التعريف بالمعادن


التعريف بالمعادن احتلت المعادن أهمية كبيرة في مختلف نواحي الحياة منذ العصور القديمة , و زادت الحاجة إليها مع تطور المجتمعات , و دفع اكتشاف المعادن المختلفة العلماء الى اختراعات جديدة و أحدثت ثورة في عالم المواصلات و الاتصالات و التصنيع , ساهمت في تقدم البشرية نحو حياة عصرية , و زيادة رفاهية الإنسان
فالمعادن تدخل في جميع الصناعات الخفيفة و الثقيلة .

تعريفات

*متانة المعدن : هي قدرة المعدن على مقاومة الإنهيار , تحت تأثير القوى الخارجية المؤثرة عليه .
*المرونة : قدرة المعدن على استعادة شكله عند إزالة التحميل المسبب لتغيير الشكل .
*اللدونة : قدرة المعدن على تغيير شكله و أبعاده تحت تأثير قوى خارجية .
*التزحف : تغيير شكل وأبعاد المعدن تدريجياً ببطء بسبب التعرض لدرجات حرارة مرتفعة , مما يؤدي الى استطالة المعدن و نقصان المقطع العرضي له , الذى قد يؤدي الى كسر الجزء .

تحديد خصائص المعادن

تحدد الخواص التكنولوجية قدرة المعدن على تحمل التغير في شكله أثناء عمليات التشغيل , و هذه الخواص تتحدد بواسطة الإختبارات التكنولوجية للمعادن .

اختبارات المعادن
*إختبار التطبيق.
* إختبار الثني.
*إختبار السحب.
* الإختبار بالشد.
*إختبار الصلادة.
*إختبار مقاومة الصدمات .
* إختبار مقاومة التزحف .

اختبار التطبيق

يستخدم لتعيين قدرة المعدن على الإنثناء بزاوية معينة حتى تتوازى جوانبه أو تنطبق , و يمكن إجراءه على البارد أو الساخن للألواح ذات سمك 30 ملم , و يجب ألا تكون بالعينة بعد إجراء الإختبار شروخ أو كسور أو تمزقات

 

 

 

التعريف بالمعادن

 

 

 

إختبار الثني

يجرى للألواح الرقيقة أو الأسياخ المشغلة على البارد , يثبت أحد أطراف العينة ثم يثنى الطرف الآخر الى اليمين و إلى اليسار عدة مرات حتى تنكسر , فيحدد عدد مرات إنثناء المعدن صلاحيته للأعمال المختلفة .
إختبار السحب
*يجرى لتحديد قدرة المعدن على تحمل التشكيل بالكبس و السحب على البارد , في هذا الاختبار يضغط على قطعة المعدن ثم تدّور عليها عجلة مع الضغط و تستمر عملية الضغط حتى ظهور أول شرخ فيها .
الإختبار بالشد
يجرى لتحديد متانة المعادن و لدونتدها , و ذلك بتطبيق شد من طرفي قطعة المعدن و الاستمرار حتى ظهور أول شرخ .

إختبار الصلادة

يجرى لتحديد قدرة المعدن على مقاومته لانضغاط الأجسام الأخرى الأكثر صلادة فيه
إختبار مقاومة الصدمات
يجرى لتحديد مدى مقاومة المعدن للإنكسار عند تعرضه للصدمات , و ذلك بضرب المعدن بكرة بندولية من الصلب المقسى .
إختبار مقاومة التزحف
يجرى لتحديد مقاومة المعدن للتغيّر التدريجي في شكله و أبعاده بسبب التعرض لدرجات الحرارة العالية

صدأ المعادن و طرق مقاومته

* طبيعة الصدأ : يتآكل سطح المعادن الموجودة في حالة تفاعل كيميائي أو كهروكيميائي مع الوسط الخارجي , و يسمى مثل هذا التآكل بالصدأ .
و ينشأ الصدأ نتيجة تفاعل المعدن مع الغازات الجافة و السوائل مثل تأكسد صمامات الماكينات أو نتيجة ظهور تيار كهربائي بسبب تفاعل المعدن مع الماء أو الجو الرطب .
يسبب الصدأ خسائر كبيرة للإقتصاد الوطني حيث يدمر كمية كبيرة من المنشآت و الماكينات المعدنية .
طرق مقاومة الصدأ

وقاية المعادن بإضافة عناصر سبيكية
الوقاية بالأغلفة الأكسيدية
الطلاء بالمعادن
الطلاء بالمواد غير المعدنية

