6f/2 (34544)

رفتن به محتوا

6f/2 (34544)

بسمه تعالی

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد کرج

«گزارش نهایی طرح پژوهشی»

سنتز ترکیبات لیمونن (و بورنئول) از روغن تربانتین

مجری طرح :

عباس احمدی

1383-1382

گیاهان معطر عموماً به دسته ای از گیاهان اطلاق می شود که حاوی ترکیبات معطر و یا بعبارت دیگر اسانس هستند . این قبیل گیاهان با تنوع فراوان در کشورمان گسترده شده اند . امروزه استفاده از روغنهای اسانس در صنایع بهداشتی ، آرایشی ، غذایی و داروئی به قدری وسیع است که در بسیاری از کشورها مقادیر زیادی از این اسانس ها و یا ترکیبات تشکیل دهند آنها بصورت سنتزی تهیه می شوند .

انسان های طبیعی بدلیل عدم خطرات ناشی از آلودگی با مواد شیمیایی و نیز بو و اثر ویژه که در ترکیبات سنتزی براحتی قابل دسترسی نیست ، بسیار قابل توجه می باشند . در کشور ما با وجود تنوع آب و هوایی و شرایط مناسب کاشت و پرورش گیاهان معطر ، اسانس های استخراج شده از این گیاهان نه تنها می توانند نیاز داخلی را رفع نمایند ، بلکه می توانند جایگاه مهمی را در صادرات کشور داشته باشند . در هر حال توضیح و تبیین و موارد کاربرد یک اسانس در درجه اول به شناخت علمی آن مربوط می شود .

در واقع ترکیبات معطر گیاه یکی از پدیده های جالب متابویسم گیاه است و بیشترین میزان رایحه را می توان از طریق گلهای تازه احساس نمود که از حضور مقادیر ناچیزی از روغنهای اسانسی در گلبرگها ناشی شده است .

روغنهای اسانسی گاهی در شکل آزاد ، مانند اسانس موجود در گل رز و اسطوقدوس و گاه بصورت گلوکوزید است که تحت شرایط مطلوب و در حضور آنزیم و با عمل تخمیر به شکل آزاد در می آید (مانند اسانس یاس) . البته روغنهای اسانسی در سایر اندامهای گیاه نیز وجود دارند ، نظیر گل ، برگ ، پوست تنه گیاه و …

روغنهای اسانسی از دیدگاه شیمیایی ، مخلوطهای بسیار پیچیده شامل ترپن ها و سسکوئی ترپن ها و مشتقات اکسیژنه آنها و ترکیبات دیگر هستند .

اکثر ترکیبات تشکیل دهنده اسانس ها ، خواصی دارند که استفاده از آنها را به صورت فرآورده های داروئی ، بهداشتی و غذایی امکانپذیر می سازد و بطور کلی ترکیبات متشکله اسانسها را می توان به سه دسته مهم زیر تقسیم بندی نمود .

1)مونوترپن های اکسیژن دار

2)مونوترپن های بدون اکسیژن

3)سسکوئی ترپن ها

مونوترپن ها می توانند خطی ، یک حلقه ای و یا دو حلقه ای باشند . مونوترپن های اکسیژن نیز می توانند به فرمهای الکلی ، کتونی ، آلدئیدی و غیره باشند .

سقز از نظر شیمیائی جزء خانواده صمغ های طبیعی است . این دسته از مواد از منابع طبیعی بدست آمده و دارای خواص مختلف فیزیکی و شیمیایی هستند . استخراج این مواد از پوست درختان صورت می گیرد که بصورت طبیعی یال مصنوعی شکافته شده و این مواد به شکل مایع غلیظ از آن خارج می شوند که در مجاورت هوا بخشی از مواد صمغ تبخیر می گردد (مواد فرار) و باقیمانده که قابل تبخیر نمی باشد ، در مجاورت هوا عمل اکسیداسیون و پلیمریزاسیون تدریجی در آن انجام می گیرد و به ماده خشک و جامدی تبدیل می گردد ه در اغلب حلالهای آلی حل می گردد .

اصولاً صمغ های طبیعی را نسبت به زمان نگهداری و حلالیت به دو گروه محلول در الکل و محلول در روغن تقسیم می کنند. این مواد اصولاً قابل کریستالیزاسیون نبوده و دارای وزن مولکولی بالای 2000 می باشند و نقطه ذوب مشخصی هم ندارند .

جهت استخراج صمغ ، ابتدا یک برش V شکل در پوسته درخت ایجاد نموده و مایع و غلیظ صمغ خارج شده را جمع آوری می کنند و از هر برش در حدود 4-3 کیلوگرم مایع صمغ بدست می آید . صمغ استخراج شده را به کمک حلالهای آلی رقیق نموده و پس از ته نشین شدن ذرات و ناخالصی ها ، عمل فیلتراسیون را انجام می دهند و آنگاه صمغ تصفیه شده را تقطیر می کنند .

در اثر تقطیر صمغ رقیق شده با حلالهای آلی ، مواد فرار تشکیل دهنده صمغ بنام روغن تربانتین جدا شده و آنچه که بصورت جامد باقی می ماند ، بنام روزین یا لکوفن (به فارسی : سقز) نامیده می شود .

منابع اصلی استخراج صمغ گیاهی از انواع درختان جنگلی سوزنی برگ و پسته کوهی است که در ایران گونه هایی از پسته کوهی در مناطق فارس ، کرمان ، باختران ، کردستان و آذربایجان غربی می روید و ارتفاع آن بیش از پانزده متر و تاجی گرد و بزرگ و تنه های قطور به قطر نیم متر و بصورت ناصاف و تیره دارد . این درخت به نامهای بنه ، ون و گودن نیز معروف است .

اصولاً روغن تربانتین بعنوان ماده اولیه جهت تهیه اسانس و عطریات و نیز بعنوان حلال در صنایع رنگ سازی مصرف دارد . این روغن مخلوطی از هیدروکربنهای سیکلیک با یک باند مضاعف است که اصطلاحاً بنام هیدروکربنهای ترپنی نامیده می شود و نسبت آنها در روغنهای ترپانتین محتلف ، یکسان نیست و مقدار درصد آنها در صمغ های حاصله از انواع گونه های درختان جنگلی ، متغیر است .

