تفاوت انواع مواد در تولید قطعات یدکی خودرو
انواع مواد مورد استفاده در فرایندهای ساخت و تولید تقریباً بی‌پایان هستند. بنابراین در حالی که یک سازنده برای ساخت یک محصول معمولاً یک طرح اولیه در ذهن خود دارد؛ اما گاهی اوقات انتخاب مواد مناسب برای ساخت محصول موردنظر آن‌طور که باید، مشهود نیست. در واقع انتخاب متریال اشتباه می‌تواند منجر به ساخت محصولی معیوب شود و یا هزینه تولید، مقرون‌به‌صرفه نخواهد بود، که در هر صورت باعث کاهش فروش خواهد شد. انتخاب متریال مناسب یک عامل مهم در هر پروژه تولیدی و تصمیم‌گیری آگاهانه درباره آن ضروری است. امروزه در این خصوص عموماً از استراتژی “Design for “manufacturing (طراحی برای تولید) استفاده می‌شود که در طول آن، توسعه‌دهنده محصول ممکن است در تلاش برای یافتن بهترین متریال ممکن در ساخت یک محصول خاص، چندین ماده را آزمایش و یا حتی مواد کاملاً جدیدی ایجاد کند. از این‌رو، شناخت تفاوت انواع مواد در تولید امری ضروری است که در این مقاله قصد داریم به آن بپردازیم.
برای دیدن انواع پیچ و مهره خودرو کلیک کنید
معرفی انواع مواد در تولید
بیشتر مواد مورد استفاده در صنعت تولید در یکی از سه دسته کلی قرار می‌گیرند: فلزات، سرامیک‌ها یا پلیمرها. ویژگی‌های مکانیکی و فیزیکی انواع مواد در تولید متفاوت هستند که نتیجتاً، این تفاوت‌ها بر تکنیک‌های تولیدی که ممکن است برای ساخت محصولات مختلف از آن‌ها استفاده شوند، تأثیر می‌گذارند. همچنین در کنار این سه دسته اصلی، امروزه نوع دیگری از مواد به نام کامپوزیت‌ها توسعه یافته‌اند که ترکیبی غیرهمگن از ۳ دسته اصلی دیگر هستند.
فلزات
از دیرباز تا به امروز، مهم‌ترین انواع مواد در تولید فلزات بوده‌اند. فلزات مورد استفاده در تولید نیز اغلب آلیاژهایی هستند که از دو یا چند عنصر تشکیل شده‌اند که حداقل یکی از آن‌ها عنصری فلزی است و دیگر مواد تشکیل‌دهنده آن آلیاژ می‌توانند فلزی (مثل مس) یا غیرفلزی (مثل زیرکونیوم) باشند. فلزات و آلیاژها به دو دسته اساسی فلزات آهنی و غیرآهنی طبقه‌بندی می‌شوند.
فلزات آهنی از عنصر آهن به‌عنوان ماده اصلی تشکیل شده‌اند و شامل فولاد و چدن می‌شوند. درحالی‌که آهن خالص کاربرد اقتصادی محدودی دارد؛ اما وقتی با کربن ترکیب شود، کاربرد و ارزش تجاری بسیار بیشتری نسبت به هر فلز دیگری خواهد داشت. در فلزات آهنی، آهن به‌عنوان عنصر اصلی شناخته می‌شود که مقداری کربن نیز به آن افزوده شده است. البته گاهی اوقات انواع عناصر دیگر مثل نیکل، کروم، سیلیسیوم و … در آلیاژهای آهنی برای رسیدن به خواصی خاص افزوده می‌شوند؛ اما آلیاژ آهن-کربن هنوز هم پرکاربردترین فلز آهنی در دنیا است که به‌عنوان فولاد شناخته می‌شود. در واقع فولاد یک آلیاژ بر پایه آهن است که بین ۰.۰۲ تا ۲.۱۱ درصد کربن دارد.
برای دیدن انواع پیچ و مهره پراید کلیک کنید
چدن نیز آلیاژی بر پایه آهن است که بین ۲ تا ۴ درصد کربن دارد که از آن عموماً در ریخته‌گری استفاده می‌شود. این فلزات به‌‌دلیل استحکام کششی و دوام بالا بسیار محبوب هستند؛ اما گستره آلیاژهای آهنی آن‌چنان وسیع است که تقریباً می‌توان هر نوع خواصی را با تغییر در آلیاژ و فرایند ساخت آن‌ها به دست آورد. فولاد کربنی ماده اصلی در صنعت ساخت‌وساز است و برای بلندترین آسمان‌خراش‌ها و طولانی‌ترین پل‌ها از آن استفاده می‌شود. فلزات آهنی همچنین در ساخت ظروف، خطوط لوله صنعتی، خودروها، خطوط راه‌آهن و بسیاری از ابزارهای تجاری و خانگی استفاده می‌شوند.
