نقشه کشی صنعتی

فلوفورمينگ لوله يكي از اقتصادي‌ترين روش‌هاي توليدي براي لوله‌هاي استوانه‌هاي ساده با برآمدگي‌هاي خارجي و داخلي همراه يا بدون فلنج مي‌باشد. لذا فرآيند مذكور كاربرد وسيعي در صنايع فضايي و اتمي‌و يك محدوده وسيعي از محصولات مصرفي ديگر دارد، به طوريكه اغلب محفظه‌ها و موتورهاي موشك با سوخت جامد كه فشارهاي بسيار بالا را تحمل مي‌كنند. هدف از عمليات فلوفورمينگ براي توليد بدنه به جاي ماشينكاري خام لوله‌ها براي توليد بدنه، استفاده بيشتر از مواد خام و افزايش خواص مكانيكي به دليل كارسختي بر روي قطعه مي‌باشد. در اين گزارش ابتدا شرح كاملي از فرآيند فلوفورمينگ داده شده و سپس مراحل آزمايشي توليد لوله از طريق فرآيند فلوفورمينگ براي رسيدن به محصول نهايي بررسي شده است. فلوفورمينگ آزمايشي بدنه به منظور بررسي صحت ساخت ماندرل و نيز رسيدن به پارامترهاي صحيح و مورد نياز در توليد انبوه بدنه مي‌باشد. در اين مرحله، تعداد 8 لوله مورد عمليات فلوفورمينگ قرار گرفت. كه در اين عمليات فلوفورم‌پذيري و رسيدن به ابعاد هندسي محصول نهايي (طبق نقشه كارفرما) مورد آزمايش قرار گرفت و با موفقيت انجام گرديد. پس از تاييد اين مرحله و به پيشنهاد كارفرما براي بهينه كردن استفاده از مواد اوليه، 4 عدد لوله با طول كوتاهتر فلوفورم شد و اين نمونه‌ها نيز مورد تاييد قرار گرفت. پس از اين مرحله و تاييد نهايي نمونه‌ها، پارامترهاي اين مرحله براي توليد انبوه استفاده مي‌شود.

كلمات كليدي

معادل فارسي

واژه انگليسي

معادل فارسي

واژه انگليسي

فلوفورمينگ

Flow forming

ماندرل

Mandrel

پريفرم

Pre-Form

فلوفرمينگ معكوس

Back flow forming

1- مقدمه

فلوفورمينگ فلزات يكي از قديمي‌ترين فرآيندهاي توليد اقتصادي و ارزان قطعات متقارن و تو خالي فلزي مي‌باشد. بنابر مدارك و اسناد تاريخي، فلوفورمينگ فلزات از روزگار مصريان باستان شناخته شده بود و براي ساخت بشقاب‌هاي نقره اي از آن استفاده مي‌شد. اما گفته مي‌شود كه پايه‌هاي اصلي صنعت فلوفورمينگ فلزات در ابتداي قرن دهم ميلادي توسط چيني‌ها بنا نهاده شد. از آن زمان سالهاي زيادي گذشت تا اين فرآيند به جهان غرب آورده شد. اين صنعت براي اولين بار در زمان سلطنت ادوارد سوم به انگلستان وارد شد و پس از يك دوره پانصد ساله در حدود سال 1840ميلادي فردي به نام جردن اين صنعت را به آمريكا وارد كرد. در ابتدا فرآيند توسط دستگاه‌هاي ساده اي انجام مي‌گرفت كه به علت دستي بودن هدايت ابزار نقش اپرا تور و داشتن مهارت و تجربه كافي در اين كار بسيار حائز اهميت بود. طي سال‌هاي متمادي فرآيند فلوفورمينگ فلزات به روشي غير قابل تغيير باقي ماند. در آن سال‌ها اصولاً از فلزات نرم مانند آلومينيوم و مس و غيره با ضخامت‌هاي كم براي فلوفورمينگ استفاده مي‌شد و فلزات سخت و ورق‌هاي ضخيم را نمي‌توانستند توسط فلوفورمينگ شكل دهي نمايند. در شكل 1-1 تصويري از فلوفورمينگ دستي نشان داده شده است.

شکل 1-1 فلوفورمينگ دستی که در آن هدایت ابزار به عهده اپراتور است

كم كم با گسترش نياز‌هاي صنعت به قطعات متقارن، تو خالي و دقيق تر از نظر ابعادي، اين فرآيند نيز روند تكاملي خود را طي نمود. متعاقباً در طراحي دستگاه‌هاي فلوفورمينگ هدايت ابزارهاي شكل دهي به جاي دست اپراتور به عهده تجهيزات مكانيكي گذاشته شد و به اين ترتيب اولين پايه‌هاي نوع ديگري از اين فرآيند به نام فلوفورمينگ قدرتي گذاشته شد. توسط اين فرآيند امكان فلوفورمينگ فلزات سخت تر و با ضخامت بيشتر وجود داشت.

در طول سال‌هاي اخير فرآيند فلوفورمينگ به طور هم زمان در چندين كشور از جمله سوئد، آلمان انگلستان، ژاپن و ايالات متحده امريكا توسعه فراواني يافت و متعاقب آن روش‌هاي ديگري از اين فرآيند مانند شكل دهي بر شكل و فلوفورمينگ لوله يا فلوفرمينگ معرفي شدند. با ظهور هواپيماها همراه با پيشرفت شگفت انگيز موتور توربين گاز اين هواپيماها نياز به فرآيند‌هاي فلوفورمينگ و ديگر فرآيند‌هاي مرتبط با آنها بيش از پيش احساس شد و اين مسئله عامل بسيار مهمي‌در توسعه اين فرآيند‌ها بود. دقت ابعادي قطعات توليدي و اقتصادي بودن اين فرآيند‌ها دو عامل بسيار مهم در گسترش گرايش به استفاده از اين فرآيند‌ها در صنايع مختلف به خصوص صنايع هوا فضايي بود. متقابلاً به علت اهميت صنايع هوا فضايي و نيز صنايع تسليحاتي براي قدرت‌هاي جهاني گسترش و توسعه فرآيند‌هاي فلوفورمينگ روند فزاينده اي پيدا كرد به گونه اي كه امروزه تأیيد تسليحات پيشرفته و كليدي مانند موتور موشك‌ها و غيره بدون استفاده از فرآيند‌هاي فلوفورمينگ ممكن نيست. البته امروزه با حساس شدن نقش اقتصاد در معادلات قدرت در جهان استفاده از اين فرآيندها در تعبيه صنايع نيز رو به افزايش است به طوري كه به عنوان مثال بسياري قطعات خودروها مانند قطعاتي از كلاج يا چرخ توسط اين فرآيند‌ها توليد مي‌شوند. در شكل 1-2 تصاوير برخي از محصولات توليد شده به روش فلوفورمينگ مورد استفاده در صنايع هوا فضا نشان داده شده است.

شکل 1-2 نمونه ای از قطعات دقیق مورد مصرف در صنایع هوا فضا که به روش‌های فلوفورمينگ ساخته شده اند

مهمترين و حساس ترين نوع از انواع اين فرآيند‌ها، فرآيند لوله يا فلوفرمينگ مي‌باشد. شكل 1-3 لوله‌هاي توليد شده به روش فلوفرمينگ را نشان مي‌دهد. با توجه به اهميت اين روش در بين انواع روش‌هاي ساخت و مزيت‌هاي مهم آن و نيز كاربرد‌هاي حساس آن در صنايع نظامي‌و غير نظامي، توسعه و شناخت اين فرآيند در كشور در حال توسعه ما بايد مورد توجه قرار بگيرد. بنابراين مطالعه در رابطه با مكانيزم شكل دهي در فرآيند فلوفورمينگ لوله يا فلوفرمينگ و پارامترهاي موثر در اين فرآيند و راه‌هاي بهينه كردن اين فرآيند از جمله طراحي مناسب غلتك‌ها سرعت مناسب غلتك‌ها و غيره بايد از اهداف اصلي باشد. مطالعه در اين زمينه‌ها باعث خواهد شد كه توانايي طراحي مناسب در اين فرآيند بالا رود و در نتيجه از هزينه‌هاي اضافي توليد (بعنوان مثال سعي و خطا براي تخمين شكل و ابعاد غلتك‌ها يا به كار بردن جنس نامناسب براي قطعاتي كه فرآيند روي آنها انجام مي‌گيرد و در نتيجه پارگي و شكست قطعات) به طور قابل ملاحظه اي كاسته شود. در اين راستا تخمين زدن تنشها و كرنش‌ها و نحوه مكانيزم شكل دهي در اين فرآيند مي‌توان در مورد بسياري از پارامترهاي موثر در اين فرآيند تصميم گيري كرد و مقادير مناسب را جهت انجام موفقيت آميز فرآيند انتخاب نمود.

شکل 1-3 نمونه ای از لوله‌های تولید شده به روش فلوفرمینگ و تجهیزات مربوط به آن

2 تعاريف و اصول اوليه

فلوفورمينگ يكي از روشهاي شكل دهي فلزات است، كه در آن با استفاده از تركيب نيرو و چرخش، اشكالي با محور تقارن يا صفحه تقارن و بدون درز قابل توليد مي‌باشند. در اين روش فلز كه عمدتاً به شكل ورق و يا قطعه پيش شكل دهي شده مي‌باشد بين ماندرل و ابزار شكل دهي تحت فشار قرار گرفته و شكل مي‌گيرد. فلوفورمينگ يكي از اقتصادي ترين روش‌ها در توليد محدود و نمونه سازي براي ساخت قطعات فلزي با تقارن محوري مي‌باشد.

در اين فرايند‌، قطعه كار در ناحيه اي بين ماندرل دوار و ابزار (اهرم يا غلتك) كه به صورت محوري و يا محوري- شعاعي حركت مي‌كند، به صورت تك نقطه اي در محل تماس تغيير شكل دائمي‌ايجاد مي‌كند. با اين روش قطعاتي با اشكال مخروط، نيم كره، لوله، استوانه كه تو خالي هم باشند، در تنوعي گسترده از جهت اندازه و كانتور ساخته مي‌شود. اگر چه ساخت قطعاتي با اشكال بيضوي هم با اين فرايند امكان پذير است ولي به سهولت شكل دهي قطعات استوانه اي نيست. شكل2 -1 تنوع اشكال قابل توليد به روش فلوفورمينگ را نشان مي‌دهد.

شکل 2-1 تنوع اشکالی که با روش فلوفورمينگ قابل تولید می باشند

اگر در پرس كاري يا كشش عميق مسئله ي هزينه مهم باشد، در عوض فلوفورمينگ فرآيندي اقتصادي، كارا و با قابليت زياد در توليد تعداد غير انبوه قطعات است. از سويي وقتي نياز باشد، قبل از توليد انبوه نمونه‌هایي براي انجام تنظيم توليد گردد از اين روش براي ساخت نمونه‌هاي اوليه استفاده مي‌گردد. قطعاتي را با قطرهاي 4/6 ميليمتر تا 7900 ميليمتر و ضخامتي به بزرگي 76 ميلي متر را با روش فلوفورمينگ مي‌توان شكل دهي نمود.

3 انواع روشهاي فلوفورمينگ

فرآيند فلوفورمينگ بنا بر روش توليد، تغييرات ضخامت قطعه و درجه حرارت به صورتهاي ذيل تقسيم بندي مي‌شود (شكل 2-2):

الف) روشهاي فلوفورمينگ به دو دسته اصلي دستي و ماشيني تفكيك شده اند.

تفاوت اين دو دسته در نوع دخالت انسان در اين فرايند مي‌باشد به نحوي كه در فلوفورمينگ دستي نيروي تغيير شكل توسط اپراتور اعمال مي‌گردد ولي در نوع ماشيني نيروي تغيير شكل از طريق نيروهاي مكانيكي و هيدروليكي اعمال مي‌شود.

ب) فرآيند فلوفورمينگ از جنبه تغيير ضخامت در طي شكل دهي به دو دسته قابل تقسيم مي‌باشد.

روش‌هايي كه در اثر آن تغييرات ضخامت بلنك يا پريفرم غير محسوس بوده و با تجهيزات دستي و ماشيني قابل انجام مي‌باشند.

روش‌هايي كه طي آن ضخامت تغيير مشخصي مي‌نمايند و فقط از طريق فلوفورمينگ قدرتي و تجهيزات ويژه قابل انجام مي‌باشند كه شامل فلوفورمينگ برشي و فلوفرمينگ نيز خود به دو نوع مستقيم و معكوس قابل دسته بندي مي‌باشد.

ج) از نظر دماي فرآيند نوع ديگري از طبقه بندي در فلوفورمينگ با عناوين گرم و سرد نيز وجود دارد.

شكل 2-2 دسته بندي انواع فرآيند‌هاي فلوفورمينگ از نظر تغيير ضخامت و اشكال قابل توليد با اين روش‌ها را نشان مي‌دهد.

استاندارد DIN8584 با عنوان شكل دهي كششي فشاري تمامي‌روش‌هاي فلوفورمينگ را شامل مي‌شود. برخي از اين روش‌ها در شكل 2-3 به نمايش در آمده است. با توجه به شكل مي‌توان نوع ديگري از دسته بندي را براي اين فرآيند از جهت داخلي يا خارجي بودن موضع اعمال فشار در نظر گرفت. بلنك مورد استفاده در فلوفورمينگ معمولاً از ورق تهيه مي‌شود با اين حال پريفرم‌هاي فنجاني شكل و يا استوانه اي هم كاربرد زيادي دارد.

جدول 2-1 طبقه بندي انواع فلوفورمينگ مطابق با استاندارد[1] را نشان مي‌دهد. با توجه به اين جدول مي‌توان دريافت كه در طول فرآيند يا ضخامت تغيير خواهد كرد يا قطر به عبارت ديگر اساس كار فرآيند ثابت ماندن ضخامت مي‌باشد كه در اين صورت قطر قطعه نهايي از قطر بلنك كوچكتر است ولي در صورت تغيير ضخامت قطر بلنك با قطر قطعه نهايي برابر است.

شکل 2-3 کاربردهای فلوفورمينگ مطابق با استاندارد

جدول2-1 طبقه بندی انواع فلوفورمينگ مطابق با استاندارد

3-1 فلوفورمينگ دستي

فلوفورمينگ دستي يك روش فلز كاري است كه در آن كاهش ضخامت نامحسوس است. اين عمليات با استفاده از دستگاه‌هايي مشابه دستگاه خراطي يا تراش قابل انجام است. در اين روش ورق گرد برای شده كه از اين پس آن را بلنك مي‌ناميم با فشار بر روي مندل كه مشابه سنبه قالب عمل ميكند رانده مي‌شود. اين كار ممكن است طي چند پاس انجام پذيرد. براي اعمال فشار بر روي بلنك از اجزاي مكانيكي گوناگوني استفاده مي‌شود كه خود سبب افزايش نيرو نيز مي‌گردند. معمولاً فلزاتي كه در ديگر فرآيند شكل دهي كار سرد شكننده و آسيب پذير هستند در روش فلوفورمينگ با موفقيت شكل پذير مي‌باشند. اغلب عمليات فلوفورمينگ بدون حرارت دهي به قطعه كار انجام مي‌پذيرد البته اين هميشگي نبوده و در برخي موارد (مثلاً وقتي ضخامت زياد باشد) به منظور كاهش شكنندگي و تردي قطعه كار گرم مي‌شود.

3-1-1 قابليت‌ها

فلوفورمينگ دستي براي شكل دهي فلنجها، فنجانيها، مخروطها و اشكالي با انحناءهاي متعدد و داراي نقطه عطف مثل زنگوله، كاربرد دارد. چند نمونه از محصولاتي كه به وسيله اين روش توليد شده اند، در شكل 2-4 نمايش داده شده است. اين محصولات مي‌توانند تجاري باشند، از قبيل ظروف آشپزخانه، بشقابك، لامپ سقفي، عدسي تانك‌ها و مخازن و آلات موسيقي (شيپور) و غيره. البته از فلوفورمينگ مي‌توان در توليد محصولات صنعتي كه در صنايع هواپيمايي و هوا فضا كاربرد دارند نيز سود جست. لازم به ذكر است براي توليد صنعتي كه در صنايع هواپيمايي و هوا فضا كاربرد دارند نيز سود جست. لازم به ذكر است براي توليد اين گونه محصولات صنعتي، روش‌هاي فلوفورمينگ دستي همراه با كمك ابزار مكانيكي كه نيروي لازم براي فلوفورمينگ را افزايش مي‌دهند بهبود و توسعه يافته اند. در عمل براي ورق‌هاي فولادي كم كربن، بيشترين ضخامتي كه مي‌توان با استفاده از روش فلوفورمينگ دستي شكل دهي نمود، 2/3 ميليمتر است. در اين حالت بزرگترين قطر قابل حصول 1/8 متر است. براي قطر‌هاي بزرگتر نياز به ضخامت بيشتري است كه ديگر بوسيله فرآيند فلوفورمينگ دستي امكان پذير نيست. در واقع آنچه محدوده حد اكثر قطر قابل حصول را در فلوفورمينگ مشخص مي‌كند. اول نوع امكانات و تجهيزات و قابليت‌هاي آنها مي‌باشد و بعد ضخامت بيشتر مي‌باشد و پارامتر سوم خصوصيات ذاتي فلز در زمينه شكنندگي و استحكام فلز در اثر كار سرد مي‌باشد. به عنوان مثال حد اكثر ضخامت كار پذيري در فلوفورمينگ دستي براي آلومينيم 4/6 ميليمتر است.

شکل 2-4 نمونه‌هایی از اشکال ساخته شده به روش فلوفورمينگ دستی استوانه ای مخروطی گنبدی

3-1-2 مزايا و معايب

فلوفورمينگ دستي در مقايسه با ديگر روش‌هاي شكل دهي ورق‌ها مثل پرس كاري داراي مزيت‌هاي زير است:

· هزينه‌هاي سرمايه گذاري اوليه براي تجهيزات توليد نسبتاً كم است.

· هزينه‌هاي مربوط به ساخت ابزار پايين است.

· زمان‌هاي مورد نياز تنظيم كوتاه است.

· تغييرات طراحي محصول به كمترين تغيير در ابزار نياز دارد و در نتيجه كمترين هزينه را خواهد داشت.

· تغييرات در جنس فلز و يا ضخامت آن كمترين تغيير در ابزار و تجهيزات را مي‌طلبد.

معايب فلوفورمينگ دستي عبارتند از:

· به اپراتور ماهر نياز است، چرا كه يكنواختي شكل محصول به ميزان مهارت اپراتور بستگي دارد.

· اين فرآيند نسبت به پرس كاري و ديگر فرآيند‌هاي شكل دهي ورق‌ها كند تر است.

3-1-3 تجهيزات

در شكل شماره 2-5 نماي ساده ای از تجهيزات و ابزار و قطعه كار متعارف در فرآيند فلوفورمينگ دستي نشان داده شده است. ماندرل بر روي فلوفورمينگ ماشين نصب مي‌شود و بلنك با كمك بلوك متحرك محكم بر روي ماندرل نگه داشته مي‌شود. ما بين مجموعه مرغك و بلوك متحرك يك بالبرينگ كم اصطكاك قرار دارد تا چرخش ماندرل به همراه بلنك را تسهيل نمايد. همزمان بسته به نوع ماشين با استفاده از نيروي فشاري كه توسط يك پيچ دستي يا نيروي هيدروليك يا هواي فشرده تامين مي‌شود، بلنك به ماندرل فشرده مي‌شود.

شکل 2-5 تجهیزات فلوفورمينگ

در مجموعه تكيه گاه ابزار سوراخهاي متعددي تعبيه شده است كه محل قرار گرفتن پين تكيه گاه مي‌باشد. اين پين با موفقيت‌هاي مختلفي كه در هر سوراخ به خود مي‌گيرد، امكان عقب و جلو رفتن تكيه گاه ابزار (اهرم) را فراهم مي‌نمايد. اهرم با اعمال نيروي دست و با كمك تكيه گاه فشار لازم را جهت شكل دهي قطعه كار فراهم مي‌نمايد. در شكل شماره 2-6 تركيب كاملتري از پيكربندي اجزاي فلوفورمينگ به نمايش در آمده است. در اين سيستم به جاي اهرم اصطكاكي يك غلتك بر روي يك ميله با سر دو شاخه اي شكل سوار شده است و با كمك يك سري سوراخ كه محل قرار پين تكيه گاه است، ابزار مي‌تواند به سرعت موقعيت مناسب را به خود بگيرد. مجموعه ابزار در اين حالت شبيه قيچي و با مهارت دست اپراتور باز و بسته مي‌شود و فشار محوري لازم را توسط غلتك به قطعه كار وارد مي‌نمايد.

شکل 2-6 ماشین فلوفورمينگ دستی

3-1-4 ماشين‌هاي فلوفورمينگ دستي

اين ماشينها شبيه دستگاههاي خراطي و يا تراش معمولي مي‌باشند كه در اندازه‌هاي استاندارد شده و با محور افقي در دسترس هستند. اين سري ماشين‌ها قادرند بر روي محصولاتي در محدوده قطر 4/6 ميليمتر تا 8/1 متر كار نمايند. البته دستگاه‌هاي مخصوصي هستند كه امكان كار روي بلنكهايي با قطري به بزرگي 9/4 متري را نيز فراهم مي‌نمايند. دستگاه‌هاي استاندارد شده اي هم وجود دارند كه قابليت تنظيم سرعت محور در حين كار را دارند و بر اساس تشخيص اپراتور تنظيم شده و به راحتي مي‌توانند اشكال بيپي گون و پيچيده اي توليد نمايند.

3-1-5 ماندرلها

ماندرل‌هايي كه در فلوفورمينگ استفاده مي‌شوند، كاربردي مشابه قالب را در فرآيند پرس كاري دارند. ماندرل‌ها به صورت يك بلوك با محور متقارن مركزي و به اشكال و طرق گوناگوني ساخته مي‌شوند. در فلوفورمينگ دستي معمولاً ماندرل را از چوب افراي سخت شده مي‌سازند. اغلب ماندرل‌هاي ساخته شده از چوب افرا را پس از شكل دهي با نوار چسب‌هايي به صورت ضربدري و اليافي به صورت لايه لايه به ضخامت 5/2 تا 5 ميليمتر مي‌پوشانند و دقت مي‌كنند كه شكل اصلي حفظ شود. با اين كار ماندرل‌ها محكمتر و با دوام تر خواهند شد. گاهي براي افزايش دوام و اطمينان از حفظ ثبات شعاع در لبه‌ها و گوشه‌هاي ماندرل‌هاي چوبي از ميله‌هاي فولادي تقويتي استفاده مي‌شود. با اين كار به راحتي مي‌توان گوشه‌هاي تيز مورد نياز در قطعه كار را در هنگام چرخش قطعه كار به وجود آورد. البته بايد در نظر داشت كه با اين روش در بهترين حالت حداقل شعاع داخلي قابل توليد 6/1 ميليمتر و حداقل شعاع بيروني (لبه تيز) قابل توليد 2/3 ميليمتر خواهد بود.

ماندرل‌ها از لحاظ ساختار بسيار گوناگون اند در برخي حالات مي‌توان از ماندرل‌هاي يخي استفاده كرد كه پس از اتمام كار ذوب مي‌شوند و براي توليد محصولاتي با دهانه تنگ شده مناسبند و يا ماندرل‌هاي چند پارچه كه باز همين كاربرد را دارند و فقط فرآيند توليد در آن كندتر است. ساختار برخي از ماندرل‌ها به صورت صفحات يا حلقه‌هاي متناوب چوب و فولاد مي‌باشد كه از دوام خوبي به لحاظ اقتصادي برخوردار است برخي ديگر از مواردي كه در ساخت ماندرل‌ها به كار مي‌روند عبارتند از: فيبرهاي كامپوزيتي، فولاد، آهن ريخته گري شده‌آلومينيوم، منيزيم و چوب پوشش داده شده با پلاستيك و غيره. در فلوفورمينگ دستي براي ساخت ماندرل به ندرت از فولاد يا آهن ريخته گري شده استفاده مي‌شود، مگر اينكه تلرانسهاي توليد بسته بندي مورد نظر باشد. در اين صورت اينگونه ماندرل‌ها را بعد از ساخت به صورت استاتيكي و يا حتي در برخي موارد به صورت ديناميكي بايد بالانس نمود تا در سرعت‌هاي بالاي دوران مشكلي ايجاد نكنند.

3-1-6 ابزار‌هاي فلوفورمينگ

ابزار‌هاي فلوفورمينگ دستي به شكل اهرمي‌ساده مي‌باشند كه به صورت اصطكاكي به قطعه كار، نيرو اعمال مي‌كنند، در شكل 2-7 نمونه‌هايي از آنها نشان داده شده اند. اين اهرمها معمولا از جنس فولاد ابزاري كم آلياژ يا فولادهاي كربني آهنگري شده به اشكال مورد نياز ساخته مي‌شوند. آن قسمت از ابزار كه با قطعه كار در تماس است به اندازه 60 راكول[2] سخت شده و بعد از آن پرداخت (پوليش) مي‌شود. اهرم‌هايي هم هستند كه از جنس آلومينيم برنز ساخته مي‌شوند و در فلوفورمينگ دستي مخصوصا استنلس استيل به خوبي كاربرد دارند. همچنين اهرم‌هاي چوبي سخت شده در شكل دهي ورق‌هاي نازك از جنس فلزات نرم كارايي مناسبي دارند. نوع ديگر ابزارهاي فلوفورمينگ دستي نوع شبكه قيچي آن مي‌باشد كه در شكل 2-7 يك نمونه از آن نشان داده شده است. اين ابزارها معمولا داراي يك غلطك بر روي يك ميله دو شاخه اي مي‌باشند كه به آنها ابزار غلطكي هم گفته مي‌شود. اين غلطك‌ها معمولا از جنس فولاد ابزاري سخت ساخته مي‌شوند .

شكل 2-7 انواع اشكال مرسوم نوك‌هاي اهرم‌هايي كه در فلوفورمينگ دستي به كار مي‌روند نوك‌هاي كروي گرد زبانه اي و لوزي براي ترميم.

3-1-7 سرعت

بهترين و مناسبترين سرعت در فرايند فلوفورمينگ دستي حاصل تاثير دو پارامتر جنس فلز و ضخامت بلنك مي‌باشد. معمولا سرعت در وضعيت حداكثر و بسته به قضاوت و احساس اپراتور تنظيم مي‌شود. براي مثال سرعت مناسب براي فلوفورمينگ فولادي از جنس ضد زنگ 60 متر در دقيقه تشخيص داده شده و براي قطعه اي از جنس آلومينيم در همان شرايط 120 تا 180 متر بر دقيقه حال اگر ضخامت بلنك‌ها به نصف كاهش يابد و ديگر شرايط ثابت بماند سرعت‌ها 2 تا 3 برابر افزايش خواهند يافت. همان طور كه گفته شد انتخاب سرعت بهينه به ميزان زيادي به احساس اپراتور بستگي دارد و در طول عمليات فلوفورمينگ سرعت به وسيله اهرم‌هايي كه براي تنظيم فلوفورمينگدل دستگاه تعبيه شده است تغيير مي‌كند.

3-1-8 روانكاري

عمليات روان كاري براي تمام فرآيندهاي فلوفورمينگ كه در دماي معمولي انجام مي‌شود ضروري است. ضرورت استفاده از روان كار مستقل از جنس و شكل قطعه كار يا نوع ابزار فلوفورمينگ مي‌باشد. در فلوفورمينگ دستي معمولا قبل از شروع به كار بلنك به وسيله يك جارو يا قلمو به روان كار آغشته مي‌شود. همچنين در طول عمليات فلوفورمينگ و بر اساس قضاوت اپراتور و ضرورتي كه وي تشخيص مي‌دهد ممكن است روان كاري اضافي انجام پذيرد. نياز به روان كاري اضافه در طول فرايند به سرعت دوران بلنك و چسبندگي روان كار بستگي دارد. مهمترين ويژگي كه روان كار در فلوفورمينگ دستي بايد داشته باشد قابليت چسبندگي و سازگاري با بلنك در حال چرخش است. در فلوفورمينگ دستي از پي و چربي معمولي براي روان كاري استفاده مي‌كنند گاهي براي كاهش ويسكوزيته چربي را كمي‌گرم مي‌كنند. اين عمل باعث سهولت كاربرد آن مي‌شود قطعه كار پس از اين كه با پي گرم آغشته شد به دليل دماي پايين تري كه دارد موجب افزايش ويسكوزيته چربي شده و به خوبي در طول فرايند به بلنك مي‌چسبد. استفاده از پي يا چربي اين مزيت را دارد كه بعد از اتمام كار به راحتي قابل زدودن و پاك كردن مي‌باشد.

3-2 فلوفورمينگ ماشيني

فلوفورمينگ ماشيني يا قدرتي از همان اصول فلوفورمينگ دستي پيروي مي‌كند با اين تفاوت كه براي اعمال نيرو به جاي استفاده از نيروي دست اپراتور از ابزارهاي مكانيكي استفاده مي‌شود. فلوفورمينگ ماشيني را با توجه به تغيير ضخامت مي‌توان به دو دسته تقسيم كرد.

1- بدون كاهش ضخامت

2- همراه با كاهش ضخامت

در حالتي كه فرايند با كاهش ضخامت همراه باشد مي‌توان آن را بدين صورت دسته بندي كرد.

1- فلوفورمينگ برشي

2- فلوفورمينگ لوله

3-2-1 تجهيزات و ماشين آلات فلوفورمينگ ماشيني

بيشتر عمليات فلوفورمينگ ماشيني به وسيله ماشين آلاتي انجام مي‌پذيرد كه به همين منظور طراحي و ساخته شده اند. در شكل 2-8 اجزاي اصلي كه معمولا در اين ماشين‌ها وجود دارد نشان داده شده است. اگر چه شكل نشان داده شده مثالي از فلوفورمينگ مخروطي است ولي مشابه همين تجهيزات نيز در فلوفورمينگ لوله‌ها كاربرد دارد. مهمترين مشخصه‌هايي كه ماشين آلات فلوفورمينگ قدرتي به وسيله آنها معرفي مي‌شوند يكي حداكثر قطر و طول قطعه كاري است كه به وسيله آنها قابل توليد مي‌باشد و ديگري اندازه نيرويي است كه در هنگام فلوفورمينگ مي‌توانند بر قطعه وارد نمايند. مفهوم تجربي عبارات فوق بيانگر اين موضوع است كه يك ماشين فلوفورمينگ در يك مرحله عمليات فلوفورمينگ چه ضخامتي از يك فلز مشخص را مي‌تواند به اندازه 50% كاهش دهد. در مورد توانايي ماشين‌هاي فلوفورمينگ همين بس كه گفته شود ماشين‌هايي وجود دارند كه قادرند قطعه كاري به قطر 6 متر و به طول 6 متر را با نيروي معادل 5/3 مگا تن فلوفورمينگ نمايند.

شکل 2-8 اجزای اصلی ماشین آلات فلوفورمينگ مخروطی

ماشين‌هاي فلوفورمينگ داراي انواع عمودي و افقي هستند اغلب براي قطعه كارهايي كه قطري بيش از 8/1 متر دارند از ماشين‌هاي عمودي استفاده مي‌شود چون در اين حالت بارگذاري و تخليه و انتقال قطعه كارهاي بزرگ آسان تر است. ماشين‌هاي فلوفورمينگ براي زواياي مختلف مي‌توانند خود كار شده باشند. بيشتر ماشين‌هاي فلوفورمينگ از يك شابلون راهنما براي كنترل شكل و دقت قطعه كار استفاده مي‌كنند. البته امروزه اغلب ماشين‌هاي فلوفورمينگ به صورت نيمه خود كار ساخته مي‌شوند كه در آن تنها عمليات بارگذاري و تخليه توسط اپراتور انجام مي‌گيرد و بقيه كارها به صورت خودكار توسط خود ماشين انجام مي‌شود. هر چند كه ماشين‌هاي تمام خود كار هم وجود دارند كه عمليات بارگذاري و تخليه را هم بدون دخالت اپراتور انجام مي‌دهند.

3-2-2 روانكاري و خنك كننده‌ها در فلوفورمينگ ماشيني

سيالي كه در فلوفورمينگ ماشيني استفاده مي‌شود بايد كار روان كاري و خنك كاري را با هم انجام دهد. لذا براي حذف و انتقال حرارت بالاي ايجاد شده در اين روش براي رساندن حجم سيال كافي به قطعه كار و ابزار از پمپ استفاده مي‌شود. سيال مورد استفاده در اين روش معمولا آب مي‌باشد كه براي افزايش خاصيت روان كاري به آن يك سوسپاسيون كلوئيدي از تركيبات روي در صابون ليتيم يا دي سولفيد موليبديم اضافه مي‌شود. از اين روان كار- خنك ساز معمولا براي اغلب مواد اوليه كه مورد فلوفورمينگ واقع مي‌شوند استفاده مي‌گردد. همچنين به منظور اجتناب از آلوده شدن قطعاتي از جنس فولاد ضد زنگ از روان كار و خنك سازي به نام زينك فري استفاده مي‌شود. روغنهاي مختلف و مخلوط روغنهايي از قبيل 10% چربي حيواني در نفت سفيد به خوبي در فلوفورمينگ ماشين جواب مي‌دهد. سيال هر چه باشد و مستقل از تركيبات آن بايد به راحتي جريان يابد و بتواند در حجم و دفعات بسيار بكار برده شود و توسط پمپ قابل انتقال باشد و گرماي حاصل از ابزار و قطعه كار فاسد نشده و آسيب نبيند و همچنين از بين نرود. در حالتي كه جنس قطعه كار آلومينيومي‌يا فولاد ضد زنگ باشد و ماندرل و يا هر دوي آنها قبل از شروع فلوفورمينگ به سيال روان كار آغشته شده باشند در حين كار سيال به صورت يك محلول امولسيون در مي‌آيد و سر ريز مي‌كند مثل حالتي كه روغن در آب حل شده باشد.

3-2-3 اثرات فلوفورمينگ ماشيني بر خواص فلزي

در طي عمليات فلوفورمينگ ماشيني به روي مواد اوليه كار سرد بسيار شديدي انجام مي‌شود كه در نتيجه بر خواص مكانيكي مواد تاثير فراواني مي‌گذارد. حاصل عمليات فلوفورمينگ ماشيني بهسازي دانه‌هاي جهت داده شده در زمينه مواد فلزي خواهد بود كيفيت سطح نهايي قطعه كار حاصل از فلوفورمينگ به نحوي است كه اغلب به عمليات ماشين كاري اضافي نيازي نيست. صافي و پرداخت سطحي كه از فلوفورمينگ ماشيني حاصل مي‌شود معمولا بين 5% تا 5/1 ميكرو متر است. مقاومت و سختي در فلوفورمينگ به گونه اي است كه مقاومت كششي و مقاومت تسليمي‌افزايش يافته و شكل پذيري كاهش مي‌يابد. اندازه اين تاثيرات به ميزان كاهش ضخامت ديواره قطعه كار در طول فرايند و استعداد جنس قطعه كار در پذيرش كار سختي بستگي دارد. اغلب افزايش مقاومت و كار سختي حاصل از فلوفورمينگ مطلوب بوده و نياز به انجام عمليات حرارتي به منظور افزايش سختي و استحكام را برطرف مي‌كند. از سوي ديگر در موادي كه تغيير در خواص مكانيكي قطعه كار مورد نظر باشد بايد عمليات آنيلينگ را بعد از فلوفورمينگ انجام داد.

در شكل 2-9 مقدار كار سختي حاصل از فلوفورمينگ در منظره تغيير شكل يافته و در مقطع برش خورده يك قطعه از كار از جنس مس كه 43% كاهش ضخامت داشته شده اندازه گيري شده و در مقياس راكول به نمايش در آمده است واضح است كه اندازه سختي در جاهايي از قطعه كار كه به غلطك نزديكتر بوده بيشتر از سختي مناطقي است كه به ماندرل نزديك بوده است.

شکل 2-9 تغییرات سختی در فلوفورمينگ مخروطی از جنس مس در ناحیه تغییر شکل یافته در مقیاس راکول F

3-2-4 فلوفورمينگ برشي

فلوفورمينگ برشي يكي از شاخه‌هاي فلوفورمينگ ماشيني مي‌باشد. علت اين نامگذاري اعمال نيروي برشي است كه به ميزان قابل توجه به قطعه كار مي‌شود و موجب كاهش ضخامت و نازك شدن مي‌شود. حدود اين نيروي برشي 5/3 ميليون نيوتن است فلوفورمينگ برشي خود به دو شاخه قابل تقسيم است.

