورتیکه ترموپلاستیک‌ها موادی هستند، که بعد جامد شدن میتوان دوباره آنها را ذوب و مجدداً شکل دهی نمود. فرآور، سرمایه‌گذاری،قابلیت‌بازیابی، انبار کردن و کارآئی مواد ترموست و ترموپلاستیک دارای مزایا و معایب خاص خودشان هستند. در تمامی سیستمهای کامپوزیتی دو جزء اصلی، مانند تقویت‌کننده‌ها (استحکام دهنده) و رزین وجود دارد.
2-2 تقویت‌کننده ها (استحکام دهنده‌ها یا مسلح‌کننده‌ها)
تقویت کننده‌ها از اجزای مهم کامپوزیتها هستند . این اجزاء برای ایجاد سختی و استحکام در کامپوزیتها لازم هستند. تقویت‌کننده‌ها ساختاری میله‌ای شکل دارند. رایج‌ترین تقویت‌کننده‌ها، الیاف از جنس شیشه، کربن، آرامید و بر هستند. معمولاً قطر الیاف بین 5 میکرون (0002/0اینچ) تا 20 میکرون (0008/0 اینچ) است. قطر الیاف شیشهای بین mتا m8، الیاف آرامیدی m5/12 و الیاف بر m100 است. بدلیل قطر کم، الیاف بسیار انعطاف‌پذیرند و به آسانی به شکلهای مختلف در می آیند. معمولاً الیاف برای کاربردهایی از قبیل تابیدن یا بافتن بصورت رشته‌ای (ایجاد الیاف بصورت تاروپود) ساخته می شود. سپس الیاف به دور ماسوره یا قرقره پیچانده شده و بصورت به بازار عرضه می‌شوند. دسته‌های مجتمع از الیاف تابیده شده را ‹‹ فیتیله›› و دسته‌های الیاف کربنی تابیده ندشه را ‹‹الیاف خام›› می‌نامند. در کامپوزیتها،استحکام و سختی توسط الیاف تأمین می شود و زمینه باعث یکپارچگی ساختمان کامپوزیت شده و همچنین نیرو را به الیاف منتقل می‌کند.
الیاف در مواد کامپوزیتی می‌تواند بصورتهای مختلفی: از الیاف پیوسته گرفته تا الیاف منقطع، از الیاف بلند گرفته تا الیاف کوتاه و از الیاف آلی گرفته تا الیاف معدنی باشند. بطور وسیع از شیشه، کربن،آرامید و بر برای ساخت الیاف تقویت کننده‌ها پلاستیکی (FRP) استفاده می شود. بدلیل فراوانی شیشه، الیاف شیشهای از دیگر الیاف ارزانتر است. سه نوع اصلی الیاف شیشهای وجود دارد: (1) ‹‹شیشه از نوع E›› ، (2) شیشه از نوع S›› و (3) ‹‹ شیشه از نوع S2›› حدود 00/5 دلار بر پوند است. استحکام و مدولهای الیاف کربن از کم تا زیاد متغیر است. قیمت الیاف کربنی حدوداً بین 00/8 دلار بر پوند تا 00/60 دلار بر پوند تغییر می‌کند. قیمت الیاف آرامیدی تقریباً بین 00/15 دلار بر پوند تا 00/20 دلار بر پوند است. تعدادی از رایج‌ترین انواع تقویت‌کننده‌ها (استحکام دهنده‌ها) عبارتند از:
· الیاف خام پیوسته‌ی کربنی، فیتیله شیشه ای، تارورشته‌های آرامیدی.
· الیاف خرد شده‌ی منقطع.
· الیاف بافته شده .
· الیاف بافته‌ی چند جهته (بهم وصل شده برای اصلاح خواهی سه بعدی).
· منگنه ودوخته شده.
· تابیده و بهم پیوسته بصورت سه‌بعدی.