جدول زیر نسبت درصد این مواد را در روغن تربانتین نشان می دهد :
درصد اجزاء روغنی

96-59 آنها پینن

23-6/0 بتاپینن

24-1/0 3-کارن

2-0 سایر ترپنها

شناسایی و تعیین مقدار ترکیبات موجود در صمغ طبیعی ایران :

روش تقطیر ، اولین روش جهت شناسایی ترکیبات فرار موجود در صمغ است . برای این منظور ،‌ابتدا مقدار 50gr از صصمغ را در یک بالون 1 لیتری مجهز به سیستم بخار توزین نموده و سپس تقطیر ترکیبات فرار (روغن تربانتین) صمغ را به کمک بخار آب انجام می دهیم . عمل تقطیر با بخار آب را تا مرحله ای ادامه می دهیم که ذرات روغن همراه با قطرات آب کندانسه شده نباشد . در این حالت سیستم بخار را قطع کرده و تقطیر را قطع می کنیم . محصول تقطیر شده که شامل دو فاز آلی (روغن تربانتین) و فاز آبی می شود را توسط دکانتور جدا می کنیم . فاز آلی (روغن تربانتین) را با سولفات دیم ایندر ، خشک می‌کنیم .

حال محتوی بالون تقطیر را درحالت گرم در یک بشر دو لیتری که محتوی یک لیتر آب باشد ، خال ینموده و در نتیجه سرد شدن ناگهانی ، صمغ کاملاً جامد شده و بصورت نامحلول در آب باقی ماند که اصطلاحاً آنرا سقز می نامند که پس از جدا شدن و خشک کردن ، توزین می شود .

جدول زیر درصد مواد فرار و غیرفرار را در صمغ طبیعی ایران نشان می دهد :

سمغ طبیعی ایران درصد مواد

مواد فرار (روغن تربانین) 6/31

مواد غیرفرار (سقز)‌ 4/68

ضریب شکست نقطه جوش درصد وزنی روغن تربالتین

4654/1 156 90 آلفا پینن

4735/1 167 9 بتا پینن

475/1 171 6/0 دلتا پینن

– – 4/0 سایر

سمیت :

روغن تربانتین بر روی پوست و بافتهای ارگانهای تنفسی و چشم اثر می گذارد و مسمومیت بالای 100 ppm از آن در انسان ایجاد رگیجه ، ضربان شدید قلب و در حالت بسیار نادری باعث ناراحتی کلیه می شود . به هر حال در غلظتهای پائین تر از 100ppm ، اصولاً ایجاد ناراحتی نمی کند و بوی آن نیز در حدود غلظتی 200ppm قابل ملاحظه می باشد .

موارد استعمال روغن تربانین و فرآورده های حاصل از آن :

روغن تربانتین خام به عنوان حلال برای آلکید رزین ها ، روغن ها و لاکها و نیز رنگهای نقاشی مصرف می شود و به دلیل ایجاد پروکسید ، خشک شدن رنگهای

روغنی تسریع می کند .

مشتقات مهم حاصله ازروغن تربانتین :

چون در حدود 90 درصد از روغن تربانتین ایران را آلفاپینن تشکیل می دهد ،‌بنابراین برای سنتز اسانس های مختلف از این ماده ، از طریق واکنش بین آلفاپینن و واکنشگرهای مختلف خواهیم نمود :

دیاگرام روغن تربانتین ایران :

کار عملی :

بدلیل آنکه قسمت اعظم (در حدود 90 درصد) روغن تربانتین موجود در ایران را ماده آلفاپینن تشکیل می دهد ، بنابراین روغن تربانتین تقطیر شده را به عنوان منبع غنی شده از آلفاپینن ،‌بعنوان واکنشگر در نظر گرفته و چون این روغن در ایران به مقدار زیادی وجود داشته و از نظر قیمت نیز درحد مناسبی است ، بنابراین قادر خواهیم بود با انجام یکسری از واکنشها ، سایر ترکیبات اسانسی را از این ماده بدست آوریم .

روغن تربانتین موجود در بازار بدلیل وجود ناخالصیهائی ، به شکل مایع زردرنگ ویسکوزی است که برای مصرف بایستی تقطیر شود . برای این منظور ابتدا بایستی روغن موردنظر را تحت خلاء تقطیر با بخار آب نمائیم و محلول را که مایع روغنی شفافی است ، بدست آورد و بقیه اعمال بر روی این روغن تقطیر شده (غنی از آلفاپینن انجام شده و اسانسهای مختلف از آن سنتز می شوند .

الف)آلفاپنین ()

این‌ماده‌با نام شیمیایی ، pinene ، 2-pinene ، 2,6,6-Trimethylbicyvlo[3,1,1]hept -2-ene ، و فرمول بسته و فرمول گسترده فوق ، یک مونوترپن هیدروکربنی دو حلقه ای است که از نظر تجارتی بسیار مهم است . این ماده در طبیعت به اشکال ایزومری مختلفی وجود دارد (d ، L ، dL).

شکل d در pinus halepensis (تربانتین یونانی) و p.sylvestris (تربانتین روسی) و اسانس چوب (kinaki) به عنوان جزء اصلی بین 60-80% وجود دارد . ایزومر یا ، در روغن تربانتین اسپانیایی به میزان 90 درصد و در تربانتین استرالیائی در حدود 95 درصد وجود داد . این ماده بصورت مخلوط با بتاپینن در تعداد زیادی از اسانس ها وجود دارد .

آلفا پینن از روش تقطیر جزء به جزء براحتی از منابع آن قابل استخراج است .

نوع راسمیک این ترکیب (موجود در روغن تربانتین) حالت مایع و یونی مخصوص تربانتین را دارد و در حلال آب غیرمحلول بوده و در الکل واتروکلروفرم و اسید استیک گلاسیال محلول می باشد .

ترپن هایی مثل آلفا و بتاپنین در واکنشهای متعددی مثل ایزومریزاسیون ، اکسیداسیون ، هیدراسیون ، هیدروبوراسیون و … شرکت می کنند و تولید ترپن هایی را می کنند که بوی مشخص چوبی کافوری ، لیموئی ، نعناعی ، علفی ، خاکی ، میوه ای و گلی دارند و بطور گسترده در تهیه عطرها و چاشنی ها و مواد داروئی و پلیمرها بکار می روند . همچنین از پینن ها (آلفا و بتاپینن) در تهیه ترکیبات ترپنوئیدی دیگری که اکثراً مصرف اسانس دارند، مانند terepinolene، terpine hydrate، terpineol، camphor، caphene، ocimene استفاده می شود.

می توان گفت که آلفاپیشن یکی از شناخته شده ترین ها است که سنتز شیمیایی آن سالهاست که انجام می گیرد. ترپن های تربانتین در ساخت صابونها، کرمها، عطرها، بخورها، پاک کننده ها، رنگها، روغن ها، لاکها، روکش ها، لاستیک ها، جسبها، کاغذها، صنایع نساجی، داروهای ضد عفونی کننده، حشره کش ها، آفت کش ها، چرم‌ها و حلالها بکار می رود.

از خود محصول پنین در مقادیر کم برای تهیه اسانس های مصنوعی گلابی، جوز هندی، شمعدانی، اسطوقدوس و کاج استفاده می شود.