1- فلوفورمينگ مخروطي

2- فلوفورمينگ عدسي‌ها

3-2-4-1 فلوفورمينگ مخروطي

در فلوفورمينگ مخروطي قطعه كار مطابق قانون سينوسي و از يك بلنك توليد مي‌شود ( اين قانون در ادامه شرح داده خواهد شد.) طبيعت تمام فلزات نرم به گونه اي است كه آنها را به راحتي مي‌توان به روش فلوفورمينگ برشي مورد فرايند قرار داد. بسياري از قطعات و محصولات كوچك و بزرگ با تنوع و پيچيدگي‌هاي متفاوت كه در صنايع هوا فضا كاربرد فراوان دارند به اين روش به صورت تكي يا دسته اي قابل ساخت و توليد مي‌باشد. به عنوان مثال بلنك‌هايي با قطر 6 متر با اين روش به خوبي شكل داده مي‌شوند. و يا ورق‌هايي به ضخامت 25 ميلي متر را در حالت سرد و به ضخامت 140 ميليمتر را در حالت گرم با روش فلوفورمينگ برشي مي‌توان با موفقيت شكل داد. از روش فلوفورمينگ برشي مي‌توان قطعاتي با اشكال مخروطي و انحناء دار را از بلنك‌هاي تخت و يا بلنك‌هاي از پيش شكل داده شده توليد نمود. البته لازم به ذكر است براي كسي كه مي‌خواهد براي اين روش برنامه ريزي فرايند عمليات انجام دهد علم به مكانيك و قانون سينوسي آن ضروري است.

· مكانيك فلوفورمينگ مخروطي

در شكل دهي به اين روش تغيير شكل فلز مطابق با قانون سينوسي است كه در ادامه ارائه مي‌گردد (شكل 2-10).

T1 ضخامت اوليه بلنك يا پريفرم

T2 ضخامت ديواره ثانويه

نصف زاويه رأس بلنك يا مخروط اوليه

نصف زاويه مخروط ثانويه

شکل 2-10 مثالی از رابطه ای سینوسی در فلوفورمينگ مخروطی یک مرحله ای

در فلوفورمينگ مخروطي مطابق با رابطه فوق ضخامت محوري قطعه كار در تمام مراحل برابر ضخامت بلنك اوليه است اين موضوع در شكل 2-11 مشهود مي‌باشد.

شکل 2-11 شکل دهی برشی دو مرحله ای مخروط که در تمام مراحل ضخامت محوری و قطر حداکثر ثابت می ماند. و ضخامت دیواره از قانون سینوسی تبعیت می کند.

هرگاه نصف زاويه راس مخروط كوچك باشد (مثلا كمتر از 25 درجه )، بهترين نتيجه و كيفيت قطعه كار وقتي حاصل مي‌شود كه عمليات فلوفورمينگ طي چند مرحله و هر بار با زوايايي متفاوت و كم شونده انجام گيرد. در شكل 2-12 سعي شده اين موضوع نشان داده شود. البته وقتي از اين تكنيك استفاده مي‌شود ضروري است كه در بين مراحل فرايند آنيلينگ يا تنش زدايي انجام پذيرد. عمليات آنيلينگ اين امكان را به فلز مي‌دهد تا قابليت كاهش ضخامت كل در محدوده 50-70 در صد باقي بماند. موفقيت عمليات فلوفورمينگ چند مرحله اي به كيفيت انجام عمليات آنیلینگ بستگي دارد.

در فلوفورمينگ چند مرحله اي قطر بلنك در طي تمام مراحل ثابت مي‌ماند و تمام حجم فلز موجود در بلنك اوليه در قطعه نهايي حفظ مي‌گردد. مي‌توان ديد در هر قطر ديگري از قطعه كار اندازه ضخامت محوري با اندازه ضخامت بلنك اوليه برابري مي‌نمايد.

شکل 2-12 بروز پدیده‌های کاهش ضخامت بیشتر و یا کمتر از اندازه مورد انتظاری که از رابطه سینوسی به دست می آید

· انحراف از قانون سينوسي

انحراف از قانون سينوسي معمولا به دو صورت اتفاق مي‌افتد. كاهش ضخامت بيش از اندازه مورد انتظار و كاهش ضخامت كمتر از اندازه مورد انتظار. در كاهش ضخامت بيش از اندازه ضخامت ديواره قطعه كار نهايي كمتر از اندازه اي است كه از رابطه سينوسي به دست مي‌آيد. در اين حالت فلنج به طرف جلو متمايل مي‌شود. در فلوفورمينگ ماشيني كاهش ضخامت بيش از اندازه مورد انتظار باعث تاثير اضافي بر شكل قطعه كار مي‌شود. در اين حالت پديده بك اكستروژن اتفاق مي‌افتد. (شكل 2-19). براي يك مقدار معين كاهش ضخامت با افزايش زاويه ماندرل احتمال بروز بك اكستروژن در ظاهر قطعه كار افزايش مي‌يابد. ( پديده بك اكستروژن به عنوان يك اصطلاح در مبحث تنشهاي فشاري مطرح مي‌باشد.) اين پديده وقتي اتفاق مي‌افتد كه نيروي فشاري وارد بر قطعه كار به صورت پسرو باشد. اگر اثر مجموعه مرغك بر روي قطعه كاري كه در حال فلوفورمينگ شدن است برداشته شود به جاي يك سطح صاف مخروطي ما به يك سطح انحناء دار دست خواهيم يافت و اين اختلاف ناشي از اثر كاهش ضخامت بيش از اندازه است.

در كاهش ضخامت كمتر از اندازه ضخامت قطعه كار نهايي بيش از اندازه اي است كه از رابطه سينوسي به دست مي‌آيد. در كاهش ضخامت كمتر از اندازه مورد انتظار فلنج به سمت عقب متمايل مي‌شود. در اين حالت اگر بلنك نسبتا نازك باشد. در فلنج قطعه چين و چروك ايجاد مي‌شود. اين پديده مشابه وقتي است كه در فرايند كشش عميق نيروي ورق گير كافي نبوده و در لبه‌هاي بلنك چين و چروك ظاهر به وجود آيد.

3-2-4-2 فلوفورمينگ ماشيني در توليد عدسيها (نيم كره‌ها)

تمام مباحث مطرح در زمينه فلوفورمينگ مخروطي در فلوفورمينگ عدسي‌ها نيز صادق است. تنها در زمينه طراحي پريفرم‌ها تفاوتهايي وجود دارد كه در ادامه تشريح خواهد شد. در واقع فرآيندي كه در شكل دهي عدسي‌ها اتفاق مي‌افتد تركيبي از فلوفورمينگ مخروطي و لوله اي مي‌باشد. در روش فلوفورمينگ ماشيني و با استفاده از پريفرم هاي مناسب مي‌توان اشكال نيم كره، بيضي گون، شلجمي‌ و به طور كلي اشكالي با سطوح انحناء دار را توليد نمود. به نحوي كه ميزان درصد كاهش ضخامت، در ديواره آنها تحت كنترل باشد. البته بايد توجه نمود كه طراحي پريفرم اوليه براي محصولاتي با سطوح انحناءدار نسبت به محصولات مخروطي شكل پيچيده تر مي‌باشد. در فرايند فلوفورمينگ مخروطي اندازه ضخامت محوري قطعه كار در تمام نقاط ديواره برابر ضخامت بلنك اوليه مي‌باشد. حال آنكه در فلوفورمينگ قطعاتي با اشكال انحناءدار اين ارتباط وجود ندارد. به عنوان توضيح بيشتر در نيمكره ضخامت محوري در قطب به اندازه ضخامت اوليه و هر چه به دايره استوايي نزديكتر مي‌شويم ضخامت محوري افزايش يافته و از نظر تئوري در استوا به بينهايت افزايش مي‌يابد (چرا كه معكوس سينوس صفر درجه مساوي بينهايت است). به همين دليل به منظور جبران تغيير ضخامت محوري كه حاصل جابجايي مواد در حين فرايند فلوفورمينگ است. ضخامت بلنك در جهت حركت به سمت مركز به تدريج كاسته مي‌شود. در مثالي كه در شكل 2-13 به نمايش درآمده است ضخامت بلنك در مركز با 15 درصد اينچ شروع شده و به تدريج كه به لبه‌هاي بلنك نزديك مي‌شويم ضخامت به 39 درصد اينچ مي‌رسد. ضخامت محوري قطعه كار در دايره شعاعي 300 درجه نسبت به مركز كره برابر ضخامت بلنك در محل تصوير همان دايره و بر روي بلنك مي‌باشد كه معادل 3 درصد اينچ است. عينا ضخامت محوري در دايره شعاعي 45 درجه نسبت به مركز كره برابر 212% اينچ است كه برابر ضخامت پريفرم در محل تصوير همان دايره در بلنك است. همين ضخامت در دايره زاويه 15 درجه برابر 86/1 اينچ است. در زواياي كمتر از 30 درجه به شرطي كه خصوصيات مواد اوليه اجازه دهند با كاهش ضخامت بيشتري روبرو هستيم. در اين حالت عمليات فلوفورمينگ به حالت فلوفورمينگ استوانه اي شباهت بيشتري دارد. لذا در تصوير اين منطقه در پريفرم به حجم بيشتري از ماده نياز خواهد بود. در اين منطقه پريفرم به شكل فلنج بوده و ضخامت آن متناسب با درصد كاهش ضخامت قطعه كار خواهد بود. براي طراحي پريفرم قطعاتي به شكل نيم كره مي‌توان از جدولي كه درصد مجاز كاهش ضخامت در هر مرحله را براي فلزات مشخص مي‌كند بهره گرفت.

شکل 2-13 رابطه ی بین ضخامت قطعه کروی شکل با ضخامت پریفرم از روش محاسبه ضخامت محوری

3-2-5 فلوفورمينگ لوله

فلوفورمينگ لوله از طريق اكسترود فلز و با روش نقطه دوار انجام مي‌پذيرد. اساس اين روش مشابه فلوفورمينگ مخروطي است. به جز اين نكته كه در آن رابطه سينوسي برقرار نيست. چرا كه اندازه نصف زاويه راس يك استوانه صفر خواهد شد به جاي رابطه سينوسي فلوفورمينگ لوله از رابطه حجم ثابت مواد در طول فرايند پيروي مي‌كند. محدوديت اصلي در اجراي اين فرايند به ميزان تحمل فلز در مقابل تغيير شكل پلاستيك در يك گذر بستگي دارد. البته با انجام عمليات آنيلينگ ميان مرحله اي مي‌توان در يك مرحله اين محدوديت را تا حدي بهبود داد و يكي ديگر از محدوديت‌هاي اين روش درصد مجاز كاهش ضخامت در هر مرحله مي‌باشد كه اگر اين درصد مجاز رعايت گردد صحت عمليات فلوفورمينگ بدون آسيب رساندن به قطعه كار تضمين شده است. درصد مجاز كاهش ضخامت بسته به جنس فلز قطعه كار و ضخامت پريفرم بين 15 تا 25 درصد در هر مرحله متغير خواهد بود.

3-2-5-1 زمينه‌هاي كاربرد

يكي از روش‌هاي كاهش ضخامت ديواره ي قطعاتي به شكل استوانه همراه با افزايش مقاومت و استحكام آن روش فلوفورمينگ لوله اي مي‌باشد. اين روش در شاخه‌هاي هواپيمايي و هوا فضايي يكي از پر كاربردترين فرآيندهاي شكل دهي لوله‌ها مي‌باشد. توليد قطعاتي با اشكال ويژه از لوله‌ها با اين روش امكان پذير است. براي مثال توليد لوله‌هايي كه يك يا چند فلنج در سطوح خارجي يا داخلي خود دارند و يا داراي خان داخلي مي‌باشد با اين روش امكان پذير است. اين روش در مقايسه اقتصادي با ديگر فرآيندها از قبيل ماشينكاري از جهت مصرف مواد اوليه و نيروي كار مقرون به صرفه تر مي‌باشد. از فلوفورمينگ لوله ميانی به جاي آهنگري حلقوي نيز استفاده میشود. بين اين دو فرايند ارتباط نزديكي از جهت كاهش ضخامت ديواره وجود دارد. با اين تفاوت كه در آهنگري حلقوي امكان به دست آوردن طول دلخواه و مورد نظر لوله قابل كنترل وجود ندارد كه اين امكان در فلوفورمينگ لوله وجود دارد. عمليات فلوفورمينگ را بر روي تمام فلزات نرم و غير شكننده مي‌توان انجام داد. محدوديت‌هاي عملياتي از قبيل جنس و تركيب مواد و مقاومت و غيره چنان كه فلوفورمينگ مخروطي ذكر شد در فلوفورمينگ لوله‌ها نيز مشابه است. اين فرآيند بر روي فلزاتي با سختي 32 راكول[3] به خوبي قابل اجرا مي‌باشد. در اكثر فلزات عمليات فلوفورمينگ لوله‌ها بدون گرم كردن قطعه كار انجام مي‌پذيرد. يكي ديگر از ويژگي‌هاي اين فرآيند اين است كه اندازه مجاز كاهش ضخامت براي فلزات مشابه بيشتر از روش‌هاي فلوفورمينگ مخروطي و يا نيم كره‌ها مي‌باشد. مخصوصا اين كه عمليات فلوفورمينگ لوله از نوع معكوس باشد. اولين محدوديت ابعادي در توليد لوله‌ها در اين روش به محدوديت تجهيزات و دستگاه‌هاي در دسترس بر مي‌گردد. در همين زمينه‌ها محدوده قطر داخلي پريفرم‌هاي لوله اي شكل كه تحت عمليات فلوفورمينگ قرار گرفته اند در بازه 3 تا 75/4 میلیمتر گزارش شده است. معمولا ضخامت ديواره پريفرم‌هاي لوله اي شكل كه در مورد فلوفورمينگ لوله قرار مي‌گيرند اغلب 4/25 میلیمتر در مورد فولاد و 8/31 میلیمتر در مورد آلومينيم مي‌باشد. در حالت‌هاي خاص و مورد نياز ضخامت ديواره پريفرم‌ها تا اندازه 3/41 میلیمتر براي فولاد و 5/63 میلیمتر براي آلومينيم قابل افزايش است. محدوديت‌ها و فاكتور‌هاي كه حداقل ابعاد ممكن در توليد لوله‌ها را در روش فلوفورمينگ تعيين مي‌كنند همان‌هايي هستند كه حد اكثر ابعاد ممكن در توليد لوله را تعريف مي‌نمودند. براي مثال: يك ماشين بزرگ فلوفورمينگ براي شكل دهي لوله‌هاي كوچك مناسب نيست. چون معمولا سرعت فلوفورمينگدل آن كافي نخواهد بود. ارتباط بين سرعت فلوفورمينگدل و اندازه قطر لوله بايد چنان باشد كه بتواند حداقل سرعت خطي 120 متر بر دقیقه را تأمين نمايد. براي فلوفورمينگ لوله‌هايي با قطر كوچك (كوچكتر از 5/9 میلیمتر) معمولا از ماشين‌هايي استفاده مي‌شود كه قطعه كار و ماندرل و نگهدارنده لوله ثابت بوده و مجموعه ابزار حلقوي به دور آن مي‌چرخد.

3-2-5-2 پريفرم

پريفرم در فلوفورمينگ لوله‌ها اغلب به قطعه اي لوله اي شكل و يا شبيه لوله گفته مي‌شود كه قبل از عمليات فلوفورمينگ وجود دارد. يك پريفرم مي‌تواند به شكل يك لوله متقارن و راست باشد و يا اين كه به منظور سهولت گيره بندي داراي لبه يا فلنج داخلي باشد. پريفرم‌هاي مورد استفاده در فلوفورمينگ لوله‌ها معمولا از روش‌هاي آهنگري يا ريخته گري سانتريفيوژ يا لوله‌هايي با درز جوشكاري شده و يا حتي لوله‌هاي بدون درز و يا لوله‌هاي اكسترود شده به دست مي‌آيد البته در مورد پريفرم‌هاي آهنگري و ريخته گري شده قبل از انجام فلوفورمينگ نياز به يك مرحله ماشين كاري نيز خواهد بود. براي فلوفورمينگ لوله‌هايي با قطر داخلي مشخص محدوده‌هاي تغيير مجاز در قطر داخلي پريفرم‌ها به قرار جدول 2-2 است.

جدول2-2- تلورانس مجاز قطر داخلي پريفرم در فلوفرمينگ لوله

محدوده قطر داخلي پريفرم (ميليمتر)

تا 76

75 تا 510

635 تا 1270

بزرگتر از 1270

تلرانس مجاز قطر داخلي (ميليمتر)

051/0±

152/.0±

0.0- ، 0.5+

0/0- ، 75/0 +

تلرانس هندسي گردي و ضخامت ديواره پريفرم هم از عواملي هستند كه در تعيين تلرانس‌ها نقش دارند. حداكثر اندازه تلرانس ضخامت ديواره پريفرم بايد بين075/0 ± باشد و در مورد پريفرم‌هايي كه ماشين كاري شده اند محدوده تلرانس ضخامت ديواره بين025/0 ± خواهد بود. بيضي گوني پريفرم‌ها براي قطر‌هاي كوچك 5% و براي قطر‌هاي بزرگ 30/0 ميليمتر پيش بيني مي‌شود.

3-2-5-3 روش‌هاي فلوفورمينگ لوله

دو نوع شناخته شده و رايج در فلوفورمينگ لوله‌ها با نام‌هاي مستقيم و معكوس وجود دارند. اين اصطلاحات بيان گر ارتباط ميان جهت جريان فلز با جهت حركت ابزار در طول عمليات مي‌باشند. در هر دو حالت قطعه كار از يك طرف ثابت شده و طرف ديگر قطعه كار آزاد گذاشته شده است تا بتواند بر روي ماندرل بلغزد (شكل 2-14).

شکل 2-14 جهت جریان مواد و حرکت غلتک در فلورمینگ b )، مستقیم و a ) معکوس‌، لوله

· فلوفورمينگ معكوس

در فلوفورمينگ معكوس قطعه كار در مقابل يك فيكسچر كه روي كلگي دستگاه نصب شده است نگه داشته مي‌شود و غلطك به سمت طرف ثابت شده قطعه كار پيشروي مي‌كند. در اين حالت فلز قطعه كار در جهت مخالف پيشروي غلطك‌ها جريان پيدا مي‌كند شكل( 2-15).

شکل 2-15 در فلوفرمینگ معکوس لوله جهت جریان مواد و حرکت غلتک عکس یکدیگر است

در روش فلوفورمينگ معكوس دو مزيت نسبت به روش مستقيم وجود دارد كه عبارتند از:

الف) شكل پريفرم مورد مصرف ساده و لوله اي شكل است چون ديگر براي ثابت نگهداشتن نيازي به فلنج و لبه نيست.

ب) اگر ما بخواهيم در ضخامت ديواره قطعه كار كاهش ايجاد كنيم تنها كافي است غلطك‌ها به اندازه 50% طول نهايي قطعه كار جا به جا شوند. يعني اينكه اگر غلطك‌ها به اندازه a حركت كنند قطعه كاري با طول 2a توليد مي‌گردد.

مزيت دوم باعث مي‌شود كه نه تنها نرخ توليد افزايش يابد بلكه بتوان قطعه كارهايي با طول بيشتر از ظرفيت دستگاه توليد نمود. براي مثال طول كار گير ماشيني كه حداكثر به اندازه 27/1 متر است مي‌تواند قطعه كاري با طول نهايي 54/2 متر را توليد نمايد. ( با نرخ كاهش 50%). روش فلوفورمينگ معكوس از اين بابت كه توزيع نيروي اصلي در آن فشاري است يك روش فوق العاده خوب است. در نتيجه فلزاتي كه نرمي‌و شكل پذيري نسبتاً پاييني دارند با اين روش كاهش ضخامت قابل قبولي را از خود نشان مي‌دهند. مهمترين ضعف فلوفورمينگ لوله از روش معكوس مربوط به اين نكته است كه قسمت سر لوله كه ابتدا مورد فلوفورمينگ قرار مي‌گيرد بيشترين فاصله را از موضع اوليه خودش طي مي‌كند. در نتيجه آن قسمت از لوله بيشترين استعداد را در پذيرش انحراف و پيچش خواهد داشت (شكل 2-16). اگر ضخامت ديواره لوله ثابت باشد اين عيب كمتر به صورت بحراني ظهور مي‌كند. به هر حال اگر پريفرم از نوع لوله درز دار باشد كه جوشكاري شده باشد و ناحيه جوش از ضخامت اصلي لوله برجسته تر باشد شكل فوق الذكر مي‌تواند مسئله ساز باشد. به عنوان مثال در فلوفورمينگ لوله به روش معكوس كه در شكل نمايش داده شده است. اگر چه پريفرم اوليه بي عيب و نقص بوده و دقت ابعادي ماندرل براساس اندازه گيري در طول كل حدود 38% مبلي متر بوده است. يك طرف لوله يك اينچ بلندتر از طرف ديگر است.

شکل 2-16 مثالی از عیب پیچش در فلوفرمینگ معکوس لوله

· فلوفورمينگ مستقيم

در فلوفورمينگ مستقيم حركت غلطك به صورت دور شونده از سر ثابت شده قطعه كار مي‌باشد و جهت جريان فلزي در قطعه كار با جهت غلطك هم سو و غالبا به طرف كلگي دستگاه مي‌باشد (شكل 2-24). مزيت اصلي فلوفورمينگ مستقيم نسبت به فلوفورمينگ معكوس اين است كه مشكل پيچش در قطعه كار نهايي وجود نخواهد داشت. در فلوفورمينگ مستقيم نظارت و كنترل بر طول قطعه كار سهل تر و با دقت بيشتري همراه است. فلز قطعه كار پس از اين كه در زير غلطك شكل يافت ديگر نيازي به جابجايي ندارد و هر انحراف يا تغيير كه در قطعه كار به وجود آيد همراه با بخش ضخيم تر پريفرم مدام با فشار توسط غلطك‌ها به جلو رانده مي‌شود. البته با اين روش لازم است قسمت مازاد انتهايي قطعه كار را در جهت طول پس از پايان فلوفورمينگ برش داده و اصلاح نمود. از معايب اين روش مي‌توان به اين موارد اشاره كرد كه در اين روش لازم است. پريفرم داراي يك لبه يا فلنج باشد تا بتواند به خوبي بر روي ماندرل جاي گرفته و توسط سنبه مرغك محكم نگه داشته شود. نرخ توليد در اين روش كند تر از روش پسرو است چون غلطكها بايد تمام طول قطعه كار را طي نمايد.

3-2-5-4 ماشينهاي فلوفورمينگ لوله

اساس ماشين‌هاي مورد استفاده در فلوفورمينگ لوله مشابه ماشين‌هاي مورد استفاده در فلوفورمينگ مخروطي است. تنها در جزئيات ماشين تفاوتهاي اندكي وجود دارد. اگر برخي از تجهيزات خاص در ماشين فلوفورمينگ مخروطي تغيير كند به راحتي به ماشين فلوفورمينگ لوله تبديل مي‌شود. اين ماشين‌ها از جهت ظرفيت و اندازه‌هاي كاري نيز مشابه هم هستند. ماشين فلوفورمينگ لوله به ابعاد 9/1 در 5/2 متر ماشيني است كه قادر است يك لوله به قطر 9/1 متر و طول 5/2 متر را فلوفورمينگ نمايد. ماشين‌هاي فلوفورمينگ لوله موجود و در دسترس قادرند لوله‌هايي تا قطر 457 ميليمتر و طول 8/3 متر را توليد نمايد. حداكثر طول لوله قابل توليد در ماشين‌هاي فلوفورمينگ به اندازه فاصله اي بستگي دارد كه غلطك‌ها و يا حامل‌هاي ابزار و غلطك‌ها قابليت جابجا شدن دارند. اگر از روش فلوفورمينگ معكوس استفاده شود طول لوله قابل توليد بيشتر از اين اندازه خواهد بود. در فلوفورمينگ لوله به روش معكوس حداكثر طول لوله قابل توليد با دو محدوديت روبرو خواهد شد.

الف) حداكثر اندازه درصد كاهش ضخامت مجاز براي فلز قطعه كار (كاهش ضخامت 50% مي‌تواند حاصل دو بار قدكشي لوله باشد). ظرفيت ماشين در اعمال فشار و خواص ذاتي فلز قطعه كار پارامتر‌هايي هستند كه اندازه كاهش ضخامت را تعيين مي‌كند.

ب) براي برداشتن و بيرون كشيدن لوله از روي ماندرل بايد يك لقي و آزادي مناسب در نظر گرفته شود. براي مثال ماشيني كه ظرفيت توليد لوله اي به طول 27/1 متر را دارد مجموعه تيل استوك (مرغك) آن دستگاه طوري است كه امكان جابجايي و بيرون آوردن قطعه اي به طول 27/1 متر را دارد. در بسياري از ماشين‌هاي فلوفورمينگ مجموعه تيل استوك چنان ساخته مي‌شود كه بتوان از مزيت توليد قطعات با روش فلوفورمينگ معكوس سود جسته و بتوان لوله‌هايي كه بلندتر از ظرفيت اسمي‌ماشين توليد مي‌شوند را از ماندرل بيرون كشيد. اصطلاح ظرفيت براساس نيرو آن چنانچه در ماشين‌هاي فلوفورمينگ مخروطي عنوان شد در فلوفورمينگ لوله‌ها كاربرد ندارد. به عنوان مثال ماشيني كه بتواند يك مخروط با ضخامت ورق اوليه 25 ميليمتر را به ميزان 50% در يك مرحله فلوفورمينگ كاهش ضخامت داده نمي‌تواند يك لوله با ضخامت اوليه ديواره 25 ميليمتر را در يك مرحله فلوفورمينگ كاهش ضخامت دهد و توليد نمايد. يعني در بيشتر فرآيندهاي فلوفورمينگ لوله كاهش ضخامت در هر مرحله از آنچه در فلوفورمينگ مخروطي اتفاق مي‌افتد كمتر است.

اساس فرايند فلوفورمينگ مخروطي از نوع عمليات برشي است اما آنچه در فلوفورمينگ لوله‌ها اتفاق مي‌افتد به عمليات اكسترود بسيار شبيه تر است نتيجه اين كه در فلوفورمينگ لوله نسبت به مخروط براي يك كاهش ضخامت مشابه به نيروي فشاري بيشتري نياز خواهد بود. براي تحقق اين موضوع بر روي بلنك اوليه قبل از فلوفورمينگ مخروطي و بر روي پريفرم لوله قبل از فلوفورمينگ لوله شبكه‌هاي مربع شكلي حك شده و سپس آنها را مورد عمليات فلوفورمينگ قرار مي‌دهند. در آخر كار مشاهده مي‌شود كه مربعات اوليه در مخروط به متوازي الاضلاع تبديل مي‌شوند. اين موضوع نشان مي‌دهد كه مواد در جهت صفحات برشي جابجا شده اند يعني نيروي وارد بر قطعه كار از نوع برشي مي‌باشد. همچنين مربعات اوليه در لوله هم جهت با محور لوله كشيده شده و به مستطيل تبديل مي‌شوند كه اين نتيجه اعمال نيروي فشاري در جهت شعاعي به قطعه كار مي‌باشد. در مواقعي كه نسبت طول به قطر قطعه كار يا ماندرل زياد باشد در بيشتر ماشين‌هاي فلوفورمينگ لوله به جاي استفاده از يك غلطك از دو مجموعه غلطك متقابل استفاده مي‌شود با اين روش اثرات خيز ماندرل ناشي از نيروهاي وارده از سوي غلطك‌ها خنثي مي‌شود. از آنجا كه اثر خيز در ماندرل باعث انحراف قطعه كار و ماندرل از محور اصلي ماشين مي‌شود. براي غلبه حتمي‌بر اين مشكل ماشين‌ها را به مجموعه غلطك سه تايي مجهز مي‌كنند. امتداد محور‌هاي اعمال نيروي اين غلطك‌ها هم مركز بوده و با يكديگر زاويه 120 درجه مي‌سازند و همواره دو غلطك نقش پايدار كننده و تكيه گاه را ايفا مي‌كنند. امروزه اكثر ماشين‌هاي فلوفورمينگ لوله براي نظارت بر عمليات فلوفورمينگ به سيستم‌هاي كنترل عددي مجهز شده اند. در فلوفورمينگ استوپ‌هاي مكانيكي براي محدود كردن حركت مجموعه كشويي‌هاي متقاطع به كار مي‌روند. بدين صورت قطر قطعه كار قابل كنترل مي‌شود. در ماشين‌هاي با كنترل عددي به جاي استوپ‌هاي مكانيكي از مزيت انعطاف پذيري كنترل رايانه اي استفاده مي‌شود. با اين روش به راحتي مي‌توان جبران خيز و جلوگيري از مخروطي شدن لوله را امكان پذير كرد. يك نمونه از اين ماشين‌ها در شكل 2-17 نشان داده شده است.

شکل 2-17 ماشین فلورمینگ مجهز به ابزارهای کنترل عددی

بالاخره جديدترين ابزاري كه براي كنترل و جبران خيز‌ها در ماشين‌هاي فلوفورمينگ استفاده شده است آشكار كننده‌هاي ليزري هستند كه به صورت خودكار عمليات اندازه گيري و جبران انحرافات را بر عهده دارند دقت اين سيستم‌هاي كنترلي براي لوله اي با طول 54/2 متر و ضخامت ديواره به اندازه اسمي‌54/2 ميليمتر حدود 38% ميليمتر در ضخامت ديواره مي‌باشد.

3-2-5-5 ابزارهاي فلوفورمينگ لوله

ابزارهاي مورد استفاده در فلوفورمينگ عبارتند از:

ü ماندرل

ü غلطك (معمولا دو عدد)

ü حلقه كششي (جهت بيرون كشيدن قطعه كار از ماندرل)

ü حلقه رانش (كه مي‌تواند به عنوان حلقه كشنده نيز به كار رود)

ü سيستم كنترلي (از قبيل سيستم رايانه اي، كنترل عددي و يا سيستم تعقيب كننده مكانيكي)

· ماندرل‌ها

در شكل 2-18 نوعي ماندرل به نمايش در آمده است. بسياري از ماندرل‌ها را به صورت تو پر مي‌سازند. اگر چه اين كار زياده روي در استفاده از مواد بوده و وزن ماندرل سنگين خواهد شد. البته در عمل گاهي ماندرل‌هايي را كه به روش ريخته گري ساخته مي‌شوند را با ماهيچه گذاري تو خالي مي‌كنند. و يا اگر ماندرل به روش آهنگري ساخته شده باشد داخل آن را با ماشين كاري خالي مي‌كنند. موردي هم پيش مي‌آيد كه لازم مي‌شود ماندرل را به صورت چند تكه و از اجزاي مختلف ساخته و سپس به هم متصل نمايند.

شکل 2-18 یک نمونه از ماندرل‌هايي که در فلوفورمينگ لوله کاربرد دارد.

يكي از مهمترين مشكلاتي كه در ماندرل‌ها بروز مي‌كنند مسئله فرسايش است. علت اين امر بار‌هاي شديدي است كه ماندرل‌ها بايد تحمل كنند. كاهش ضخامت ديواره قطعه كار و افزايش استحكام فلز مواد اوليه عواملي هستند كه ميزان فرسايش ماندرل را افزايش مي‌دهند. تنها راه حد اقل كردن ميزان فرسايش يا خرابي ماندرل اين است كه مقاومت به سايش ماندرل را تا حد امكان افزايش داد. آلياژهاي چدني كه معمولاً تا 58 راكول سي سخت مي‌شوند از موادي هستند كه در ساخت ماندرل‌ها كاربرد دارند. ماندرل‌هايي كه اين نوع جنس ساخته مي‌شوند در توليد تعداد محدود و متوسط قطعاتي كه جداره ديواره آنها نازك نيست نتايج قابل قبولي از خود ارائه مي‌دهند. بايد دانست وقتي اين نوع ماندرل‌ها تحت شرايط كاري شديد و سخت قرار مي‌گيرند به دليل خرد شدن سطح و چاله دار شدن ماندرل قطعه كار حاصل از فلوفورمينگ معيوب خواهد شد. ماندرل‌هاي فولادي از قبيل 4150 و 5210 كه تا حد 60 راكول سي سخت مي‌شوند براي اغلب كاربردهاي فلوفورمينگ مخصوصاً وقتي نيروهاي وارده به ماندرل خيلي زياد باشد نتايج موفقيت آميزي از خود ارائه مي‌دهد. در برخي شرايط مجبور خواهيم شد از مقاومت سايشي براي به دست آوردن سختي بيشتر صرف نظر كنيم در چنين شرايطي از فولاد‌هاي گرم كار از قبيل اچ 12 سخت شده تا 25 الي 55 راكول سي استفاده نماييم. فولاد‌هاي ابزاري سخت شده تا حدود 60 الي 62 راكول سي شرايط خوبي را براي يك ماندرل فراهم مي‌كنند خصوصا اين كه شرايط كاري شديد و سخت بوده و حجم توليد زياد باشد.

خلاصه اين كه بهترين و سازگار ترين جنس ماندرل بر اساس شرايط كاري تعيين مي‌گردد مي‌توان با صرف نظر از بقيه پارامتر‌ها گفت: اگر 10 تا 20 قطعه با يك ماندرل توليد شود و پس از آن در صافي سطح ماندرل تغييري ايجاد نشود و در ديواره داخلي قطعه كار خش مشاهده نگردد آنگاه جنس ماندرل با شرايط كاري تطابق داشته است.

· غلطك‌ها

در فلوفورمينگ لوله غلطك‌ها در شرايط شديد و سخت كاري قرار دارند. در شكل 2-19 غلطك‌هاي فلوفورمينگ نمايش داده شده است. صافي سطح غلطك‌ها 25/0 ميكرومتر يا بهتر از آن بايد باشد. عموما جنس اغلب اين غلطك‌ها از فولاد‌هاي ابزاري كه حدود 60راكول سي سخت شده است.

شکل 2-19 جزئیات ابعادی نوعی غلتک در فلوفورمينگ

فولاد ابزاري با سختي 62 راكول سي نتايج خوبي به عنوان غلطك فلوفورمينگ لوله از هود نشان داده است. اگر فولاد را با انجام عمليات حرارتي حدود 64 تا 65 راكول سي سخت كرده و سپس تمپر چهار مرحله اي شود در برابر سايش از خود مقاومت نشان خواهد داد. غلطك‌هايي كه با اين شرايط ساخته مي‌شوند مي‌توانند به مدت 4000 الي 5000 ساعت كار فلوفورمينگ داغ لوله‌هايي از جنس فولاد 1020 تا 1025 را به خوبي انجام دهند.

در فلوفورمينگ مستقيم از غلطك‌هاي مرحله بندي شده براي شكل دهي قطعات نظير پوسته مخازن تحت فشار به خوبي استفاده مي‌شود. در شكل 2-20 اين نوع غلطك‌ها نشان داده شده اند. در عمل فرآيند كار اين گونه است كه غلطك پيشتاز (راهنما) به اندازه 30% كل تغيير ضخامت قطعه را گاز مي‌گيرد و 70% مابقي را غلطك دوم گاز مي‌گيرد. تنها عيب اين روش اين است كه به نيرو و توان بيشتري براي كار نياز مي‌باشد. چون در هر بار فلز بيشتري جا به جا مي‌شود.

شکل 2-20 در این جا نشان داده شده که چگونه غلتک‌های مرحله بندی شده برای فلوفورمينگ مستقیم لوله هر کدام بخشی از لوله را گاز می گیرند- اندازه ای که غلتک پیش آهنگ گاز می گیرد Y و اندازه ی کل کاهش ضخامت برابر X در شکل سمت راست و Z در شکل سمت چپ می باشد.

· ابزار كمكي

ابزارهاي كمكي فلوفورمينگ لوله‌ها عبارتند از حلقه‌هاي كشنده و حلقه‌هاي رانش كه معمولا از فولاد كم كربن مثل 1020 ساخته مي‌شوند.

3-2-5-6 محدوديت‌هاي ضخامت در ديواره لوله

عواملي كه ضخامت ديواره پريفرم لوله را در فرايند فلوفورمينگ لوله محدود مي‌كند عبارتند از :

الف) خصوصيات ذاتي فلز در زمينه شكل پذيري

ب) قدرت و توان قابل دسترس ماشين آلات

با توجه به خصوصياتي كه به جنس فلز قطعه كار بر مي‌گردد كاهش ضخامت در اولين مرحله (پاس) فلوفورمينگ لوله براي اغلب فلزات حداقل حدود 15% يا بيشتر از آن است. كاهش ضخامت هميشه به صورت درصدي از ضخامت ديواره بيان مي‌شود و توان مصرفي براي كاهش ضخامت با افزايش ضخامت رابطه مستقيم دارد. آلياژهايي كه به عنوان مواد اوليه قطعه كار‌هاي در فلوفورمينگ لوله با موفقيت به كار برده مي‌شوند و در اولين مرحله عمليات مي‌توانند حداقل 15% كاهش ضخامت در ديواره از خود نشان دهند عبارتند از: فولاد‌هاي كم كربن و يا كربن متوسط ‌، فولادهاي آلياژي با استحكام بالا و تمامي‌فولاد‌هاي ضد زنگ كم كربن.