الیاف پیوسته برای تابیدن تارها، پولتروژن، بافتن، تاباندن و کاربردهای پری‌پرگ استفاده می شود. الیاف پیوسته. بیشتر درسیستم‌های رزین ترموست و ترموپلاستیک بکار می روند. از الیاف منقطع برای ساخت قطعات به روش قالبگیری تزریقی و قالب گیری تحت فشار استفاده می شود. الیاف منقطع با بریدن الیاف پیوسته ساخته می شود. در فرآیندهای پاششی و سایر فرآیندها، از الیاف پیوسته استفاده می شود. اما قبل از کاربرد این الیاف توسط ماشین، به قطعات کوچک قابل استفاده بریده می شود.از الیاف بافته شده بصورت پارچه، برای ساختن پری‌پرگ و همچنین برای ساختار ورقه‌ای برای کاربردهای مختلف از قبیل: قایقرانی، کشتیرانی و ورزش استفاده می شود. این ورقه‌ها و صفحات، بوسیله قیطان‌ها (نواری‌های باریک) و سایر فرآیندها ساخته می شود وسپس به عنوان تقویت‌کننده برای فرایند (RTM) و سایر عملیات قالبگیری بکار می رود.
در بخش بعدی . بطور مختصر روشهای ساخت الیافی کربن، شیشه و کولار بیان میشود.
2-1-3-2 فنلیکها
فنلهای FAA و JAR، بدلیل دود کم و مسمومیت کمتر، از اهمیت و شایستگی بیشتری برخوردار هستند. از این مواد برای ساختار داخل هواپیما و دیواره‌های آشپزخانه استفاده می شود. و همچنین در مصارف تجاری دیگر بدلیل قیمت کم پایین، مقاومت بیشتر دربرابر آتش و تولید دود کم مورد استفاده قرار می گیرند.
فنلیکها، از واکنش فنل (اسید کربولیک) و فرم آلدوید تشکیل می‌شوند. سرعت این واکنش با افزودن اسید یا باز افزایش می‌یابد. از اوره، ریسورکینول یا ملامین میتوان به جای فنل استفاده نمود تا خواص مختلف بدست آید. در حقیقت، از مشخصه‌هایی که فرایند سخت شدن (انجماد) آنها را نسبت به سایر رزینهای ترموست، مانند اپوکسی ها متمایز می‌کند،ایجاد آب در طی واکنش اصلاحی می باشد. این آب در طی فرایند خارج می شود. در عملیات قالبگیری تحت فشار، آب می‌تواند با ضربات پرس خارج شود. معمولاً فنلیکها رنگ تیره دارند و بنابراین در کابردهایی که رنگ پارامتر مهمی نیست، استفاده می شوند. عموماً محصولات فنلیکی رنگ قرمز، آبی،قهوه‌ای یا سیاه دارند. برای بدست آوردن محصولات با رنگ روشن، از فرم آلدوید اوره و فرم آلدوید ملامین استفاده می شود. نسبت به سایر مواد مقاوم در برابر آتش، قابلیت و توانایی محصولات فنلیکی در سایر کاربردها از قبیل موارد زیر اثبات شده است:
· مقاومت دما بالا مورد نیاز باشد.
· خواص الکتریکی لازم باشد.
· مقاومت در مقابل ساییدگی مهم باشد.
· مقاومت شیمیایی خوب و پایداری ابعادی بیشتر لازم باشد.
فنلیکها برای روشهای مختلف ساخت کامپوزیتها، از قبیل: تابیدن تارها، RTM ،قالبگیری تزریقی و قالبگیری تحت فشار استفاده می شود. فنلیکها ، قابلیت تولید آسان ،کاهش تولرانس،کاهش ماشینکاری و افزایش استحکام را فراهم می‌کند. از طرفی بدلیل مقاومت دما بالای فنلیکها،از آنها در اجزاء اگزوز ، قطعات موشک ،فضاپیما ،ترمزهای دیسکی استفاده می شود.
4-2 بافتها
دونوع بافت اصلی در صنایع کامپوزیت وجود دارد:
1) بافتهای تابیده شده (پیچ خورده)
2) بافتهای تابیده نشده(پیچ نخورده)
1-4-2 بافتهای تابیده (الیاف بافته شده)
بافتهای تابیده در تریلرها،کانیتزها،پوشش قایق ها، تیغه‌های برجهای آبی و سایر کاربردهای دریایی استفاده می شود. این بافتها با رشته های خام و یا الیافی خام بافته شده و یک لایه تشکیل می دهند. مقدار الیاف در جهان مختلف وسیله‌ی الگو و روش بافت کنترل می‌وشد. برای مثال: دربافتهای تک جهته تابیده،الیاف در امتداد صفر درجه بافته می شوند و 95% وزن کل بافت تشکیل می دهند. در الگوی بافت ساده (مسطح) الیاف در زاویه صفر درجه و 90 درجه بطور مساوی توزیع شده‌آند. همچنین بافتهای دورگه (پیوندی) از ترکیبات مختلف از قبیل ‹‹ شیشه/کربن›› و ‹‹کربن/ آرامید›› قابل تهیه است. به منظور مشخص شدن بافتهای شکافته شده (آسیب دیده) رشته‌هایی از سیم هادی بهمراه الیاف بافته می شود،تا توزیع سهم انرژی در هر قسمت با روش شدن سیمهای درون بافت مشخص گردد. بنابراین آسیب به ساختمان را به حداقل می رسد.