وقاية المعادن بإضافة عناصر سبيكية

و ذلك باضافة عناصر الكروم أو النيكل إلى السبيكة بحيث تزيد من صلابته و تقلل إمكانية حدوث الصدأ
الوقاية بالأغلفة الأكسيدية
* و ذلك بغمس المشغولات المعدنية في محلول مائي للصودا الكاوية أو محلول ملح البارود .
الطلاء بالمعادن
و ذلك بتغطية المعدن بمعدن آخر بحيث يختلف جهد المعدن الواقي عن جهد معدن التغطية , و من أكثر طرق الطلاء انتشاراً :
1. الجلفنة : و هي طريقة بسيطة تعتمد على غمس الجزء المراد طلاءه و قطعة الطلاء في حوض فيه محلول متأين .
2. التغطية الإنتشارية : و هي التغطية بالألمنيوم أو الكروم أو السيلكون لزيادة مقاومتها للصدأ و التآكل .
3. التغطية بالنثر : و هي نثر المعدن المصهور بواسطة ضغط الهواء على سطح المعدن المراد وقايته , و تكون التغطية بهذه الطريقة أقل جودة من عملية الجلفنة .
الطلاء بالمواد غير المعدنية
أي بطلاء سطح الجزء المعدني بالطلاء أو اللاكيه و تستعمل هذه الطريقة بشكل كبير لبساطتها , و أكثر أنواع الطلاء انتشاراً طلاء الزيت و اللاكيه , و لكن عيب هذه التغطية هو تشقق طبقة الطلاء و تمريرها للرطوبة 0
تصنيف المعادن

* معادن حديدية : و هي المعادن التي تحتوي على عنصر الحديد مثل : الحديد المطاوع , حديد الزهر , الفولاذ .
* معادن غير حديدية : هي معادن لا تحتوي على عنصر الحديد مثل : النحاس , الألمنيوم , الرصاص , القصدير , التنغستون , النيكل , المغنيسيوم , الكروم , السيلكون …
السبائك المعدنية
أدى التقدم في اكتشاف الخصائص الفيزيائية للمعادن الى تطور صناعة السبائك المعدنية بهدف الاستفادة من الخصائص الجديدة للسبائك في مختلف الصناعات المعدنية .
Ø و السبائك المعدنية : هي معادن حديدية و غير حديدية تمت معالجتها بإضافة عناصر أخرى بنسب معينة إلى المعدن الأصلي , بهدف الحصول على خصائص فيزيائية و ميكانيكية جديدة .
تأثير إضافة العناصر
الرصاص: تحسين قابلية التشغيل وزيادة الصلابة .
الفسفور : تقليل احتكاكيته ( تآكل المعدن بسبب الاحتكاك )
الزنك : تحسين خواص السبيكة التكنولوجية ( الثني , التطبيق , السحب ) و مقاومته للصدأ و التآكل .
النيكل : زيادة المتانة .
الكروم : يزيد الممانعة للصدأ .

السبائك المتداولة في الصناعة
سبائك الفولاذ المقاوم للتآكل .
سبائك الفولاذ الكربوني .
سبائك النحاس الأصفر الرصاصي .
سبائك النحاس الأصفر القصديري .
سبائك البرونز القصديري .
سبائك الألمنيوم و السيلكون (سيلومينات ).
سبيكة التنغستون المسحوقية

سبائك الفولاذ المقاوم للتآكل

* تتكون من فولاذ كربوني مضافاً إليها مغنيسيوم و هو عالي المتانة و المقاومة للتآكل , و يستعمل لصناعة الأجزاء المعرضة للتآكل الشديد كصليبات السكك الحديدية , ريش الثقب , الأدوات الحادة عالية التقنية
سبيكة الفولاذ الكربوني
* تتكون من الحديد و الكربون و تتراوح نسبة الكربون فيه من 30% الى 2% , و كلما زادت نسبة الكربون زادت صلابة الفولاذ , و تستخدم هذه السبائك في صناعة البراغي , و المسامير الفولاذية و مناشير قطع الخشب و المعادن , و محركات السيارات .

سبائك النحاس الأصفر الرصاصي

*يحتوي على الرصاص بنسبة ( 1-3)% و هو سهل التشكيل بالقطع .

سبائك النحاس الأصفر القصديري

* يحتوي على 1% من القصدير تقريباً و يستعمل لصناعة الأجزاء المستعملة في السفن البحرية و الماكينات في الأجواء الرطبة بسبب مقاومته العالية للصدأ .