ماشين‌هاي بزرگ در دسترس فلوفورمينگ لوله توان كار بر روي پريفرم‌هايي با ضخامت ديواره حد اكثر 6/28 ميليمتر از جنس فولاد را دارند. البته در شرايط خاص مي‌توان ضخامت بيشتر را هم فلوفورمينگ كرد. براي نمونه قطعه كاري به قطر 3 متر و از آْلياژي با تركيب آهن و نيكل و كرم با استحكام بالا كه ضخامت ديواره پريفرم آن به اندازه 3/41 ميليمتر مي‌باشد توسط همين ماشين‌ها قابل توليد مي‌باشد. با توجه به اين كه بين قطر بلنك و ضخامت اوليه آن رابطه مستقيمي‌وجود دارد تا آنجا كه توان ماشين‌ها اجازه مي‌دهد مي‌توان با افزايش قطر پريفرم ضخامت‌هاي بيشتري را فلوفورمينگ كرد. در مورد فلزات نرم تر از قبيل آلياژهاي آلومينيم درصد مجاز كاهش ضخامت ديواره در پريفرم بيشتر بوده و در هر مرحله مي‌توان چيزي حدود 30% يا بيشتر كاهش ضخامت ايجاد نمود. البته اين اندازه محدود مي‌شود چون احتمال دارد نا صافي‌ها و اعوجاج ناشي از اثر گوشه‌هاي غلطك روي قطعه كار مشكل ايجاد كند. به عنوان مثال در فلوفورمينگ آلومينيم‌هاي 2014 و 2024 اگر ماشين‌هاي بزرگ هم در دسترس باشند هر چند كه با توجه به استحكام فلز مي‌توان درصد كاهش ضخامت بزرگي را از آنها انتظار داشت اما ضخامت ديواره پريفرم‌ها حدود 6/28 ميليمتر در نظر گرفته مي‌شود. در فلوفورمينگ فلزات فوق العاده نرمي‌همچون آلومينيم 3يا3% كاهش ضخامت در هر پاس افزايش مي‌يابد. ضخامت ديواره پريفرم اين دست از فلزات با سختي‌هاي مشابه حد اكثر 7/12 ميليمتر است. در غير اينصورت اگر ضخامت ديواره پريفرم بيشتر از اندازه گفته شده باشد. پس از اتمام عمليات فلوفورمينگ براي به دست آوردن صافي سطح مناسب در قطعه كار نياز خواهد بود كه عمليات تكميلي ماشين كاري انجام مي‌پذيرد.

· حداقل ضخامت ديواره

تا كنون حداقل ضخامت ديواره پريفرم كه مي‌تواند براي فلوفورمينگ قابل قبول باشد به روشنی گزارش نشده است. هر چند كه فلوفورمينگ به روي پريفرم‌هاي كوچك كه ضخامت ديواره آنها 1 ميليمتر بوده است انجام پذيرفته اما به ندرت عمليات فلوفورمينگ براي ضخامت‌هاي فوق العاده كم استفاده مي‌شود.

· صحت و دقت ابعادي

ضخامت پريفرم تأثير محسوسي بر روي دقت نهايي قطعه كار پس از عمليات فلوفورمينگ ندارد. حد اكثر كاهش ضخامت كل از پريفرم تا قطعه كار نهايي با رعايت انجام عمليات حرارتي آنيلينگ ميان مرحله اي از 80% تجاوز نمي‌كند.

3-2-5-7 اثر پارامتر‌هاي ماشين بر فلوفورمينگ لوله

دو متغير اصلي ماشين كه در دقت قطعه كار نهايي تأثير دارند عبارتند از :

ü اندازه پيشروي به ازاي هر دور چرخش قطعه كار

ü خيز ماشين

· اندازه پيشروي به ازاي هر دور چرخش قطعه كار

پيشروي در هر دور مرحله نمونه سازي فلوفورمينگ لوله مشخص مي‌شود. چون اندازه پرداخت سطح كار و ضخامت ديواره و قطر قطعه كار با اندازه پيشروي در هر دور ارتباط دارد. اگر پيشروي در هر دور افزايش يابد در نتيجه ضخامت ديواره قطعه كار بيشتر از اندازه‌هايي خواهد شد كه انتظار مي‌رفت و همچنين قطر داخلي قطعه كار كوچكتر از اندازه مورد انتظار خواهد شد و علاوه بر اين زبري سطح نهايي افزايش مي‌يابد. چون پيشروي در هر دور به عواملي چون شعاع غلطك و اندازه گازگرفتن قطعه كار توسط غلطك بستگي دارد.

اثرات ناشي از تغييرات پيشروي در هر دور بر روي قطعه كار مي‌تواند با تغييرات ابعادي در غلطك خنثي و اصلاح شود. به عنوان مثال: كمي‌افزايش در شعاع غلطك باعث خواهد شد تا ديواره قطعه كار ضخيم تر و قطر داخلي بزرگتر و پرداخت سطح بهتر شود. افزايش شعاع غلطك موجب افزايش سطح تماس غلطك و قطعه كار شده كه اثر اين حالت مشابه كاهش پيشروي در هر دور مي‌باشد. به طور همزمان افزايش پيشروي از 76% به 27/1 ميليمتر بر دور و افزايش شعاع غلطك از 35/6 به 7/12 ميليمتر مي‌تواند يك افزايش جزيي در ضخامت ديواره ايجاد كند بدون اين كه تاثيري در قطر داخلي و پرداخت سطح قطعه كار بگذارد. براي حفظ يك نواختي ضخامت ديواره قطعه كار و به منظور جبران افزايش خيز غلطك‌ها ناشي از افزايش پيشروي در هر دور و يا ناشي از افزايش سطح تماس غلطك و قطعه كار (در شعاع بزرگ) ضروري است تا فاصله بين غلطك و ماندرل كاهش يابد. بازه پيشروي‌هايي كه در عمل در فرايند فلوفورمينگ لوله به كار مي‌رود در محدوده وسيع 38 تا 380 ميليمتر بر دقيقه هستند. و هرگاه در فلوفورمينگ لوله به اصطلاح چند ميليمتر در هر دور اشاره شود منظور پيشروي به ميزان تقريبي 076/0 تا 2/0 ميليمتر در دور است. البته در اغلب فرآيندهاي فلوفورمينگ از نرخهاي پيشروي پاييني استفاده مي‌شود. چون نرخ‌هاي پيشروي بالا باعث به وجود آمدن ناصافي در سطح قطعه كار مي‌شوند. پيشروي پارامتري است كه با تنظيم آن مي‌توان به ابعاد خاص و دقيق دست يافت.

· خيز ماشين

به صورت تجربي خيز ماشين در شرايط تنظيمي‌مختلف قابل اندازه گيري مي‌باشد. اما در حالت خيلي بهتر خيز را براي اجزاي مختلف ماشين اندازه گيري و ثبت مي‌كنند. براي مثال اندازه خيز متوسط براي اسلايدرهايي با ابعاد 27/1 × 07/1ميليمتر حدودا 64/0 ميليمتر برآورده شده است. عواملي همچون شكل غلطك نحوه تنظيم غلطك و پيشروي در هر دور خيزي در محدوده 25% تا

27/1 ميليمتر به وجود مي‌آيد.

غلطكهاي مرحله اي در شكل 2-21 اثر زيادي بر ميزان خيز ماشين‌ها دارند. ديگر عواملي هم كه در ميزان خيز ماشين تاثير دارند عبارتند از مدل و نحوه ساخت ماشين، شرايط مكانيكي اسلايدرها، سيستمهاي هم زماني غلطك‌ها هيدروليك ماشين و جعبه دنده‌ها و غيره. نتيجه تغيير اين متغير‌ها و عوامل عدم يكنواختي در ضخامت ديواره لوله خواهد بود. يكي از روش‌هاي جبران خيز ماشين به منظور تحت كنترل قرار گرفتن قطر قطعه كار تنظيم ميزان پيشروي در هر دور مي‌باشد. بيشترين مشكلي كه در نمونه سازي و يا توليد محدود در فرايند فلوفورمينگ به وجود مي‌آيد مربوط به متغير‌هاي ماشين مي‌باشد. اما همين كه تنظيم‌هاي لازم در ماشين انجام شد نوبت به تنظيم‌هاي مربوط به شكل غلطك و سايش غلطك و نرخ پيشروي مي‌شود. اگر اين تنظيم‌ها كامل شود ديگر متغير‌هاي ماشيني تأثير محسوسي در دقت ابعادي قطعه كار نخواهند داشت.

شکل 2-21 نمونه ای از لوله‌های تولید شده به روش فلوفرمینگ و تجهیزات مربوط به آن

3-2-5-8 پرداخت سطح قطعات حاصل از فلوفورمينگ

عوامل مؤثر بر پرداخت سطح در فرايند فلوفورمينگ عبارتند از:

ü شعاع‌هاي غلطك

ü پيشروي در هر دور

ü جنس و مواد اوليه

ü روان كاري

· شعاع‌هاي غلطك

غلطك‌هاي استانداردي وجود دارند كه آنها را مي‌توان با انجام برخي اصلاحات براي به دست آوردن قطعات با صافي سطح محدود حدود 1 الي 2 ميكرومتر استفاده نموده با توجه به جنس فلز و كاهش ضخامت در هر گذر (پاس) مي‌توان پرداخت سطح بهينه اي با اصلاح زاويه خلاصي و زاويه جلو بر و پهناي غلطك به دست آورد. وقتي كه پرداخت سطح در اولويت دوم باشد بدون دست كاري در غلطك‌هاي استاندار مي‌توان از آنها استفاده نمود.

مزيت اين غلطك‌ها در زاويه تماس كم آنها نهفته است. بنابراين حد اقل توان و انرژي را براي عمليات فلوفورمينگ نياز دارند. عيب اين نوع غلطك‌ها اين است كه براي هر شكلي ميزان گاز گرفتگي مواد يكسان است. در نتيجه اثرات ناشي از غلطك‌ها روي سطح قطعه كار در هر پاس تغيير كرده و پرداخت و كيفيت سطح بالايي ارائه نمي‌دهند. براي رفع اين عيب ضروري است براي هر گذر از غلطك مناسب و اصلاح شده اي استفاده نمود. در فلوفورمينگ لوله‌ها صافي سطح بهينه وقتي به دست مي‌آيد كه از غلطك‌هاي مرحله بندي شده با شعاع‌هاي بزرگ و افست مناسب استفاده شود.

شكل 2-22 تحت اين شرايط حصول به صافي سطح 1 تا 5/0 ميكرومتر آسان خواهد بود. استفاده از غلطك‌هايي با شعاع بزرگ به جاي غلطك‌هاي استاندارد موجود مي‌شود از انحرافات زياد در كاهش ضخامت حاصل از هر پاس جلوگيري به عمل آيد و پرداخت سطحي بهتر ارائه گردد. هر چند اين موضوع سبب مي‌شود كه توان بيشتري از ماشين صرف گرد.

شکل 2-22 استفاده از غلتک‌های سه مرحله ای با زوایای استقرار 120 درجه میزان خیز تجهیزات را کاهش می دهد.

· پيشروي در هر دور

ميزان پيشروي در هر دور بر اندازه پرداخت سطح در عمليات فلوفورمينگ لوله تأثير گذار است. با فرض ثابت بودن ديگر شرايط و عوامل مؤثر در پرداخت سطح اگر نرخ پيشروي افزايش يابد در اين صورت سطح قطعه كار زبر تر خواهد شد. معمولا دقت ابعادي از پرداخت و كيفيت سطح ار اهميت بيشتري برخوردار است و ضروري است نخست به تنظيم پيشروي براي به دست آوردن دقت ابعادي توجه نمود.

· متغير‌هاي وابسته به جنس قطعه كار

جنس و تركيبات قطعه كار بر پرداخت سطح حاصل از عمليات فلوفورمينگ لوله تأثير گذار است. چون برخي از مواد فلزي تحت عمليات فلوفورمينگ براي پاره شدن و يا دندانه دار شدن بي نهايت مستعد هستند. براي مثال آلياژ آلومينيم 6061 را در هر بار فلوفورمينگ به مقدار كمي‌مي‌توان كاهش ضخامت داد چون براي دندانه اي شدن مستعد است. البته اگر بخواهيم در هر پاس چيزي حدود 25% الي 30% كاهش ضخامت در اين فلز ايجاد كنيم و پرداخت سطح خوبي هم به دست آوريم مجبور خواهيم بود كه بر روي عمليات حرارتي انحلال انجام دهيم. هرگاه بخواهيم در عمليات فلوفورمينگ سنگين (مثلا 30% در يك پاس) همزمان به پرداخت سطحي بهينه نيز دست پيدا كنيم براي اين هدف يك تكنيك وجود دارد كه در مورد پريفرم‌هاي ريخته گري از جنس فولاد ضد زنگ و فولاد‌هاي مارايجينگ به خوبي جواب مي‌دهد. در اين تكنيك وقتي پرداخت سطح حاصل از فلوفورمينگ مورد قبول نباشد بدون در نظر گرفتن ديگر شرايط قبل از شروع عمليات فلوفورمينگ مرحله بعدي بر روي قطعه كار يك رو تراش مختصر انجام مي‌دهيم تا پارگي‌ها و دندانه‌ها حذف شوند.

· روان كاري

اثر روان ساز بر پرداخت سطح نهايي در عمليات فلوفورمينگ لوله از بقيه عوامل كم رنگ تر است. اگر چه رعايت و توجه به روان ساز مناسب براي به دست آوردن پرداخت سطح بهينه توصيه شده است. معمولا بيشترين و مهمترين اثري كه از روان ساز در اين عمليات انتظار مي‌رود سهولت درآوردن قطعه كار از روي ماندرل است. براي اين منظور يك لايه نازك از روان ساز كافي خواهد بود. بايد دانست نقاط خشك و عاري از روان ساز باعث ضعف كار شده و در طي فرايند شكل دهي باعث شكست مي‌شوند. در چنين شرايطي در ديواره داخلي قطعه كار خراشي ايجاد شده و در نهايت موجب خرابي زود رس ماندرل خواهد شد.

3-2-5-9 سرعت

فنوني كه براي كنترل سرعت در فرايند فلوفورمينگ لوله به كار مي‌روند نسبت به فرايند فلوفورمينگ مخروطي از پيچيدگي كمتري برخوردار است. چون در طول فرايند فلوفورمينگ لوله با تغييرات مداوم قطر قطعه كار رو به رو نخواهيم بود. اگر سرعت مورد استفاده در فلوفورمينگ لوله به ميزان قابل توجهي بيش از سرعت مورد نياز براي عمليات برش كاري فلز باشد آنگاه مي‌توان به نتايج خوبي دست يافت.

بازه سرعت‌هاي مورد استفاده در فلوفورمينگ لوله گسترده بوده و تابع ظرفيت ماشين مي‌باشد. هر چند كه سرعت‌هاي بالا ارجحيت دارند حداقل سرعتي كه مي‌توان به ازاي آن در هر نوع فلوفورمينگ لوله به نتيجه قابل قبولي دست يافت سرعت 120 متر بر دقيقه مي‌باشد. به دليل محدوديت در سرعت فلوفورمينگيدل ماشين‌ها مي‌توان گفت: پارامتري كه در يك ماشين حداقل قطر قطعه كار قابل فلوفورمينگ را تعيين مي‌كند امكان دست يافتن به سرعت حداقل 120 متر در دقيقه است.

بر اساس اندازه‌هاي متعارف قطعاتي كه تحت عمليات فلوفورمينگ لوله قرار مي‌گيرند سرعت‌هاي فلوفورمينگيدل ماشين‌ها طوري سازگار شده اند كه بتوانند محدوده سرعت 180 تا 360 متر بر دقيقه را تامين نمايند. در فلوفورمينگ لوله‌ها تا زماني كه عمليات خنكاري كافي باشد و روان ساز بتواند به ميزان كافي محل‌هاي تماس غلطك و قطعه كار را خنك نمايد محدوديتي در حد اكثر سرعت نخواهيم داشت. همچنين بايد اضافه كرد بين جنس فلز و سرعت فلوفورمينگ ارتباط چنداني وجود ندارد.

3-2-5-10 قابلیت فلوفورمينگ پذيري (قابليت پذيرش فلوفورمينگ لوله)

فلوفورمينگ پذيري يك فلز را اينگونه تعريف مي‌كنند: حداكثر تحمل كاهش ضخامت در يك مرحله عمليات فلوفورمينگ بدون بروز پارگي و آسيب در فلز. روش آزموني كه براي اندازه گيري ميزان فلوفورمينگ پذيري فلزات استفاده مي‌شود در شكل 2-23 به نمايش در آمده است.

روش فلوفورمينگ از نوع مستقيم بوده و زاويه امتداد مسير حركت و نفوذ غلطك در قطعه كار ( ) 2 الي 4 درجه است. ضخامت لوله به تدريج از T0 تا Tf كاهش مي‌يابد تا آنجايي كه لوله دچار آسيب ديدگي و پارگي شود.

شکل 2-23 نحوه ی تنظیم تست قابلیت فلوفورمينگ پذیری لوله

در اين آزمون انواع مقاطع و حالاتي كه قطعه كار دچار پارگي مي‌شود در شكل 2-24 نشان داده شده است. نوع بروز آسيب و خرابي در آلياژهاي آلومينيوم 2024 ( ) از نوع شكننده و ترد مي‌باشد و آلياژهاي آلومينيم 2024 ( ) و مس آنيل شده و فولاد كم كربن همگي به صورت نرم و كشسان دچار پارگي مي‌شوند. بين فلوفورمينگ لوله و حداكثر كاهش ضخامت فلز ارتباط قابل توجهي وجود دارد. در فلوفورمينگ برشي مي‌توان حداكثر كاهش ضخامت ديواره را از روي كاهش سطح مقطع در آزمايش كششي ساده تخمين زد. از تأثير پارامتر‌هاي پيشروي شعاع گوشه غلطك و زاويه غلطك بر حداكثر كاهش ضخامت پيشروي اثر معكوس دارد و بقيه متغير‌ها تأثير قابل توجه ندارند.

شکل 2-24 چهار نوع شكست رایج در تست قابلیت فلوفورمينگ پذیری لوله برای فلزات مختلف

3 معرفي كاربردها و محصولات فرآيند فلوفورمينگ

تنوع محصولات فلزي قابل توليد به روش‌هاي فلوفورمينگ بسيار زياد بوده به نحوي كه در طيف وسيعي در صنايع مختلف به كار مي‌روند. وجه مشترك تمامي‌اين محصولات دارا بودن محور تقارن ‌، مقطع دوار، تو خالي و بدون درز بودن آنها مي‌باشد. در صفحه بعد به برخي از اين محصولات اشاره مي‌شود .

· لوازم خانگي

ظروف آشپزخانه (شكل 3-1) شامل ماهي تابه‌ها، بشقاب‌ها، قابلمه‌ها، ديگ‌ها، درپوش ظروف غذا، ليوان‌ها، پارچ‌ها و غيره‌، ظروف تزئيني مانند جامها ‌، گلدان‌ها، يراق‌ها، تخت‌ها و غيره.

شکل 3-1 انواع ظروف آشپزخانه

· آلات موسيقي

انواع شيپوري، ساز‌هاي بادي و سنج و غيره (شكل 3-2).

شکل 3-2 انواع محصولات این فرآیند

· قطعات صنعتي

انواع كپسول‌هاي گاز مايع، عدسي‌هاي مخازن و رزوناتورها و جبرا كننده‌ها، ديش‌هاي آنتن ماهواره (شكل 3-3).

شکل 3-3 انواع قطعات صنعتی

· صنايع هواپيمايي

ساخت برخي قطعات هواپيمايي از قبيل ورودي هواي توربوجت به روش فلوفورمينگ انجام مي‌شود (شكل 3-4).

شکل 3-4 ورودی هوای توربوجت

· صنايع خودرويي

انواع پولي‌ها و رينگ و تايرها و هوزينگ كلاچ.

· فرآيند‌هاي مونتاژي

مونتاژ و اتصال قطعات با يكديگر به كمك سجاف از قبيل كفي‌هاي بشكه صنايع نظامي: محفظه‌هاي احتراق موتور انواع موشك‌ها، شكل دهنده‌هاي موج انفجار انواع سرجنگي‌هاي خرج گود، كلاهك آيروديناميكي برخي راكت‌ها، بدنه ي نازل‌ها بلست تيوب‌ها و غيره

شکل 3-5 انواع قطعات نظامی

[1] - DIN8584,8585

[2] - Rockwell C

[3] - Rockwell C

sun_chap · 15 اسفند، ۱۳۸۹

پرس هیدرولیکی مکانیزمی هیدرولیکی برای بکار بستن نیروی بالا برنده یا فشاری زیاد می باشد و معمول ترین و کار آمد ترین نوع از پرسهای مدرن می باشد. پرس هیدرولیک بر اساس اصل پاسکال کار می کند . بر اساس اصل پاسکال فشار در سراسر یک سیستم بسته یکسان است.

اجزای اصلی ساختمان پرس :

تاج پرس Crown

ضربه زن Slide

ستونهای کناری پرس up right

میله های نگهدارنده استحکامی پرس tie rod

صفحه پرس bolster

بالشتک کششی cushion

بسترbed

تاج پرس (crown )

همانطور که از نام آن مشخص است تاج فوقانی ترین و مهمترین قسمت پرس است که خود شامل اجزای زیر می باشد :

بدنه : بدنه تاج یا بصورت چدن ریخته گری یک تکه می باشد و یا از صفحه های فولادی که بهم جوش شده اند تشکیل شده است .

مجموعه محرک : شامل موتور اصلی از نوع DC مجهز به فن خنک کننده – شفت اصلی – چرخها – لینک ها و فلایویل میباشد.

مجموعه پلانجرها و گاید ها : پلانجرها (شاتونها)میله های رابط بین اجزای محرک (لینک ها ) و اسلاید هستند. برای اینکه حرکت پلانجرها حالت پاندولی نداشته و کاملا بصورت رفت و برگشتی حرکت را منتقل کنند آنها را از درون گاید (راهنما) عبور میدهند.

ضربه زدن یا اسلاید(slide or ram )

ضربه زن از قسمتهای زیر تشکیل شده است :

سیستم تنظیم اسلاید(اینچ): اتصال پلانجر به اسلاید از طریق سیستم تنظیم اسلاید انجام می شود . با توجه به اینکه قالب های مورد استفاده برای هر پرس از نظر ارتفاع و سایر ابعاد متفاوت هستند لازم است که اسلاید در فواصل متغییری نسبت به زیر تاج و همینطور نسبت به بالای بولستر تنظیم شود . بدیهی است که اگر این فواصل درست تنظیم نشوند در کار پرس اختلال بوجود می آید . بدین صورت اگر فاصله بین اسلاید و بولستر بیش از ارتفاع قالب باشد در هنگام کار کردن پرس دو کفه قالب بهم نمی رسد و عمل کشش و یا برش زدن قبل از رسیدن اسلاید به نقطه مرگ پایین دو کفه قالب بهم میرسند که این حالت هم باعث آسیب دیدن قالب میشود و هم باعث میشود که پرس قفل کند .

بالانسور : وظیفه بالانسور در پرس تحمل وزن اسلاید و قالب بسته شده بر روی آن و کمک به بالا رفتن اسلاید و نهایتا تامین یک حرکت عمودی نرم و روان برای اسلاید می باشد که همه این کارها با کمک فشار هوا صورت می گیرد . از آنجا که بر روی پرس قالبهای مختلفی بسته می شود که وزنهای مختلفی دارند لذا باید فشار هوا متناسب با وزن قالب تنظیم شود . این کار به کمک رگلاتورهای تنظیم جریان هوا انجام می شود که در مسیر خط لوله هوای ورودی به تانک نصب شده اند.

تعداد بالانسورها بستگی به تناژ و سایز پرس دارد و میتواند برای هر اسلاید دو یا چهار عدد باشد . بعنوان مثال در پرس 1300 تن برای اسلاید داخلی و خارجی هر کدام چهار بالانسور در نظر گرفته شده است .

سیستم اضافه بار over load :

یک سیستم محافظتی برای جلوگیری از قفل شدن می باشد که پرسهای قدیمی فاقد آن میباشند .

این سیستم هیدرولیکی جهت جلوگیری از over load بکار میرود . سیلندر هیدرولیکی سیستم تنظیم اسلاید به یک شیر اطمینان مجهز شده است که باعث میشود فشار هیدرولیکی در هنگام وقوع over load کاهش یابد . فشار هیدرولیکی توسط یک پمپ هیدرولیکی ایجاد می شود که این فشار توسط یک فشار سنج که در روی اسلاید قرار داده شده تحت مراقبت است .

سیستم راهنما Gids :

راهنماها در چهار طرف بدنه اسلاید قرار دارند . وظیفه آنها هدایت صحیح اسلاید در هنگام حرکت می باشد و از حرکت های جانبی و همچنین چرخش اسلاید جلوگیری میکنند.

ستونهای جانبی (up rights )

این ستونها قسمتهای رابط بین بستر و تاج پرس میباشد و به شکل مکعب مستطیل تو خالی میباشند . وظیفه این ستونها ایجاد فضا برای حرکت اسلاید می باشد و در گوشه های آنها سطوحی ماشینکاری شده وجود دارد که بعنوان راهنمای اسلاید استفاده می شوند . از داخل هر ستون یک میله بلند دو سر رزوه به نام tie road که در واقع میله های یکپارچه ساز پرس می باشد عبور میکند این میله ها از زیر بستر تا بالای تاج امتداد دارند و در سر آنها دو عدد مهره بسته می شود و باعث بهم پیوستن بستر ستونهای جانبی و تاج می شوند .

صفحه پرس یا بولستر(Bolster )

بولستر محل نصب موقت نیمه پایین قالب است که ما بین چهار ستون پرس و روی بستر پرس قرار میگیرد . روی بولستر شیارهای T شکل جهت قرار گرفتن و بسته شدن قالب و همینطور سوراخهایی جهت عبور پین مربوط به قالبهای کششی وجود دارد . برای اینکه عملیات تعویض قالب به سرعت انجام شود در پرسهای جدید بولستر بصورت متحرک روی ریل هایی که در کنار پرس و هم سطح بستر قرار دارند توسط یک موتور الکتریکی به حرکت در آمده و میتواند از فضای زیر اسلاید به خارج پرس منتقل شود و تعویض قالب سریعتر و راحت تر انجام شود . برای هر پرس دو عدد بولستر وجود دارد که یکی در داخل پرس در حال کار است و دیگری در کنار پرس قرار دارد که بر روی قالب مرحله بعدی بسته می شود تا بتواند هنگام تعویض خط سریعا بکار گرفته شود .

بالشتک کششی (cushion )

بالشتک کششی تشکیل شده است از یک سیلندر و پیستون پنوماتیکی و یک صفحه متحرک بهنام پد (pad )ودرست زیر صفحه پرس یا بولستر و داخل بستر قرار میگیرد . وظیفه آن کمک کردن به اسلاید جهت نگهداشتن ورق در قالبهای کششی میباشد . به اینصورت که تعدادی پین را از طریق سوراخهای تعبیه شده بر روی بولستر عبور میدهند و بر روی پد قرار میدهند . قسمت متحرک قالبهای کشش بر روی این پینها قرار می گیرد . هنگامیکه اسلاید بر روی قالب فشار وارد می کند پد مقاومت مشخصی در مقابل پایین آمدن اسلاید از خود نشان میدهد که این مقاومت تعیین کننده نیرو جهت نگهداری ورق در هنگام کشش میباشد و از چین خوردن ورق در قالب جلوگیری میکند . اسلاید در ادامه حرکت خود توسط پینها پد را به پایین می راند . بعد از انجام عمل کشش اسلاید بطرف بالا حرکت میکند و سیلندر و پیستون پنوماتیکی به بالا رانده می شود و به دنبال آن قطعه داخل قالب هم توسط پین ها از داخل قالب خارج می شود .

تنه پرس:ساختمان تنه این پرسها غالبا به صـورت O شکل و دارای بدنه

جوشکاری شده بوده و یا به صـورت سـه تکه (میز پرس-پایه های جانبی پرس-کلـگی پرس)ریخته گری شده می باشد که توسط میله مغزی به همدیگر متصل می گردند.

سیستم محرکه پرسها : حرکت سینه پرس اصولا توسط پیستون اختلافی صورت می گیرد مقدار لازم روغن در پرسهای کوچک توسط پمپ با جابجایی حجمی ثابت(پمپ چرخدنده ای یا پیچی) و در پرسهای بزرگ توسط پمپهای قابل تنظیم پیستونی شعاعی یا محوری تامین می گردد . فشار کاری در پرسهای هیدرولیکی حدود 200-300 bar است . برای فشارهای خیلی بالا پیستونهایی با ابعاد بزرگ لازم است و در فشارهای خیلی بالا آب بندی آن مجموعه مسئله مهمی است .

توان موتور این پرسها با فرمول زیر محاسبه می شود :

P به KW توان موتور

P به bar فشار سیستم

به Lit/min جابجایی حجمی لازم تئوری پمپ

بازده مکانیکی پمپ

بازده ماشین

از معایب این پرسها در مقایسه با پرسهای میل لنگی سرعت کمتر آن می باشد که به این ترتیب توان کوچکتری(واحد زمان/ تعداد قطعه کار) را بدنبال دارد.

کاربرد عملی پرسهای هیدرولیکی :

معمولا در مواردی که نیروی ثابتی در فاصله زیادی لازم است بکار می رود مانند اکستروژن مستقیم قطعات بلند – کشش – سکه زنی خالی و پر- کشش عمیق.

هم چنین پرسهای هیدرولیکی می توانند طوری ساخته شوند که رو به بالا یا به طرفین یا به سمت پایین اعمال نیرو کنند . در کل پرسهای هیدرولیکی سرمایه و هزینه های عملیاتی کمتری نسبت به تکنولوژی های دیگر پرس دارند . امروزه آخرین تکنولوژیهای سنسورهای الکتریکی هم به پرسها افزوده شده تا ضریب ایمنی دستگاههای پرس را بالاتر ببرند.

sun_chap · 15 اسفند، ۱۳۸۹

(نوع ماشين : AL 10-7TR و شماره ماشين : 143/99 - 149/99)

1- ساختار دستگاه

1-1-5- کورس حرکت و تجهيزات متحرک (شاتل کوره) :

به وسيله اين تجهيزات کوره براي دسترسي به لوله ي جريان ذوب به قالب ) Riser tube) به پائين آورده مي شود و يا به بيرون انتقال مي يابد.

2-1-5 فنداسيون :

فنداسيون يا پي ريزي از آهن يا چدن جوشکاري شده ساختماني تشکيل يا فته و بر روي آن سيستم تغذيه و شيرهاي هيدروليکي براي جکهاي نگه دارنده قالب و بالا بر متحرک تعبيه شده است.

3-1-5 واحد تغذيه (بست قالب) :

اين قسمت که به فنداسيون وصل است از 5 قطعه تشکيل يافته است که عبارتند از:

1- صفحه اتصال ثابت

2- صفحه اتصال متحرک

3- ستونهاي راهنما

4- شکل دهنده فشاري بالايي (سيستم قفل بالايي) با سيلندرهيدرولکي

5-بيرون انداز قطعه، که اين قسمت يک کالبد چهار ستونه دارد.

صفحه اتصال متحرک بالايي به وسيله دو سيلندر هيدرو ليکي رانده ميشود و يک ميل راهنماي مکانيکي به متحرک موازي، کار درگير کردن صفحه بالايي را زير بار تامين مي کنند.

اين ستونهاي موازي خود نيز از 4 ميله ي دندانه دار و احاطه شده تشکيل يافته است و چرخهاي شانه اي که بر خلاف صفحات پوشش دهنده که با دست درست شده جفت مي کنند.

پرتاب کننده قطعه که به صفحه وصل گرديده از يک ميله ضربه زننده که خود نيز به وسيله سيلندر هيدروليکي به حرکت در مي آيد تشکيل شده است.

4-1-5- جکهاي نگه دارنده قالب(جکهايي که قالب در آنها جاي ميگيرد):

چگونگي و تعداد جکها فقط به وسيله کارخانه سازنده مشخص مي شود.

لوله ها و صفحات اتصال براي شيرهاي هيدروليکي نيز در سايزهاي استاندارد طراحي شده است. براي برگشت آن نيز لازم است تنها يک ارتباط الکتريکي از جعبه تقسيم با شيرهاي مغناطيسي فراهم آيد. ارتباط هيدروليکي از طريق شيلنگهاي هيدروليکي به جکها توسط يک متصل کننده مدل دو شاخه اي (نر و ماده) و براي به کار اندازي سوئيچ محدود کننده داخل برنامه ريزي ماشين برگشت ميشود. بديهي است که فعاليت جکها وشيرهاي هيدروليکي مسئول همچنان لازم است.

وصل شدن جکها در حالتهاي مختلف ماشين:

(a ستونهاي راهنما:

جکها در اينجا ميتوانند در چهار طرف اضافه شوند. جلويي و عقبي با حرکت چشم به کناره ها روي محور مي گردند آنها به طور مداوم با متغير هاي موجود مي چرخند.

b) صفحه اتصال:

جکها مستقيما مي توانند روي صفحات اتصال سوار شوند براي تنظيم قاب جکها در يک سيستم اندازگيري شبکه اي قابل تنظيم هستند در اينجا جکها براي هر دو طرف مي توانند تهيه شوند.

صفحه اتصال متحرک (بالايي) :جکها مستقيما ميتوانند روي صفحات اتصال متحرک بوسيله يک پل نگه دارنده قرار گيرند. براحتي دردسترس هستند، دوجفت جک(2 عددبراي هرکنار). در اين حالت نصب براي جلو و عقب و کناره ها ممکن است.

c) دايکاست:

جکها مستقيما به دايکاست (ريختن فلزات تحت فشار) وصل مي شوند در اين جا به وسيله گيرنده هاي ناگهاني روي خطوط هيدروليک به سادگي جفت مي شوند يا يکبار معاوضه ميکنند. اتصالات الکترونيکي که محافظ حالتها مي باشند به سادگي قابل وصل کردن هستند. نمودار اتصالات براي متصل کننده هاي نر و مادگي دار را در نمودار مدار الکتريکي جهت راهنمايي بيشتر ببينيد.

d) طرح مخصوص جکها :

جکها براي کاربردهاي مخصوص خودشان در هر زمان و به هر شکلي که طراحي شوند در دسترس هستند.

5-1-5- صفحه متحرک گيرنده( قطعه شماره4 شکل ):

صفحه متحرکي که قطعه توليد شده پس از رهايي از قالب بر روي آن قرار مي گيرد.

اين صفحه که در واحد تزريق قرار دارد به وسيله يک موتور نوسان ساز هيدروليکي در يک زاويه 180 درجه قابل چرخش بوده و همچنين به طور عمودي قابل تنظيم بوده و با در خواست قابل تهيه کردن است.

6-1-5- ميز مخصوص هدايت برنامه:(قطعه شماره 7 شکل):

اين واحد تمام ابزار کنترل کننده ماشين را شامل ميشود ترمينال کنترل براي وارد کردن اختيارات مداري فرايند پارامتر و کليد سوئيچهايي که براي حرکتهاي فرايندها نياز است.

10-1-5- يونيت هيدروليک(قطعه شماره 8 شکل )

اين يونيت از يک موتور متحرک و سيستم پمپ(جهت هدايت و انتقال جريان و فشار کنترل شده) مخزنهاي هيدروليک و شيرهاي نگه دارنده کنترل فشار و مقدار جريان تشکيل شده است. (شکل)

دستگاه کنترل کننده ي الکتريکي زيمنس

سيماتيک s7 که داراي ترمينال کنترل زمينس شماره سيماتيک op-35 مي باشد.

هيدروليک:

يک کليد دو حالته جهت خاموش و روشن کردن هيدروليک به کار برده مي شود و روي پانل کنترل در سمت چپ ترمينال قرار گرفته است.

زمانيکه اين کليد در حالت o قرار داشته باشد هيدروليک خاموش و زمانيکه در حالت 1 قرار داشته باشد هيدروليک روشن است.

سيستم هيدروليک:

8-1 اطلاعات عمومي:

سيستم هيدروليک اين ماشين از 2 قسمت به نامهاي يونيت هيدروليک و شيرهاي هيدروليکي تشکيل شده است. قسمت هيدروليک سرعتها و فشارهاي پمپها و شيرهاي هيدروليکي که ماشن را به حرکت در مي آورند کنترل مي کنند.

تنظيم جداگانه سرعت گيرنده قالب به وسيله شير متناسبي که مستقيما روي ماشين قرار دارند انجام مشوند. ترکيب پمپها به پمپ 1 و پمپ 2 تقسيم مي شود.