ب)تهیه بتا-پنین (-pinene)

از آنجا که بتاپنین [2(10)-pinene] در تهیه بسیاری از اسانس هایی از این خانواده بعنوان ماده اولیه شرکت دارد و براختی نیز می توان آنرا از آلفا-پنین بدست آورد. بنابراین در مرحله بعدی، پس از خالص سازی روغن تربانین و جداسازی اجزاء فرار بصورت مخلوط (قسمت اعظم آن آلفا-پنین می باشد) بنا-پنین را تهیه می کنیم.

لبته برای تهیه بنا-پنین و همچنین لیموننن و بورنئول روشهای بسیاری در نابع جستجو شده بدست آمد که بیشتر از طریق استفاده از یکسری زشولیتهای مخصوص قابلیت و راندمان بالا و نیز در بعضی روشها، استفاده از یکسری واکنش گرهای مخصوص انجام می شد که کلاً در هر مرحله بعد از انجام یکسری آزمایشات، بهترین روش انتخاب نموده و آنرا انجام می دهیم:

برای تهیه بتا-پنین، مقدار 1 گرم بنزوتیف اسید را به همراه 55cc از آلفا-پنین تقطیر شده از روغن تربانین تقطیر شده استفاده کردیم)و به انئازه سراسپاستول به آن هیدروکینون در دمای درون یک صاوبن 50 میلی لیتری اضافه نموده و به مدت 48 ساعت رفلاکس می کنیم و پس از اتمام مدت حرارت دادن، عمل خنثی سازی را انجام داده و بعد از استخراج با حلال آلی و خشک نمودن آن با سولفات سدیم انیدر ماده را بدست آورده و مجدداً آنرا با بخار آب تقطیر می کنیم.

ج)لیموننن

لیموننن با فرمول بسته و ساختمان نسوق سونوترپن حلقوی است که به فرمهای راستگرد (d)، چپگر (L) و فرم راسمیک (dL) وجود دارد.

لیموننن مایع بی رنگی است که بسوی شبیه لیمو دارد. در آب غیر محلول بوده ولی در الکی حل می شود. لیموننن در مجاورت هوا یک لایه اکسید تشکیل می دهد که این لایه رفتاری شبیه لاستیک ی روعنهای خشک شونده دارد.

این ماده که در حقیقیت ماده تلخ و مرکبات و لیمو است دارای اثر سمی و تحریک کننده پوست(سوزش آور) می باشد. بخارات آن اثر میکروبهای مولد بیماری نظیر منگوکوک را در مدت 15 دقیقه و با سیل تیوفیئید را حداقل در 1 ساعت و ملد ذات الریه را در مدت 3-1 ساعت، استافیلوکوک طلایی را در مدت 20 دقیقه و استرپتوکوک را در مدت 12-3 ساعت، باسیل مولد را در مدت 5 دقیقه و باسیل مولد دیفتری را در مدت 20 دقیقه خنثی می کند.

لیموننن در فرمول فرآورده های داروئی نظیر قرض بی کربنات سدیم و پمادهای عفونی کننده وارد می شوند. همچنین در ساخت ویتامین A، از لیموننن استفاده می شود.

این ماده همچنین در حدود 95 درصد روغنهای با طعم لیمو یا انگور را تشکیل می دهد و به عنوان یک کجصول جانبی در صنعت مرکبات به قدار زیادی تولید می شود.

این ماده در عطرسازی، مغطر نمودن مواد آرایشی، ساختن صابونهای رنگی، خوشبو کننده ها، طغم دهنده ها و به عنوان حلال در ساخت رزیسن ها و مرطوب کننده ها بکار می رود.

برای تضفیه این ماده، مقدار 4.3 گرم از آلفا پنین زا درون یک بالون 50 به همراه مکنت انداخته و مقدار 2.7 گژرم از اسید سالیسیلیک و مقدار 1 گرم استامپ را به آن افزوده و به مدت 45 ساع در دمای رفلاکس می کنیم و سپس محصول تیره بدست آمده را ‍(dl لیونسن) توسط بخار آب تقطیر می کنیم و سپس محصول روغنی بدست آمده را توسط حلال آبی استخراج نموده و با سولفات سدیم اسید خشک می کنیم.

بورنتول (Borentol)

در این پروژه تحقیقاتی، هدف فقط تهیه اسانس لیموننن بوده است ولیکن با توجه به جستجو در منابع و نزدیکی ساختار اسانس بورنتول با اسانس لیموننن و راحتی سنتز آن از اسانس لیموننن بعنوان یک اسانس دیگر بر روی سنتز این ماده نیز کار کردیم.

این اسانس جزو خانواده لیموننن بوده و بوی آن شبیه لیموئی تند است. برای ساخت این اسانس از روغن تربانتین و آلفاپنین، می بایستی تقریباً اعمالی نسبتاً مشابه با اسانس لیموننن را انجام داد ولیکن با کمی تغییر، نحوه عمل بدین صورت است که مقدار 4.5 گرم از آلفا-پنین را درون یک بالون 50 همراه مگنت انداخته و مقدار 2.7 گرم اسید سالیسیلیک را به آن افزوده و به مدت 45 ساعت آنرا در دمای رفلاکس می کنیم و سپس محصول تیره رنگ بدست آمده را توسط سود قلیلیی نموده و سپس توسط بخار آب تقطیر می کنیم. محصول روغنی بدست آمده پس از استخراج با حلال آلی و خشک کردن با سولفات سدیم ، بورنتول خواهد بود که به شکل جامد بوده و نقطه ذوب آن می باشد(فرم dl) که می توان آنرا توسط رقیق کردن در حلالهای خاص بعنوان اسانس بکار برد.

نتیجه گیری :

در این مدت ما توانستیم دو اسانس خوشبو با بوی لیمویی ساده و لیمویی تند را از روغن تربانتین ایران (شامل حدود %90 آلفاپینن) سنتز نمائیم . جالب آن است که بدانیم تولد این دو اسانس که در صنایع مختلف آرایشی و بهداشتی و داروسازی و … مصرف عمده دارند (بویژه لیمونن) در مقیاس آزمایشگاهی با موقعیت و صرفه اقتصادی همراه بوده و به نسبت اسانس های لیموئی خارجی ، قیمت مناسبی دارد و می تواند جایگزین منابی برای این اسانس ها در صنایع فوق الذکر باشد .