بافتهای پیچیده برای تهیه پری‌پرگ و همچنین به عنوان خوراک (مواد اولیه) برای فرآیندهای SRIM ،RTM استفاده می شود. از مزایای این بافتها قیمت پایین آنهاست.
2-4-2 بافتهای تابیده نشده
در بافتهای تابیده نشده، پس از اینکه الیاف بصورت موازی در کنار یکدیگر قرار گرفتند،بوسیله نخ پلی‌استر به هم دوخته می شوند. زمانی که فقط الیاف در جهت دلخواه است،از ‹‹تارهای تکه جهته›› استفاده می شود. به عنوان مثال در کابردهایی مثل اسکی روی آب، جهت افزایش مقاومت در مقابل خمیدگی از بافتهای موازی در طول چوب اسکی استفاده می شود. در تارهای بافت ، تقویت کننده‌ها در زاویه صفر درجه (با جهت تارها) بصورت موازی باهم قرار دارند. در حالیکه، در تارهای تک جهته بافته شده، تقویت کنند‌ها در زاویه 90 درجه (با جهت تارها) بصورت موازی با هم قرار دارند. معمولاً از تارهای بافته به عنوان الیاف تقویت کننده در لوله‌ها و تیوبها استفاده می شود و همچنین از اجزاء پولترود در جائیکه تقویت کننده در مسیر تارها لازم است، استفاده می شود. بافت سه محوری تارها2 (ْ45 وْ 0) برای افزایش سختی طول و استحکام پیچشی استفاده می شود. در حالیکه از بافت سه‌محوری (ْ 45 وْ90) برای افزایش سختی متقاطع و استحکام پیچشی استفاده می گردد. بافتهای چهار محوری شبه ایزوتروپ هستند مشروط براینکه الیاف در تمامی چهار جهت محور استحکام داشته باشد. معمولاً بافتها در محدوده‌ی وزنی بین dzlyd2 9 تا dzlyd2 200 هستند .
بافتهای تابیده نشده انعطاف پذیری بیشتری در مقایسه با بافتهای تابیده شده از خود نشان می دهند. به عنوان مثال،الیاف را میتوان در هر زاویه‌ای از ْ0 تا ْ90 ، ْ30 ،ْ60 و ْ22 قرار داده و سپس بهم بخیه زد تا لایه‌های الیاف چند محوره ایجاد شود. در حالیکه بافتهای تابیده شده از بافندگی با محورهای ْ0 و ْ90 ساخته می شوند. بافتهای تابیده نشده استحکام بیشتری از خود نشان می دهند،زیرا الیاف مستقیم می باشند. در صورتیکه تابیده شده،الیاف به هم بافته شده و خم شده‌آند. بافتهای تابیده نشده در لایه‌ی ضخیم قابل استفاده است و بدین گونه می توان یک لایه‌ی بدون عیب در بافت تک لایه‌ای بدست آورد. این موضوع بدلیل کاهش مراحل ساخت، برای ساخت لایه‌های ضخیم‌تر از قبیل پوسته‌ی قایق مفید است.
برای ساخت بافتهای شیشه ای تابیده نشده، فتیله‌هایی با شماره‌گذاری در ترکیبات از 113، 218، 450، 675 ، 1200 و 1800 yd/lb انتخاب می‌شوند. برچسب با شماره بزرگتر نشان دهنده‌ی فتیله ظریفتر بوده و در نتیجه طول بیشتری برای دستیابی به وزن مورد نیاز است. انتخاب شماره، براساس نیازهای فیزیکی، مکانیکی و ظرافت لایه های (الیاف و یا تارها) روی هم قرار گرفته انجام میگیرد. رشته‌ها و تارهای ظریفتر بمفهوم حجم الیاف بیشتر و رزین کمتر است که باعث افزایش استحکام و کاهش وزن می شود. برای تأمین نیاز بازار به بافتهای ضخیم‌تر، این بافتها با ترکیب لایه‌هایی از بافتهای دوخته شده‌ی گوناگون تولید می شود.