پمپ 1 که پمپ محوري پيستون ) axial piston pump) ناميده مي شود براي کنترل جريان است.

پمپ2 که پمپ درگير کننده است به عنوان تغذيه کننده براي ***** کردن مسير گردش مايع هيدروليکي به کار برده مي شود پمپ انرژي حرکتي لازم را براي ماشين ريخته گري دايکاست فراهم مي آورد.

بوسيله تنظيم فشار مقدار قدرت انتقال با مصرف واقعي خودش منطبق مي شود بدين معني که انرژي موجود تنها براي کار مصرف کننده(سيلندر و موتور) تامين ميشود.

حداکثر فشاري که تحمل ميشود تا انرژي مناسب داخل دستگاه فراهم گردد 200 بار است. البته هميشه بهتر است فشاررا به اندازه مورد نياز متداول که کارخانه سازنده تعيين کرده کم کنيم.

2: شيرهاي خاموش و روشن کننده

: E شيرهاي کنترل فشار

O: شيرهاي کنترل جريان و تجهيزات نگهداري- *****ها و شيرهاي برگشتي

: P پمپ

شيرهاي کنترل اين ماشين طوري طراحي شده اند که تمام حرکات بسته شدن قالب در فشار پايين صورت گيرد.

تا ازاحتمال خسارات وارده به قالبهارا به وسيله نيروهاي زياد بسته شدن کم کند، باز بودن و کشيدن حرکات به علاوه حرکت آهسته بسته شدن قالب تحت فشار زياد اتفاق مي افتد.

تذکر: قبل از شروع به کار نمودن و بعد ازکار کردن سيستم هيدروليک لازم است پمپ پيستون محوري را از مايع هيدروليک پر کنند.

1-1-8 نظافت سيستم هيدروليک

الف- يونيت هيدروليک را هميشه تميز نگه داريد.

ب- تهويه خوب جهت تخليه هوا را تامين کنيد.

ج-هنگام تنظيم خطوط اتصال ماشين فورا قبل از هر چيز دو شاخه هاي رابط آب بندي را در بياوريد.

د-ذرات کثيف مي توانند باعث خسارتهايي به سيستم هيدروليک شوند چرا که هنگام تعويض ***** برگشتي هميشه ***** هوا بايد عوض گردد.

ه-مواظب باشيد هنگام جابه جايي مايع هيدروليک از شبکه محتويات آن نا خالصي نداشته باشد، البته موقع پر کردن مجدد بايد مراقب بود که *****ها و ديگر وسايل تميز باشد.

نگه داري و نظافت روي تنظيم و قاعده از موجودي هميشگي ماشين مراقبت ميکند يعني اگر نظافت روي نظم واصول انجام شود طول عمر ماشين و سالم بودن ماشين تداوم پيدا ميکند.

2-1-8 وصل کردن موتورانتقال دهنده قدرت:

الف-به وسيله حرکت آهسته موتور جهت چرخش را با خاموش و روشن کردن باز ديد کنيد و البته سيستم هيدروليک روشن باشد.

ب-روي فلاش سر لوله (وسيله اتصال لوله) تير(arrow) را رويت نماييد.

تذکر: اشتباه بودن جهت چرخش باعث خسارت سخت به پمپ سيستم هيدروليک خواهد بود اگر حرکت خشک باشد.

3-1-8 درجه مايع در مخزن مايع هيدروليک:

الف-در ابتدا براي اينکه مايع هيدروليک در داخل سيستم پخش ميشود درجه پايين خواهد آمد.در اين جا مايع هيدروليک را با سرعت هر چه بيشتر که ممکن است مجددا پر نماييد البته اندازه مايع رااز دريچه بازديد ملاحظه کنيد.

ب-درجه مايع را در فواصل منظم نگاه کنيد براي اين کار دريچه را باز نماييد و ***** را روي اساس منظمي تعويض کنيد.

4-1-8 شروع به کار يونيت:

الف-بازديددرجه مايع

ب-پر کردن پمپ پيستون محوري با مايع هيدروليک

ج-بازديد جهت چرخش موتور

د-حرکت سيستم بست قالب در فشار کم به طوريکه هواي محدود بتواند از داخل خطوط خارج شود.

ه-اجازه دهيد بعضي وقتها يونيت هيدروليک مدتي کم بر خلاف فشار کم حرکت کند.

ي-اندازه روغن را در مخزن دوباره باز ديد کنيد.

پ-تمام اتصالات لوله ها را بازديد نموده و ابزار وتجهيزات ثابت را اگر لازم است بعد از 500 ساعت کار دوباره سفت کنيد.

و-آنچه که مشاهده ميکنيديادداشت نماييد علايم زماني مقدار درجه حرارت و تمام اطلاعات مهمي را که براي نگهداري هيدروليک لازم است.

2-8- تنظيم فشار يونيت و پمپ هيدروليک

1-2-8 رگلاژ فشار زياد

الف-مانومتر(فشار سنج)را درخط توليد در محل اتصال مربوطه وصل نماييد.

ب- در پوش شير محدود کننده فشار پمپ هيدروليک را باز کرده و مهره قفل شده را شل نماييد.

ج-شير y6.13 در کنار فشار قوي را تنظيم نموده و فشار دلخواه را با تنظيم پيچ کنترل کننده فشار پمپ هيدروليک فراهم نمايد (y6.13 شيري است که فشار زياد را به فشار کم برگشت مي دهد).

د- قفل مهره را دوباره سفت نموده و در پوش شير را مجددا محکم کنيد.

2-2-8 رگلاژ فشار ضعيف

الف-فشار سنج را در محل اتصال مربوطه در بلوک هيدروليک يعني جاييکه هيدروليک بسته ميشود قرار دهيد.

ب-مهره شير محدود کننده فشار((E6.10 را شل کنيد.

ج-به طور دستي شير E6.10 را محکم ببنديد.

3-8 رگلاژ سرعت از گردش تند به گردش آرام:

تنظيم سرعت گردش آرام در يونيت هيدروليک ساخته ميشود. براي اين منظور يک شير خفه کن O6.11 در جاييکه هيدروليک مسدود مي شود (بلوک هيدروليک)قرار داده شده است.

سرعت گردش تند جکها نمي تواند تغيير کنند.

سرعت حرکت صفحه متحرک گيرنده قطعه به وسيله شير غير قابل خفه کن O6.23 زير شير هيدروليکي Y6.23 که موتور را حول محور به کار مي اندازد تنظيم مي شود.

تذکر:سرعت سيستم باز وبسته کننده قالب به وسيله کار خانه سازنده به حداکثر حد مجاز تنظيم گرديده و نبايد تغيير کند. در صورت برخورد با مشکل در اين حالت از سيستم سرويس دهي شرکت کورتز استفاده شود.

نکته مهم:1_ پيچ لوله ها را به ازاي هر 500 ساعت کارکرد بازديد نموده و هر زمانيکه عمل تراوش رخ دهد آنها را سفت کنيد.

2_ لوله هاي سيستم هيدروليک را هفتگي و به طور منظم بازديد کرده و اگر لازم است آنها را عوض نماييد.

3_اگر تغييري در آب بندهاي سيستم هيدروليک پيش آيد لازم است که هميشه کل ابزار آب بندي را عوض نماييد.

4-8- کار واسطه اي مايع هيدروليک:

واسطه ي کاري يونيت هيدروليک ULTRA-SAEE620 که مايع فشار ضعيف و غير قابل اشتعال بوده ومخلوطي از آب و گليکول مي باشد.

تذکر: براي جبران نشت و تراوش و يا دوباره پر نمودن فقط از همين مايع استفاده کنيد وهرگز روغن هاي مصرفي را به جاي روغن هيدروليک استفاده ننماييد.

1-4-8- کار يونيت هيدروليک با مايع فشار h.f.c

مايعات گروه hfc زماني مورد استفاده قرار مي گيرند که:

الف-استفاده مايعات فشار بر اساس روغنهاي معدني به دلايل ايمني مصلحت نيست.

ب-استعمال و عمل آوردن آلومينيوم مايع در درجه حرارت بالايي850 درجه سانتي گراد نيازمند ميزان ايمني مخصوصي است. بنابراين به کار بردن مايعات فشار با قدرت اشتعال کم يک دستور است. حتي اگر اندازه گيري هاي مخصوص به کنترل وصل شوند.

نگه داري و زياد کردن طرحهاي پروژه نتيجه ي تلاشي ميباشد که انجام گرديده است.شروط لازم براي تکميل کار قسمتهايي که با آب و گليکول به کارگرفته شده اند نظارت و نگه داري مايع فشار به عنوان يک احتياج به وسيله سازنده مايع وبازديد هاي اضافي از محتويات اسيدي آن تاکيد شده است. توجه داشته باشيد که محتويات اسيد در اين خصوص به طور مداوم زياد نميشود.

اما مقتضيات ايجاب ميکند مخصوصا مايعاتي را که در طول انجام کار عمر بيشتري داشته اند (مايعاتي که زياد کار کرده اند) اگر افزايشهاي ناگهاني در اسيدهاي آزاد صرفنظر شود آنوقت بايد منتظر خسارت به پمپها و شيرها باشيد.

2-4-8- بازديد و امتحان مايع هيدروليک hfc

درجه حرارت کار فاصله بازديد

بيشتراز40درجه سانتي گراد هر6ماه

کمتراز 40درجه سانتي گراد زير6ماه(3ماه)

دوره استفاده از مايعات hfc محدود است.ولي طولاني شدن عمرآنها با بازديدهاي منظم ميسر ميشود. کم کم تحليل رفتن مايعات، لجن روي *****ها و مبدل هاي حرارتي را زياد مي کند.

سازگاري مايعات فرسوده با مواد فلزي پوشش وآب بندي را بدتر از عدم استفاده مايعات ميکند. hfcنبايد با يک مايع ديگر يا در يک مايع ديگر مخلوط شود زيرا خاصيت خود را از دست ميدهد.

3-4-8- شرايط چرخش:

تمام قطعات تعويض شده هيدروليک بايد بر طبق مقررات سازنده عمل کنند. همچنين هر نوع تعويضي که در تعميرات رخ مي دهد بايد طبق مقررات سازنده عمل نمايند.

- دلايل خرابي سيستم هيدروليک و متحرکهاي آن باعث ميشوند که:

1- سرو صدا ونويز در تاسيسات هيدروليک زياد شود.

2- درجه حرارت مايع افزايش پيدا کند.

الف .شلوغي وسرو صداي بيشتر ازحد معمول:

1- درجه مايع مخزن پايين است:دريچه را باز کرده و اندازه مايع را بازديد نماييد.

2- درجه مايع خيلي کم است: بابازديد کردن از طريق دريچه کنترل مجددا پر نماييد.هواگيري مجددا تکرار ميشود.

3- تشکيل حبابهاي هوا به وسيله بد بودن هواي يونيت: هوا گيري مجددا تکرارشود.

4- نشتي و تراوش خط مکش: اتصالات پيچ لوله ي خط مکش را بازديد و در صورت لزوم دوباره سفت کنيد غلظت و چسبناک بودن گريسهاي روغنکاري نقاط مشکوک را چک کنيد.

5- غلظت مايع بالاست: با دردسترس داشتن مايع چک شده خط مکش را امتحان کنيد. نسبت مقدار آب را با اضافه نمودن بر طبق دستورالعمل پر و مشکل را بهبود دهيد.

6- تنظيم شير محدود کننده اشتباه است: شير را برطبق فشار نشان داده شده در نمودار هيدروليک تنظيم نماييد.

ب. بالا بودن درجه حرارت مايع

1- مدار فراهم کننده ي آب سوراخ است: جريان آب بازديد شود لوله هاي برگشتي بايد گرمتر از لوله هاي ورودي احساس شوند.

2-فشار روغن خيلي بالاست: تنظيم پمپ وشيرهاي محدود کننده فشار بازديد شوند. (شکل را ببينيد)

نگهداري:

تذکرات و مراقبتهاي ويژه مورد استفاده هنگام کار:

1- سيستم هيدروليک:

الف- هميشه کار را در شرايطي انجام دهيد که فشاري وجود نداشته باشد.

ب- اندازه هاي مربوطه را بگيريد.

2- هيدروليک دستگاه تغذيه:

فقط هنگام پايين آوردن نيمه متحرک قالب روي ابزار باسمه نگهدارنده کار کنيد.

3- کوره

الف- زماني کار کنيد که سوييچهاي الکتريکي آن خاموش باشد.

ب- کوره خالي از فشار باشد.

ج- شير ساچمه اي ايمني را براي خالي کردن هواي کوره ماداميکه پرسنل نگه داري مشغول کارهستند باز نگه داريد.

4- سيستم الکتريکي:

الف- کارها فقط به وسيله پرسنلي انجام شود که شايسته و داراي شرايط لازم باشند.

5-هواي فشرده:

الف- کارها را فقط در شرايط تخليه هوا انجام دهيد.

ب- در برابر روشن شدن سهوي دستگاه مواظب باشيد که قسمت به طور غير عمدي توسط کسي روشن نشود.

1-9- سرويس ونگهداري:

1-1-9- واسطه ي کاري

2-1-9- طرح نگهداري و روانسازي(روغنکاري):

ميله قسمتهاي حرکت (محوراجزاي کورس حرکت) (1) بايد 3 ماه يکبارروغن کاري شود ضمنا بازديد کنيد که خراب نگردد.

چهار جعبه راهنما (2) روي صفحات متحرک اتصال(3) قرار گرفته اند که بايد هفتگي روغنکاري شوند. هر نوع تراوش چربيهاي روغنکاري قبلي بايد رفع شود چونکه با پاشيدن ذرات روي چربيهاي موجود مثل چپ ميشود.

پرتاپ کننده قطعه در مرکز صفحه متحرک اتصال هدايت مي شود ميله هدايت کننده بايد هفتگي روغن کاري شده و هر نوع تراوشي ويا چربيهاي روغنکاري بايد بر طرف گردد.

چهار ميله راهنما روي واحد تغذيه به وسيله فنرهاي تو هم رونده تلسکوپي (4) در برابر گردوغبارمحافظت ميشوند وآن فنرها بايد ماهيانه تميز شوند. بايداز هر نوع گرد و غبار زدوده شده و سپس با يک روغن ضعيف روانسازي گردند مثلا shell.tellus33 ستونهاي راهنماي جکها (5) را ماهيانه تميز وسپس کمي روغن بزنيد.

تمامي کارهاي روغنکاري و طرح نگهداري دستگاه براي يک شيفت کاري انجام ميشود درصورتيکه دستگاه به صورت چند شيفت کار کند مراتب گفته شده بالا بايد مدتش کم شود.

2-9- تعويض *****

يونيت هيدروليک مجهز به يک ***** برگشتي است براي آلودگيهاي الکتريکي که در برابر اختلاف فشار2بار ميباشد. زمانيکه روي صفحه نشان دهنده عيبoil filter change ديده شود ***** تعويض مي گردد.البته هنگام تعويض *****اجزاي پرکردن و خالي کردن ***** نيز بايد عوض شود.

تعويض ***** هيدروليکي RFN 330

***** روغن بايد به طور منظم بازديد شده ودر صورت لزوم تعويض گردد.براي تعويض ***** لازم است به نکات زير توجه شود.

1- پيچهاي در پوش را باز کرده(1) ودر پوش را برداريد(2)

2- اجزاي متشکله ي *****را با همديگر(3) و با صافي لجن(4) خارج کنيد يعني شماره ي 3و4 شکل را يکجا بيرون بياوريد.(5)

3- اجزاي ***** رارسوب زدگي کرده و گل و لاي را در يک ظرف مناسب بريزيد.

4- بعد از رسوب زدگي و کاملا تميز کردن ***** را مجددا درجاي خودش قراردهيد.

5- (6) O-RING را بازديد کرده و در صورت لزوم تعويض نماييد.

3-9 مقررات نصب اتصالات پيچ هيدروليک تعويض و مونتاژ مجدد رينگِ آب بندي

1- مهره اتصال را باز کنيد.

2- رينگ آب بندي را از انتهاي لوله آزاد برداريد.

3- رينگ آب بندي(مسدود کننده) جديد را در انتهاي لوله آزاد قرار دهيد.

تذکر: مخروط مياني لوله نگه دارنده رينگ را غلاف و انتهاي لوله را در پوش پلاستيکي مي پوشاند.

4- انتهاي لوله را در داخل مسدود کننده قفلي قرار دهيد.

5- آنقدر سفت کنيد تا نيرو بتواند درگير شود.(چرخش )

6- مهره اتصال را شل کنيد.

7- بسته شدن دهانه بين رينگ عقبي و نگه دارنده را بازديد نماييد.

8- انتهاي لوله را در داخل مسدود کننده قفلي قرار دهيد.

9- آنقدرسفت کنيد تا نيرو بتواند درگيرشود(چرخش )

4-9- خطاها و پيامهاي خطا:

برنامه خرابيها در ماشين

وقتي لامپ trouble چشمک ميزند بدين معني است که عيبي رخ داده است. براي پي بردن به اينکه کدام قسمت داراي خرابي مي باشد با فشار دادن دکمه Message ترمينال کنترل به شما جواب مي دهد. شما مي توانيد از طريق دريچه Message نوع عيبها را ببينيد.

نتيجه: هرزمان عيبي در حال رخ دادن است قبل از هر چيز دريچه Message را روي ترمينال کنترل نگاه کنيد.

.

تذکر1: با فشار کليدtrouble کليد پيامهاي خطا شناخته خواهد شد.

تذکر2: در اين حالت ماشين فورا متوقف و عيب بايد بلافاصله بر طرف گردد.

تذکر3: پيامها بر حسب شرايطي که به اجرا در مي آيند نشان داده مي شوند.

sun_chap · 15 اسفند، ۱۳۸۹

هر سه هندسه جدید ار نوع منفی ANSI (ANSI Negative type geometry) بوده و اینسرتها دو طرفه می باشند. آرایه انتخاب با اشکال، ضخامتها، دایره های محاطی، شعاع گوشه و ... مختلف اینسرت بیشتر افزایش یافته که منجر به 98 نمونه جدید و 98 گزینه عملکردی خاص برای گستره وسیعی از فرایندها شده است. هندسه ای جدید عبارتند از:

طرح M8- این هندسه دارای عرش (land) خنثایی است تا لبه برنده بسیار مقاومی در کاربردهای ماشینکاری متوسط ایجاد نماید. اینسرتهای با این هندسه می توانند هم در برشهای پیوسته و هم در برشهای منقطع به کار گرفته شوند و برای فولادها، فولادهای ضد زنگ و چدنها مناسب می باشند.

طرح R4- این هندسه در اینسرتهای مخصوص کار سنگین با عرش خنثای وسیع به کار گرفته شده تا لبه برنده بسیار مقاومی برای کاربردهای خشن تراشی فولادها و چدنها فراهم نماید. این طرح برای برشهای پیوسته یا منقطع مناسب بوده و برای گستره وسیعی از کاربردها ایده آل است.

طرح C2- دارای هندسه خاصی است که شامل عرش مثبتی است که کنترل براده در عمق برشی کم را قطعی می سازد. هندسه C2 برای فولادهای کم کربن و مواد نرم، ایده آل بوده و کنترل عالی روی پرداخت سطح بدست می دهد.

نام گذاری الفبایی-عددی فهرست اصطلاحات هندسه منفی ANSI شرکت Valenite نشانگر نوع فرایند است، به عبارت دیگر؛ F نشانگر پرداخت کاری، M نشانگر ماشین کاری در سطح متوسط، R نشان دهنده خشن کاری و C نشانگر تکمیلی (complementary) می باشد. ارقام از 1 تا 9 مقاومت نسبی لبه برنده را تعیین می کند، که رقم 9 نشان دهنده بالاترین مقاومت و بیشترین نرخ پیشروی می باشد. گریدهای ابزاری VP5515 و VP5525 ، هر دو کاربیدهای پوشش یافته پروسه MTCVD با TiCN/Al2O3/TiN میباشند. زمینه اصلی از کبالت غنی شده تا در مقابل کند شده لبه مقاوم بوده و اینسرتدارای لبه ای برنده سنگ خورده ای است که از ایجاد لبه انباشته جلوگیری می کند.

مجموعه سیستم تراشکاری ValTURN شامل آرایه وسیعی از اینسرتها برای فولاد، فولاد ضد زنگ، چدن، آلیاژهای دمابالا، آلومینیوم و آلیاژهای غیر آهنی، و کاربردهای تراشکاری قطعات سخت، به اضافه ابزارگیرهای ValTURN ProGRIP™ می باشد که پایداری، دقت و قابلیت تطبیق پذیری با فرمتهای استفاده آسان را فراهم می نماید.

شرکت Valenite فعالیتهای خود را ادامه می دهد تا در سال 2005 گریدها و هندسه های جدیدی ارائه نماید تا پوشش بازاری خود را به بیش از 90% از کاربردها گسترش دهد. همانند تمامی محصولات Valenite ، ابزارهای سیستم تراشکاری Valenite با سرویس سطح بالای ValPro™ برای مشتریان به منظور سفارش دادن، قیمت گیری و زمان بندی تحویل حمایت می شود. علاوه بر آن یک هیئت فنی به طور مستمر محصولات به روز شده و اطلاعات کاربردی، و پیشنهاد برای بهینه سازی بهره وری برش فلزات را ارائه می نماید.

مهارت فنی

مهارت های فنی به آن دسته از مهارت ها گفته می شود که کنجکاوی، دقت نظر، ابتکار، آموزش و رفع مشکل اجزاء اصلی آن را تشکیل می دهد. در مهارت های فنی فرد هر روز در حال کسب تجربه، یادگیری، نوآموزی و در عین حال تجربه اندوزی است و به سمت تعالی حرکت می کند. در بخش مهارت های فنی به جهت ارتباط این مهارت ها با کار و تولید به مطالبی اشاره می شود که فراتر از ارتباط فن و انسان شکل می گیرد. فن سالاری وقتی نمود عینی پیدا كرد که فن آوری های بشر روز به روز پیچیده تر و گسترده تر شد.

بشر امروز نیازهای فنی خود را متناسب با فن آوری های روز در حد بالا می بیند و به صورتی دنیای امروز را ترسیم مي نمايد که در همه بخش ها، مهارت های فنی و حرفه ای حرف اول را می زند. روابط تولید هم از لحاظ اجتماعی و هم به لحاظ فنی دگرگون شده است. مطمئنا این روابط سرمایه داری هستند اما گونه اي از سرمایه داری که به لحاظ تاریخی خصلتي متفاوت دارد و من آن را سرمایه داری اطلاعاتی می نامم. برای توضيح بيشتر، ویژگی های جدید تولید، نیروی کار و سرمایه را به ترتیب مورد توجه قرار خواهم داد.

آنگاه دگرگونی مناسبات طبقاتی را می توان آشکار ساخت. بهره وری و توان رقابت فرآیندهای مسلط اقتصاد اطلاعاتی- جهانی هستند. بهره وری در اصل از نوآوری و توان رقابت از انعطاف پذیری سرچشمه می گیرند. به این ترتیب، شرکتها، مناطق، کشورها و هر گونه واحد اقتصادی مناسبات تولیدی خود را به سمت به حداکثر رساندن نوآوری و انعطاف پذیری سوق می دهند. تکنولوژی اطلاعات و توان فرهنگی برای استفاده از آن، در موفقیت کارکرد جدید تولید نقشی اساسی دارند. علاوه بر این نوع جدیدی از سازمان و مدیریت که هدف آن سازگاری و هماهنگی همزمان است، اساس موثرترین سیستم عامل قرار می گیرد که نمونه آن همان چیزی است که من بنگاه شبکه ای نامیده ام. در این سیستم جدید تولید، نیروی کار به لحاظ نقش خود به عنوان تولید کننده از نو تعریف شده، براساس ویژگیهای کارگران به گروههای کاملاً متمایز تقسیم می شود. یکی از تفاوتهای عمده به چیزی مربوط می شود که من آن را نیروی کار عمومی در برابر نیروی کار خود برنامه ریز می نامم. کیفیت تعیین کننده در ایجاد تمایز میان این دو نوع نیروی کار، آموزش و ظرفیت دستیابی به سطوح بالاتر آموزش است؛ یعنی دانش مجسم و اطلاعات. البته باید ميان مفاهيم آموزش و مهارت تمایز قائل شد. تحولات تکنولوژیک و سازمانی ممکن است مهارتها را به سرعت منسوخ کند. آموزش (که با تلنبار کردن مطالب توسط کودکان و دانش آموزان فرق دارد) فرآیندی است که از طریق آن مردم، یعنی نیروی کار، توانایی باز تعریف پیوسته مهارتهای لازم برای یک کار معین و دسترسی به منابع یادگیری این مهارتها را به دست می آورند. هر کسی که در محیط سازمانی مناسب تعلیم می بیند، می تواند خود را متناسب با وظایف دائماً در حال دگرگونی فرایند تولید تنظیم کند. از سوی دیگر، نیروی کار به اطلاعات و دانشی سوای توانایی دریافت و اجرای علائم نیازی ندارد. البته بسته به تصمیم شرکت می توان ماشین یا هر کس دیگری را در شهر، کشور یا جهان جایگزین این «پایانه های انسانی» کرد. در حالی که این پایانه ها به طور جمعی جزء لاینفک فرایند تولید هستند، به لحاظ فردی بی ارزش اند، زیرا ارزش افزوده هر یک از آنها بخش کوچکی است از آنچه توسط یا به نفع سازمان تولید می شود. ماشین و نیروی کار عمومی از منابع و مکانهای متعدد و مدارهای تابع سیستم تولید جمع شده، در کنار هم قرار می گیرند.

مشاغل مربوط:

1. برقکار عمومی- صنعت نفت

2. مکانیک

3. مهندس مخابرات

4. اپراتور ماشین فرز و مته کاری

5. تنظیم کننده و اپراتور ماشین تراش

6. تراشکار

7. جوشکار

8. مهندس برق

9. لوله کش عمومی

10. تعمیر کار تلویزیون رنگی

11. ناظر فنی چاپ

12. نصاب دستگاه های حرارتی

13. مدیر تضمین کیفیت

14. تراشکار CNC

15. دریل کار و اره کار

16. جوشکار پلاستیک

17. ماشین چی افست

18. قیچی کار

19. برقکار ساختمان

20. طراح درجه 1 قالب

مهارت ها:

مهارت های فنی ارتباط نزدیکی با مهارت تولیدی و كمترین اشتراک را با مهارت های اداری، مالی و روابط عمومی دارند.

معرفي

تراشکار درجه 1 CNC کسی است که علاوه بر مهارت تراشکاری درجه 2 CNC از عهده نقشه کشی، شناخت مواد، سخت کاری، برنامه نویس CNC از طریق سیستم MDI ، بکارگیری PC در برنامه نویسی CNC و تراشکاری کلیه قطعات در انواع فرم تا دقت 02/0 میلیمتر را دارد.

نمونه وظايف

1. وسایل کامل نقشه کشی

2. توانایی تراشیدن انواع مخروط های داخلی و خارجی با دقت به دقیقه

3. توانایی تراشیدن انواع پیچ و مهره های میلیمتری و اینچی با گام ثابت و متغیر

4. توانایی قرینه سازی قطعات نسبت به محور

5. قلاویز کاری قطعات با دستگاه تراش CNC

6. توانایی فرم تراش قطعات مدور با ماشین تراش CNC

7. توانایی خواندن نقشه های مرکب

8. توانایی ترسیم اجسام تو خالی

امروزه تربیت نیروی انسانی ماهر و متخصص و کارآمد از عوامل کلیدی و انکارناپذیر در توسعه اقتصادی و اجتماعی هر کشور محسوب می گردد و هر نوع سرمایه گذاری کلان در بخشهای مختلف اقتصادی نیازمند به برنامه ریزی و سرمایه گذاری در بخش نیروی انسانی و توسعه منابع این نیرو می باشد. نظام جمهوری اسلامی ایران برپایه ایمان به کرامت و ارزش والای انسان یکی از راههای تامین قسط و عدل، استقلال سیاسی، اقتصادی، اجتماعی و فرهنگی و نیز همبستگی ملی را استفاده از علوم و فنون و تجارب پیشرفته بشری و تلاش در پیشبرد آنها می داند. سازمان آموزش فنی و حرفه ای کشور وابسته به وزارت کار و امور اجتماعی براساس قانون برنامه سوم توسعه اقتصادی، اجتماعی و فرهنگی بعنوان متولی و مجری آموزشهای فنی و حرفه ای کوتاه مدت در بخشهای کشاورزی، صنعت و خدمات می باشد. این سازمان که فراگیرترین دستگاه آموزشی کشور در این زمینه می باشد می کوشد در حیطه وظایف خود دستیابی به هدفهای تعیین شده در قانون اساسی را ممکن سازدئ و تا رفع نیاز بازار کار، فعالیتهای خود را توسعه دهد و در عین حال بر جنبه کیفی آن نیز تاکید داشته، سعی می نماید مهارت شاغلین را با تکنولوژی روز همگام سازد.

سازمان آموزش فنی و حرفه ای کشور جمهوری اسلامی ایران با ایجاد زمینه های لازم برای تعلیم و تربیت جوانان و نوجوانان مستعد و علاقمند به حرفه آموزی، بازآموزی، ارتقاء مهارت شغلی در سطوح مختلف مهارتی، تربیت مدیران و سرپرستان، تربیت مربیان متخصص و ورزیده از طریق ایجاد مراکز فنی و حرفه ای ویژه برادران و خواهران، مراکز کارآموزی تکمیل مهارت و تخصص های ویژه، مرکز تربیت مربی، مراکز جوار کارخانجات فعالیت می نماید.

این سازمان به منظور تحقق اهداف آموزشی خودستادی و ادارات کل آموزشی در سطح مراکز استانها با برگزاری دوره های مختلف آموزشی فنی و حرفه ای مهارت 3 تا 18 ماهه از طریق مراکز آموزشی متعلق به سازمان و مراکز آموزشی بخش غیردولتی(آموزشگاههای آزاد) با ایجاد بیش از 600 رشته آموزشی توانسته است اقدام به مهارت آموزشی به جویندگان کار و شاغلین در بخشهای مختلف تولید نموده و به موازات آن با اجرای طرحهایی نظیر طرح آموزشهای سیار، آموزش صنعت ساختمان و آموزش در پادگانها، آموزش در زندانها، خودباوری فنی به موفقیت چشمگیری نایل آید.

به موازات برنامه های آموزشی سازمان و در جهت اجرای هر چه بهتر آموزشها، فعالیتهای پژوهشی، عمرانی و تجهیز و توسعه منابع انسانی صورت می پذیرد که اهم آنها عبارتند از: تدوین جزوات و استانداردهای آموزشی براساس کدهای بین المللی، تجدیدنظر در استانداردهای مهارت، تهیه استاندارد مشاغل، تحقیق و پژوهش در برنامه های آموزشی و وسایل کمک آموزشی و سمعی و بصری، تجهیز و راه اندازی کارگاههای مراکز، اجرای پروژه های ساختمانی مراکز جدید الاحداث، راه اندازی کارگاه های درجه یک، آزمون اصناف، تعیین صلاحیت علمی_فنی متقاضیان آموزشگاههای آزد و مربیگری، برگزاری همایشهای تخصصی، صدور پروانه مهارت فنی برای کارگران ساختمانی، ساده سازی قوانین و دستورالعملهای اجرایی در بخشهای مختلف به منظور حذف تشریفات.

جایگاه قانون سازمان آموزش فنی و حرفه ای کشور:

براساس ماده 107 قانون کار جمهوری اسلامی ایران و نیز قانون برنامه سوم توسعه اقتصادی، اجتماعی و فرهنگی، سازمان آموزش فنی و حرفه ای کشور وابسته، وزارت کار و امور اجتماعی بعنوان متولی آموزشهای فنی و حرفه ای مکلف به تربیت نیروی انسانی مورد نیاز بازار کار در بخشهای صنعت، کشاورزی و خدمات می باشد. این سازمان به دلیل رسالت قانونی خود در ساختار نظام آموزشی جمهوری اسلامی ایران جایگاه ویژه ای دارد. رویکردهای نوین برنامه سوم توسعه توجه و اهمیت ویژه ای را برای آموزشهای فنی و حرفه ای کوتاه مدت را که توسط سازمان آموزش فنی و حرفه ای تدوین و اجرا می گردد، قائل شده است.

معرفی

تراش کار درجه 2 CNC کسی که از عهده نقشه کشی ، استفاده از وسایل اندازه گیری دقیق ، راه اندازی و استفاده از متعلقات دستگاه تراش CNC و تراشکاری کلیه قطعات در انواع فرم با دقت 05/0 میلیمتر بوسیله دستگاه تراش CNC برآید.

نمونه وظایف

1. توانایی استفاده از جداول انطباق و تلرانس ها

2. آشنایی با تلرانس اندازه و علایم آن

3. آشنایی با اندازه اسمی قطعات

4. اشنایی با انحراف اندازه (بوشها و میله ها) فوقانی و تحتانی

5. آشنایی با سیستم ثبوت سوراخ

6. آشنایی با سیستم ثبوت میله

7. توانایی استفاده از علایم و کیفیت سطوح

8. آشنایی با مفهوم کیفیت سطوح

9. آشنایی با انحراف سطوح (دقت نرم و زبری سطح کار)

10. توانایی ترسیم نمای سوم از روی دونمای داده شده

11. شناسایی اصول ترسیم نمای سوم با داشتن دو تصویر

12. توانایی ترسیم نماها از روی پرسپکتیو

13. شناسایی انواع پرسپکتیو (ایزومتریک، دیمتریک و کاوالیر)

14. شناسایی اصول ترسیم تصاویر از روی انواع پرسپکتیو

15. توانایی تراشیدن انواع پیچ و مهره های سر تیز میلیمتری و اینچی با دستگاه تراش CNC

16. توانایی قلاویزکاری قطعات با دستگاه تراش CNC

17. توانایی سرویس و نگهداری دستگاه

18. توانایی ترسیم نمای سوم از روی دو نمای داده شده

19. توانایی ترسیم نماها از روی پرسپکتیو

20. توانایی استفاده از جداول انطباق و تلرانس

21. توانایی استفاده از علایم و کیفیت سطوح

22. توانایی ترسیم برش مقاطع

23. توانایی استفاده از وسایل اندازه گیری و کنترل دقیق

24. توانایی استفاده از مواد خنک کننده و روان کننده

25. توانایی شناخت مواد

26. توانایی راه اندازی و استفاده از متعلقات دستگاه تراش CNC

27. توانایی بستن و تنظیم انواع ابزار برنده به دنده بند

28. توانایی کف تراشی، روتراشی، پله تراشی و پخ زدن قطعات مدور با دستگاه تراش CNC

29. توانایی شیار تراشی و برشکاری با دقت 05/0 میلی متر

30. توانایی تیز کردن انواه رنده های تراشکاری

31. توانایی سوراخکاری و برقوکاری قطعات با ماشین تراش CNC

32. توانایی داخل تراشی قطعات با ماشین تراش CNC (سوراخکاری- کف تراشی- پله تراشی و پخ زدن قطعات با دقت 05/0 میلی متر)

33. توانایی تراشیدن انواع مخروطهای داخلی و خارجی با دستگاه تراش CNC

ابزار و وسایل

1. نقشه های اجرایی

2. جزوه انطباقات

3. جزوه نقشه کشی

4. جزوه و علایم سطوح

شرایط ارتقاء شغل

تراشکار CNC برای ارتقاء شغلی خود و به همان نسبت افزایش دستمزد خود نیازمند تجربه اندوزی، پشتکار، دقت و سعی فراوان برای تولید محصول خوب و مورد رضایت مشتری می باشد.

ویژگی های شخصیتی

حداقل سن برای احراز این شغل 16 سال تمام است و داوطلب باید از سلامتی کامل و قدرت بدنی کافی برخوردار باشد زیرا در تمام مدتی که ماشین تراش کار می کند. اپراتور باید ایستاده و با قدرت بازو ماشین را کنترل کند. تحمل صدا از دیگر خصوصیاتی است که این افراد باید دارا باشند و در رعایت کردن نکات حفاظتی و ایمنی سهل انگاری ننمایند.

sun_chap · 15 اسفند، ۱۳۸۹

چهار نیرو به هواپیمای در حال پرواز وارد می شود : نیروی بالابرنده , از طرف هواست و به علت شکل بال بوجود می آید . نیروی مقاوم از طرف هواست و مانند اصطحکاکی است که در اثر حرکت یک جسم در یک سیال بوجود می آید . نیروی سوم نیروی وزن است و نیروی چهارم نیروی جلوبرنده . نیروی جلو برنده نیرویی است که آن را موتور ایجاد می کند . کار اصلی این نیرو خنثی کردن نیروی مقاوم است ؛ اما وظیفه ی دادن سرعت اولیه به هواپیما , همچنین کمک به نیروی بالا برد برای بالا بردن هواپیما , در مواقع خاص نیز , به عهده ی این نیروست .