---

برای مشاهده مطالب دیگر کلیک کنید

راهبری نوشته‌ها

gl/l (1112)

رفتن به محتوا

gl/l (1112)

م1

شیمی علمی که ازساختمان ماده وتغییرات باطنی ان صحبت می کند وبعبارت دیگرمی توان گفت که شیمی ازترکیبات اتمهابحث می کند .انسان برای زندگی بهتربه موادی احتیاج داردکه بیشتر انهابطورطبیعی ساخته واماده نیست وناچاراست که هریک رابنحوی تهیه نماید وازانهااستفاده مخصوصی نماید.علمی که ازاین مواد بحث می کند شیمی نام دارد.به عقیده محقق هندیا((مهدی حسن )) لغت ((شیمی))ازکلمه چینی ((چین ای)) به مفهوم((عصاره طلاسازی))اشتقاق یافته است که درلحجه فوکین واقع درجنوب چین کیمیا تلفظ می شود پس این خاطرنشان می کندکه فعالیتهای شیمی توسط اعراب وچینی هادرنواحی مذکورصورت میگرفته است واین لغت نیزبه وسیله بازرگانان عرب به غرب راه یافته است. هدف ازاین مقاله تحقیقی شناخت تاریخی شیمی میباشدبنابراین مطالب ان به وسیله فصول زیر مورد بررسی قرار می گیرد:

1 -فصل اول:دانش شیمی ومختصری ازتاریخچه تکامل ان

2-اغازشیمی نوین وگستر ش ان

صفحه2

فصل اول

دانش شیمی ومختصری ازتاریخچه

تکامل آن

صفحه3

چگونگی پیدایش وتکامل علم شیمی

شیمی درزندگی بشردخالت داشته والان نیز اهمیت بیشتری یافته است هرچه مردم پیشرفت می کنندنقش شیمی درشئون مختلف زندگی بارزترمی شود.

احتیاجات مادی انسانهارامجبورکرده است که تلاش نمایندوزندگی بهتری بسازدبدون شک اولین قدم راکه در راه ترقی علم شیمی برداشته شده است باکشف اتش واستفاده ازان اغازگردید.بشرطی سالیان دراز از اتش برای گرم کردن وپختن غذاهااستفاده می نمود.

ازوجودبعضی ازفلزات که درپارهای ازسنگهابوده اطلاع حاصل کرده وبه تهیه اجروشیشه پرداخت.اثارگذشتگان نشان می دهد که معلومات انهانسبت به اشیاء باگذشت قرون متمادی ضمن تجربیات متعددوطولانی حاصل گشت شواهدزیادحکایت داردکه عده ای ازفلزات مانندمس رادرشش هزارسال قبل می شناختند.درچهارهزارسال پیش الیاژهایی نظیرمفرغ(الیاژی است ازمس وقلع)رامورداستفاده قرارمی داده اندوخواص ان رابطورتجربی می دانستند .طلانیزدران اعصارکشف شد زیرافلزی است که درطبیعت بصورت خالص یافت می .شود

هنرلعاب دادن ظروف که بعداًمنجربه ساختن شیشه گشت چندی پیش از ان رواج پیداکردونقاشیهای روی اجسادمومیائی انجام گشته ودرمصریافت شده نشان می دهدکه کارگران وهنرمندان ان عصرقادربه ساختن شیشه رنگی بوده اند وجواهرهای قیمتی رامی تراشیده اند.

دانشمندان درپی ان بودندکه به رموز و اسرار طبیعت واقف گردندوحقیقت ماده رادریابندولذالفظ حکیم به کسی اطلاق می شد که علت العلل اشیاء رابداند.فلاسفه راجع به ماده عقایدمختلفی ابراز می داشتندبرخی راعقیده بر ان

صفحه4

بودکه تمام اجسام موجود در دنیا از یک ماده اولیه بنام(ماده المواد)تشکیل شده است بنابر این هرکسی ان راجسم بخصوصی تصورمی کردمثلاً تالس اصل اشیاء را آب وذیمقراطیس آتش می پنداشت.

نام عنصر اولین دفعه به وسیله افلاطون برده شدوپس از ان ارسطو وپیروانش ماده را ازچهارعنصرآب؛آتش؛بادوخاک می دانستندوبرای هریک خواصی درنظرمی گرفتندبه عقیده ارسطوچهارعنصرمذبورمبداکلیه موادمی باشدبه عبارت دیگردانشمندمذکوراعتقادداشت ازترکیب عناصربه نسبتهای مختلف اجسام گوناگون بوجودمی اید.مثلاآب را یکی از عناصر می دانست که درساختمان فلزات یافت می شود واستدلال می کردچون فلزات مانندآب مایع می گردند تئوری عناصرچهارگانه تا اواخرقرن هفدهم دوام یافت.

دموکراتوس (370 -460 ق.م)فیلسوف یونانی حدود450 سال قبل ازمیلاداعلام کرد که ماده ازذرات ریزی بنام اتم (غیرقابل تجزیه)تشکیل یافته است.تااینکه دالتن درسال1808 فرضیه اتمی خویش رامعرفی کرد.

کیمیاگری

هنرکیمیاگری که مصریان قدیم آن را هنر مقدس می خوانندمنحصراً دراختیار روحانیون مصربوداین علم ازاسکندریه که مرکز علمی ان زمان بود به ایران امد وازاینجا به اروپای غر بی رفت.

کیمیاگران به وجودجسم مرموزی بنام سنگ فیلسوفان (اکسیر)معتقدبودندوخیال می کردندکه باکشف این سنگ مس رابه طلاوسرب رابه نقره تبدیل کنندولی هیچگاه دراین راه موفق نشدندلیکن درخلال این کارها و ازمایشات پاره ای ازموادکه مورداستفاده می باشدوهمچنین روش عملیاتی که درازمایشگاههای شیمی متداول است ازان دوره ها به جای مانده است.

صفحه5

عده ای ازکیمیاگران متوجه گیاهان شده بودندوازراه تصفیه وتقطییر توانستندعصاره های مختلفی بدست اورند که بعداً به تدریج داروهای گیاهی ازانهاساخته شد.طی این کاوشها پزشگان و کاوشگران درپی اکسیری بودندکه تمام بیماریها را درمان کندوبه انسان حیاتی جاودانی بخشد گرچه این تلاش بی اثربود ولی منجر به تهیه بسیاری از ادویه های مختلف شد.

در تمام قرون وسطی پیشرفت قابل توجهی در شیمی نشد زیرا کیمیاگران اطلاعات خود را پنهان می داشتند وتا اواخر قرن هفدهم جزء علوم اسرارامیز بشمار می رفت لیکن در قرن هیجدهم وضع کیمیاگران از هم پاشید ومعلومات انان به صورت علم شیمی درامد علت امر پیشرفت فلسفه، فیزیک،ریاضیات و پیدایش روشهای علمی بود که واقع را اشکارا بیان می کرد.

اولین کسی که با تئوری عناصر چهارگانه مخالفت کرد رابرت بویل (1691-1627 ) انگلیسی بود به عقیده بویل عنصر جسمی تجزیه ناپذیر بود و از ترکیب عناصر اجسام مختلف بوجود می امدند.