فلزات غیرآهنی هم از انواع مواد در تولید هستند و فلزات یا آلیاژهایی هستند که مقادیر قابل‌توجهی آهن در خود ندارند. در واقع گاهی اوقات ممکن است در این نوع فلزات از عنصر آهن به‌عنوان جزء آلیاژساز استفاده شود؛ اما عنصر پایه سازنده فلزات غیرآهنی، عنصری به‌جز آهن است. فلزات غیرآهنی که اغلب گرانتر از فلزات آهنی هستند، به‌‌دلیل ویژگی‌های مطلوب مانند وزن کمتر، رسانایی بهتر، خاصیت غیرمغناطیسی یا مقاومت در برابر خوردگی مورد استفاده قرار می‌گیرند. آلومینیوم، مس، سرب، نیکل، قلع، تیتانیوم و روی نمونه‌هایی از فلزات غیرآهنی هستند و از آن‌ها آلیاژهای پرمصرفی مثل انواع آلیاژهای آلومینیومی (مثل سری‌های یک تا ۷ هزار آلومینیوم)، مسی (مانند برنج و برنز)، تیتانیوم (آلیاژهای آلفا و بتا و…) و غیره ساخته می‌شود.
سرامیک‌ها
سرامیک‌ها یکی از قدیمی‌ترین انواع مواد در تولید هستند. سرامیک به ماده‌ای گفته می‌شود که از اجزای فلزی، نیمه‌فلزی و غیرفلزی تشکیل شده باشد. این مواد به‌عنوان سرامیک‌های کریستالی و جامدات آمورف (شیشه) طبقه‌بندی می‌شوند. یکی از تفاوت‌های اصلی سرامیک‌ها با فلزات در نوع پیوندهای بین اتمی آن‌هاست که باعث ایجاد تفاوت‌های عظیمی در خواص مکانیکی، فیزیکی و شیمیایی این مواد می‌شود. مواد خام سنتی سرامیک شامل کانی‌های رسی مانند کائولینیت، سرامیک‌های مدرن از جمله کاربید سیلیکون و کاربید تنگستن هستند. سرامیک‌های کریستالی معمولاً از پودر ساخته می‌شوند و سپس در دماهای زیر نقطه ذوب حرارت داده می‌شوند تا پیوند بین ذرات آن‌ها حاصل شود. در سرامیک‌های کریستالی، اتم‌ها در ساختاری منظم که به آن ساختار کریستالی گفته می‌شود، جای می‌گیرند.
سرامیک‌های آمورف از دیگر انواع سرامیک‌ها هستند که معمولاً از آن‌ها با نام شیشه یاد می‌شود. اصطلاح شیشه با حالت کریستالی در تکنولوژی سرامیک در تضاد است و از آن به‌عنوان «مایع فوق خنک» یاد می‌شود. در واقع در ساختار شیشه‌ای برخلاف ساختار کریستالی، اتم‌ها به‌صورت کاملاً تصادفی در جای خود قرار گرفته‌اند و با هم متصل می‌شوند و هیچ الگوی منظمی در ریزساختار آن‌ها وجود ندارد. معمولاً سریع سردکردن مذاب سرامیک باعث می‌شود تا اتم‌ها نتوانند در ساختاری منظم جای بگیرند. همین موضوع باعث می‌شود تا شیشه نسبت به سایر سرامیک‌ها تفاوت‌های چشمگیری داشته باشد. شیشه را می‌توان ذوب و ریخته‌گری کرد و سپس با استفاده از تکنیک‌های کلاسیک «دمیدن شیشه»، به آن شکل داد. شیشه، ساختار ارجح در بسیاری از سرامیک‌ها است.
برای دیدن انواع پیچ و مهره پژو کلیک کنید
پلیمرها از انواع مواد در تولید
پلیمرها از نوین‌ترین انواع مواد در تولید هستند که قدمت ساخت آن‌ها بسیار کمتر از فلزات و سرامیک‌ها است. پلیمر ماده‌ای متشکل از واحدهای ساختاری مکرر به‌نام «مرس» است که اتم‌های آن الکترون‌های مشترکی برای ساخت مولکول‌های بسیار عظیم دارند. کربن اغلب با یک یا چند عنصر اضافی مانند هیدروژن، نیتروژن، اکسیژن و کلر ترکیب می‌شود تا پلیمرها را تشکیل دهند. پلیمرهای ترموپلاستیک، پلیمرهای ترموست و الاستومرها سه نوع پلیمر موجود در صنعت هستند.
پلیمرهای ترموپلاستیک را می‌توان در معرض چندین چرخه گرمایش و سرمایش قرار داد، بدون اینکه ساختار مولکولی پلیمر تغییر کند. ترموپلاستیک‌های رایج شامل پلی اتیلن، پلی استایرن، پلی وینیل کلراید و نایلون هستند.
پلیمرهای ترموست (گرما سخت) پس‌از خنک‌شدن از دمای بالا، از نظر شیمیایی به یک ساختار سفت تبدیل می‌شوند. اعضای معروف این نوع پلیمر شامل آمینو رزین‌های فنولیک و دیپ‌اکسی‌ها هستند؛ البته برخی از پلیمرهای ترموست هم با مکانیسم‌هایی غیر از حرارت‌دادن، مورد استفاده قرار می‌گیرند. الاستومرها نیز پلیمرهایی هستند که رفتار ارتجاعی قابل‌توجهی از خود نشان می‌دهند و شامل لاستیک طبیعی، سیلیکون نئوپرن و پلی اورتان هستند.