انواع موتور :

البته از میان موتورهای طبقه بندی شده در نمودار شماره 1 , فقط موتورهای توربوجت , توربوپراپ , توربوشفت و پیستونی ملخی رایج است . در این میان موتور توربوجت و توربوفن از نوع موتور جت و بقیه از نوع موتور ملخی است . موتورهای جت نیروی محرکه و موتورهای ملخی توان تولید می کننند . در موتورهای ملخی , ملخ است که توان خروجی موتور ملخی را به نیروی محرکه تبدیل می کند.

موتور توربوشفت در هلیکوپترها کاربرد دارد ؛ ولی درباره ی چهار موتور دیگر می توان گفت :

-موتور های پیستونی بیش تر در هواپیماهای سبک با سرعت و سقف پرواز کم کاربرد دارد.

-موتور توربوپراپ بیش تر در هواپیماهای باریو مسافربری کوچک کاربرد دارد .

-موتورهای توربوفن بیش تر در هواپیماهای مسافر بری بزرگ و هواپیماهای نظامی کاربرد دارد .

-موتور توربوجت در برخی هواپیماهای جنگی کاربرد دارد.

موتورهای پیستونی:

موتورهای پیستونی در ابتدا با آب خنک می شدند به همین خاطر سنگین بودند و مبدل های حرارتی آن ها نیروی مقاوم زیادی تولید می کرد . در سال 1908م موتورهایی ساخته شد که با هوا خنک می شد . در این موتورها پیستون ها به طور دوار در اطراف محور مرکزی قرار داشتند .موتورهای پیستونی را می توان از نظر چگونگی قرار گرفتن به سه دسته تقسیم کرد :

1.موتورهای خطی 2.موتورهای متقابل 3.موتورهای شعاعی

موتور توربوجت :

ساده ترین نوع موتور توربینی , موتور توربوجت است . اجزای تشکیل دهنده موتور توربوجت شامل است بر :

1.کمپرسور 2.محفظه ی احتراق 3.توربین 4.نازل

در کمپرسور , فشار هوا بالا می رود و سرعت آن پایین می آید . هوای پر فشار وارد محفظه ی احتراق می شود و پس از پاشش سوخت , عمل احتراق صورت می گیرد و دما و فشار افزایش می یابد . سپس بخشی از انرژی صرف چرخاندن توربین و بخش عمدهی آن وارد شیپوره میشود . در شیپوره گاز پر فشار , منبسط , و به انرژی جنبشی تبدیل می شود . نتیجه ی این فرایند همان نیروی جلوبر است . به طور کلی مصرف سوخت در این نوع موتور از دیگر انواع موتور بیش تر است .

موتور توربوفن:

فن اساسآ همان ملخ با تعداد بسیار بیش تر پره , اما در ابعاد کوچکتر است . نحوه ی تولید قدرت در مونور توربوفن نیز مانند دیگر موتورهای توربینی است ؛ ولی فرق اساسی در چگونگی تبدیل قدرت موتور به نیروی محرکه است. در موتور توربوفن بخشی از نیروی جلوبرنده ی حاصل از فن جلو وبخشی از آن ناشی از شیپوره ی خروجی موتور است . موتورهای توربوفن نسبت به موتورهای توربوپراپ در سرعت های زیاد دارای راندمان بهتری هستند.

موتورهای توربوفن در محدوده ی سرعت هواپیماهای مسافربری راندمان خوبی دارند و از نظر تولید سر و صدا نیز قابلیت بهتری دارند . به همین علت در بیش تر هواپیماهای مسافربری از این نوع موتور استفاده می شود .

معمولأ برای افزایش راندمان موتور توربوفن بخشی از هوای عبور کننده از فن وارد موتور نمی شود و کانالی در اطراف موتور , آن را به بیرون هدایت می کند . به این عمل اصطلاحأ جریان سرد می گویند و مزایایی از قبیل تولید نیروی جلو برنده ی جداگانه , خنک کاری موتور و….. دارد.

موتور توربوپراپ:

موتور توربوپراپ بسیار شبیه موتور توربوفن است ؛ با این تفاوت که در آن به جای فن چند ملخ قرار دارد . موتور توربوپراپ بخش اعظم گاز خروجی از محفظه ی احتراق را صرف چرخاندن توربین و از طریق نوربین ، صرف چرخاندن ملخ می کند . عمده ی نیروی جلوبرنده در موتور توربوپراپ حاصل از چرخاندن ملخ است ؛ ولیبخشی از این نیرو نیز ناشی از شیپوره ی خروجی موتور است . از اشکالات عمده ی این نوع موتور سر وصدای زیاد آن است . این نوع موتور بیش تر در هواپیماهای باری و هواپیماهای کوچک کاربرد دارد.

موتور توربوشفت:

موتور توربوشفت ، نوعی موتور توربینی و از نظر نحوه ی کار بسیار شبیه به موتور توربوپراپ است ، ولی سرعت چرخش ملخ موتور توربوشفت از سرعت چرخش ملخ موتور توربوپراپ بسیار کم تر است . در موتور توربوشفت ، هدف ، تولید قدرت زیاد در دور کم است . از این موتور معمولأ در هلیکوپتر و کشتی استفاده می شود . ملخ هلیکوپتر و کشتی مانند ملخ موتور توربوپراپ وظیفه ی تولید نیروی جلوبرنده را به عهده دارد ؛ ولی با سرعت چرخش بسیار کم تر . گاز خروجی از موتور توربوشفت هیچ نقشی در تولید نیرو ندارد.

میراث ادیسون برای خلبانان

آشنایی با انواع موتورهای جت ....

شرکت جنرال الکتریک، بزرگ ترین و ثروتمندترین شرکت جهان در سال ۱۸۸۱ به وسیله دانشمند معروف «توماس ادیسون» در ایالت ویرجینیای امریکا تاسیس شد و در همه زمینه ها به خصوص برق و الکترونیک در سطحی بسیار بالا شروع به فعالیت کرد. تجربه کاری بالا و مهارت و خبرگی مهندسان و متخصصان این شرکت در ساخت تجهیزات موتور، به طور واضحی مشخص کرد که این شرکت، همان شرکتی خواهد بود که اولین موتور هواپیما در ایالات متحده را تولید خواهد کرد. به طور کلی شرکت جنرال الکتریک در نوآوری های کسب شده در همه زمینه های فنی، حرف اول را می زند.

از این دست نوآوری ها می توان به نمونه هایی مانند تولید اولین موتور هواپیما در ایالات متحده، تولید اولین کولرهای گازی در جهان، تولید اولین ماشین ظرفشویی در جهان و نیز تولید اولین موتور توربوجت با چهار برابر سرعت صوت اشاره کرد.

در حال حاضر بخش حمل و نقل هوایی شرکت جنرال الکتریک با بودجه یی نزدیک به سیزده میلیارد دلار، عملیات گسترش، طراحی، ساخت و تجهیز موتورهای جت را در طیف گسترده یی شامل موتورهای نظامی، تجاری، مسافربری و... انجام می دهد و در عرصه خدمات، تعمیر و نگهداری موتورهای تولید شده در جهان نیز پیشرو است.

این شرکت به علت سابقه طولانی و گسترده شرکت در ساخت موتورهای توربوی هواپیماهای نیروی هوایی ایالات متحده، انتخابی مطمئن برای طراحی و ساخت اولین موتورجت امریکایی بود.

در سال ۱۹۴۱، نیروی هوایی ایالات متحده منطقه لین در ایالت ماساچوست را که مرکز تولید موتورهای شرکت جنرال الکتریک بود انتخاب کرد و وظیفه ساخت اولین موتورجت بر پایه و اساس موتور توربو شارژ «ویتل» ساخت انگلیس را به آن واگذار کرد. با شعله ور شدن آتش جنگ ویتنام و افزایش تقاضا برای موتورهای جت، موتورهای ساخت این شرکت به پرفروش ترین موتور هواپیما(از نوع توربین گازی) در جهان تبدیل شد. به طوری که تعداد ۳۵ هزار موتور j-۴۵ تا اواخر سال ۱۹۵۰ به خریداران تحویل شد. با تولید این موتور دو افتخار مهم برای جنرال الکتریک به دست آمد.

نخست اینکه اولین موتور از نوع توربوجت بود که مجوز کاربردهای مسافربری بین شهری و حتی کشوری را از طرف موسسه هوافضای ایالات متحده کسب کرد. دیگر اینکه اولین موتوری بود که از یک سیستم کنترل شده الکتریکی پس سوز برای تقویت کشش آن بهره می برد. در حقیقت جنگ موجب جهش علمی و تحول کاری بین کشورهای پیشرفته و شرکت ها شده بود. جنرال الکتریک نیز از این قاعده مستثنا نبود. به طوری که افزایش فوق العاده تعداد کارمندان این شرکت از ۱۲۰۰ نفر به ۱۲ هزار نفر(یعنی ۱۰ برابر افزایش) در کمتر از بیست ماه الزاماً فضای کاری بیشتری را می طلبید. در سال ۱۹۵۱ این شرکت امریکایی رسماً اعلام کرد که بزرگ ترین مرکز تولید موتورهای هواپیما در سراسر جهان چه در زمان جنگ و چه در زمان صلح خواهد بود. ضمن اینکه بزرگ ترین تولیدکننده موتورهای تجاری برای هواپیماهای مسافربری و بازرگانی هم شده بود. در همین زمان شرکت جنرال الکتریک موفق شد موتور «توربین گازی» (موتوری با قدرت ۸۰۰ اسب بخار و از نوع توربوشفت) بسازد. ضمن اینکه اولین هلی کوپتر مجهز به این نوع موتور را نیز تولید کرد که «سیکورسکی» نام داشت و مجهز به دو موتور T-۸۵ توربوشفت بود. این موتور که اولین بار در سال ۱۹۵۰ به کار گرفته شد در حقیقت نمونه کار موفقی از مرکز تولید منطقه لین در ایالت ماساچوست بود.

بین سال های ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰ باز هم پیشرفت های زیاد دیگری در این شرکت رقم خورد. موتور j-۹۳ اولین موتور عملیاتی در چهار برابر سرعت صوت و فراهم کننده نیروی پیشرانه هواپیماهای بمب افکن XB-۷۰ بود. (همان موتوری که با اضافه کردن یک فن در انتهای آن، اولین موتور توربوفن هواپیماهای مسافربری در جهان شد.) بعدها رقابتی که برای ساخت گونه یی از پیشرانه اقتصادی با کارایی بالا برای هواپیماهای ترابری درگرفت، شرکت جنرال الکتریک را مجبور به مبارزه کرد. در نتیجه در قسمت جلوی موتور j-۹۳ با طراحی از پیش تعیین شده، تغییراتی انجام شد و موتور TF-۹۳ متولد شد که افتخار اولین موتور با فناوری ضریب گذر بالا و راندمان بسیار بالا و مصرف بسیار کم سوخت را با خود داشت.

موفقیت عمده دیگری که در آن سال ها به دست آمد، موتور توربوجتی بود که در منطقه لین از ایالت ماساچوست با سفارش نیروی هوایی ایالات متحده برای طراحی و ساخت یک موتور کم مصرف با کارایی بالا برای هواپیماهای جنگنده F-۵ شرکت نورث روپ گرومن تولید شد. این هواپیما به سرعت وظیفه دفاع هوایی از بیش از ۳۰ کشور جهان را برعهده گرفت. پیشرفت در تکنولوژی ساخت قسمت های مختلف موتور مانند کمپرسور، توربین و... طراحان را به سمت این ایده راهنمایی کرد که موتوری را در ابعاد کوچک تر با یک طبقه توربین و کاهش تعدادی از اجزای دیگر و در عوض مقاوم تر کردن آنها ابداع کنند. موتور GE-۱۱۰ نتیجه همان بررسی ها و انعکاس تحقیقات گسترده در این عرصه ها بود که برای نیروبخشی هواپیماهای بمب افکن پیشرفته B-۱ به کار گرفته شد.

نقش موتورهای نظامی ساخت جنرال الکتریک، به طرز جالبی در میان هواپیماهای ساخت غرب در سال ۱۹۸۰ تثبیت شد تا جایی که موتور قابل اعتماد و با قدرت GE-۱۱۰ تولید شد و بر پایه موتورهای نسل قبل در سال ۱۹۸۴ به عنوان پیشرانه هواپیماهایF-۱۶ توسط نیروی هوایی ایالات متحده برگزیده شد. در حال حاضر این نوع موتورها، نیرودهی گسترده یی از هواپیماهای مدل F-۱۶ و همچنین F-۱۸ را برعهده دارند. ضمن اینکه موتور قدرتمند GE-F۱۱۰ هم به عنوان پیشرانه هواپیماهای مدل F-۱۴ سوپرتامکت به کار گرفته شد.

نوع دیگری از همین موتور هم با نام F-۱۱۸ نقش پیشرانه بمب افکن قدرتمند B-۲ را برعهده گرفت. اما با تمام این اوصاف، سال های درخشان تولید موتورهای نظامی توسط شرکت جنرال الکتریک با تولید آخرین مدل موتورهایی که در جنگ های خاورمیانه هم به کار گرفته شدند، پایان یافت. در سال ۱۹۹۱ نزدیک به ۷۰ درصد هواپیماهای در خدمت ایالات متحده و دیگر متحدانش در عملیات توفان صحرا علیه عراق، به وسیله موتورهای ساخت این شرکت بزرگ مجهز شده بودند. در این عملیات نزدیک به شش هزار موتور ساخت شرکت جنرال الکتریک به وسیله طیف گسترده یی از هواپیماهای جنگنده، تانکرهای سوخت رسان، هلی کوپترها، هواپیماهای ترابری، امدادی و هواپیماهای شناسایی همچون F-۵،F-۱۴، F-۱۶، C-۵ و نیز بمب افکن های

F-۱۱۱، F-۱۸ هورنت، E-۱۰ ضدتانک و هلی کوپترهای قدرتمند آپاچی و بلک هاوی به کار گرفته شدند. به رغم استفاده فراوان از موتورها در شرایط سخت و گوناگون، عملکرد این موتورها حدود ۹۹ درصد، عالی گزارش شد. در سال ۲۰۰۳ و پس از آنکه حمله به عراق صورت گرفت، موتورهای تولیدی این شرکت، تامین قدرت نزدیک به ۹۰ درصد کل هواپیماهای شرکت کننده در عملیات را برعهده داشتند. موتورهای ساخت جنرال الکتریک، کارکرد بالا و قابل اطمینان خود را با نیروبخشی به ۴۶۰ فروند هواپیمای جنگی، ۱۵ بمب افکن و نزدیک به ۲۴۰ تانکر سوخت رسان و هواپیماهای امدادی و ترابری و نزدیک به ۵۷۰ هلی کوپتر در این نبرد ثابت کردند.

در این موفقیت ها، فناوری برتر، کیفیت بالا و قابلیت اطمینان زیاد، نقشی مهم و اساسی برعهده داشتند.

هواپیمای جنگنده بمب افکن ایرانی شفق نشانه ای از اقتدار ملی

در مورد هواپیمای جنگی شفق که توجه جهان هوانوردی را به خود معطوف ساخت و سایتها و مجله های مشهور صنعت هوانوردی در مورد آن دست به گمانه زنی پرداختند و آن را ستوده و نشانه ایی از پیشرفت صنایع هوایی ایران دانستند.

چنین میتوان گفت:

بی شک ایران با گامهای خوبی که در صنعت هوانوردی برداشته سرآمد کشورهای منطقه است. به ویژه با طراحی و ساخت هوایمای جنگی شفق توانایی بالای خود را را به نمایش گذاشته و کارشناسان نظامی را در سراسر جهان، از چنین طراحی برجسته و پیشرفته ای شگفت زده کرد.

در مورد هواپیمای جنگی شفق که توجه جهان هوانوردی را به خود معطوف ساخت و سایتها و مجله های مشهور صنعت هوانوردی در مورد آن دست به گمانه زنی پرداختند و آن را ستوده و نشانه ایی از پیشرفت صنایع هوایی ایران دانستند. طراحی و ساخت این جنگنده ابتدا قرار بود با همکاری روسیه انجام شود اما با توجه به فشارها و تهدیدهای آمریکا، روسیه خود را از این برنامه کنار کشید و طرحان و کارشناسان ایرانی به ویژه دانشگاه صنعتی شریف برای رو کم کنی هم که شده با همت و تلاش خودشان کار طراحی را انجام داده و به مرحله ساخت اولین نمونه رسیدند.

در واقع همان گونه که سایت اینترنتی روسین دیفنس نوشته بود، ایران با طراحی و ساخت این جنگنده و نمایش آن همه را شگفت زده کرد. با ساخت این جنگنده صنایع هوایی ایران به پیشرفت قابل ملاحظه ای دست یافته است. این سایت اینترنتی همچنین در مورد این هواپیما می نویسد شفق از موتور روسی RD-۳۳ کلیموف استفاده می کند و از کابین پیشرفته ایی مجهز به سامانه های نمایشگر رنگی ساخت روسیه استفاده می برد.

این نمایشگرها را می توان قابل مقایسه با نمایشگرهای چند کاره و رنگی مورد استفاده در هواپیمای جنگی F/A-۲۲ آمریکا دانست. این سایت شفق را با طرح هواپیمای MiG I-۲۰۰۰ روسیه قابل مقایسه دانسته است. از ویژگیهای شفق میتوان به طراحی ویژه و آیرودینامیک تحسین برانگیز آن اشاره کرد. از شکل و شمایل هواپیما و همچنین ورودیهای هوای موتور آشکار است که طراحان تلاش بسیاری به خرج داده اند تا بازتابش راداری هواپیما را به کمترین حد ممکن برسانند تا امکان کشف و رهگیری آن دشوارتر باشد.

در واقع می توان شفق را اولین هواپیمای جنگی استیلث ایرانی به حساب آورد. نوع سازه به کار رفته به شکل مناسبی اجازه حمل انواع بمب و موشکهای هوابه هوا و هوابه زمین و همچنین انواع بمب با هدایت لیزری را به این هواپیمای توانمند می دهد.

احتمالا طراحان با آینده نگری امکان استفاده از موشکهای هدایت شونده روسی را مد نظر داشته اند. ایران گفتگوهایی را برای تولید موتور پیشرفته روسی به نام RD-۳۳ انجام داده است و گویا گفتگو هایی نیز در زمینه تولید تحت امتیاز نمایشگرهای چند منظوره ساخت روسیه در جریان است. این هواپیما که اولین نمونه آن سال قبل ساخته شد، قرار است که دو سال دیگر، با نقش نظامی یا آموزشی، وارد خدمت نیروی هوایی شود. به هر روی شفق گام تحسین برانگیزی در صنایع هوایی ایران به حساب آمده و طراحی و ساخت آن موجب افتخار و سربلندی ایرانیان است.

عنوان: هواپیما اموزشی تذرو

داشتن یک نیروی هوایی توانمند به همراه خلبانان ورزیده نیازمند آموزشهای خوب و ابزارهای مناسب آموزشی است . نیروهای هوایی مدرن جهان در کنار سرمایه گذاری برای هواپیماهای رزمی نسبت به ساخت و یا خرید هواپیماهای اموزشی مدرن و کارآمد نیز دقت و وسواس ویژه ایی به خرج می دهند . علت این امر آن است که با توجه به گران و پیچیده بودن هواپیماهای جنگی امروز و از سویی دیگر با توجه به تغییر شرایط رزمی در دهه های اخیر آموزش نیروی انسانی و خلبانان این نوع هواپیماها نیز ابزارهای پیشرفته و مناسبی را میطلبد . در حال حاضر بازار مناسبی برای هواپیماهای آموزشی وجود دارد و کشورهای سازنده هواپیما طرحهای زیادی را به مرحله ساخت رسانده و به بازار معرفی کرده اند . یک هواپیمای خوب آموزشی می بایست بیشترین و نزدیکترین امکانات و شرایط فیزیکی را نسبت به هواپیماهای رزمی داشته باشد تا با استفاده از آن بتوان دانشجویان خلبانی را پیش از پرواز با هواپیماهای جنگی به بهترین وجهی با شرایط پروازی آنها آشنا کرد . بیشتر هواپیماهای آموزشی طراحی شده به گونه ایی ساخته می شوند که بتوان از آنها در نقش یک هواپیمای " پشتیبانی نزدیک " نیز استفاده کرد .معمولا این رده از هواپیماها نظامی فاقد رادار هستند و تنها به سامانه های جنگی ویژه حمله های زمینی مجهز می باشند( مانند توپ با کالیبرهای انتخابی و یا سامانه شلیک موشکهای ضد تانک و راکت ) . علت چنین رویکردی تنها به دلیل بالا بودن هزینه طراحی و ساخت است( در صورتی که آن کشور سازنده و یا توانایی این کار را داشته باشد ) و در صورتی که کشوری خریدار باشد باز هم به دلیل بالا بودن قیمت این نوع از تجهیزات ترجیح می دهند هواپیمایی را بخرند که کاربردی دو گانه داشته باشد . به همین خاطر است که امروزه بیشتر هواپیماهای آموزشی می توانند در نقش پشتیبانی نزدیک نیز ظاهر شوند .

نیروی هوایی کشورمان با دارا بودن ناوگان بزرگی از هواپیماهای رزمی و تاکتیکی به هواپیماهای آموزشی نیاز مبرمی دارد . با توجه به تحریمهای آمریکا بر ضد کشورمان و از سویی دیگر تلاش این نیرو برای خودکفایی و وارد شدن در عرصه مدرن فن آوریهای فضایی باعث شده تا ایران گامهایی در این عرصه بردارد و توانایی خود را آزمایش و به اثبات برساند . نگرش خودکفایی محور در عرصه صنایع دفاعی و هوافضا تنها نشات گرفته از تجربه های زمان جنگ است . آن روزهایی که هواپیماهای جنگی ایران با وجود مدرن بودنشان به شدت به قطعه های یدکی آمریکایی محتاج بودند درسهای بزرگی به نیروی هوایی ایران آموخت و آن اینکه باید از وابستکی کاست و یا آن را به حداقل رساند . با این دیدگاه بود که مهندسین ایرانی تلاش خود را برای وارد شدن در عرصه ساخت هواپیما آغاز کردند . از همان دوران ایران کار ساخت یک هواپیمای جنگی مبتنی بر اف_5 را شروع کرد که بعدها به هواپیمای جنگی آذرخش و همچنین صاعقه ختم شد . از سویی با توجه به بالا رفتن عمر اف_5 های آموزشی نیروی هوایی و همچنین نیاز شدید ایران به هواپیماهای رزمی جایگزین کارشناسان نیروی هوایی کشورمان به فکر ساخت یک هواپیمای آموزشی نیز افتادند . وظیفه این کار به عهده " مجموعه صنعتی اوج " بود . این شرکت در زمان جنگ برای ساخت و تامین قطعه های مورد نیاز نیروی هوایی ایران ایجاد شد .هواپیمای آموزشی تذرو ابتدا تحت پروژه "یا حسین" و با نام " رعد "شناخته می شد. هواپیمای آموزشی رعد آنگونه که گفته شده در دهه شصت اولین پرواز خود را با موفقیت انجام داد اما به مرحله تولید انبوه نرسید . مهندسین ایرانی کار را بر روی نمونه کاملتری که بعدها "درنا " نامیده شد ادامه دادند . در واقع هواپیمای آموزشی که ما امروزه با نام تذرو می شناسیم سومین نمونه تکمیل شده رعد است

تذرو اولین پرواز خود را در سال 79 انجام داد ( در مورد این تاریخ مطمئن نیستم_مداد ) و همزمان با برگزاری نمایشگاه هوایی کیش به معرض تماشای عموم گذاشته شد . تذرو از اسکلتی آلومینیومی با پوسته ایی از مواد مرکب ساخته شده .(این امر خود نمایانگر پیشرفت خوب کشورمان در زمینه مواد ترکیبی است که امروزه در بیشتر هواپیماهای مدرن از ان به فراوانی استفاده می شود ) تذرو دارای بدنه ایی دوکی شکل است و دارای بال مستقیم و سکان عمودی پسگراست. آسمانه (کاناپی) آن دید مناسبی به خلبان می دهد. همچنین تذرو مجهز به صندلیهای پرتاب شونده نیز می باشد . ( مدل MK15 مارتین بیکر . البته گفته می شود احتمال نصب K-36 شرکت زوزدا روسیه نیز وجود دارد ) . تذرو از پیشرانه هواپیمای جنگی اف_5 استفاده میکند (موتور J-85 ). با این وجود گفته شده است که احتمال و یا امکان نصب پیشرانه RD-33 و یا RD-2500 و یا موتور AL-55 نیز وجود دارد . موتور J-85 به تزور امکان می دهد با سرعت 645 کیلومتر بر ساعت پرواز کند و تا ارتفاع 11580 کیلومتری نیز اوج بگیرد

در خبرها آمده بود که نیروی هوایی ایران یک دسته پنج فروندی از این هواپیما را برای ارزیابی سفارش داده و احتمال سفارش بیست و پنج فروند و یا بیشتر نیز وجود دارد . نمونه " پشتیبانی نزدیک " تذرو نیز با همین شکل کلی آموزشی آن ساخته خواهد شد اما برای حمل تجهیزات جنگی اسکلت آن تقویت می شود . ایران آمادگی خود را برای صادرات تذرو اعلام داشته. به هر روی تذرو می تواند یک نقطه شروع خوب برای وارد شدن در عرصه هواپیماهای جت آموزشی باشد

بوئينگ 707

بویینگ 707 هواپیمایی با موتورهای جت برای مسیرهای نسبتا طولانی با قابلیت حمل بالای مسافر و کارایی اقتصادی مناسب است.

عرضه این هواپیما تحولی عظیم در صنعت هواپیماهای مسافری به حساب می آید همچنین 707 را می توان آغاز گر تسلط بویینگ بر بازار هواپیماهای جت نامید.مشخصه های موتور جت این هواپیما امکان استفاده هر چه بهتر آن در شرکت های هواپیمایی فراهم نمیود.بویینگ تصمیم به گسترش هواپیمای 707 به عنوان هواپیمایی با وظایف ترابری(نظامی)نمود که قابلیت بویینگ سوخت رسانی به هواپیماهای نظامی را نیز داشت در این حال تبدیل این نوع از b707 به نمونه مسافربری آن به آسانی صورت می گرفت.این نمونه از هواپیما نظامی 707

بوئینگ 2707

این هواپیما به عنوان اولین هواپیمای مافوق صوت مسافربری آمریکایی مطرح شده بود. این هواپیما قرار بود در شهر Renton ایالت واشنگتن که یکی از پایگاه های شرکت بوئینگ در آنجا قرار دارد ، مراحل ساخت را طی کند، ولی به دلیل تأثیرات منفی این مدل بر روی محیط، پیش از تکمیل دو نمونه از مدل 2707 ، ساخت آن در سال 1971 متوقف گردید.

شرکت بوئینگ مطالعات فراوانی را از سال 1952 به منظور طراحی هواپیمای مسافربری با قابلیت پرواز با سرعت مافوق سرعت صوت انجام داده است و در سال 1958 کمیته این کمیته تحقیقاتی ، طرح اولیه مدلهای متنوعی را تحت عنوان مدل 733 ارائه نمود. در سال 1960 هواپیمایی با ظرفیت جابجایی 150 مسافر به منظور فعالیت در مسیرهای طولانی و پرواز بر فراز اقیانوس اطلس طراحی و ساخته شد.پس از ساخت این نمونه سوپرسونیک در سال 1960 این نگرانی در کشورهای دیگر ایجاد شد که در آینده نزدیک تمامی هواپیماهای مسافربری و تجاری باید قابلیت پرواز با سرعت مافوق صوت را دارا باشند ، بنابراین در رقابت برای ساخت هواپیماهای جدید ایالات متحده از کشورهای اروپایی سبقت خواهد گرفت.در سال 1963، جان اف کندی که در آن زمان رئیس جمهور ایالات متحده بود به منظور رقابت با کنکورد، یارانه های دولتی قابل توجهی را به طراحی و ساخت هواپیماهای مسافربری سوپرسونیک اختصاص داد و بر اساس برنامه رئیس جمهور ایالات متحده ، 75 درصد هزینه های طراحی و ساخت توسط دولت پرداخت میشد.تحقیقاتی را به این در آن زمان طراحی و ساخت هواپیمای مسافربری که قابلیت جابجایی 250 مسافر را در مسافتی معادل 4000 مایل و با سرعتی معادل 7/2 تا 3 ماخ (7/2 تا3 برابر سرعت صوت) دارا باشد، امری غیر ممکن به نظر می رسید. به منظور پرواز با سرعت در نظر گرفته شده ، می بایست بدنه هواپیما از فولاد ضد زنگ و یا تیتانیوم ساخته شود چرا که دورالومین (آلومینیوم هواپیما) در سرعت بیش از 2/2 ماخ تغییر شکل داده و به پلاستیک تبدیل می شود . به منظور ساخت قطعات بدنه و موتور، درخواستهایی به چند کارخانه تولید کننده قطعات بدنه و موتور هواپیما فرستاده شد. سازمان هواپیمایی ایالات متحده تخمین زده بود که تا سال 1990 ،500 فروند از این هواپیماهای مافوق صوت به بازار عرضه خواهد شد.

مدل 390-733 هواپیمای پیشرفته با قابلیت های منحصر به فرد بود. این مدل اولین بوئینگ غول پیکر مسافربری بود که صندلی های آن با ترتیب 2-3-2 قرار گرفته بودند و بدنه ای بزرگتر از نمونه های قبلی که در خطوط مختلف به کار گرفته شده بودند، داشت.

در قسمت اصلی هواپیما 247 صندلی قرار شده بود و سیستم پخش برنامه های تلویزیونی برای اولین بار به عنوان سرگرمی مسافران در حال پرواز به کار گرفته شده بود و به ازای هر 6 ردیف صندلی 1 مونیتور پخش برنامه های تلویزیونی بالای صندلی ها نصب شده بود، در قسمت درجه یک هواپیما نیز برای هر دو مسافر یک مونیتور کوچک در کنسول بین دو صندلی قرار داده شده بود.شرکت بوئینگ پیش بینی کرده بود، در صورتی که هماهنگیهای لازم انجام شود، ساخت نمونه اولیه این مدل در اوایل سال 1967 آغاز گردد و این مدل در سال 1970 عملیات پرواز خود را آغاز نماید.

ساخت این نمونه در سال 1969 آغاز شد و در سال 1972 پرواز آزمایشی خود را انجام داد و در سال 1974 مجوزها و گواهینامه های عملیاتی لازم را دریافت نمود. در مراحل ساخت و آزمایش نمونه اولیه شرکت بوئینگ با مشکلات فراوانی روبرو بود و به ناچار ساختمان بالهای هواپیما را از حالت swing به حالت delta تغییر دادند. مدل جدید ارائه پس از آغاز به کار روی دو نمونه از مدل جدید در سال 1969، مخالفتهای تازه ای از سوی کارشناسان محیط زیست مطرح شد، چرا که به اعتقاد این گروه، پرواز در ارتفاعات بالا موجب آسیب لایه اوزون می شود و از طرف دیگر آلودگی صوتی ایجاد شده توسط این هواپیماهای مافوق صوت در محوطه فرودگاه ها مطرح گردید. در نتیجه این مخالفت ها ، سرانجام پرواز هواپیماهای سوپرسونیک به طور موقتی ممنوع اعلام شد.

از سوی دیگر مخالفتهای سیاسی گروههای محافظه کار به رهبری William Proxmire و با این توجیه که بودجه و یارانه های دولتی نباید صرف امور مسافرتی و تجاری و تفریحی شوند، از عوامل موثر در توقف فعالیتهای این هواپیماها بودشده از نظر اندازه ، کوچکتر و تعداد صندلی های آن به 234 صندلی کاهش داده شده بود و به عنوان مدل 300-ماه مارس سال 1971، سنای ایالات متحده یارانه های این بخش را متوقف ساخت و پروژه در 20 ماه می سال 1971 متوقف شد. این در حالی بود که 120 سفارش توسط 26 شرکت هواپیمایی به منظور ساخت این هواپیما ارائه شده بود. دو نمونه اولیه نیز هرگز تکمیل نشدند.بدنه این هواپیما به Florida حمل شد و پس از 19 سال خریداری شده و به عنوان نمونه نمایشی در موزه هوایی Heller در San Carlos ، کالیفرنیا به نمایش در آمد2707 شناخته میشدمنظور تشکیل داد..

عصر ایران- روزنامه روسی کومرسانت در گزارشی از احتمال امضای یک قرارداد بزرگ فروش «موتورهای توربوجت» به ایران در طول سفر جاری ولادیمیر پوتین، رییس جمهوری روسیه به تهران خبر داد.به گزارش عصر ایران (asriran.com) کومرسانت به نقل از منابع آگاه گزارش داد: "براساس این قرارداد که احتمالا در سفر پوتین به تهران امضا می شود روسیه 50 دستگاه موتور توربوجت RD-33، محصول کارخانه چرنیشف مسکو برای هواپیماهای میگ – 29 را در اختیار ایران قرار خواهد داد."کارشناسان برآورد می کنند ارزش این قرارداد بالغ بر 150 میلیون دلار باشد.به نوشته کومرسانت ایران قصد دارد از این موتورها برای جنگنده های مافوق صوت آذرخش استفاده کند."مصطفی محمد نجار"، وزیر دفاع ایران اخیرا از تولید انبوه جنگنده آذرخش خبر داد و گفت: "به زودی قادر خواهیم بود جنگنده های آذرخش را به صورت انبوه تولید کنیم تا این جنگنده ها به انبار تسلیحات ارتش ایران اضافه شود."براساس این گزارش هواپیمای جنگنده آذرخش توسط صنایع هواپیماسازی ایران و از روی مدل یک جنگنده آمریکایی تولید دهه 1960 با عنوان F-5E ساخته شده است.

آمریکا پیش از انقلاب تعدادی هواپیمای F-5E به ایران فروخت که همچنان در مجموعه ارتش ایران قرار دارد.

این گزارش می افزاید: "هواپیمای آذرخش برای اولین بار در ژوئن 1997 به پرواز درآمد و چهار فروند از این جنگنده ها با موتورهای میگ – 29 قدیمی روسی پیشتر پروازهای آزمایشی موفقی را تجربه کردند. این هواپیماها اکنون به موتورهای جدید روسی مجهز شده اند."

به نوشته کومرسانت انتظار می رود پوتین در سفر به تهران یک قرارداد دیگر در مورد عرضه چند موتور RD-93 به ایران را نیز به امضا برساند.

قرار است این موتورها در جنگنده ایرانی شفق که محصول مجتمع دانشگاه هوایی این کشور است مورد استفاده قرار گیرد. براساس برنامه جنگنده شفق سال آینده آزمایش خواهد شد.

در همین حال کارشناسان براین باورند که ایران همچنان به خرید موتورهای روسی برای استفاده در جنگنده های خود ادامه خواهد داد.

کنستانتین مایکنکو، کارشناس مرکز تحلیل استراتژی و فناوری روسیه گفت: "رقم 50 جنگنده تنها نقطه آغاز کار است و ایران به زودی نیازمند دست کم 100 موتور RD-33 برای تولید جنگنده های خود خواهد بود."

این گزارش می افزاید: "اغلب جنگنده های نیروی هوایی ایران پیش از انقلاب خریداری شدند. هم اکنون این کشور حدود 50 فروند جنگنده اف -14، 47 فروند فانتوم اف-4، حدود 50 فروند اف – 5 و 24 فروند جنگنده میراژ فرانسوی در اختیار دارد. "

علاوه بر این حدود 75 جنگنده میگ – 29 روسی، 32 فروند سوخوی – 24، 13 فروند هواپیمای جنگی سوخوی – 25، 27 فروند میگ – 27 و حدود 20 فروند جنگنده چینی جی – 7 نیز در مجموعه هوایی ایران به چشم می خورد.

تاندربولت ۲

آ-۱۰ تاندربولت ۲ (A-۱۰ Thunderbolt II) از جمله اولین هواپیماهای نظامی آمریکایی است که برای حمایت نزدیک از نیروهای زمینی به هنگام نبرد طراحی و ساخته شده‌است.

این هواپیما که طرحی ساده اما کارآمد دارد با دو موتور جت و گنجایش یک خلبان، برای مقابله با اهداف زمینی مانند تانک، زره‌پوش‌های مسلح و دیگر اهداف نظامی مسلح به‌کار می‌رود.

پشتیبانی از نیروهای خودی در شب و روز از فاصله نزدیک از جمله دیگر توانایی‌های این هواپیمای نظامی است. کاربردهایی نظیر جستجو و نجات سربازان گمشده و یا آنان که دچار سانحه شده‌اند نیز بسادگی با این هواپیما قابل انجام است.