لاوازیه(1796-1743 ) فرانسوی بنیانگذار علم شیمی جدیدمحسوب می شود این شیمیدان گفت ما مجبوریم استدلال خود را بر پایه ازمایش قرار دهیم و جز به واقعیت وتجربه به چیز دیگر فکر نکنیم لاوازیه علم و عمل رابا هم توام ساخت و انها راتوسط یکدیگر تکمیل کرد.روشی که لاوازیه در پیش گرفت و موجب تکامل شیمی شد روش شیمی نامیده می شود.

صفحه6

تاریخ تکامل علم شیمی

در تاریخ دانش شیمی پنج دوره متمایز به چشم می خورد :

1-در دوره اول که به سیصد سال بعد از تولد مسیح ختم می شود . چینی ها،شیشه و مصریها رنگ، مواد داروئی و سمی ویونانیان روش استخراج فلزات وتهیه الیاژها، نمک،وکربنات سدیم را کشف کردند.

2-دوره دوم که تا سال 1525 میلادی ادامه داشت دوره فعالیت کیمیاگران است که تمام سعی انان صرف پیدا کردن اکسیر یا سنگ دانشمندان شده تا بتوانند فلزات ارزان قیمت را به فلزات گران قیمت تبدیل کنند.نا گفته نماند که همین کیمیاگران بودند که موفق به کشف عناصر و ترکیباتی شدند.

3-دوره سوم که دوره شیمی پزشگی است که از 1525 میلادی شروع می شود در این عهده است که شیمیدانان معتقد شدند که هدف علم شیمی یافتن اکسیر نیست بلکه تهیه داروهای شیمیایی است.

4-دوره چهارم:دوره شیمی فلوژیستها می باشد این گروه در سال 1777 فرضیه احتراق را منتشر کردند وطبق نظریه انها کلیه سوختها دارای ماده ای به نام فلوژیستن است.وچون بسوزد ماده مذبور می پرد. در سال1766 که کاوندیش (1810-1731 )هیدروژن را کشف کرد پنداشتند که فلوژیستن بدست امده است.

دوره پنجم از اواخر قرن هیجدهم میلادی (زمان لاوازیه) شروع می شود در این دوره است که شیمی به عنوان یک علم مستقل شناخته شد لاوازیه واضع فرضیه ضد فلوژیستن می باشد او ثابت کرد که اگر وزن جسمی زیاد گردد قطعاً با ماده دیگری ترکیب شده است و اگر کم شود حتماً در نتیجه جدا شدن جزئی از ان ترکیب است.

صفحه 7

پس از لاوازیه علم شیمی با سرعت رو به ترقی رفت دالتون ،فرضیه اتمی واوگادرو فرضیه مولکولی،مندلیف وبایر جدول تناوبی عناصر را عرضه کردند کشف رادیم وخواص رادیواکتیو فرضیه ومدل اتمی بوهر ونخستین تخریب اتم به وسیله روترفورد و شکستن هسته اتم به وسیله پرفسور هان وتهیه عناصر مصنوعی پیشرفتهایی بود که بشر درقلمرو علم شیمی نمود تا این علم به پایه ای رسید که امروزه هست وهنوز هم با سرعت ادامه دارد.

دانش شیمی در اسلام

در میان دانشمدان مسلمان تحقیق مسائل هیئت،تواًم با نجوم بود .علم شیمی هم با فن طلاسازی مختلط گشت ولی بااینکه یکی از دو موضوع واقعی ودیگری خیالی بود معهذا هیچ توفیقی در فعالیتهای انان نگشت.

معلومات شیمی که اعراب از یونانیان دریافت کردند محدود بوده است بنابر این بسیاری از مواد مهم مثل تیزاب سلطانی -الکل -جوهر گوگرد-جوهرشوره و عیره منحصراً از اکتشافات مسلمین میباشد علمای اسلامی عمل تقطیر ونظایر ان را که کارهای اساسی شیمی است جاری ومعمول داشتند اینکه در کتب شیمی می نویسند لاوازیه به وجود اورنده علم شیمی است باید گفت که هیچ دانشی خواه شیمی دفعتاً ایجاد نشده چنانچه لابراتورهای 1000 سال پیش مسلمین واکتشافات ارزنده انان دراین علم نبود هیچ وقت لاوازیه نمی توانست قدمی به جلو بگذارد.

اقدم واشهر علمای کیمیاگران جابر میباشد که در اغاز خلافت عباسیان(اواخر قرن هشتم)میلادی حیات داشت برای اینکه شرح بیشتری درباره این دانشمند داشته باشیم میگوئیم که : ابوموسی ،جابرابن حیان از علمای مشهور علم کیمیا است تصنیفات وی زیاده از 1000 جلد می باشد سر

صفحه8

گذشت و حالات او درست معلوم نیست می گویند که وی ساکن خراسان بوده است جابر را دانشمندان کیمیاگر مشرق مانند جلوکی ،شیخ محمد قمری ،ابن وحشیه ومظفر علیشاه کرمانی ربیب امام جعفر صادق (ع) دانسته اند در اینکه شاگرد ان حضرت بوده شکی نیست زیرا درمؤلفات خود مکرر به نام و عنوان آن بزرگوار یاد می کند قسمت بزرگ دانش جابر در حقیقت گیاه شناسی می باشد او در سال 765 میلادی می زیست.

همانطور که اشاره شد نوشته های جابر خیلی زیاد است ولی چون جابر نام در عرب بسیار بود لهذا تمیز دادن تألیفات وی مشکل می باشد و چندین کتاب او به لاتین ترجمه شده است که مشهورترین آن نتایج التکمیل است که در سال 1672 به زبان فرانسه ترجمه گشت وچنین معلوم می گردد تا مدتی این کتاب مستند شناخته شده و مورد استفاده بوده است .

تصانف جابر مانند دائرالمعارف علمی مشتمل بر خلاصه ای از مجموع مسائل شیمی می باشد دراین تصنیفات ترکیباتی ذکر شده که قبلا معلوم نبوده اند واز انها بر می اید که جابر از خواص بعضی گازها نیز اطلاع داشته است.

مسئله تبدیل فلزی به فلز دیگر از مسائلی است که علمای کیمیائی اسلام تا چندین قرن مشغول تحقیق ان بودند هر چند این عقیده مخالف با اصول علمی حاضر ماست ولی مسئله مذبور به اصل دانش شیمی خدمت نمایانی نمود زیرا از این راه عملا بررسیهایی به عمل امده و اکتشافات مهمه ای بدست امد که بدون طمع طلا ان کارها انجام نمی گشت راست است که چیزی که اصل مقصود بود بدست نیامد اما در عوض نتایج دیگری حاصل شد که اگر برای تبدیل فلزات کوشش به عمل نمی امد ان بهره ها هیچ وقت حاصل نمی گشت .