سبائك البرونز القصديري

* سبيكة من النحاس و القصدير و الرصاص و الزنك و الفسفور , تستعمل في صناعة الوصلات التي تستعمل في ظروف ماء البحر أو البخار , و كذلك الأجزاء التي تتعرض للتآكل و الصدأ , و هذا النوع من السبائك له قابلية عالية للتشغيل .

سبائك الألمنيوم و السيلكون (سيلومينات )

* تتكون من السيلكون و الألمنيوم , لها خواص جيدة عند السباكة و مقاومة عالية للصدأ و لها لدونة كبيرة , … تستخدم لصناعة الأشكال المعقدة و أجزاء المحركات و كذلك القطع التي تتطلب ثبات في أبعادها .
سبيكة التنغستون المسحوقية
* تتكون من مسحوق ناعم من التنغستون و مسحوق الجرافيت و مادة لاصقة من المطاط الصناعي في البنزين , و تكون هذه السبيكة صعبة الانصهار و تتوهج عند مرور التيار الكهربائي خلالها , و تستخدم كفتيلة في المصابيح الكهربائية .

الأدوات و العدد
يستخدم الحديد المطاوع و الفولاذ الطري في الصناعات المعدنية المختلفة , و في أعمال البناء و حماية المنازل .
و لإنجاز المشغولات المعدنية نحتاج إلى ادوات و عدد مثل :
* أدوات القياس
*أدوات النشر و القطع .
* أدوات البرد و التسوية .
* أدوات الثقب .
*أدوات الربط و التثبيت .
* أدوات الفك و التركيب .
* أدوات الدهان و الطلاء .
المسطرة الفولاذية
* تستخدم لقياس الأبعاد الخطية ( المستقيمة ) و رسم خطوط العلامة على سطح المشغولات , و تتوافر بأطوال ( 30 , 60 , 100 ) سم و يمكن القياس بها لأقرب 1 ملم
المتر المعدني
* و يسمى الشريط المعدني , ويستخدم لقياس الأطوال الكبيرة نسبياً المستقيمة و غير المستقيمة , و يتميز بمرونة حركة الشريط المعدني , كما أنه يتوفر بأطوال ( 3 , 5 , 7 ) متر و يمكن القياس به لأقرب 1 ملم .
الفرجار الخارجي
* يستخدم في نقل الأبعاد من و إلى المسطرة الفولاذية بواسطة طرفيه المدببين كذلك يستخدم لقياس الأقطار الخارجية للمشغولات الاسطوانية .
الفرجار الداخلي
* يستخدم لقياس الأقطار الداخلية للمشغولات الأسطوانية باستخدام طرفيه المدببين إلى الخارج بعكس الفرجار الخارجي .
الزاوية القائمة
* تستخدم لرسم الخطوط المتعامدة , و ذلك بتثبيت قاعدة الزاوية على الطرف المستقيم للقطعة المعدنية , و تستخدم لفحص استواء السطوح و تعامدها
مسطرة الزاوية
* وهي عبارة عن زاوية يتحرك فيها النصل بزوايا مختلفة , و تستخدم في تحديد العلاقات المائلة بزوايا .
الخطاط
* يستعمل لعمل خدش على سطح المعدن بواسطة الطرف الصلب المدبب , و يمكن عمل خط الخدش بالإستعانة بالمسطرة الفولاذية أو الزاوية في حالة عدم توفر الخطاط .
الورنية
تستخدم لقياس الأقطار الداخلية و الخارجية للقطع الأسطوانية مثل المواسير , و تصل دقة القياس بها الى 1/20 ملم .
منشار الحديد اليدوي
* يسمى المقراض , و يعتبر نصل المنشار أهم جزء فيه , و يصنع النصل من فولاذ السرعة العالية ترتب الأسنان بشكل خاص يسمى التفليج .
منشار التخريم
يستخدم غالباً في قص صفائح الحديد الرقيقة , و بأشكال مختلفة و يتميز نصل المنشار بصغر الحجم , و دقة النشر , و إمكانية النشر بخطوط منحنية (دائرية ) , و منها ما يعمل بالكهرباء .
منشار الصينية
* و يعرف بالمنشار الأفقي , و يتم بواسطة ماكينات مجهزة لنشر القطع المعدنية الكبيرة , و غالباً يستخدم في مشاغل الألمنيوم .
مقص المعادن
* مقصات خاصة بأعمال الحدادة , مصنوعة من الفولاذ السبائكي المقاوم للتآكل .
ومن أدوات القطع الأخرى :
* قطاعة الأسلاك .
* مقص الصاج اليدوي .