این هواپیمای نظامی را که به وارتاگ (Warthog گراز وحشی افریقایی) مشهور است می‌توان نسل بعدی هواپیماهای پ-۴۷ تاندربولت (P-۴۷ Thunderbolt)، مربوط به جنگ جهانی دوم، نامید.

بال‌های بلند این هواپیما به آن قدرت مانور زیاد در سرعت کم و ارتفاع پایین می‌دهد. برخاست و فرود در مدت‌زمان کوتاه از دیگر ویژگی‌های این هواپیمای نظامی است که به‌کارگیری آن را در نزدیکی جبهه‌های نبرد هم ممکن می‌کند.

این هواپیما می‌تواند مدت‌ها با سرعت نسبتاً کم ۳۲۰ کیلومتر در ساعت در ارتفاع پائین‌تر از ۳۰۰ متری زمین با شعاع دید حدود ۴/۲ کیلومتر، حرکت کند. با این ویژگی‌ها آ-۱۰ می‌تواند نقطه ضعف جنگنده‌های پر سرعت را -که توان زدن هدف‌های کوچک با سرعت کم را ندارند- پوشش دهد.

موتورهای توربو جت این هواپیما از نوع TF-۳۴-۱۰۰/A شرکت جنرال الکتریک است که در بالای دو بال کوچک پشت هواپیما نصب شده‌اند. به منظور پایدارسازی سازه نگهدارنده موتور، دو استابلایزر بصورت عمودی در دو انتهای بال‌های پشتی قرار داده شده‌است.

مسلسل گاتلینگ ۳۰ میلیمتری که بر روی این هواپیما تعبیه شده‌است ۳۹۰۰ گلوله در دقیقه شلیک می‌کند و توسط سیستم‌های کنترل الکترونیکی مرتبط با سیستم‌های ناوبری بسادگی قابلیت آتش روی اهداف متحرک را مهیا می‌کند.

سیستم دید در شب این هواپیما به خلبان امکان می‌دهد به‌هنگام شب اطراف را بوضوح مشاهده کند. اطراف محوطه‌ای که خلبان می‌نشیند توسط بدنه محکم از جنس تیتانیوم محافظت می‌شود.

برخلاف نسل قبلی، این هواپیما می‌تواند حتی در صورت انفجار، خلبان را به بیرون پرتاب کند و او را نجات دهد. وجود سیستم‌های موازی کنترل جنگ در این هواپیما به خلبان اجازه می‌دهد تا در مواردی که سامانه خودکار صدمه دیده‌است و حتی امکان کنترل‌های هیدرولیک وجود ندارد، بصورت دستی هواپیما را تا مقصد هدایت کند.

قابلیت تعمیر و تعویض سریع قطعات به نیروهای نظامی امکان می‌دهد تا بتوانند این هواپیما را در صورت صدمه دیدن در جبهه جنگ، حتی بدون بردن به آشیانه، برای پرواز بعدی آماده کنند.

اولین نوع از این هواپیما در سال ۱۹۷۵ ساخته شد و تحویل یکی از پایگاه‌های نیروی هوایی آمریکا گردید.

در جنگهای دهه ۱۹۸۰ در اروپای شرقی از این هواپیما برای مقابله با تانک‌های روسی استفاده شد.

در جنگ خلیج فارس سال ۱۹۹۱ نیروهای آمریکایی بیش از ۸۱۰۰ سورتی پرواز با این هواپیمای نظامی داشتند. بیش از ۹۰ درصد از موشک‌های زمین به هوای AGM-۶۵ شلیک شده در جنگ خلیج فارس، توسط این هواپیماها شلیک شد. طی این نبردها حدود ۱۰۰۰ تانک، ۲۰۰۰ نفربر و بیش از ۱۲۰۰ سلاح سنگین توپخانه از بین رفتند. اما برخلاف انتظار فقط ۵ فروند از این هواپیما در این جنگ سقوط کرد.

وزن هواپیما بدون متعلقات ۳۲۱/۱۱ تن، در حالت عادی ۷۸۲/۱۳ تن است. این هواپیما می‌تواند تا ۴/۸۵۳ تن سوخت و ۲۵۰/۷ تن مهمات جنگی با خود حمل کند.هزینه تمام شده ساخت این هواپیما حدود ۸/۹ میلیون دلار است.

پیش بینی می‌شود این گونه از هواپیماهای جنگی تا سال ۲۰۲۸ در خدمت باشند و پس از آن با گونه هواپیمای اف۳۵ جنگنده تهاجمی مشترک (F۳۵ Joint Strike Fighter) جایگزین شوند. جنگنده تهاجمی مشترک هواپیمایی است که آمریکا با مشارکت متحدان اروپایی خود بخصوص انگلیس درحال ساخت آن است.

sun_chap · 15 اسفند، ۱۳۸۹

چكيده : در اين مقاله جنبه هاي فلسفي و منطقي استدلال در قوانين ترموديناميك براساس ديدگاههاي كلاسيك فلسفهء علم ارا ئه ميشود . آيا قوانين ترموديناميك احكامي عام ومسلم ازاعيان خارجي و منافي اراده آزاد هستند؟ وآيا قوانين ترموديناميك فقط و فقط اشكال رياضي ﻤﺄخوذ ازتجربه وعاري ازهرگونه معني ملموس هستند؟ دراين نوشتار پرسشهايي از اين دست تحليل و بررسي ميگردد.

مقدمه:

يكي از تعاريف عالي ترموديناميك اين است كه ترموديناميك علم انرژي و آنتروپي ميباشد. ترديدي نيست كه علم در چنين تعريفي با تعبيري پوزيتيويستيك(1) به معناي دانشي بر پايهء مشاهدات تجربي بيان شده است. از اين منظر هركجا كه سخني از علم ميرود مقصود علم تجربي است . برتراند راسل(2) معتقد است اگر نتوانيم از چيزي آگاهي تجربي بدست آوريم هيچ آگاهي ازآن نخواهيم داشت.اگر پرسيده شود كه صحت خود اين مدعا چگونه به اثبات ميرسد پاسخ اين است كه اساساً چنين پرسشهايي تجربي نيستند. بدين معنا كه نميتوان آن را به محك تجربه گذاشت. سوالاتي از ازاين دست.

در حوزه متافيزيك جاي ميگيرند. روش پاسخ دادن به چنين سوالاتي كه به جنبه هاي معرفت شناختي (3) علم مربوط ميشوند نظير همهء مسائل متافيزيكي تعقل ومنطق است و نه آزمون تجربي . تفاوت عمده اي هست ميان علم پوزيتيويستي كه بر پايه ي تجربه پذيري بنا شده و متافيزيك كه تفسيري عام و فراگير از مسائل جهان هستي است. حوزهء مبحث اين نوشتار اغلب تحليل جنبه هاي استدلال منطقي در قوانين ترموديناميك وبرخي پرسشهاي فلسفي ومعرفت شناختي پيرامون آن است. با اين تفاسير ترموديناميك يك علم تجربي است. چرا كه در قوانين بنيادي آن يافته هاي تجربي بصورت روابط رياضي درآمده اند. بنيان ترموديناميك بر پايهء مشاهدات تجربي است. تجربي است از اينرو كه قابليت تجربه پذيري همگاني(4) دارد. " پديده اي كه مورد كاوش تجربي قرار مي گيرد بايد چنان باشد كه همه بتوانند در آزمون آن شركت كنندوهركس با تحصيل شرايط خاص بتواند به آساني آن را تجربه كند. اموري كه تنها براي يكبار اتفاق مي افتد يا اموري كه تجربه آنها همگاني نيست از قلمروكاوشهاي علمي بيرون مي مانند" [1 ]

تجربه مشاهدات تكرارپذيريست كه عيني(5) بوده وهمه بتوانندآن كاوش را انجام داده و نتايجش را بررسي كنند.بنابراين واضح است كه ترموديناميك واجد شرايط تجربه پذيري علمي است. بااين وجود مباحث مربوط به ترموديناميك فاقد آن تجربه گري صرف است كه در برخي ازعلوم وجود دارد. بدين معني كه ترموديناميك فقط برپايه تجربه ومشاهده نيست.اصولا مباحث مرتبط با مكانيك و شاخه هاي آن دقت و تاكيد فراواني بر استدلال استقرايي(6) دارندواصول بنيادي مكانيك برپايه مدلسازي رياضي ازپديده هاي فيزيكي است . پايه هاي اصلي مباحث ترموديناميك را مانند تكيه گاههاي منطقي علم مكانيك بايد در شهود و تجربه جستجوكرد.ازآن پس ميتوان يك چارچوب ذهني ترتيب داد و به عنوان مثال با پي ريزي يك مدل منطقي ميتوان مطالعهء مكانيك شاره ها را در ادامهء مكانيك مقدماتي و ترموديناميك قرار داد.

پايه ها ي مطالعه مكانيك شاره ها:

پايستاري جرم

قانون دوم نيوتن

اصل تكانه زاويه اي

قانون اول و دوم ترموديناميك

شش اصل بنيادي در مكانيك مقدماتي

اصل قابليت انتقال

قانون گرانش نيوتن

قانون اول نيوتن

قانون دوم نيوتن

قانون سوم نيوتن

قانون متوازي الاضلاع براي جمع بستن نيروها

به استثناء قانون اول نيوتن و اصل قابليت انتقال كه دو اصل بنيادي مستقل هستند ساير اصول مكانيك مقدماتي مبتني بر شواهد تجربي اند.با اين اوصاف مطالعه ترموديناميك صرفاً بر پايهء تجربه گري نيست بلكه آميزه اي از درك شهودي(7) و تجربهء مستقيم ميباشد. قوانين ترموديناميك را ميتوان بر اساس تعاريف اصولي و رايج علم نيز بررسي كرد:

الف: يك قانون علمي نظمي هميشگي و پايدار را بيان ميكند.قضاياي كلي عموما" با هميشه/هيچ/هر يا همه آغاز ميشوند

ب: قوانين علمي توانايي پيشگويي مشروط دارند و با دانستن وضع فعلي سيستم ميتوان آيندهء آن را به طور مشروط معلوم كرد.

ج: قوانين علمي وقوع برخي پديده ها را در جهان نامكمن و نشدني اعلام مي كنند ابطال پذيرند(8) و ميتوان تصور كرد كه روزي تجربه اي خلاف آن مشاهده شود.

د: قوانين و فرضيات علمي توتولوژيك(9) نيستند حصر منطقي ندارند و جميع حالات ممكن را در بر نميگيرند

ه: قوانين علمي گزينشي(10) هستند و هرگز همه جوانب پديده ها را تجربه و تحقيق نمي كنند.

قوانين ترموديناميك مجموعهء اين تعاريف را ارضا مي كند. في المثل وقتي گفته ميشود كه قانون اول ترموديناميك براي هر سيكل بسته اي برقرار ميباشد سخن از يك تجربه هميشگي و پايدار گفته ايم. با قوانين ترموديناميك مي توان آيندهء يك سيستم را از قرائن فعلي آن پيش بيني نمود. قوانين ترموديناميك همچنين وقوع پديده هايي را ناممكن اعلام مي كنند. اين خاصيت ابطال پذيري قوانين علمي است كه به پديده ها اجازه هرگونه جهتي را نمي دهند ونسبت به جهتگيري حوادث بي تفاوت نيستند." ابطال پذيري به معناي باطل بودن نيست. قانون ابطال پذير يعني قانوني كه براي آن بتوان تصور كرد كه در صورت وقوع پديده اي باطل مي شود. نقش تجربه هم در علوم كشف بطلان است و نه اثبات صحت . ابطال پذيري به معناي اين نيست كه اين قوانين حتماً روزي باطل خواهند شد بلكه اگر صحت يك قانون علمي تضمين هم شده باشد باز هم ابطال پذير خواهد بود.

يعني در فرض مي توان تجربه اي را كه ناقض آن است پيدا كرد.ابطال پذيري معادل تجربه پذيري است. قانوني علمي است كه تجربه پذير باشد ووقتي تجربه پذير است كه ابطال پذير باشد و وقتي ابطال پذير است كه نسبت به جهان خارج وجهت پديده هاي آن بي تفاوت نباشد"[1] قوانين ترموديناميك مثل هر قانون علمي ديگرگزينشي هستند. وفقط چند خاصيت محدود را بررسي مي كنند. بعنوان مثال مدل گازايده آل فرايند پلي تروپيك PV=mRT

فقط به چند خاصيت از قبيل فشار دما حجم و... محدود مي شود. هيچ قانون ترموديناميكي يافت نمي شود كه در آن همهء خواص ترموديناميكي منظور شده باشد.هر قانون تنها جنبه هايي خاص را مورد بررسي قرار مي دهد. بدين ترتيب در ترموديناميك با يك سري قواعد اصالتاً علمي مواجهيم كه ضمن علمي بودن نتايج و برداشتهاي فلسفي با اهميتي را نيز در بر مي گيرد.

1.1 تكامل منطقي قوانين ترموديناميك

ترموديناميك در قالب چهار قانون بنيادي ارائه مي شود و در نامگذاري اين چهار قانون نوعي روند تكاملي لحاظ شده است.

- قانون صفرم ترموديناميك: هر دو جسم كه با جسم سومي داراي تساوي درجه حرارت باشند آن دو جسم نيزبا هم تساوي حرارت دارند

- قانون اول ترموديناميك: براي هر سيستم در حال پيمودن يك سيكل انتگرال سيكلي حرارت متناسب با انتگرال سيكلي كار مي باشد.(قانون بقاي انرژي)

- قانون دوم ترموديناميك:غيرممكن است وسيله اي بسازيم كه در يك سيكل عمل كند وتنها اثر آن انتقال حرارت از جسم سردتر به گرمتر باشد.

قانون سوم ترموديناميك: اين قانون بيان مي‌كند كه ممكن نيست از طريق يك سلسله فرايند متناهي به صفر مطلق دست يافت. به عبارتي رسيدن به صفر مطلق محال است.

قانون صفرم ترموديناميك منطقاً بديهي به نظر مي رسد.اگر چه كه تجربه پذير است و مي توان صحت و اعتبار آن را آزمايش كرد.اين قانون اساس اندازه گيري درجه حرارت است و نمي توان آن را از ساير قوانين نتيجه گرفت. قانون صفرم ترموديناميك از اين رو قبل از قوانين اول و دوم مي آيد كه براي بيان ساير قوانين ترموديناميك به مقياسي براي ادوات اندازه گيري درجه حرارت نياز است. بدين ترتيب اعدادي را روي دماسنج قرار داده و گفته مي شود جسم داراي درجه حرارتي است كه روي دماسنج قرائت مي شود. بنا براين منطقي است كه اين قانون قبل از ساير قوانين ترموديناميك ارائه شود.مطابق با اين قانون اندازه گيري درجه حرارت يك پايه منطقي پيدا مي كند و در ادامه مي توانيم ساير قوانين بنيادي ترموديناميك را با اتكا به اين پايه منطقي بيان كنيم. قانون اول ترموديناميك بيانگر اين مطلب است كه در يك سيكل ترموديناميكي مقدار حرارت منتقل شده از سيستم برابر با مقدار كار انجام شده بر سيستم مي باشد. در عين حال اين قانون هيچ محدوديتي براي جهت جريان حرارت و كار ايجاد نمي كند. اين محدوديت در قالب قانون دوم بيان ميشود.

قانون دوم ترموديناميك بيان مي دارد كه يك فرايند فقط در يك جهت معين پيش مي رود و در جهت خلاف آن قابل وقوع نيست. " متناقض نبودن يك سيكل با قانون اول دليلي بر اين نيست كه آن سيكل حتما اتفاق مي افتد.اين نوع مشاهدات تجربي منجر به تنظيم قانون دوم ترموديناميك مي شود. پس فقط آن سيكلي قابل وقوع است كه با قوانين اول و دوم ترموديناميك همخواني داشته باشد." [2] پس واضح به نظر مي رسد كه قانون دوم بيان يك توضيح تكميلي از قانون اول است كه قيد مجاز نبودن به هر جهت دلخواه براي كار و حرارت را بر آن مي نهد. از اين رو در روند تكامل منطقي قوانين ترموديناميك پس از قانون اول بيان مي شود. " در كاربرد قانون دوم دانستن مقدار مطلق آنتروپي ضروري مي شود و همين مساله منجر به تنظيم قانون سوم ترموديناميك مي گردد." بنابراين مشاهده شد كه قوانين ترموديناميك در يك سير تكامل منطقي در امتداد يكديگر بيان مي شوند. قانون اول پايهء منطقي اندازه گيري درجه حرارت را مي دهد. قانون اول منجر به بيان قانون دوم شده وقانون دوم نيز به بيان قانون سوم ترموديناميك مي انجامد.

2.1 تحليل منطقي از قانون اول ترموديناميك

قانون اول ترموديناميك را اغلب قانون بقاي انرژي مي نامند.اين قانون بيان مي دارد كه در يك سيكل ترموديناميكي انتگرال سيكلي حرارت برابر با انتگرال سيكلي كار مي باشد. قانون اول متضمن مفهوم انرژي است.مفهوم بنيادي انرژي در كاربردهاي روزمره آشنا و ملموس است و يك درك عمومي از كلمه انرژي وجود دارد. از نقطه نظر ماكروسكوپيك تنها به صورتي از انرژي توجه داريم كه به شكل حرارت منتقل مي شود. در حاليكه در ترموديناميك آماري, ديدگاه ما راجع به خواص ماكروسكوپيك تنها يك ارزيابي آماري از خواص ميكروسكوپيك هستند. "قوانين ترموديناميك را مي شود به آساني از اصول مكانيك آماري بدست آورد و آنها در واقع بيان ناقصي از همين اصول اند... در موارد ساده شده ايده آل مي توان از پس محاسبات پيچيده اصول مكانيك آماري برآمد و به قانوني با صحت اساساً نامحدود رسيد."[3] بنابراين به نظر مي رسد مفهوم بنيادي انرژي يك تحليل نوعاً آماري در رفتار مكانيكي مجموعه بسيار بزرگي از اتمهاست. " براي تشريح كامل رفتار سيستم از ديدگاه ميكروسكوپيك لزوما با حد اقل 20^10×6 معادله سر وكار خواهيم داشت. حتي با يك كامپيوتر بزرگ نيز انجام چنين محاسباتي كاملا خستگي آور و نااميد كننده است. با اين وجود دو روش براي كاهش تعداد معادلات و متغيرها تا حد پذيرفتني وجود دارد...يكي از اين راهها روش آماري است كه بر اساس نظريه هاي آمار و احتمال مقادير متوسط را براي همه ذرات سيستم در نظر مي گيريم ... راه حل دوم براي كاهش تعداد متغيرها ديدگاههاي ماكروسكوپيك ترموديناميك كلاسيك ميباشد همانگونه كه از كلمه ماكروسكوپيك استنباط مي شود اثرات كلي تعدادي مولكول را مورد توجه قرار مي دهيم." [2]چون ما مرتباً ازعبارت انرژي استفاده ميكنيم و آن را به پديده هايي كه مي بينيم نسبت مي دهيم كلمه انرژي مفهومي خاص در ذهن ما يافته است و وسيله اي موثر براي بيان افكار و ايجاد رابطه شده است. انرژي از مفاهيم مجردي است كه انسان براي برخي مشاهدات خود آن را ابداع كرده است. زماني كه از انرژي صحبت مي كنيم يك ادراك كلي را در نظر داريم كه مستقل از تحليلهاي آماري است. به بيان ديگر ديدگاه ما نسبت به انرژي به گونه كاملا محرزي مستقل از اين مساله است كه تعبير ماكروسكوپيك آن, بواسطه كاربرد آمار در رفتار تعدادي مولكول بدست آمده است. در ترموديناميك كلاسيك براي اينكه نشان داده شود انرژي يك خاصيت ترموديناميكي است به نوعي با مفاهيم عاري از معاني ملموس روبرو هستيم. بدين معني كه Q, Wو , Eتحت قواعد رياضي و جبري قرار مي گيرد و از آن نتايجي عام و كلي استحصال مي شود. گويي كه مي شد همين اعمال رياضي را روي, Y,X Z انجام داد.

در ترموديناميك, كار وحرارت تحت عنوان انرژي در حال گذار از مرزسيستم تعريف مي شود. با اين وصف مفهوم انرژي بايد يك اصل موضوعه و به طور ضمني تعريف شده باشد." تعريف صريح همه اصطلاحات فني يك مبحث همان قدر غير ممكن است كه اثبات كليه احكام آن, زيرا كه يك اصطلاح فني را بايد به كمك ساير اصطلاحات فني تعريف كرد و اين اصطلاحات را توسط اصطلاحات ديگر و قس عليهذا, به منظور رفع اين مشكل و براي احتراز از دوري(11) بودن در تعريف اصطلاح x به كمك اصطلاح y , و سپس تعريف اصطلاح y به كمك اصطلاح x , مجبوريم كه در مقدمه مبحث مورد نظر, مجموعه اي ازاصطلاحات اوليه يا اساسي را در نظر بگيريم و معاني آنها را مورد پرسش قرار ندهيم. تمام اصطلاحات فني ديگر مبحث را مآلاً بايد به كمك اين اصطلاحات اوليه تعريف كرد.[4]" از اين روبراي پرهيز از دوري بودن, تعريف انرژي بايد مستقل از كار وحرارت باشد ويا بالعكس. يا اينكه انرژي يك اصل موضوعه قلمداد شود و هيچ تعريفي هم براي آن ارائه نگردد.

شكل2.1

قانون اول ترموديناميك بيان مي دارد كه: W δ ∫ = Q δ ∫

اگر سيستم دستخوش تحولات يك سيكل باشد و طي فرايند A از حالت 1 به 2

تغيير يافته و سپس طي فرايند B از حالت 2 به حالت 1 بازگشت كند:

آنگاه نشان داده مي شود كه چون Bو Aنمايانگر هر فرايند دلخواهي بين 1 و 2 هستند پس مقدار(Wδ – Qδ) براي هر فرايند انجام شده يكسان خواهد بود. بنابراين مقدار(Wδ_Qδ) تنها بستگي به حالات اوليه و نهايي دارد و ارتباطي به مسير طي شده نخواهد داشت.

مي توان استنباط كرد كه مقدار فوق يك تابع نقطه اي و بنابراين ديفرانسيلي از يك خاصيت جرم كنترل است. از اين رو قانون اول ترموديناميك منجر به تنظيم خاصيتي شده كه انرژي ناميده مي شود.اما اين نتيجه گيري شبهه دوري بودن را در انرژي كار و حرارت ايجاد مي كند. از طرفي كار وحرارت تحت عنوان انرژي در حال گذار از مرز سيستم تعريف مي شوند و از سوي ديگر وجود خاصيتي به نام انرژي از قانون اول ترموديناميك و بر مبناي تعاريف كار و حرارت استنتاج مي شود. براي پرهيز از دوري بودن يا بايد كار وحرارت را مستقل از انرژي تعريف كنيم و يا انرژي را مستقل از كار و حرارت. به هر حال بايد يك تفسير بنيادي وجود داشته باشد. انرژي نمي تواند يك بديهي اوليه بدون نياز به تعريف باشد. به نظر مي رسد اين استنتاج يك تفسير دوري است. اما چطور ممكن است؟ پاسخ اينجاست كه وقتي كار و حرارت را نوعاً تحت مبناي انرژي تعريف مي كنيم, ناخواسته انرژي را بعنوان تفسير نهايي كار و حرارت در نظر گرفته ايم.

" عقيده به تفسيرهاي نهايي باطل است و هر تفسيري را مي توان بوسيله تئوري يا تخميني با كليتي بيشتر, باز هم تفسير نمود.هيچ تفسيري نمي تواند وجود داشته باشد كه خود محتاج تفسيري ديگر نباشد"[1] بنابراين انرژي تفسير نهايي كار وحرارت نيست بلكه تنها يك پايه تفسير رضايت بخش براي اين مفاهيم مي باشد. " يك سلسله علل منتهي به علت العلل (تفسير نهايي) ميشود زيرا كه تسلسل باطل است و در عين حال منتهي به علت العلل نميشود زيرا علتي كه خود معلول نباشد متصور نيست." [5] از اين رو دليل دوري به نظر رسيدن تعاريف انرژي , كار و حرارت اين مغالطه است كه انرژي را بعنوان تفسير نهايي كار و حرارت در نظر گرفته ايم. همانگونه كه گفته شد عقيده به تفسير نهايي باطل است و در اينجا نيز بايد انرژي را يك تفسير رضايت بخش از كار وحرارت بدانيم و نه تفسير نهايي آنها. و اين همان تمسك به طبائع _اسانسياليسم_(12) كارل پوپر(13) است كه مي گويد: تفاسير نهايي امور و حوادث بر حسب طبائع اشيا است. درست نظير آنچه در تحليل قانون اول ترموديناميك با آن مواجه شديم اگر انرژي را تفسير نهايي كار و حرارت بدانيم آنگاه انرژي به وضوح يك تفسير ad hoc خواهد بود. " قضايايي كه به طور موضعي و به صورت وصله اي يا تبصره اي به كار مي روند تا يك امر مبهم و بي تفسير را ظاهراًًً تفسير كنند ad hoc نام دارند... فرض كنيد ά, تفسير شده اي است كه صحت آن مسلم است از آنجا كه ά را بداهتاً مي توان از خود ά استنباط نمود بنابر اين هميشه امكان دارد كه ά را بعنوان تفسير خودش عرضه نماييم. اما با وجود اينكه در اينگونه موارد , صحت مفسر(تفسير كننده) محقق است و تفسير شده نيز منطقاً از آن استنتاج مي شود ,اين تفسير , تفسيري است بسيار نارضايت بخش و لذا ما بايد تفاسيري از اين قبيل را به دليل دوري بودن غيرقابل قبول بدانيم."[1] تفسير كار و حرارت بر پايه انرژي تفسيري تقريباً دوري است. منتهي دليلي بر اين هم نيست كه اقناع كننده نباشد. تفاسير نارضايت بخش, تفاسيري هستند كه كاملاً دوري باشند و از اين رو منطقاً باطل و غير قابل قبول اند. اما تفاسيري كه تا حدي دوري هستند و در عين حال رضايت بخش و قانع كننده عموماً تفاسيري هستند كه قرائن مستقل در ﺘﺄييد آن موجود باشند. بعبارت ديگر تفسيركننده بايد بطور مستقل آزمايش پذير باشد و اين آزمايش مستقل هرچه دشوارتر باشد, تفسير كننده مقنع تراست... براي اينكه مفسرها ad hoc نباشند بايد از لحاظ محتوا غني و داراي يك رشته نتايج آزمايش پذير باشند. "تنها وقتي مي توانيم در تحقق بخشيدن به تفاسير مستقل و غير ad hoc گامي به جلو برداريم كه در تفسير خود استفاده از قضاياي كلي يا قوانين طبيعت را به انضمام قضايايي كه مبين شرايط خاص(14) تجربه اند شرط كنيم, زيرا قوانين كلي طبيعت مي توانند قضايايي باشند با محتواي غني آنگونه كه در همه جا و در همه وقت به طور مستقل آزمايش پذير باشند و لذا اگر بعنوان تفسير مورد استفاده قرار بگيرند احتمال دارد كه ad hoc نباشند."[1] با اين اوصاف آنچه در تحليل منطقي قانون اول ترموديناميك به رغم تفسير تقريباً دوري آن اهميت دارد درجه اقناع كنندگي اين قانون مي باشد. همانگونه كه ذكر شد اقناع كنندگي يك تفسير به درجه آزمايش پذيري آن بستگي دارد. قانون اول ترموديناميك نيز به همين دليل تفسيري قانع كننده و رضايت بخش ميباشد. " آزمايشات گوناگوني كه صورت گرفته به طور مستقيم يا غير مستقيم, ﻤﺆيد قانون اول بوده است. عدم صحت اين قانون تا به حال ثابت نشده است" [2]

2.2 نتايج فلسفي قانون اول ترموديناميك

اينكه قانون اول ترموديناميك توصيف يك امر ذاتي و حقيقت في نفسه است يا صرفاً يك مدل ذهني , اساساً يك پرسش فلسفي است. جان لاك (1704_1632) بيان مي كرد كه "تمام معلومات ما از طريق تجربه و حواس بدست مي آيد و آنچه نخست به حس در نيايد در ذهن وجود ندارد".[5] اما امانوئل كانت در كتاب نقد عقل محض (15) ميگويد: همه معلومات ما از راه محسوسات نيست. تجربه به هيچ عنوان تنها راه درك وعلم نيست. تجربه فقط ما را به _آنچه هست_ راهنمايي مي كند نه به آنچه_ بايد چنين باشد_ و دست آخر نتيجه مي گيرد كه از تجربه, حقايق كلي به دست نمي آيد. يعني حقايق ,بدون توجه به تجربه ما واقعيت دارند و حتي اين واقعيت پيش از تجربه(16) هم وجود داشته است.

" طبق نظريه پوپر, تئوريها هرگز انعكاس عينيت نيستند بلكه بسيار به مدلهاي ذهني كانت شباهت دارند."[6] از ديدگاه پير دوئم (17) قوانيني نظير قانون اول ترموديناميك نه تفسيرهاي متافيزيكي هستند و نه مجموعه اي از قوانين كه صحتشان از طريق تجربه و استقراء به ثبوت رسيده باشد, " اين تئوريها بناهايي مصنوع هستند كه به كمك كميات رياضي ساخته شده اند ونسبت اين كميات با مفاهيم مجردي كه از تجربه برمي خيزند مانند نسبت علامت به ذي العلامه است... اين تئوريها با دقت جبري- رياضي قابليت گسترش دارند, چون به تقليد از جبر, اين تئوريها را مي توان با تركيب كمياتي كه ما به روش خاص خودمان آراسته ايم, بنا كرد."[1] مساله ديگر اين است كه ما معادلاتي را با مشاهدات تجربي استخراج كرده و اينك از همان معادلات براي توصيف پديده مورد نظر استفاده مي كنيم. درست مثل اينكه اصطلاح نارنج را با مشاهده ميوه نارنج ابداع كرده ايم آنگاه اگر از ما بخواهند كه رنگ ميوه نارنج را توصيف كنيم خواهيم گفت نارنجي!

حال آنكه اين تفاسير بوضوح ad hoc مي باشند. البته طبيعي است كه اينگونه باشد و ما هميشه در تفسير رفتار وعملكرد يك شيء خاص, تنها چيزي را كه بررسي مي كنيم اوصاف ذاتي و لاينفك همان شيء خاص است. معادلات رياضي با مشاهده رفتار سيستم استخراج شده و تنها بواسطه آن است كه مي توان رفتار سيستم را تعبير نمود.

2.2 آيا مي توان امتناع رفتار آزاد را از قانون اول استنتاج كرد؟

آيا معادلات بر پديده ها ارجح هستند؟ پير دوئم استدلال مي كند كه اينگونه نيست. به اعتقاد دوئم , معادلات از ابتدا وجود نداشته اند و آنها با مشاهده يك نظم عمومي در رفتار سيستم استخراج و تنظيم شده اند. بنابراين لايتغير بودن اين معادلات فقط به دليل انطباق آنها با پديده ها در همه زمانهاست و اين مساله گواهي بر محال بودن ارادهء آزاد نيست. هرگز نمي توانيم ثابت و هميشگي بودن معادلات را دليل بر اين بگيريم كه قوانين عيني مطلقاً جبري هستند. بدين ترتيب قانون اول ترموديناميك نيز فقط معادله اي است كه از مشاهدات تجربي تصويرسازي شده و هرگز منجر به اين استنتاج نخواهد شد كه قوانين و واقعيات عيني نيز لايتغير خواهند بود. اصل بقاي انرژي حكمي عام و مسلم درباره اعيان موجود خارجي نيست. بلكه يك فرمول رياضي است كه به فرمان آزادانه ذهن ما ساخته شده است تا همراه با فرمولهاي ديگر كه به همين نحو ساخته مي شود ما را مجاز و قادر بدارد تا از آنها نتايجي را استنتاج بكنيم كه به خوبي و درستي بر قوانين مكشوف آزمايشگاهي انطباق يابند وازآنها حكايت كنند." نه فرمول بقاي انرژي و نه سايرفرمولهايي كه با آن همراه ميكنيم هيچكدام را نميتوان گفت درست يا نادرستند. چرا كه احكامي درباره واقعيات عيني نيستند. آيا امتناع رفتار مختارانه جزو لوازم اصل بقاي انرژي است يا نه؟ و اينجا بايد گفت اصل بقاي انرژي هيچ نتيجه عيني و خارجي در بر ندارد. چگونه مي توان از اصل بقاي انرژي و اصول مشابه آن اين نتيجه را استنتاج كرد كه ارادهء آزاد محال است؟ به خاطر

مي آوريم كه اين اصول گوناگون معادل دستگاهي از معادلات ديفرانسيل اند كه بر تغييرات حالات اجسام تابع آنها حاكمند. نتيجه اين مي شود كه در ميان اين اجسام هيچ حركت آزادي نمي تواند به وجود آيد. حال مي پرسيم ارزش اين استدلال چقدر است؟

ما اين معادلات ديفرانسيل را و يا اصولي را كه صورت اصلي آنها هستند برگرفتيم چون كه مي خواستيم تصويري رياضي از گروهي از پديده ها داشته باشيم. براي نمايش اين پديده ها به كمك دستگاهي از معادلات ديفرانسيل, پيشاپيش مفروض گرفتيم كه آن پديده ها تابع جبر مطلق اند." با توجه به ديدگاه دوئم درمي يابيم كه ما در ساختن يك مدل و تصوير رياضي بر اثر مشاهدهء تجربي يك پديده, فرض را بر نوشتن معادله اي گذاشتيم كه ابدي و پايدار است. يعني از قبل مطمئن بوده ايم كه جايي براي ارادهء آزاد در اين طبقه بندي باقي نيست. با اين وصف واضح است كه از لايتغير بودن معادله نمي توان به لايتغير بودن واقعيت عيني حكم داد.همانطور كه در مثالي گفتم ما از اين رو نارنجي را به عنوان يك توصيف پايدار از يك رنگ مي شناسيم كه از پيش يقين داريم رنگ ميوهء نارنج هميشه و در همه زمانها بدون تغيير خواهد بود. و با همين پيش فرض است كه مي توانيم اصطلاح نارنجي را به هر جسم همرنگ با ميوه نارنج اطلاق كنيم. و به همين دليل هم هست في المثل رنگي به نام (كتابي) نداريم. زيرا كه پيشاپيش مي دانيم رنگ كتابها هميشه يكجور نيست. از اين رو نبايد تصور كنيم كه يك معادله, طبيعت و پديده ها را ملزم به تابعيت از خود مي كند. معادلهء قانون اول ترموديناميك پديده ها را تابع يك جبر مطلق العنان نمي كند بلكه فقط تصويري ذهني يا مدلي رياضي است. حتي اگر حقيقت عيني پديده, ثابت و پايدار هم باشد اين امر را نمي توانيم از لايتغير و پايدار بودن مدل رياضي آن پديده استنتاج بكنيم.

sun_chap · 15 اسفند، ۱۳۸۹

قانون دوم ترموديناميك متضمن اين مفهوم است كه يك فرايند فقط در يك جهت معين پيش مي رود و در جهت خلاف آن قابل وقوع نيست. اين محدوديت براي جهت وقوع يك فرايند, مختصه قانون دوم است.اگرسيكلي متناقض با قانون اول ترموديناميك نباشد, دليلي براين نيست كه آن سيكل حتماً اتفاق مي افتد. همين امر منجر به تنظيم قانون دوم ترموديناميك شده است. دو بيان كلاسيك از قانون دوم ترموديناميك وجود دارد كه هر دو بيانگر يك مفهوم اساسي هستند: بيان كلوين- پلانك و بيان كلازيوس , بيان كلوين- پلانك بر پايه توضيح عملكرد موتورهاي حرارتي است وبيان مي دارد كه غيرممكن است وسيله اي بسازيم كه در يك سيكل عمل كند و در عين حال كه با يك مخزن تبادل حرارت دارد اثري بجز صعود وزنه داشته باشد. اين بيان از قانون دوم ترموديناميك در بر گيرنده اين مضمون است كه غير ممكن است كه يك موتور حرارتي مقدار مشخصي حرارت را از جسم درجه حرارت بالا دريافت كند و همان مقدار نيز كار انجام دهد. بيان كلازيوس نيز يك بيان منفي است و اعلام مي دارد كه غير ممكن است وسيله اي بسازيم كه در يك سيكل عمل كند و تنها اثر آن انتقال حرارت از جسم سردتر به جسم گرمتر باشد. اين بيان بر پايه توضيح عملكرد پمپهاي حرارتي مي باشد و دربرگيرنده اين مفهوم است كه نمي توان يخچالي ساخت كه بدون كار ورودي عمل كند. هر دو بيان كلاسيك از قانون دوم ترموديناميك نوعاً بيانهاي منفي هستند و اثبات بيان منفي ناممكن است. درباره قانون دوم ترموديناميك گفته ميشود "هر آزمايش مربوطي كه صورت گرفته به طور مستقيم يا غيرمستقيم ﻤﺆيد قانون دوم بوده و هيچ آزمايشي منجر به نقض قانون دوم نشده است. همانگونه كه ذكر شد تنها گواه ما بر صحت قانون دوم ترموديناميك آزمايشات گوناگوني است كه همگي درستي اين قانون را ﺘﺄييد مي كنند. با اين همه در ترموديناميك كلاسيك سعي مي كنند نشان دهند كه اثبات معادل بودن دو بيان كلوين- پلانك و كلازيوس دليلي بر صحت قانون دوم ترموديناميك است. در حاليكه اين امر درستي قانون دوم را اثبات نمي كند. در اثبات اينكه دو بيان فوق الذكر معادل يكديگرند از يك مدل منطقي بهره جسته مي شود كه مي گويد: " دو بيان, معادل هستند اگر صحت هر بيان منجر به صحت بيان ديگر گردد و اگر نقض هر بيان باعث نقض بيان ديگر شود."