در نوشته های جابر ترکیباتی ذکر شده که قبلا معلوم نبودند:جوهر شوره،تیزاب سلطانی وقلیاب ونوشاد وسنگ جهنم وجیوه قرمز می باشد او

صفحه9

اولین کسی است که در این کتب یک سلسله عملیات شیمیایی از قبیل تقطیر تبخیر ،تبلور،انحلال،تجزیه و ترکیب را بیان نموده است.

دیگر از شیمیدانان در اسلام ابوبکر محمد ابن زکریای رازی می باشد که در شیمی و فلسفه ومخصوصا طب مقام شهرت را حائز گشته است از تاریخ برمی اید که رازی ابتدا ریاست طبی مریضخانه ری را دارا بوده است و بعد زمان خلیفه (مکتفی بالله) به بغداد امده کتابهایی نوشته ودر برخی از انها تهیه جوهر گوگرد را از تقطیر زاج سبز ،الکل را از تخمیر مواد نشاسته ای یا قندی را متذکر شده است اکثر نویسندگان اسلام که هم انان مصروف علوم بوده دارای علم کیمیا هم بوده اند ولی به استثنای کتب رازی و جابر بقیه مفقود گردیده وچیزی از ان در دست نیست.

از دیدن ترکیبات شیمیایی که در کتب طبی عرب ذکر شده روشن می شود که در فن پایه فکر و دامنه معلومات انان تا چه درجه وسیع بوده است و مخصو صا دوا سازی از جمله چیزهایی است که ایجاد ان مخصوص مسلمین می باشد و در رنگ سازی ،استخراج فلزات،ساختن فولاد و چرم سازی مهارتی که داشته اند ثابت می شود که انان در صنعت وحرفه هم از علم کیمیا استفاده نموده وان را بکار می بردند.

فنون واکتشافات(اطلاعات صنعتی)

مسلمین بطور عمل در صنایع با تحقیقات علمی دوش به دوش جلو رفتند و به واسطه همین معلومات بود که تازگیهایی در حرفه های انان موجود می باشد نتایجی که از بررسیها بدست امده است انان در استخراج معادن از قبیل طلا واهن ،مس ،فولاد ،گوگرد،جیوه و از شمشیرهایی که ساخته اند بر می اید که در اب دادن فولاد درجه کامل را داشته اند منسوجات ،اسلحه ،چرمهای ساخته

صفحه10

و کاغذ انان در دنیا مشهور بوده یکی از اکتشافات مهم مسلمین کشف باروت بوده است که بطور مختصر در این باره توضیح می دهیم :

اقوام وملل مختلف اسیا در قدیم مواد ناریه در جنگ استعمال می نمودند و تا قبل از قرن هفتم میلادی این مواد به اروپا نیامده بود .می گویند اول کسی که ان را به قاره مذکور اورد کالینکcallinique می باشد کالینک یک نفر معمار شامی بوده است زمانی که اعراب قسطنطنیه را محاصره کردند یونانیان این مواد اتشزا را بکار بردند و پیشرفت نمایانی حاصل نمودند امپراطور روم انرا جزء اسرار دولتی قرار داده بود طبق تحقیقات جرم محروق از گوگرد،قطران وچربیها ترکیب گشته و نسخه ان هم در کتب قدیم موجود است مسلمین نسخه مذکور را خیلی زود بدست اوردند و استعمال ان تا این درجه شایع بود که مطابق اقوال نویسندگان جزء اعظم الات و مهمات جنگی انان شمرده می شد ارتش اسلام این ماده ناریه را به صدها روش و با ادوات مختلف به طرف دشمن پرتاب می کرد واز بیانات صلیبیان معلوم می شود که انان فوق العاده از این اتش ترسناک بودند.

بیانات دو نفر از مستشرقین ثابت می کند که باروت گلوله که بتوان الات حربی را به فاصله زیادی پرتاب کرد به وسیله مسلمین اختراع شده است این اکتشافات فن جنگ را یک دفعه تغیر داد.

بررسیهای برخی از شرق شناسان معلوم می دارد چینیها فقط شوره را پیدا نموده اند در اتش بازیها ان را بکار می بردند اما باروتی که نیروی پرتاب کردن ان را داشت به وسیله مسلمین قبل از چینیها بدست امده بود.

از برخی کتب خطی چنین بر می اید که اسلحه اتشی در میان مسلمانان از جمله الات دفاعیه بوده است واستعمال ان شیوع داشته وبیش از هر ابزاری

صفحه11

در جنگها بکار می بردند چنانکه الفوس یازدهم (پادشاه اسپانیا)که در سال 132 میلادی با لشکر خود به الجزایر حمله برد اعراب برای حفاظت شهر بیشتر ادوات ناریه را بکار بردند در تاریخ چنین دارد مراکشیها مواد اتشزا مثل رعد وبرق پرتاب می کردند وانها گلوله های اهنی به درشتی سیب بزرگ بودند که به طرف سپاه مخالف می انداختند واین گلوله ها انقدر مسافت طی می کرد که بعضی از انها از محل اردو می گذشته وبرخی در میان لشکر می افتاد.

ساختن کاغذ

در قرون قبل نوشته ها روی پوست یا استخوان بوده است و انقدر گران تمام می شد که رهبانان روم و یونان تصانیف خود را حک می کردند وقتی مسلمانان صنعت کاغذ سازی را اختراع نمودند پس از ان غربیها توانستند یاداشتهای ارزنده خود را روی کاغذ ثبت نمایند .

قدیمیترین کتاب خطی که در کتابخانه های اروپایی مکتوب است در سال1009 میلادی نوشته شده است وان از کاغذ پنبه تهیه شده است.

راجه به اکتشافات کاغذ باید گفت که چینیها از پیله ابریشم کاغذی اختراع نموده بودند اوایل پیشرفت اسلام اختراع کاغذ از چین به سمرقند امده و در انجا شایع گردید.زمانیکه اعراب سمرقند را فتح کردند از همین کاغذ کارخانه ایی را یافتند و لیکن باید دانست تا وقتی به جای ابریشم چیز دیگری اختراع نمی شد اکتشافات مذکور به حال اروپائیان نافع نبوده است ولی عرب به جای ابریشم پنبه را بکار می بردند واز کاغذ کتب مسلمین معلوم می شود که انها در این فن نهایت درجه ترقی را داشته اند و در ان زمان مرغوبتر از ساخت انان ساخته نشده بود.

صفحه12

این مطلب ثابت می باشد که از کهنه،کاغذ ساختن بی مشکل نبوده و محتاج به دستکاریهای زیاد است واین کار مخصوص مسلمین بود.پیدا شدن این عقیده ازانجاست که ایشان خیلی پیشتر از مسیحیان شروع به استعمال کاغذ نمودند مثلا قدیمیترین نوشته هایی که در اروپا روی کاغذ به عمل امده مربوط به سال1270 میلادی است وحال انکه کتب متعلق به یکصد سال قبل از تاریخ مذکور مربوط به مسلمانان موجود می باشد که روی کاغذ نوشته شده است که از کهنه ساخته بودند.