کامپوزیت‌ها از انواع مواد در تولید
کامپوزیت‌ها در بیشتر منابع مهندسی به‌عنوان آخرین طبقه از مواد در نظر گرفته می‌شوند. یک ماده کامپوزیت از دو یا چند فاز تشکیل شده است که معمولاً هر کدام به‌طور مستقل پردازش و سپس به یکدیگر متصل می‌شوند تا ویژگی‌های برتری نسبت به هر یک از مواد سازنده خود را به دست آورند. اصطلاح فاز به یک جرم یکنواخت از مواد، مانند تجمع دانه‌ها با ساختار سلول واحد مشابه در یک ماده جامد اشاره دارد.
ساختار معمولی یک کامپوزیت، از ذرات یا الیاف یک فاز ترکیب‌شده با یک ماتریس از فاز دوم، تشکیل شده است. مواد کامپوزیت در طبیعت وجود دارند، مانند چوب و شاید به‌صورت مصنوعی سنتز شوند. خواص مواد کامپوزیت براساس اجزای تشکیل‌دهنده آن، شکل فیزیکی و نحوه اختلاط آن‌ها برای تولید ماده نهایی تعیین می‌شود. برخی از کامپوزیت‌ها، استحکام بالا و وزن سبک را با هم ترکیب می‌کنند و آن‌ها را برای کاربردهایی مانند بال هواپیما، بدنه خودرو، بدنه قایق، راکت تنیس و میله‌های ماهیگیری ایده‌آل می‌کند. سایر کامپوزیت‌ها، قوی و سخت هستند و توانایی حفظ این خواص را در دماهای بالا دارند؛ مانند ابزارهای برش کاربید سیمانی.
کامپوزیت‌های زمینه فلزی، کامپوزیت‌های زمینه سرامیکی و کامپوزیت‌های زمینه پلیمری ۳ نوع کامپوزیت هستند که در ادامه به بررسی آن‌ها خواهیم پرداخت.
فروشگاه نوبخت تولید کننده پیچ و مهره پژو
- کامپوزیت‌های زمینه فلزی (Metal matrix composites یا MMC): یک ماتریس فلزی و یک فاز پراکنده، کامپوزیت‌های زمینه فلزی را تشکیل می‌دهند. MMCها با توزیع یک ماده تقویت‌کننده، در سراسر یک ماتریس فلزی ایجاد می‌شوند. کامپوزیت‌های مبتنی بر آلومینیوم، کامپوزیت‌های مبتنی بر منیزیم، کامپوزیت‌های مبتنی بر تیتانیوم، کامپوزیت‌های مبتنی بر مس و کامپوزیت‌های مبتنی بر سوپرآلیاژ، پرمصرف‌ترین کامپوزیت‌های زمینه فلزی هستند.
- کامپوزیت‌های زمینه سرامیکی (Ceramic matrix composites): از یک ماتریس سرامیکی و مواد اضافی موجود در آن ساخته شده‌اند. هم الیاف و هم ماتریس می‌توانند از هر ماده سرامیکی ساخته شوند و الیاف کربنی نیز به‌عنوان یکی از پرمصرف‌ترین مواد در ساخت کامپوزیت‌های سرامیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند. از CMCها اغلب در صنایع هوافضا و انرژی استفاده می‌شود.
- کامپوزیت‌های زمینه پلیمری (Polymer matrix composites): کامپوزیت‌های زمینه پلیمری از طیفی از الیاف کوتاه یا پیوسته تشکیل شده‌اند که توسط یک ماتریس پلیمر آلی به هم متصل می‌شوند. PMCها عموماً برای تحمل بار مکانیکی بیشتر نسبت به پلیمرهای معمولی ساخته می‌شوند. ترموست‌ها و ترموپلاستیک‌ها دو نوع پلیمر هستند که به‌عنوان رزین‌های زمینه‌ای در تولید کامپوزیت‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.
سخن پایانی
انواع مواد در تولید به 4 دسته اصلی تقسیم می‌شوند که هر کدام نیز دارای زیرشاخه‌های بسیاری هستند. همچنین درحال‌حاضر فرایندهای بسیاری مثل ماشین‌کاری، ریخته‌گری، پرینت سه‌بعدی، متالورژی پودر و …، برای پردازش هر کدام از این مواد وجود دارند. به‌طورکلی انتخاب انواع مواد برای ساخت یک محصول خاص، با توجه به ویژگی‌های مطلوب نهایی آن محصول صورت می‌گیرد و سپس فرایند و مراحل پردازش ماده و ساخت و تولید محصول تعیین می‌شود. فروشگاه نوبخت فعال در زمینه فروش انواع پیچ و مهره خارجات پژو و پراید میباشد.