در ترموديناميك كلاسيك ,معادل بودن دو بيان كلوين- پلانك و كلازيوس با اين آزمايش ذهني استنتاج مي شود. در شكل نشان داده مي شود كه نقض بيان كلازيوس منجر به نقض بيان كلوين- پلانك مي شود. وسيله سمت چپ ناقض بيان كلازيوس است. زيرا كه يك پمپ حرارتي است كه نيازي به كار ندارد. وسيله سمت راست يك موتور حرارتي است. در اينجا به دليل اينكه انتقال حرارت خالص با منبع درجه حرارت پايين وجود ندارد پس پمپ حرارتي و موتور حرارتي و منبع درجه حرارت بالا مشتمل بر يك سيكل ترموديناميكي است اما فقط با يك مخزن تبادل حرارت دارد بنابراين نتيجه مي شود كه ناقض بيان كلوين- پلانك مي باشد. و گفته مي شود تساوي كامل اين دو بيان هنگامي اثبات مي شود كه نقض بيان كلوين- پلانك نيز موجب نقض بيان كلازيوس بشود. با اين وصف بايد بپذيريم كه دو بيان فوق, منتج از يكديگر هستند. " در اثبات معادل بودن چند گزاره اگر عبارتي بصورت B ↔A بيان شده باشد آنگاه B نتيجه A است و A هم نتيجه B , بعبارت ديگر AوB معادل يكديگر هستند, بالعكس اگر A وB معادل يكديگر باشند, هريك از آنها نتيجه ديگري است.

معادل بودن دو بيان كلوين- پلانك و كلازيوس را مي توان با استفاده از قانون لايب نيتس نشان داد كه مي گويد: اگر Aو B يكسان و همانند باشند بايد تمام ويژگيها و خاصه هاي آنها نيز يكسان باشد. از اصل لايب نيتس گاهي به عنوانidentical_ indescernibility of_ يا اصل نامتمايز بودن همانها ياد مي شود. در واقع اين اصل منطقي بيان مي دارد كه " اگر يك ويژگي يافت شود كه A آن را داراست اما B فاقد آن است بنابراين A وB موجوديتهاي مجزايي خواهند بود. دو بيان كلازيوس و كلوين- پلانك معادل يكديگرند زيرا كه هر دو متضمن اين ويژگي هستند كه ساخت يك ماشين حركت دائمي Perpetual movement machine)) ممكن نميباشد. روشهاي اثبات منطقي در بسياري از قضاياي ترموديناميك بر پايهء آزمايشهاي ذهني مي باشد. نظير اثبات قضاياي كارايي سيكل كارنو كه در آن نخست فرضي را مطرح كرده و سپس نشان داده مي شود كه آن فرض به نتايج غيرممكن مي انجامد و چون روش استدلال در اين آزمايش ذهني نوعاً درست بوده تنها حالت ممكن اين است كه فرض اوليه نادرست باشد.

نامساوي كلازيوس و قانون دوم ترموديناميك

اغلب گفته مي شود كه نامساوي كلازيوس لازمه قانون دوم ترموديناميك است. نامساوي كلازيوس را با بررسي سيكل موتور حرارتي و يخچال اثبات مي كنند. اما با التفات به اثبات نامساوي كلازيوس بايد بپرسيم كه چگونه نامساوي كلازيوس لازمه قانون دوم است در حاليكه طي مراحل آن از قانون دوم مستثني نيست و در روند اثبات آن مدام به قانون دوم استناد مي شود؟ در اينجا نامساوي كلازيوس ,صحت خود را از درستي ازپيش معلوم فرض شدهء قانون دوم وام مي گيرد "هر دليلي كه در دفاع از فرضيه اي اقامه مي كنيم بايد غير از نتيجه و مستقل از آن باشد. اگر تنها گواه صدق ما خود نتيجه باشد استنتاج مشتمل بر دور و لذا كاملاً نارضايت بخش خواهد بود." گواه صدق نامساوي كلازيوس نيز قانون دوم است بنابراين نامساوي كلازيوس نمي تواند لازمه قانون دوم ترموديناميك باشد.

نتايج فلسفي قانون دوم ترموديناميك

همانطور كه قانون اول ترموديناميك منجر به تنظيم خاصيتي به نام انرژي شد قانون دوم ترموديناميك به ابداع مفهوم مجردي به نام آنتروپي (Entropy) مي انجامد. اين قانون ازاهميت فلسفي فوق العاده اي برخورداراست و هميشه نظريات و مباحثات گوناگوني پيرامون آن در گرفته است. قانون دوم ترموديناميك را عده اي به عنوان دليلي بر وجود خدا بسيار با ارزش تلقي كرده اند(خدايي كه جهان را در حالت كمترين آنتروپي آفريد و از آن پس جهان مدام از اين حالت دورتر مي شود و رو به تباهي مي رود).اما برعكس عده اي هم آنرا به دليل ناسازگاري با ماترياليسم ديالكتيك ونفي كمال پذيري وضعيت انسان مردود دانسته اند.آنتروپي معياري براي بي نظمي يك سيستم است. هرقدر نظم ساختاري و عملكردي يك سيستم كمتر باشد گفته مي شود آنتروپي آن بيشتر است. طبق قانون دوم ترموديناميك هر فعاليت طبيعي موجب افزايش آنتروپي مي شود و جهت و گرايش طبيعت نيز به سوي بي نظمي است. "اوراق منظمي كه پشت سر هم چيده شده اند يا كتابهايي كه بطور مرتب در قفسهء كتابخانه قرار دارند ,اگر كوششي در جهت برقراري نظم آنها انجام نگيرد و مثلاً اهميتي داده نشود تا هر كتاب برداشته شده باز به جاي اوليه اش برگردانده شود بي نظمي يا به عبارتي آنتروپي آن روز به روز بيشتر خواهد شد. شايد به نظر برسد كه در طبيعت فرايندهايي هم هست كه در آنها از يك حالت بي نظم به يك حالت منظم برسيم. مثلا فرايند ساختن ساختمان عبارتست از نظم دادن به مقداري آجر خاك سيمان و آهن پراكنده و بي نظم واينطور برداشت شود كه چنين فرايندهايي در جهت افزايش نظم و به تبع آن كاهش آنتروپي پيش مي رود. اما بايد گفت كه قانون دوم ترموديناميك يك سيستم را مجزا از محيط در نظر نمي گيرد. آنچه افزايش مي يابد آنتروپي كل است شامل محيط و سيستم. ممكن است در بخشهايي از سيستم شاهد كاهش آنتروپي ودر نتيجه افزايش نظم باشيم اما بي ترديد در جايي ديگر با افزايش بيشتري در ميزان بي نظمي روبرو خواهيم بود. "مي توان نشان داد كه تمركز نظم در يك نقطه به قيمت افزايش بي نظمي در نقطه اي ديگر است.آنچه از تئوري و آزمايشات بر مي آيند نشان مي دهند كه در كل هر سيستم مقدار افزايش بي نظمي بيشتر از كاهش آن است و از اين رو مجموعاً در هر فرايندي مقدار بي نظمي(آنتروپي) زياد مي گردد." در يك تحليل آماري مي توان به اين نتيجه رسيد كه همواره تعداد حالات بي نظم يك سيستم بسيار پرشمارتر از حالات منظم آن اند. "تكه هاي يك عكس را درون يك جعبه در نظر بگيريد. اين تكه ها در يك و تنها يك آرايش تصويري كامل مي سازند. از سويي ديگر آرايشهاي بسيار زيادي هستند كه تصويرچيزي را درست نمي كنند و تكه هاي عكس در حالت بي نظمي به سر مي برند. هر چه جعبه را بيشتر تكان بدهيم تعداد آرايشهاي درهم و برهم كه بيانگر هيچ تصويري نباشند بيشتر مي گردد. از ديدگاه آماري احتمال اينكه يك فرايند در جهت كاهش آنتروپي پيش رود صفر نيست. به بيان ديگر امكان بروز چنين حالتي به قدري كم است كه گويي غير ممكن است. اما نمي توان صراحتاً گفت كه هيچ امكاني براي آن متصور نيست.جعبه اي را كه حاوي يك گاز و در تعادل ترموديناميكي است در نظر مي گيريم. طبق تعريف, گاز موجود در جعبه حداكثر آنتروپي ممكن را خواهد داشت. نظر به اينكه همه مولكولها به طور مداوم در حركتند احتمال اينكه مولكولهاي هوا به شكل خاصي قرار بگيرند و مثلا همه در يك گوشه جعبه متمركز شوند وجود دارد ولي اين احتمال فوق العاده كم است. يعني از ميليارد ميليارد حالتي كه اين مولكولها مي توانند داشته باشند تنها يك حالت ممكن است آن حالت منظم مورد نظر ما باشد كه آنتروپي كمتري دارداحتمال چنين اتفاقي تقريباً صفر است. واقعيت اين است كه از نظر رياضي اين امكان وجود دارد كه چنان آرايش منظمي اتفاق بيفتد ولي احتمال آن فوق العاده كوچك است.

افزايش بي نظمي و مرگ حرارتي

(Heat death)

يكي از تعابيري كه با اعمال قانون دوم ترموديناميك به كل جهان به دست مي آيد اين است كه جهان در آغاز پيدايش, آنتروپي مشخصي داشته است ولي مقدار آن رفته رفته افزايش پيدا كرده است.اين افزايش آنتروپي تا جايي ادامه پيدا مي كند كه جهان به حالت تعادل ترموديناميكي برسد. آنگاه از فعاليت باز خواهد ماند و هيچ اتفاقي در آن به وقوع نخواهد پيوست و به اصطلاح خواهد مرد. اين فرايند به مرگ حرارتي (Heat death) جهان معروف است. چنين استدلال مي شود كه "با فرض اينكه جهان در آغاز خلقت در يك حالت كاملاً نامنظم و هرج و مرج كامل و تعادل ترموديناميكي بوده باشد احتمال اينكه به طور اتفاقي يك جهان منظم ايجاد شده باشد فوق العاده كم است. پس بايد خالقي باشد كه علاوه بر خلق همان جهان نامنظم آغازين, يكي از ميلياردها ميليارد حالت را برگزيند تا جهاني منظم مانند آنچه ما شاهدش هستيم به وجود آيد." نظريات مخالفي هم وجود دارد كه بيان مي دارند جهان مي توانست در يك مدت طولاني در حالت تعادل ترموديناميكي باقي بماند. در چنان وضعيتي بالاخره لحظه اي مي رسيد كه در گوشه اي به طور اتفاقي نظم به وجود بيايد. "اگرمدت ماندن جهان در حالت تعادل ترموديناميكي واقعاً بلند باشد احتمال آن افزايش مي يابد. خصوصاً اگر جهان را ازلي بدانيم ديگرمشكلي ازنظر زمان طولاني نخواهيم داشت. يكي از مشهورترين افرادي كه وجود خالقي براي نظم دادن را لازم نمي بيند فيزيكدان مشهور آلماني بولتزمن(boltzmann) است." جهت افزايش بي نظمي به بياني همان پيكان زمان است كه فقط در يك سو جريان دارد. يعني تغييرحالت سيستم از يك حالت كم احتمال به يك حالت پر احتمال. ديدگاههايي كه به پايان جهان در حالت تعادل ترموديناميكي و بي نظمي حداكثر معتقدند ابراز مي دارند كه چون جهان به سوي بي نظمي و هرج و مرج مي رود و مقدار بي نظمي آن روز به روز افزايش مي يابد پس به همين دليل مي توان پيش بيني كرد كه جهان هستي روزي به يك مقدار ماكزيمم در بي نظمي رسيده و فرو مي پاشد. اين تعبير طرفداران بي شماري دارد زيرا پيش بيني فرجام محتوم جهان خلقت در حالت مرگ و زوال مستلزم اين است كه جهان هستي, ازلي و بي آغاز نبوده بنابراين آغاز و آفرينشي در كار بوده و بدين ترتيب از اين امر, وجود خدا را استنتاج مي كنند. در اينجا لازم است پديدهء مرگ و زوال از ديدگاه ترموديناميكي تبيين شود."از جمله تواناييهاي جالب تمام موجودات زنده خودساختاردهي است. بدين معني كه ما براي ادامه زندگي, مدام به نظم دادن به ساختارهاي بي نظم خود مي پردازيم. البته اين فرايند مستلزم صرف انرژي و در نتيجه افزايش ناخواسته آنتروپي و ميزان بي نظمي ساختارمان است. موجودات زنده براي زنده ماندن به تغذيه و تنفس نياز دارند. "مواد غذايي ساختاري پيچيده و منظم دارند و آنتروپي آنها پايين است. هر سيستمي كه آنتروپي پاييني داشته باشدانرژي متمركز يا مفيد بيشتري دارد و لذا انرژي مفيد مواد غذايي بالاست.و اين مهمترين مشخصه آنهاست. بنابراين تغذيه و تنفس براي يك موجود زنده عبارتست از وارد كردن مواد كم آنتروپي به بدن و در نهايت پايين آوردن آنتروپي كل و طولاني كردن عمر" از اين رو زماني كه موجود زنده اي در ارتباط با محيط نباشد زمان زيادي طول نمي كشد كه كليه حركاتش تحت ﺘﺄثير اصطكاك و ساير عوامل برگشت ناپذيري كه به افزايش آنتروپي مي انجامند متوقف شده توزيع دما در سرتاسر بدن موجود زنده يكنواخت گردد و در ادامه موجود زنده به يك تعادل ترموديناميكي برسد كه مرگ خوانده مي شود. ما براي ادامه دادن به حيات خود, سعي مي كنيم سرعت رسيدن به تعادل ترموديناميكي را كندتر كنيم و اجازه ندهيم تا آنتروپي و بي نظمي بدن مان به مقدار ماكزيمم خود برسد. اما همواره مقدار انرژي مصرفي بدن موجود زنده, بيشترازانرژي كسب شده آن است و در نتيجه بي نظمي يك سيستم زنده بي ترديد به يك مقدار حداكثري مي رسد. مانند تمام رويدادهاي طبيعت كه با افزايش آنتروپي همراهند, آنتروپي موجود زنده نيز به دليل خودساختاردهي (كه براي كند كردن روند رسيدن به تعادل صورت مي گيرد) مدام در حال افزايش است. بنابراين مرگ, همان رسيدن به حالت تعادل ترموديناميكي يا مقدار ماكزيمم بي نظمي براي بدن موجود زنده است.

چند مغالطه در استنتاج امتناع حيات جاودانه جهان

اما استدلال كساني كه مرگ جهان و رسيدن آن به حداكثر آنتروپي را از اصل افزايش آنتروپي استنتاج كرده اند در برگيرندهء چند مغالطهء آشكار است. اولين آن مغالطه" تعويض وجه با كنه" يا "چهره با كل" (مغالطهء هيچ نيست بجز, nothing but) است. بدين معني كه گفته نمي شود كدام وجه جهان در جهت نابودي و فروپاشي پيش مي رود. و مثلاً آيا اين امر براي وجوه ديگر جهان مثلا تنوع گونه هاي زيستي هم صادق است يا خير. آيا كل جهان را ميتوان بعنوان يك سيستم در نظر گرفت ؟ آيا مجموعه همه سيستمها خود يك سيستم است؟ (مي دانيم كه چنين نيست مثلا مجموعه چند حرف كنار يكديگر, ديگر حرف نيست بلكه كلمه است). چگونه مي توانيم همان قواعدي را كه براي اجزا به كار مي بريم براي كل نيزاستفاده كنيم؟ آيا مجاز به چنين استنتاجي از مشاهده وضع كنوني جهان و اصل افزايش آنتروپي ميباشيم؟ قطعاً پاسخ به چنين پيشگويي قاطعانه اي از فرجام جهان, منفي است. در چنين جهاني هيچ جايي براي ارادهء آزاد باقي نمي ماند و هر چيزي از پيش تعيين شده خواهد بود. اما در نظر گرفتن مساله فوق با همان مغالطه تعويض وجه با كنه نيز "مستلزم اين نخواهد بود كه مقدار آنتروپي هيچگونه حد كمترين يا بيشتريني داشته باشد و مقدار آنتروپي مي تواند تا بي نهايت ادامه پيدا كند و هيچ مقدار حداكثري هم نداشته باشد" با اين تفاسير ,استنتاج امتناع حيات جاودانه براي كل جهان ازاصل افزايش آنتروپي غيرقابل قبول است. دوئم (Pierre duhem) ميگويد:" ما ترموديناميكي در اختيار داريم كه عده اي از قوانين تجربي را به خوبي حكايت مي كند و به ما مي گويد كه آنتروپي يك سيستم ايزوله در افزايش جاودانه است. بدون هيچ دشواري مي توان ترموديناميك ديگري ساخت كه به همان خوبي ترموديناميك قديم, حاكي از قوانين تجربي معلوم شده تا حال باشد و پيش بيني هايش هم براي ده هزار سال آينده با پيشگويي هاي ترموديناميك قديم همگام و موافق باشد. و در عين حال اين ترموديناميك نوين ممكن است به ما بگويد كه آنتروپي جهان پس از اينكه ظرف صد مليون سال آينده افزايش مي يابد براي صد مليون سال بعد ازآن مرتباً و متوالياً كاهش خواهد يافت و سپس دوباره افزايش خواهد يافت و... , علم تجربي به مقتضاي طبع از پيش بيني انتهاي جهان و ادعا درباره فعاليت دائم آن عاجز است" ثانياً براي يك پيشگويي علمي همواره براي حصول نتيجه بايد يك قانون كلي داشته باشيم به اضافه قضاياي مخصوصه كه اين دو در كنار يكديگر, مقدمات تفسير را شكل مي دهند." درهر تفسير قياسي وجود يك قانون كلي به انضمام شرايط خاص حادثه ضروريست. بعبارت ديگراستنتاج نتيجه از يك تك مقدمه غيرممكن است.

از قانون دوم ترموديناميك و به تبع آن از اصل افزايش آنتروپي, نمي توان رسيدن كل جهان را به حالت ماكزيمم بي نظمي را استنتاج نمود به اين دليل كه شرايط خاص حادثه(Initial conditions) را در دست نداريم وبدون هيچگونه مدرك مستدلي, آن را معلوم فرض كرده ايم . در ثاني پيشاپيش فرض كرده ايم كه همه تجربيات آينده از مشاهدات ترموديناميكي به همين صورت كنوني باقي خواهد ماند و آنگاه اين موضوع را كه اصل افزايش آنتروپي به مرگ جهان مي انجامد, پيش بيني كرده ايم. بنابراين مقدمات اين تفسير,ناقص هستند.از اين رو طرح اين مساله كه از قانون دوم ترموديناميك, امتناع حيات جاودانه جهان استنتاج مي شود چند ايراد منطقي از جمله مغالطه تعويض وجه با كنه, و پيش فرضهاي تجربه ناپذير را در بر مي گيرد.

sun_chap · 15 اسفند، ۱۳۸۹

چكيده: در اين مقاله نشان داده مي شود كه مباحث مرتبط با ترموديناميك مهندسي, اساساً بر بر پايهء ديدگاههاي مسلك اصالت عمل (پراگماتيسم) بنا شده اند. آيا سيكل كارنو صرفاً مدلي ذهني است و الي الابد هيچ نتيجهء عرضي دربر نخواهد داشت؟ آيا دستيابي به كارايي صد درصد, مستلزم نقض قانون دوم ترموديناميك است؟ در اين نوشتار, پرسشهايي از اين دست, تحليل و بررسي مي گردد.مقدمه پرسشهاي فلسفي گسترده اي پيرامون ترموديناميك وجود دارد كه تحليل آنها غالباً در حوزه مباحث فلسفهء علم جاي مي گيرد. ترموديناميك ,آنجا كه در قالب مسائل مطروحه مهندسي ارائه مي گردد بيشتربه جنبه هاي عملگرايانه وديدگاههاي مبتني برپراگماتيسم pragmatism)) مي پردازد . بدين معنا كه فلسفه هاي "كنه گرا" و اسكولاستيك (scholastic) كه به ماهيات و هليات مي پردازند در ترموديناميك مهندسي ديده نميشوند. " فلسفهء پراگماتيسم, به جاي آنكه مبدﺃ اصل فكر و عقيده اي را بپرسد از نتايج و ثمرات آن جويا مي شود, لحن كلام را از مقولات و مبادي برميگرداند و از عواقب و نتايج سوا ل مي كند."[1]. در واقع پراگماتيسم,عطف نظر به عواقب و ثمرات و فوائد يك مبحث است. كلمه‌ پراگماتيسم (از كلمه يوناني پراگما به معناي عمل) را نخستين بار چارلز پيرس(1914- 1839(Charles Pierce در مقاله معروفش با عنوان "چگونه مي‌توان افكار خود را روشن ساخت"، به كار برده است. پيرس دراين مقاله ثابت مي‌كند كه براي بررسي يك فكر, كافي است به تعيين رفتاري كه اين فكر برمي‌انگيزاند، بپردازيم. در حقيقت پراگماتيسم, فلسفه اي است تمام عيارعليه ايده آليسم و كاوشهاي عقلاني محض كه هيچ فايده اي براي انسان ندارد. پراگماتيسم قائل به اين است كه حقيقت, امر جدايي از انسان نيست؛ بلكه تنها دليل براي اينكه يك نظر درست يا حقيقي باشد و نظر ديگري باطل و خطا، اين است كه اولي در عمل به درد انسان بخورد و براي او كارآمد و موثر باشد و ديگري چنين نباشد. به اين ترتيب، معناي صدق قضيه در پراگماتيسم تغيير مي يابد . صدق هر گزاره، فقط توسط نتايج عملي آن سنجيده مي شود نه در مقايسه با واقعيت خارجي .از اين منظر, يك فكر يا عقيده تا وقتي كه فقط عقيده است، بخودي خود نه صحيح است و نه غلط؛ بلكه فقط در جريان آزمايش و كار برد عملي آن , و فقط برحسب نتايجي كه از آن استحصال ميشود، ارزش صدق و كذب پيدا مي كند. بنابر اين امكان رسيدن به حقيقت مطلق منتفي است. زيرا هم علم ، و هم مسائل و مشكلات ما همواره در حال تغيير است, پس در هر مرحله، حقيقت، آن چيزي خواهد بود كه ما را قادر سازد تا به نحو رضايت بخش، مسائل و مشكلات جاري آن زمان را بررسي و حل كنيم .در مكتب پراگماتيسم، افكار و عقايد همچون ابزارهايي هستند براي حل مسائل و مشكلات بشر؛ تا زماني كه اثر مفيدي دارند، صحيح و حقيقي اند و پس از آن خطا و نادرست مي شوند. بدين ترتيب , ممكن است عقيده اي طي مدتي موثرواقع شود و از اين رو حقيقي باشد؛ ليكن ممكن است بعدها نتايج رضايت بخشي نداشته باشد و به نظريه اي باطل و خطا تبديل گردد. پراگماتيسم ,وجود را منوط به نتيجه مي داند و هر اصالتي را بر حسب نتيجه اي كه مي دهد ارزش گذاري مي كند . در حقيقت, پراگماتيسم وجود را بدون نتيجه ، عدم ميداند و حتي لزوم بررسي هم براي آن قائل نمي شود. ايده آ ل سازي در محاسبات ترموديناميكي , گواهي بر اين مساله است كه ترموديناميك مهندسي برپايه ديدگاههاي پراگماتيستي قرار دارد. چرا كه اغلب, جنبه هاي عملي موضوعات را در نظر مي گيرد و ديدگاههاي اسكولاستيك به معناي جستجوي علت العلل درآن راهي ندارند. زمانيكه مدلهاي ذهني اصطلاحاً غيرممكن در ترموديناميك مهندسي طرح مي گردد بيشتر عطف به موضوع صرفه اقتصادي يا محدوديت ابزار مي شود و سخني از عدم امكان مطلق آنها به ميان نمي آيد. بعبارت ديگر تعبيري كه از اصطلاح "غير ممكن" مد نظر است نوعاً متفاوت با مساله محالات ذاتي يا وقوعي assertoric است. آيا مجادله فلسفي پيرامون ترموديناميك, بيهوده است؟ آيا ممكن است بحثها و مجادلات فلسفي پيرامون چنين مباحثي كه در حيطه و قلمرو فلسفهء علم جاي مي گيرند اساساً پوچ و بيهوده باشند؟ صاحبنظران زبان شناسي علم تفسير(Hermeneutics) نظير پل ريكور و دوره اول ويتگنشتاين اعتقاد داشتند كه مشاجرات فلسفي اصلاً درباره جهان نيستند وفقط نوعي بحث زبان شناسي هستند. در نتيجه براي آنها هرگونه فلسفه, بيشتر براي به دورافكندن فلسفه بود تا اينكه مثلاً در جهت تدوين مسائل فلسفه علم باشد. " اگر جبر منطقي يعني جبر حاكم بر عالم گفتار مباحث و الفاظ, جاي خود را به به امر ديگري واگذارد كه نه فقط بر گفتار و لفظ بلكه بر واقعيت هم حاكم باشد اين امر چه خواهد بود؟ "[2] ويا طرفداران مكتب فرا استراكتوراليسم(post structuralism) و شخص ميشل فوكو امكان مباحثي تحت عنوان فلسفه علم را باطل مي دانند. پوزيتيويستها (positivists) نيز قدرت علم را تا حدي زياد مي دانند كه نياز به هرگونه فلسفه اي را باطل تلقي مي كنند . از ديدگاه آنان اين بحثها بيشتر, نوعي "خيالبافي فيزيكي" است. از اين رو _ رودلف كارناپ_ كه در تاريخ فلسفه علم معاصر به عنوان يك پوزيتيويست شناخته مي شود پايان عمر متافيزيك را در 1930 نشان داد و هرگونه مجادله فلسفي در اين زمينه را پوچ و بيهوده اعلام كرد. در اگزيستانسياليسم دو ديدگاه رايج در اين باب وجود دارد. اگزيستانسياليست هايي نظير هايدگر, طبيعت را موضوع تعمق فلسفي مي دانند و در نتيجه به نوعي پرداختن به فلسفه علم را مي پذيرند. در حاليكه مكتب اگزيستانسياليسم ژان پل سارتر موضوع چنين بحث هاي فلسفي را خود آگاهي انسان مي داند. در هر حال ديدگاههاي متفاوتي نسبت به حقانيت مباحث (Discourse) فلسفه علم وجود دارد. برخي اين مجادلات را بيهوده و يا يك جدل بي حاصل صرفاً زباني ارزيابي كرده اند و برخي ديگر پرداختن به اين مسائل را جستجوي اساسي ترين پرسشهاي فلسفي دانسته اند. موضوع اين نوشتار تحليل ديدگاههايي است كه حقانيت مبحث فلسفه علم را پذيرفته اند. فلسفه علم از نظر آنچه نتايج فلسفي علوم است به بخشهاي مختلفي تقسيم مي شود. مسائل مرتبط با متافيزيك, مسائل معرفت شناختي(Epistemology) نظير تئوري هاي شناخت و مباني و پيش فرضهاي فلسفي و دسته بندي موضوع شناخت بين عينيت و ذهنيت, يا مسائل ارزش شناختي(Axiology) و الي آخر. اما چگونگي شكل گيري تئوريهاي علمي يكي از مهمترين موضوعات مورد توجه در فلسفه علم مي باشد . مساله چگونگي شكل گيري تئوريهاي علمي , مشتمل بر دونظريه اصلي ميباشد _ يكي نظريه توماس كوهن(T.Kuhn) وديگري نظريه كارل پوپرK.popper)) _ نظريه توماس كوهن تحت عنوان نظريه سوبژكتيويستي يا ذهنيت گرايانه((subjectivity و همچنين نظريه كارل پوپركه در كتاب دانش عيني _objective knowledge_ بيان شده است بيشتر به نام نظريه ابژكتيويستي يا عينيت گرايانه(objectivity) شهرت دارد. كوهن اعتقاد داشت كه "علوم بر مبناي پارادايم (paradigm) با سرمشق هاي معين جلو مي روند. اين سرمشق ها پيش فرض هاي قبول شده اي هستند كه در حل مسائل مورد تحقيق , هيچگاه مورد ترديد واقع نميشوند"[3]. مثلاً در پارادايم نيوتني , زمان و مكان مستقل از يكديگر وجود خارجي داشته و نيرو در اين سيستم برابر است با حاصلضرب جرم در شتاب. اما اين پيش فرض هاي از پيش قبول شده بر دانش حضوري يا همان ادراك شهودي (Intuitive reasoning) تكيه دارند كه چندان محل اطمينان و يقين نيست. از همين روست كه امكان دارد سرمشقهاي شهودي در پارادايم ها كه در يك زمان كاملاً بديهي بوده در زمان ديگر اعتباري نداشته باشند. بعنوان مثال پس از ارائه نظريه نسبيت, " فرض فيزيك كلاسيك در مورد مطلق بودن همزماني ,كه بر مبناي بديهيات اوليه و فرضهاي پيش آزموني قرار داشت"[4] ديگر يك بديهي بي نياز از تحليل محسوب نمي شود. توماس كوهن مي گويد هرگاه تعداد زيادي از مسائل تحقيق, خود پارادايم را زير سوال ببرند شرايط بحراني پيش آمده و در اين حالت به تدريج پارادايم جديدي شكل مي گيرد كه جايگزين پارادايم قديمي ميگردد. (مثل جايگزيني تئوري نسبيت اينشتين به جاي تئوري هاي مكانيك نيوتني) . از اين رو مطابق با نظريه ذهنيت گرايانه كوهن, واقعيت هاي عيني, هرگز نتايج تئوريك فلسفي به بار نمي آورند وبه بيان ديگر اين ذهنيت است كه برعينيت تقدم دارد. در ترموديناميك با مفاهيمي نظير مدل ايده آل سيكل كارنو يا سيكلهاي معادل آن روبرو هستيم كه گفته مي شود هيچ نتيجه عيني در بر ندارند. و اين درحاليست كه عملي نبودن سيكلهاي معادل سيكل كارنو , بيشتر از جنبه مواجهه با محدوديت عمل ابزارهاي مورد استفاده مي باشد نه ازاين بابت كه مدلهاي ذهني مذكور, اساساً امكان عملي شدن نداشته باشند. بنابراين مي توان تصور كرد كه روزي انسان بتواند بر محدوديتهاي سد راه عملي شدن برخي از مدلهاي ترموديناميكي, غلبه كند وتجارب بعدي تدريجاً به شكل گيري پارادايم جديدي منجر شود و حتي اصول مسلمه ترموديناميك كلاسيك نيز مورد ترديد قرار گيرند. هيچ استبعادي ندارد روزي ابزارها و سيستمهايي طراحي شوند كه محدوديتهاي كنوني را نداشته باشد يا شيوه هايي ابداع شود كه به كمك آنها عبور ازمحدوديت و الزام قانون دوم ترموديناميك به نوعي ممكن شود. وشايد در آنصورت تحولات شگرفي در زندگي انسان بوجود بيايد . از اين رو اين امكان وجود دارد كه مجادله كنوني پيرامون تعابير فلسفي ترموديناميك , در آينده به شكل گيري پارادايم جديدي منجر شود و از ديدگاه پراگماتيسم, دستاوردهاي عملي نيز داشته باشد. امكان و تحقق سيكل كارنو در اين بخش به بررسي مساله امكان (possibility) و يا تحقق سيكل كارنو و بعبارتي به تحليل برهان وجودي( (ontological proof سيكل كارنو مي پردازيم . آيا مفهومي به نام سيكل كارنو وجود (existence) دارد يا اينكه اين مدل , صرفاً يك تصوريا تخيل (imagination) در ذهن انسان است؟ اصطلاح وجود داشتن در اينجا قدري محل مناقشه است. چرا كه تصور چيزي( يا امري) يا حتي تصور خصوصياتي براي چيزي، منجر به ضرورت (necessity) وجود آن نميشود. آنچه كه بر وجود دلالت مي كند تجربهء خصوصيات معيني از آن چيز است كه منجر به ضرورت و ايجاب (affirmative) وجود ميشود. وجود درخود، داراي نوعي تماميت ( (totalityاست , اما تماميت آن نزد ما آشكار نيست و البته همين دال بر وجود آن است. استقلال و خودايستايي وجود، امري اساسي است. اگرچنين نباشد، امرموجود، ثانوي وعَرَضي ((accidental است. براي تحليل اين پرسش كه آيا سيكل كارنو يك چيز موجود است يا خير بايد به تبيين مساله وجود بپردازيم. براي وجود سه خاصه مطرح مي گردد كه عبارت اند از: الف) دگرگوني و تغيير(becoming) ب) اثرگذاري و اثرپذيري (interaction) ج) خودايستايي و خوداتكاييهرقدر برتري امري از نظر ماهيت، بيشتر باشد، آنگاه احتمال و امكان وقوع يا بالفعل (actual) بودن و واقعيت داشتن آنreality)) به همان ميزان كمتر است. بايد دقت كرد كه وجود، يك صفت و يا به بيان ديگر, يك محمول (predicate) حقيقي نيست. آيا مدل ايده آل سيكل كارنو موجودي است واجد همه صفات ايجابي واساساً هيچ ما به ازاء واقعي مي تواند داشته باشد؟ بايد گفت فقط وجود عيني و حاضر در جهان، بالضروره هست و انكار وجود آن نيز مستلزم تناقض ؛ اگر موجودي عينيت داشته باشد، وجود براي آن ضرورت است.البته امانوئل كانت, ثابت مي كند كه مفهوم "موجودي كه بالضروره وجود دارد" وجود ندارد و بيان مي دارد موجودي كه انكار وجود آن مستلزم تناقض باشد، فاقد مفهوم است. مثلاً يكي از براهين كانت در اين باب اين است كه گزاره ها propositions)) و قضاياي theorems)) وجودي، تركيبي (synthetic) هستند، نه تحليلي ((analytic. بنابراين، انكارآنها منجر به تناقض نمي شود. اما درقضاياي تحليلي، محمول ازقبل در مفهوم ِ موضوع (subject) مندرج است، ازاينرو انكارآنها مستلزم تناقض است. در برهان آنسلم (Anselmus) كه به برهان وجودي (ontological argument) معروف است ميخوانيم " وجود عيني عالي تراز وجود ذهني است، اما وجود ذهني مي تواند واجد خاصه هاي خيالي برتري باشد كه وجود عيني فاقد آنهاست." به هر ترتيب , وجود ذهني در مخيله مي گنجد و مي توان آن را تصور كرد. في المثل كارايي صددرصد براي ما قابل تصور است و دست كم مي توانيم بگوييم كه در ذهن موجود است. اما كارايي بيش از صد در صد را حتي تصور هم نمي توان كرد. تصور صورت اعلاي كارايي يك سيكل ترموديناميكي در ذهن ما كارايي صددرصد است و بيش از آن, چه درذهن و چه خارج ازذهن، قابل تصورنيست. كارايي صد درصد هرچند ازنظرعيني, هيچ و عدم باشد ، لااقل قابل تصوراست. (اگرچه كه ازوجود ذهني چيزي يا امري, نمي توان وجود عيني آن را نتيجه گرفت). مفاهيمي هستند كه حتي تصور هم نمي شوند. مثل كارايي بيشتر از صددرصد يا وجود عالي ترين موجود, مفهوم عالي ترين موجود حتي درذهن هم قابل تصورنيست، زيرا هرچه را درذهن تصوركنيم، بازهم عالي ترازآن را مي توان تصور كرد. يا مثال ديگر اينكه هرقدرعدد بزرگي را تصوركنيم، بازهم عدد بزرگترازآن را مي توان درنظر گرفت، اما عدد بي نهايت بزرگ يا بزرگترين عدد, وجود ندارد. اين مفاهيم فاقد حد هستند و بنابراين, هم غيرقابل تصور و هم ازنظرعيني هيچ و عدم اند . مفاهيم اين چنيني , از دسته موهومات و سفسطه ها ( (fallacyهستند. وقتي امري قابل درك يا تصور نباشد، قابل بيان هم نيست. شايد پرسيده شود پس جنبه هاي نامتناهي برخي از مفاهيم عيني، چگونه شكل مي گيرند؟ در پاسخ بايد گفت برداشتهاي غيرقابل تصور از امور عيني , برخاسته ازشيوه برخورد يا نحوه تبيين ماست. هرامرعيني، اگرچه دريك يا چند جنبه، نامتناهي و غيرقابل تصور باشد، حداقل دريك يا چند جنبه، متناهي و قابل تصوراست واتفاقاً همين امر هم هست كه آن را عيني و موجود مي سازد براي مثال: عدد گنگِ(irrational number ) 2√ وقتي بصورت يك عدد اعشاري، يعني ...4142135/1 بيان مي شود، اين رشته، نامتناهي وغيرقابل تصوراست، اما وقتي كه تحت عنوان وتر يك مثلث قائم الزاويه ي متساوي الساقين كه طول هرساقِ آن يك واحد است بيان شود، كاملاً قابل تصور وعيني مي گردد. "هرچيزي كه فكر درباره آن مي انديشد چه به طور واضح مستدل باشد و يا نباشد, يك واقعيت است. در عين حال كه ممكن است باطل و كذب باشد و يا به وضوح مدلل, ولي همچنان يك واقعيت است... دربارهء Actuality بايد گفت آيا Thing واقعيت دارد؟آيا حضورش يك واقعيت مسلم است؟ طبق فرهنگ لغات, واژهء Fact يعني آنچه كه عملاً و به عينيت اتفاق افتاده است" [6] مطابق آنچه كه گفته شد سيكل كارنو نوعاً واقعي (real) است. و دست كم وجود ذهني آن را نمي توان انكار كرد. ضمن آنكه دانستيم هر واقعيتي، لزوماً عيني نيست؛ و همچنين بررسي كرديم كه هرگاه امري, قابل فهم و درك و قابل توضيح و تصورنباشد، آن امراساساً وجود ندارد و بطور دقيق تر، واقعيت (reality) ندارد. 1.3 آيا دستيابي به كارايي صد درصد, مستلزم نقض قانون دوم ترموديناميك است؟ عوامل برگشت ناپذيري (Irreversibility) سبب اتلاف انرژي شده و دستيابي به كارايي صددرصد را ناممكن مي كنند. ﺴﺆالي كه منطقاً مطرح مي گردد اين است كه اگر موتور حرارتي(Heat engine) با كارايي صددرصد عملي نيست حداكثر كارايي قابل حصول چقدر است؟ در پاسخ به اين پرسش بايد فرآيند ايده آل را تعريف كرد كه فرآيند بازگشت پذير (Reversible) ناميده مي شود. فرايند بازگشت پذير براي سيستم به صورت " فرآيندي كه قابل بازگشت است و به گونه اي انجام مي گيرد كه هيچ گونه تغييري در سيستم يا محيط به جاي نمي گذارد" [7] تعريف مي گردد. از جمله عواملي كه سبب بازگشت ناپذيري مي شوند مي توان چند عامل نظير اصطكاك, انبساط آزاد, انتقال حرارت به دليل اختلاف محدود درجه حرارت, اختلاط دو ماده مختلف, اثرات پسماند ,و اتلاف iR^2 در شبكه هاي الكتريكي و فرآيند احتراق را نام برد. اگر كارايي همه موتورهاي حرارتي كمتر از %100 باشد در اين صورت كاراترين سيكلي كه در عمل مي توان داشت چيست؟ چنين برداشتي دقيقاً بيانگروجود ديدگاههاي مبتني بر پراگماتيسم در ترموديناميك مهندسي است. بر اساس اين ديدگاه ,اميد به ساخت و طراحي ماشين هاي حركت دائم PMM و نيز بهره برداري صددرصد از موتورهاي حرارتي بي فايده تلقي شده و به بيان ديگر از ما مي خواهد كه مناقشه بر سر كارايي صد درصد را اساسا ً كنار بگذاريم و در مقابل به آنچه عملاً ميسر و در دسترس است بپردازيم تا بلكه براي ما دستاوردها و نتايج عملي سودمند داشته باشد. اگر همه فرآيندهاي يك سيكل ترموديناميكي بازگشت پذير باشند كاراترين سيكلي كه مي تواند بين دو منبع درجه حرارت ثابت عمل كند سيكل كارنو(carnot) است. در اين حالت, سيكل نيز بازگشت پذير خواهد بود و از اين رو چنانچه سيكل معكوس گردد موتور حرارتي تبديل به يخچال خواهد شد. سيكل كارنو چهار فرآيند اساسي را در بر مي گيرد كه شامل دو فرآيند دما ثابت بازگشت پذير و نيز دو فرآيند آدياباتيك بازگشت پذير (آيزنتروپيك) مي باشد. دو قضيه درباره كارايي سيكل كارنو وجود دارد كه نشان مي دهد نمي توانيم موتور بازگشت ناپذيري داشته باشيم كه كارايي آن از موتور بازگشت پذيري كه بين همان دو منبع كار مي كند بيشتر باشد. (چنين فرضي به نقض قانون دوم ترموديناميك منجر خواهد شد). و قضيه ديگر بيان مي دارد كه همه موتورهايي كه در سيكل كارنو بين دو منبع درجه حرارت ثابت عمل مي كنند داراي كارايي يكساني خواهند بود. در اين مورد فرض مي شود سيكل كارنويي وجود دارد كه كارايي آن از سيكل كارنوي ديگري كه بين همان دو منبع كار مي كند بيشتر است و در نهايت اين فرض اوليه نيز به نقض قانون دوم ترموديناميك مي انجامد. ضمن آنكه استدلال نوعاً درستي داشته ايم تنها نتيجه ممكن اين خواهد بود كه فرض اوليه نادرست بوده باشد. مغايرت فرآيندهاي حقيقي با مدلهاي ايده آل مربوط به عوامل برگشت ناپذيري است. بنابراين درمباحث ترموديناميك مهندسي پذيرفته شده است كه هرگز نمي توان بر عوامل برگشت ناپذيري غلبه كرد و از اين رو دستيابي به كارايي صد در صد از اساس منتفي است. با اين وصف سيكل كارنو صرفاً يك مدل ايده آل ذهني است و تاكنون وجود عيني نداشته است. پس ترموديناميك مهندسي تنها با سيكلهاي مبنا سر و كار خواهد داشت و به "ملاحظاتي در مورد تعديلات خاصي كه هدف از آنها بهبود عملكرد در سيكلهاي مبناست" مي پردازد. نمونه هايي از اين تعديلات در راستاي افزايش كارايي سيكلهاي مبنا را مي توانيم در تعبيه و طراحي ابزار و تجهيزاتي نظير بازياب ها و گرمكن آب تغذيه و … مشاهده كنيم. نيروگاه هاي ساده بخار در سيكل رنكين كار مي كنند كه كارايي آن از كارايي سيكل كارنو كمتر است. به دو دليل سيكل رنكين يك سيكل مبناست. اول اينكه در فرآيند پمپ كردن سيكل كارنو سيال كاري در ناحيه دوفاز قرار دارد و ساختمان پمپي كه بتواند مايع و بخار را دريافت و به صورت مايع اشباع تخليه كند با مشكلات زيادي روبرو خواهد شد. ثانياً در سيكل كارنو تمام انتقال حرارت بايد در درجه حرارت ثابت انجام بگيرد.اين بدان معني است كه حرارت بايد به بخار در حال انبساط و توليد كار انتقال يابد كه اين چندان ممكن نيست.(اما در سيكل رنكين, بخار در فشار ثابت مافوق گرم مي شود.)بنابر اين سيكل رنكين سيكل ايده آلي است كه در عمل مي توان تقريب زد. از اين رو راهكارهايي انديشيده مي شود تا كارايي سيكل مبناي رنكين به كارايي مدل ايده آل كارنو نزديك شود كه از آن جمله مي توان به ﺘﺄثير متغيرهايي چون فشار و درجه حرارت اشاره كرد. در عين حال اين تمهيدات هر يك محدوديت خاصي را نيز ايجاب مي كنند. به عنوان مثال كاهش فشار كندانسور, افزايش فشار بويلر و مافوق گرم كردن بخار آب در بويلر كه به افزايش كارايي سيكل رنكين مي انجامند محدوديتهاي زيادي را دربردارند. سايش تيغه هاي توربين, افزايش محتوي رطوبت و كيفيت بخار آب و ... از پيامدهاي آن است. مدلهايي نظير سيكل بازياب ايده آل نيز به دليل همين محدوديتهاي ابزار عملي نيستند. كارايي سيكل بازياب ايده آل دقيقاً برابر با كارايي سيكل كارنو است. اما موانعي بر سر تحقق آن وجود دارد. نخست آنكه "امكان انتقال حرارت لازم از بخار آب موجود در توربين به آب تغذيه وجود ندارد. ديگر اينكه به علت انتقال حرارت, محتوي رطوبت بخار خروجي از توربين به مقدار قابل ملاحظه اي افزايش خواهد يافت كه مي تواند به سايش تيغه هاي توربين منجر شود. " [7] برداشت بخار از ديگر تمهيداتي است كه براي افزايش كارايي سيكل انجام مي گيرد. اگر از تعداد زيادي مرحله برداشت بخار و گرمكن هاي آب تغذيه استفاده شود كارايي سيكل نزديك به كارايي سيكل ايده آل بازياب (معادل كارايي سيكل كارنو) خواهد شد. ليكن در نيروگاهها مراحل برداشت بخار به ندرت از پنج مرحله بيشتر مي شود. " اين كار در عمل از نظر اقتصادي قابل توجيه نيست, زيرا صرفه جوييهاي ناشي از افزايش كارايي به مراتب كمتر از آن است كه هزينه تجهيزات اضافي (گرمكن آب تغذيه, لوله كشي و .. را جبران كند. " انجام اين تمهيدات _بدون در نظر گرفتن صرفه اقتصادي_ ,استفاده از تعداد بسيار زيادي گرمكن حرارتي, در اختيار داشتن پمپي كه هيچ الزامي بر مايع بودن فاز ورودي آن دركار نباشد و بتواند در ناحيه دو فاز عمل كند, بويلري كه در سوپرهيت كردن بخار, محدوديت حرارتي نداشته باشد, شايد روزي دستيابي به كارايي صد در صد را ممكن كند. و باز هم شايد بتوان تصور كرد روزي با طراحي و تعبيه گريزگاههايي بتوان افتهاي توربين, افتهاي پمپ, افتهاي چگالنده ,افتهاي لوله كشي, كه همه به نوعي بر اثر وجود عوامل بازگشت ناپذيري شكل مي گيرند و سد راه افزايش كارايي ميگردند, را جبران و عملاً بي اثر نمود, بي آنكه ناقض قانون دوم ترموديناميك باشد, درست هماگونه كه ﺘﺄثير برخي از راهكارها را در افزايش كارايي مشاهده نموديم. بنابراين دستيابي به كارايي صد درصد مي تواند مستلزم نقض قانون دوم ترموديناميك نباشد و با واسطه و بدون نقض اين قانون هم بتوان بر عوامل بازگشت ناپذيري غلبه كرد.