شرحی که در خصوص دانشمندان شیمی در کشورهای اسلامی ان زمان داده شد ثابت می کند تحقیقات اهل اسلام درشیمی و علوم تجربی کمتر از ترقیات واکتشافاتی نبود که در ریاضی و هیئت حاصل نمودند از مندرجات زیر برتری انان معلوم می شود :

1-اکتشاف مواد اساسی درشیمی مثل الکل، جوهر شوره ،جوهرگوگرد واعمال اصلی ان از قبیل تقطیر وغیره

2-دواسازی ،استخراج معادن ،ساختن فولاد،رنگ سازی وبه کار بردن اصول شیمیایی.

3- اختراع باروت واسلحه ناریه.

4- ساختن کاغذ از کهنه.

صفحه13

فصل دوم

گسترش شیمی نوین

صفحه 14

لاوازیه،پایگذار علم شیمی

پایه گذار شیمی مدرن لاوازیه شیمیست فرانسوی است نامبرده در زمان پادشاهان فرانسه وبا استفاده از کمکهای مادی انان دست به تحقیق در علم شیمی زد و به وسیله تهیه ترازوهای دقیق در خصوص هوا واجسام مرکب مانند اکسیدها و… تتبعات عمیقی نمود و معلوم داشت که هوا جسم ساده نیست بلکه مخلوط است وهمیشه مجموع اوزان اجسام حاصل در یک فعل انفعال مساوی جمع وزنهای مواد وارد عمل.

لاوازیه در زمان خود یکی از بزرگترین شیمیدانان اروپا بود و چون ریاست اداره باروت را نیز بر عهده داشت در قورخانه نزدیک محبس باستیل اقامت می کرد هر روز صبح زود برای بازدید کوره ها حاضر می شد ودر عین حال به سایر امور از قبیل اخذ مالیات ،حضور در جلسات اکادمی وملاقات با دانشمندان خارجی که ضمن عبور از فرانسه به سراغ او می امدند نیز رسیدگی می نمود.

در سال 1776 یک چراغ روغنی در زیر قرعی که دارای جیوه بود روشن کرد ومدت 12 روز ان را حرارت داد و مشاهده نمود پوسته نازکی از اکسید جیوه سطح موکور اولیه را پوشاند در این موقع ملاحظه کرد گازی که در زیر سرپوش بعد از عمل باقی ماده خاصیت زندگی را از دست داده است انگاه پوسته قرقز رنگ را جدا نمود و ان را در درجه حرارت بالاتری گرم کرد پس از ان متوجه شد که از ان گازی خارج می شود که موشها در داخل ان به حیات خود ادامه می دهند.

صفحه15

پس از ازمایشهای فوق لاوازیه نتیجه گرفت که در هوا گازی وجود داردکه با جیوه ترکیب می شود و تولید اکسید می کند و برای تولید این گاز کافی است جسم اخیر را حرارت دهیم لاوزیه نام ان را اکسیژن گذاشت.

این دانشمند صورت تعدادی از اجسام ساده را عرضه نمود که عبارت بودند از:

اکسیژن،هیدروژن،ازت،گوگرد،فسفر،وکربن.بعلاوه17 فلز،اهک،منیزی،سلیس

باریت و الومین را نام برد.در سال 1783هیدروژن را در داخل اکسیژن سوزاند وترکیب اب را تأیید و اثبات نمود.

سال 1789 سال انقلاب شیمیایی نیز هست در این سال بود که لاوازیه کتابی به نام (اصول مقدماتی علم شیمی )تألیف کرد و ان را انتشار داد در این سال شیمی نوین متولد شد ونابغه شهیر ان را تقدیم جهانیان نمود ودانش شیمی تبدیل به یکی از بزرگترین عوامل حاکم بر دنیای جدید کرد.

بین لاوازیه و لویی شانزدهم اخرین پادشاه فرانسه رابطه حسنه ای وجود داشت و پس از انکه حکومت به وسیله انقلابیون وجمهوری خواهان سرنگون شد لاوازیه را نیز محبوس کردند و وی را محکوم به اعدام نمودند وپس از 24 ساعت حکم مذکور اجرا گشت در صورت جلسه محاکمه نوشته شده است که "جمهوری احتیاج به علما ندارد"

صفحه16

ایران در قرن هیجدهم ونوزدهم

در اواخر قرن هیجدهم کشور فرانسه پیشرو نهضت علمی اروپائی گشت و اثاری که در سرزمین مذبور بوجود می امد بر توده مردم تأثیر فراوان می گذاشت اما در چنین اوقات ایران ما صحنه جنگ وجدال برای گرفتن مسند سلطنت بود اقا محمد خان قاجار جهت بدست اوردن پادشاهی از لطفعلی خان زند خلقی عظیم را کشت و یا کور کرد وبلاخره توانست 1210 هجری قمری سلسه قاجار را تشکیل دهد.

از زمان فتحعلی شاه و بخصوص پس از شکست ایران از روسیه گر چه ظاهرا مملکت ما استقلال داشت ولی در اصل تحت نفوذ روس وانگلیس بود ومردانی چون قائم مقام فراهانی با تؤطئه چینی به دیار عدم رهسپار می شودند.

اخرین امیدی که امکان داشت در طی سالیانی نه چندان دور رونقی به ایران دهد تا خود را از نظر علوم به اروپائیان برساند میرزا تقی خان فراهانی ملقب به امیرکبیر بود که ناصرالدین شاه اورا به صدارت عظمی منصوب نمود وی با تاسیس مدرسه دارالفنون قصد داشت جهشی در مردم از نظر علمی ایجاد کند بعلاوه چون عارف به اوضاع واحوال بود معلمین مدرسه مذبور را از کشور اتریش انتخاب کرد زیرا می دانست اگر از ممالک فرانسه وانگلستان وروسیه معلم استخدام کند انان همراه تدریس جاسوسی خواهند نمود.

سفرای دول ان روز به شخصیت امیرکبیر واقف گشتند لذا نسبت به وی دشمنی اغاز کردند سفیر انگلیس با تدبیر وحیله وبه کمک مادر شاه وسیله عزل او را فراهم نمود پس از ان میرزا اقا خان نوری راکه از قبل برای دولت انگلیس جاسوسی می کرد به عنوان صدر اعظم منصوب نمودند.

صفحه17

بلاخره شاه جوان وکم عقل پس از چند روز میرزا تقی خان را به کاشان تبعید کرد ودیری نپایید که سلطان قاجار جلادانی را از تهران گسیل داشت وان نابخردان در تاریخ 18 ربیع الاول 1210 هجری قمری این مدیر مدبر وبی نظیر در ایران را در حمام فین کاشان به طرز فجیعی به قتل رساندند.