sun_chap · 15 اسفند، ۱۳۸۹

الف - گرايش مكانيك در طراحي جامدات

هدف تربيت آزمايشگاهي متخصصاني است كه بتوانند در مراكز توليد و كارخانه‌ها اجزاء و مكانيزم ماشين‌آلات مختلف را طراحي كنند. دروس اين دوره شامل دروس نظري، آزمايشگاهي، كارگاه و پروژه و كارآموزي است.

فارغ‌التحصيلان مي‌توانند در كارخانجات مختلف نظير خودروسازي ، صنايع نفت، ذوب فلزات و صنايع غذايي و غيره مشغول شوند و براي اين دوره امكان ادامه تحصيل تا سطح كارشناسي ارشد و دكتري در داخل يا خارج از كشور وجود دارد. موفقيت داوطلبان به آگاهي آنها در دروس جبر و مثلثات، هندسه ، فيزيك و مكانيك همچنين آشنايي و تسلط آنان به زبان خارجي بستگي فراوان دارد. از جمله دروس اين دوره مي‌توان دروس مقاومت مصالح، طراحي و ديناميك را نام برد. در اين رشته زمينه اشتغال و بازاركار خوب وجود دارد و مطالب ارائه شده در طول تحصيل براي دانشجويان محسوس و قابل لمس است.

ب - گرايش مكانيك در حرارت و سيالات

اين رشته در به كاربردن علوم و تكنولوژي مربوط جهت طرح و محاسبه اجزاء سيستمهايي كه اساس كار آنها مبتني بر تبديل انرژي ، انتقال حرارت و جرم است به متخصصان كارآيي لازم را مي‌دهد و آنها را جهت فعاليت در صنايع مختلف مكانيك در رشته حرارت و سيالات (نظير مولدهاي حرارتي، انتقال سيال نيروگاههاي آبي، موتورهاي احتراقي و ... ) آماده مي‌سازد.

فارغ‌التحصيلان اين دوره قادر به طراحي و محاسبه اجزا و سيستمها در بخشهاي عمده‌اي از صنايع نظير صنايع خودروسازي ، نيروگاههاي حرارتي و آبي، صنايع غذايي، نفت، ذوب فلزات و غيره هستند. فارغ‌التحصيلان اين دوره مي‌توانند تا مقطع كارشناسي ارشد و دكتري در داخل يا خارج از كشور ادامه تحصيل دهند. داوطلبان اين رشته بايد در دروس رياضي و فيزيك تسلط داشته و با يك زبان خارجي آشنا باشند.

دروس اين رشته شامل مطالبي در زمينه‌هاي حرارت و سيالات ، مي‌باشد.

نظر دانشجويان: با توجه به اينكه اصولا تحصيلات دانشگاهي به خصوص در زمينه‌هاي مهندسي نياز صد در صد به علاقه‌مندي داوطلب دارد، بنابراين عدم داشتن علاقه‌ و همچنين عدم تقويت دروس اساسي و پايه‌اي در بخش مكانيك مانند رياضي، فيزيك - مكانيك ، شيمي ، رسم فني (تجسم بالا داشتن) و هوش نسبتا خوب و عدم روحيه تجزيه و تحليل در مسائل باعث دلسردي و از دست‌دادن انگيزه تحصيل و ركورد شديد در تحصيلات خواهد شد.

ج - گرايش ساخت و توليد

هدف تربيت كارشناساني است كه با به كاربردن تكنولوژي مربوط به ابزارسازي، ريخته‌گري ، جوشكاري، فرم دادن فلزات ، طرح كارگاه يا كارخانه‌هاي توليدي آماده كار در زمينه ساخت و توليد ماشين‌آلات صنايع (كشاورزي ، نظامي، ماشين‌سازي، ابزارسازي ، خودروسازي و ... ) باشند.

فارغ‌التحصيلان اين دوره قادر خواهند بود در صنايعي مانند ماشين‌سازي، ابزارسازي، خودروسازي ، صنايع كشاورزي، صنايع هوايي و تسليحاتي به ساخت و توليدي ماشين‌آلات، طراحي كارگاه و يا كارخانه توليدي بپردازند و نظارت و بهره‌برداري و اجراي صحيح طرحها را عهده‌دار شوند. داوطلبان اين رشته بايد در دروس رياضي، فيزيك و مكانيك از آگاهي كافي برخوردار باشند.

دروس اين دروه شامل مطالبي در مورد نحوه توليد، طراحي قالبهاي پرس، طراحي قيد و بندها، كار و برنامه‌ريزي با ماشينهاي اتوماتيك، اصول كلي و نحوه كار با ماشينهاي دستي و تعمير و نصب تمام سرويسهاي صنعتي مي باشد و درصد نسبتا بالايي از آنها به صورت عملي ارائه مي‌گردد. داوطلب بايد سالم باشد تا بتواند كارهاي كارگاهي را به خوبي انجام دهد و استعداد كارهاي فني را داشته باشد. با توجه به خودكفايي صنايع كشور اين رشته داراي بازار كار خوبي است.

در حقيقت رشته مكانيك بخشي از علم فيزيك است كه با استفاده از مفاهيم پايه علم فيزيك و به تبع آن رياضي به بررسي حركت اجسام و نيروهاي وارد بر آنها مي‌پردازد و مي‌كوشد تا با توجه به نتايج بررسي‌هاي خود ، طرحي نو در زمينه فن‌شناسي و صنعت ارائه دهد و در راه پيشرفت انسان گامي به جلو بردارد. به عبارت ديگر رشته مكانيك، رشته پياده كننده علم فيزيك است چون براي مثال بررسي حركت خودرو و عوامل موثر بر روي آن برعهده فيزيك است. اما اين كه چگونه حركت آن تنظيم گردد بر عهده مكانيك مي‌باشد.

دكتر آريا الستي استاد مهندسي مكانيك دانشگاه صنعتي شريف در معرفي اين علم مي‌گويد: "علم مكانيك به تحليل حركت و عوامل ايجاد كننده حركت مانند نيروها و گشتاورها و شكل حركت مي‌پردازد. اما مهندسي مكانيك تا حدودي با علم مكانيك تفاوت دارد چرا كه يك مهندس مكانيك علاوه بر علم مكانيك بايد بسياري از علوم ديگر را ياد گرفته و بعضي از هنرها را نيز كسب كند. شايد بتوان گفت كه رشته مهندسي مكانيك ، رشته تحليل و طراحي سيستم‌هاي ديناميكي و استاتيكي است."

دكتر محمد دورعلي يكي ديگر از اساتيد مهندسي مكانيك دانشگاه صنعتي شريف نيز در معرفي اين رشته مي‌گويد: "رشته مهندسي مكانيك را شايد بتوان از نقطه‌نظر تنوع موضوعات تحت پوشش، جامع‌ترين رشته مهندسي به شمار آورد. چون رشته مهندسي مكانيك در برگيرنده تمامي علوم و فنوني است كه با توليد ، تبديل و استفاده از انرژي، ايجاد و تبديل حركت و انجام كار، توليد و ساخت قطعات و ماشين‌آلات و به كارگيري مواد مختلف در ساخت آنها و همچنين طراحي و كنترل سيستم‌هاي مكانيكي، حرارتي و سيالاتي مرتبط مي‌باشد. به عبارت ديگر محاسبات فني، مدلسازي و شبيه‌سازي ، طراحي و تهيه نقشه‌ها ، تدوين روش ساخت ، توليد و آزمايش تمامي ماشين‌آلات و تاسيسات موجود در دنيا ، با تكيه بر توانايي‌هاي مهندسان مكانيك انجام مي‌گيرد."

گرايش‌هاي مقطع ليسانس:

رشته مهندسي مكانيك داراي سه گرايش "طراحي جامدات ، حرارت و سيالات، ساخت و توليد" در مقطع ليسانس مي‌باشد كه البته دانشگاه صنعتي شريف داراي گرايشهاي ديگري نيز هست.

مهندسي مكانيك ( در سطح كارشناسي) در شروع آموزش مهندسي در ايران ، مهندسي مكانيك با برق يكي بود و "الكترومكانيك" ناميده مي‌شد. اما اين دو رشته حدود 45 سال پيش از هم جدا شدند و به مرور رشته‌هاي ديگري مانند مهندسي شيمي و مواد نيز از مهندسي مكانيك جدا شد و مهندسي مكانيك به عنوان رشته مهندسي مكانيك عمومي ارائه گرديد. ولي با پيشرفت صنعت و نياز صنايع به تخصص‌هاي مختلف در اين زمينه، از مهندسي مكانيك عمومي دو گرايش "طراحي جامدات" و "حرارت و سيالات" و بعد از آن "ساخت و توليد" بيرون آمد و بالاخره بايد به مهندسي دريا اشاره كرد كه هنوز در دانشگاه صنعتي شريف به عنوان يكي از گرايشهاي مهندسي مكانيك ارايه مي‌شود. ما در اين‌جا به معرفي اجمالي هر يك از گرايشهاي فوق مي‌پردازيم. گرايش حرارت و سيالات همان‌طور كه از نام اين گرايش پيداست مهندسي مكانيك گرايش حرارت و سيالات به مبحث حرارت و مسايل مربوط به سيالات مي پردازد. به عبارت ديگر در اين رشته عوامل موثر بر خواص مختلف حركت سيال بخصوص سيال داغ مطالعه شده و اثر عبور سيال بر محيط محل عبور مانند نيروهايي كه در اثر عبور خود در محل ايجاد مي‌كند و يا طول‌هاي ناشي از اثر افزايش و يا كاهش دما در اعضاي مختلف يك دستگاه، بررسي مي‌شود. همچنين از دروس اصلي اين رشته مي‌توان به مكانيك سيالات اشاره كرد كه نيروهاي وارد بر جسم متحرك در سيال را بررسي مي‌كند.

دكتر الستي در معرفي اين گرايش مي‌گويد: "گرايش حرارت و سيالات به فيزيك حرارت و مكانيك سيالات مي‌پردازد و وظيفه‌اش تحليل و طراحي سيستم‌ها از ديدگاه حرارتي و سيالاتي است . براي مثال در طراحي يك موتور احتراق داخلي، مسائل مربوط به تبديل حرارت به انرژي ، انتقال حرارت، حفظ موتور در حرارت مناسب و سرد نگه‌داشتن موتور توسط يك مهندس مكانيك حرارت و سيالات بررسي مي‌شود. همچنين مسايل مربوط به تاسيسات ساختمان و رآكتورها، انتقال آب ، نفت و گاز ، طراحي نيروگاههاي مختلف ، طراحي توربو ماشين‌ها (ماشين‌هاي دوار) مثل توربين‌هاي بخار، توربين‌هاي گاز و فن‌كويل‌ها به گرايش سيالات مربوط مي‌شود."

شهرداد صادق مهندس مكانيك گرايش حرارت و سيالات نيز در معرفي اين رشته مي‌گويد: "دانشجويان اين گرايش در زمينه تهويه مطبوع ، دستگاههاي آب و فاضلاب و گرم كننده ساختمان‌ها و به طور كلي مباحث "تاسيساتي" مطالعه مي‌كنند. در ضمن در اين رشته مباحث مربوط به طراحي نيروگاهها ، موتورهاي احتراق داخلي و طراحي انواع موتورهاي درون‌سوز اتومبيل‌ها مطالعه مي گردد."

گرايش طراحي جامدات گرايش طراحي جامدات به بررسي انواع نيروها، حركتها و تاثير آنها بر اجزاء مختلف ماشين مي‌پردازد. در واقع مهندس طراحي جامدات با توجه به نيازهاي جامعه ، دستگاهها و ماشين‌هاي مختلف را طراحي مي‌كند. محمد رضوي مهندس مكانيك گرايش طراحي جامدات در معرفي اين گرايش مي‌گويد: "هر ماشين از دو قسمت متحرك و ثابت تشكيل شده است. حال بررسي اين مطلب كه حركت مورد نياز ماشين از چه راهي تامين شده و چگونه از منبع توليد به جايگاه مورد استفاده انتقال پيدا كند و بالاخره چگونه از اين حركت استفاده گردد تا بيشترين بازدهي را داشته باشد، در حيطه وظايف مهندسي طراحي جامدات است. همچنين ابداع و پيش‌بيني دستگاه تنظيم ماشين‌آلات نيز از مسايل مطرح در اين گرايش مي‌باشد. در واقع مهندس طراح جامدات بايد تمامي نيروها و گشتاورهايي را كه به هر عضو ماشين وارد مي‌شود بررسي كرده و بهترين حالت قطعه مورد نظر را براي تمامي آن نيروها و گشتاورها و همچنين در براي داشتن بهترين كارايي به دست آورده و كارايي مناسب آن قطعه را در زمان طولاني تضمين كند."

دكتر الستي در معرفي اين گرايش مي‌گويد: " طراحي سيستم ، طراحي ماشين‌هاي تراش، فرز، چاپ و قسمت‌هاي تعليق ، سيستم‌هاي انتقال قدرت و ديناميك يك خودرو، توسط مهندسان اين گرايش طراحي مي‌شود. همچنين يك هواپيما قسمتهاي مربوط به فرود، پرواز، كنترل پرواز به نحوي مربوط به طراحي جامدات مي‌گردد." دكتر قرشي استاد دانشگاه صنعتي شريف نيز در معرفي اين گرايش مي‌گويد: "گرايش طراحي جامدات به طراحي ماشين‌آلات و اجزاي آنها، ارتعاشات ماشين‌آلات، ديناميك آنها و كنترل سيستم‌ها مي‌پردازد." گفتني است كه دو گرايش طراحي جامدات و حرارت و سيالات بسيار نزديك به هم هستند و تنها در 20 واحد درسي با يكديگر تفاوت دارند. بنابراين فارغ‌التحصيلان آنها نيز توانايي‌هاي مشترك زيادي دارند. گرايش ساخت و توليد يك قطعه بايد به چه روشي ساخته شود تا داراي توليدي سريع و ارزان و همچنين كيفيت مناسب و وقت و كارايي مطلوب باشد؟ پاسخ به اين سوال مهم بر عهده مهندسان گرايش ساخت و توليد است. چرا كه به گفته دكتر الستي يك مهندس ساخت و توليد به مسائل مربوط به ساخت بهينه و توليد با كيفيت بالا مي‌پردازد. در واقع اين گرايش بيشتر به مشكلات و معضلات ساخت و توليد مي‌پردازد و در نتيجه نسبت به دو گرايش حرارت و سيالات و طراحي جامدات علمي‌تر است و دو گرايش فوق جنبه عملي‌تر دارند.

دكتر قرشي نيز با تاكيد بر كابردي بودن اين گرايش مي‌گويد: "گرايش ساخت و توليد به زمينه‌هاي كاربردي مهندسي مكانيك مي‌پردازد و مهندس اين گرايش در زمينه شكل دادن فلزات ، طراحي قالب‌ها و ساخت قطعه‌هاي گوناگون فعاليت مي‌كند." گرايش مهندسي دريا يكي از گرايش‌هاي مهندسي مكانيك كه تنها در دانشگاه صنعتي شريف ارائه مي‌گردد، مهندسي دريا (كشتي‌سازي) است چرا كه در دانشگاههاي ديگر از جمله دانشگاه صنعتي اميركبير، دانشگاه خليج فارس و دانشگاه سيستان و بلوچستان، مهندسي دريا به عنوان يك رشته مستقل با سه گرايش مهندسي كشتي‌سازي ، مهندسي كشتي و دريانوردي ارائه مي‌شود. اما چرا دانشگاه صنعتي شريف، مهندسي دريا را به عنوان يكي از گرايش‌هاي مهندسي مكانيك ارائه مي‌دهد؟ دكتر الستي در پاسخ‌ به اين سوال مي‌گويد: "مهندس دريا گرايش كشتي‌سازي مسائلي از قبيل طراحي بدنه، استحكام بدنه، سيستم‌هاي پيشرانه (موتور گيربكس) ، پايداري كشتي در مقابل امواج كناري جانبي كشتي و طراحي مربوط به ناوبري (مسيريابي كشتي) را مطالعه مي‌كند كه همه اين مسائل در گرايش‌هاي ديگر مكانيك نيز مطرح مي‌شود و فقط مهندسي كشتي‌سازي اين مسائل را به صورت تخصصي در ارتباط با كشتي و سازه‌هاي دريايي مثل اسكله‌ها و سكوهاي نفتي متحرك مطالعه مي‌كند. به عبارت ديگر يك مهندس دريا ، مهندس مكانيكي است كه در كاربردهاي دريايي مشغول به كار مي‌باشد." گفتني است كه در دانشگاه صنعتي شريف، رشته مهندسي هوا و فضا نيز در دانشكده مكانيك ارائه مي‌گردد و اساتيد اين دانشكده ، مهندسي هوا و فضا را يكي از گرايش‌هاي مكانيك به شمار مي‌آورند.

آينده شغلي ، بازاركار، درآمد:

در حال حاضر دانشجوي توانمند مهندسي مكانيك پس از فارغ‌التحصيلي مشكل كاريابي ندارد چرا كه به گفته دكتر دورعلي توسعه سخت‌افزاري و رشد مسايل مهندسي ، گرايش به سمت توليد داخل و ايجاد تكنولوژي توليد تجهيزات و وسايل در داخل كشور و روي آوردن به خدمات مهندسي در داخل كشور به علت محدوديت‌هاي ارزي و كاهش درآمدهاي نفتي، باعث رشد چشمگير بازاركار مهندسان مكانيك در ايران شده است. دكتر دورعلي در ادامه مي‌گويد: "يك مهندس مكانيك در حال حاضر در زمينه‌هاي مختلفي فعاليت مي‌كند كه از جمله آنها مي‌توان به موارد زير اشاره كرد: طراحي و ساخت تمامي ماشين‌آلات و قطعات آنها، اعم از ماشين‌آلات توليدي تمامي صنايع، لوازم خانگي و تجهيزات پزشكي. - طراحي و ساخت تجهيزات مكانيكي نيروگاههاي فسيلي، اتمي ، خورشيدي ، بادي و آبي. - طراحي و ساخت تجهيزات و سيستم‌هاي انتقال و تصفيه آب، سيستم‌هاي مكانيكي و كنترلي پالايشگاهها و كارخانجات شيميايي. - طراحي و ساخت تاسيسات حرارتي و برودتي ساختمانها و اماكن، بالابرها و آسانسورها و سيستم‌هاي حمل و نقل. - ساخت ماشين‌آلات تغليظ و بازيافت مواد مثل كارخانجات قند، كاغذسازي ، سيمان ، نساجي ، نمك و كنسانتره . - طراحي و ساخت وسايل و تجهيزات حمل و نقل زميني، دريايي و هوايي. - ساخت تجهيزات دفاعي مانند تانك، راكت، اژدر و پلهاي متحرك - ساخت روبات‌ها ، بازوهاي مكانيكي و سيستم‌هاي توليد. در ضمن يك مهندس مكانيك مي‌تواند به عنوان كارشناس و مشاور فني در بانك‌ها ، شركت‌هاي سرمايه‌گذاري و بيمه و شركت‌هاي بازرسي و نظارت امور بين‌المللي فعاليت بكند."

دكتر الستي نيز در اين زمينه مي‌گويد: "در همه جاي دنيا يك فارغ‌التحصيل مهندسي مكانيك مثل يك موم خام است كه دانش كافي دارد و در هر زمينه‌اي كه كار كند مي‌تواند در آن زمينه متخصص بشود. براي مثال مي‌تواند در تحليل و طراحي خودرو، در طراحي و ساخت ماشين‌هاي ابزار و حتي در تدوين و توليد برنامه‌هاي كامپيوتري فعاليت بكند. يعني رشته مكانيك زمينه كار و زمينه انتخاب بسيار گسترده‌اي را در مقابل فارغ‌التحصيلان اين رشته قرار مي‌دهد." دكتر قرشي نيز در مورد فرصت‌هاي شغلي، گرايش مهندسي دريا مي‌گويد: "بدون شك چون مهندسي دريا نسبت به گرايش‌هاي ديگر رشته مكانيك تخصصي‌تر است، فرصت‌هاي شغلي آن نيز محدودتر مي‌باشد اما با اين وجود فارغ‌التحصيلان اين گرايش مي‌توانند در كارخانه‌هاي كشتي‌سازي كشور مثل كارخانه كشتي‌سازي "صدرا" در بوشهر ، كارخانه "نكا" در شمال و "اروندان" در خليج فارس مشغول به كار گردند و يا در سازمان بنادر و كشتي‌راني وظيفه ساخت سكوهاي شناور را بر عهده بگيرند."

توانايي‌هاي مورد نياز و قابل توصيه :

مكانيك بهشت رياضيات است. اين جمله زيبا از "لئونارد اولر" رياضي‌دان بزرگ سوئيسي، بيانگر ارتباط تنگاتنگ رياضيات با مكانيك است. در واقع مهندسي مكانيك بخصوص در گرايش حرارت و سيالات از مباحث و مسايل رياضي بسيار استفاده مي‌كند. از سوي ديگر همان‌طور كه پيش از اين گفتيم مكانيك بخشي از علم فيزيك است و حتي دانش‌آموزان دوره متوسطه نيز با علم مكانيك در كتاب فيزيك خود آشنا مي‌شوند و اين علم بخصوص در گرايش طراحي جامدات اهميت بسياري دارد. به همين دليل دانشجوي مهندسي مكانيك بايد در دو درس رياضي و فيزيك قوي بوده و همچنين از هوش، استعداد و قدرت تجسم خوبي برخوردار باشد. دكتر الستي در مورد توانايي‌هاي لازم براي دانشجوي اين رشته مي‌گويد: "فعاليت در رشته مهندسي مكانيك بسيار متنوع است و در نتيجه هم دانشجوي علاقه‌مند به كارهاي تئوريك مي‌تواند جذب اين رشته شده و در بخش‌هاي نظري و تئوري فعاليت كند و هم دانشجوي خلاق و علاقه‌مند به طراحي و ساخت وسايل و دستگاههاي مختلف مي‌تواند اين رشته را انتخاب نمايد. اما بدون شك يك مهندس مكانيك موفق كسي است كه به ياري دو بال علم و عمل پيشرفت كند. به همين خاطر من در دانشگاه ، دانشجويان را تشويق مي‌كنم كه پروژه‌هاي تحقيقاتيشان تلفيقي از كار تئوريك و عملي باشد."

دانشجوي اين رشته بايد از نظر جسمي آمادگي كار در محيطهاي پرجمعيت و كارخانجات دور از شهر را داشته باشد. وضعيت ادامه تحصيل در مقاطع بالاتر: امكان ادامه تحصيل در مقاطع كارشناسي ارشد و دكتراي تخصصي ميسر مي‌باشد. در دوره كارشناسي ارشد 32 واحد و در دوره دكترا 48 واحد درسي ارايه مي‌گردد. رشته‌هاي مشابه و نزديك به اين رشته : رشته مهندسي مكانيك به عنوان جامع‌ترين رشته مهندسي داراي دروس مشترك با اغلب رشته‌هاي مهندسي ديگر نظير مهندسي دريا ، مهندسي شيمي، مهندسي هوا فضا و ... مي‌باشد.

مصاحبه با دانشجوي مشغول به تحصيل : مهندسي مكانيك جامع‌ترين رشته مهندسي است كه در آن با اصول اساسي طراحي تمامي سيستمهاي محيط پيرامون آشنا مي‌شويم . دروس اين رشته غالبا كاربردي بوده و در ارتباطي تنگاتنگ با دروس رياضيات و فيزيك است. دانشجوي اين رشته بايد فردي خلاق و داراي قدرت تجسم كافي باشد تا بتواند در طراحي مكانيزمها موفق باشد.

وضعيت نياز كشور به اين رشته در حال حاضر :

دانش مكانيك دانش زندگي است . در هر مجتمع و كارگاه صنعتي نياز به فارغ‌التحصيلان اين رشته امري ضروري و مشهود است و با توجه به حركتهاي صنعتي اين چندساله اخير كشور مهندسين مكانيك بيش از پيش در گرداندن چرخ صنعت دخيل شده‌اند و راه همواره براي رشد و ترقي آنها گشاده است. نكات تكميلي : رشته مهندسي مكانيك داراي واحدهايي ملموس و كاربردي است ولي داشتن شناخت كافي نسبت به اين رشته قبل از انتخاب آن ضروري است. اغلب واحدهاي اين رشته داراي رياضيات ديفرانسيلي پيچيده و تجسم فيزيكي هستند كه منجر به سخت‌شدن اين واحدها مي‌شوند. ضمنا واحدهاي كارگاهي و فعاليت در واحدهاي توليدي نيز از ويژگي‌هاي اين رشته مي‌باشد كه داوطلبان آن را با محيطهاي صنعتي آشنا كرده و پيوند مي‌زند

ورود

نقشه کشی صنعتی

ارسال های توصیه شده

sun_chap 91

لینک به دیدگاه

sun_chap 91

لینک به دیدگاه

sun_chap 91

لینک به دیدگاه

sun_chap 91

لینک به دیدگاه

sun_chap 91

لینک به دیدگاه

sun_chap 91

لینک به دیدگاه

sun_chap 91

لینک به دیدگاه

بیگلی 110

لینک به دیدگاه

amirgb 8546

لینک به دیدگاه

sun_chap 91

لینک به دیدگاه

sun_chap 91

لینک به دیدگاه

sun_chap 91

لینک به دیدگاه

sun_chap 91

لینک به دیدگاه

sun_chap 91

لینک به دیدگاه

sun_chap 91

لینک به دیدگاه

sun_chap 91

لینک به دیدگاه

sun_chap 91

لینک به دیدگاه

sun_chap 91

لینک به دیدگاه

sun_chap 91

لینک به دیدگاه

sun_chap 91

لینک به دیدگاه

به گفتگو بپیوندید

سایت نواندیشان

انجمن نواندیشان

جریان فعالیت های من

کسب درآمد کنید