این واقعه حائله وصدها نظیر ان موجب گشت که ایرانیان به خود امده ورژیم شاهنشاهی را که سبب اصلی جنایات وعقب ماندگی ایران بودبرای همیشه ملغی نماید.

همفری دیوید (1829 –1778 )دیگر از شیمیدانان بود که در شیمی معدنی تحقیقات زیادی نمودبطوری که در سال 1795 پروتو اکسید ازت را بررسی کرد و اثرات این گاز را درباره شخص خود امتحان کرد در سال 1807 توانست سود و پتاس را الکترولیز نماید بعلاوه فلزات قلیائی خاکی مانند باریم،استرانسیم وکلسیم وهچنین منگنز رانیز بدست اوردبا اینکه دربعضی از اوقات اوضاع سیاسی فرانسه نامساعد بود اکادمی فرانسه جایزه بزرگ خود را به دیود تقدیم نمود.

در سال 1808 که دیوید با پتاسیم کار می کرد این سئوال را مطرح نمود لاوازیه به ما چنین تعلیم داد "هر اسید دارای اکسیژن می باشد" اگر اینطور است باید اسیدکلریدریک نیز اکسیژن داشته باشدو برای استخراج اکسیژن مذبور کافیست پتاسیم رادر مجاورت اسید مذکور قرار دهیم زیرا پتاسیم به طور قوی جاذب اکسیژن می باشد .شیمیدان بزرگ از اینکه دید تجربه اش با عدم موفقیت مواجه گردید بسیار متجعب گشت و برای او مسلم گشت که اسید کلریدریک اکسیژن ندارد.

همفری دیوید در قله شهرت و افتخار قرار گرفت و نه تنها از جمله ایجاد کنندگان شیمی نو شمرده می شد بلکه در عین حال از مخترعین درجه اول

صفحه18

محسوب می گشت در سال 1815 چراغ اطمینانی که مورد استفاده معدنچیان است اختراع کرد و وسیله احتراز از عمل شیمیایی اب دریا را روی بدنه کشتیها بدست اورد خلاصه کم کم انتظار همه چیز را از او داشتند بطوریکه یکی از دانشمندان ان زمان راجع به دیوید اظهار می داشت:همانطور که به دیگران تهیه بعضی مصنوعات را سفارش می دهند به او نیز اکتشافات معینی را توصیه می نمایند.

دانش شیمی قوانین خود را سازمان می دهد

همزمان با دیوید دانشمند دیگری که ژوزف لوئی گیلوساک (1850-1778) نام داشت ابتدا در خصوص انبساط گازها مطالعه نمود ودر سال 1808 قانون مشهور خود را بیان کرد از این قرار :ما بین دو حجم گاز که با یکدیگر ترکیب می شوند نسبت ساده ای وجود دارد مثلا همواره برای ترکیب اب دو حجم از هیدروژن و یک حجم از اکسیژن لازم است.بلاخره درسال 1815 سیانوژن را که گازی بسیار سمی بود کشف کرد .

شخصی دیگر به نام لوئی ژوزف پروست (1826-1754)بود که یکی از بزرگترین قوانین علم بنام قانون پروست یا قانون نسبتهای مشخص را بوجود اورد که می توان ان را به طریق زیر بیان کرد :

"دو جسم برای انکه ماده معینی تولید کنند همواره به نسبتهای ثابت و تغییر ناپذیری با هم ترکیب می شوند."

دانشمند دیگری که در منچستر بود جون دالتون نام داشت که توانست یکی دیگر از قوانین اساسی علم شیمی به نام قانون دالتون یا قانون نسبتهای مرکب را بوجود اورد به این شرح:

صفحه19

"هر گاه دو عنصر تر کیبات مختلفی تولید کنند مقدار ثابتی از عنصر اول که مقادیر متفاوتی از عنصر دوم ترکیب می شود بین انها مضارب صحیحی است."

امه ده اوگادرو(1856-1776)دانشمند ایتالیائی در سال 1811 اظهار کرد که تعداد ذرات موجود در حجم معینی از تمام گازها مقدار ثابتی است (عدد اوگارو602300 میلیارد میلیارد)که ذرات در حجم 22.4لیتر از هر گاز را می رساند .

ژاکوب برزلیوس سوئدی (1848-1779)با خود گفت مجموعه مسائلی که به وسیله شیمیدانان عرصه شده بسیار مبهم و نا هماهنگ است و وقت ان می باشد که این اکتشافات با هم توافق دهیم.بلاخره ذهن وی به این امر انتقال یافت:چون اجسام در نتیجه الکترولیز تجزیه می شوند بنابر این ممکن است که الکتریسیته عامل اتصال انها به یکدیگر نیز با شد قاعدا بایست اتم بعضی مثبت قبول کند وبرخی دیگر از اجسام الکتریسیته منفی ،چه چیز از این سهل تر است که فرض کنیدمثلا اتمی از اسید سولفوریک الکتریسیته ای منفی دارد به سوی یک اتم پتاس که دارای نیروی الکتریکی مثبت جذب می شود تا با ان سولفات پتاسیم تولید نماید.

برزلیوس جدولی از اوزان اتمی را منتشرکرد و علائم شیمیائی را اصلاح نمود.

نهضت شیمی الی

پس از لاوازیه شیمیدانان زیادی در اروپا پیدا شدند ولی باید گفت تا ان موقع دانشمندان شیمی هم خودرا مصروف مواد معدنی و تبدیلات انها نموده اند اما برای تهیه اجسام الی همت وافری از خود نشان نمی دادند زیرا معتقد بودند که در مواد الی قوه مرموزی حیاتی بکار رفته و بشر عاجز است که جهت بدست

صفحه20

اوردن یک ماده الی در ازمایشگاه این نیروی مجهول را بگنجاند و ماده الی را به طور مصنوعی تهیه نماید.

باید تذکر دهیم که در ان زمان شیمی الی وجود نداشت درباره اینکه در تمام دوران قرن هفدهم چربیها و روغنها را مطالعه شیمیایی قرار می دادند معهذا فقط شیمی معدنی مورد توجه بود و مواد الی بسیار اسرار امیز به نظر می رسیدند و عده ای حتی در این موضوع تردید داشتند که الکل ،کره،قند وادرار از قوانین عادی شیمیایی از قبیل نسبتهای معین ونسبتهای مضاعف پیروی کنند همه دانشمندان ان عصر با تلخی اعتراف می کردند که ایجاد این مواد بطور مصنوعی غیر ممکن است زیرا در تشکیل انها نیروی حیاتی نبز دخالت دارد و برخی اظهار می داشتند که به علت مداخله قوه زندگی رضا به قضا دهیم و تمام شیمی الی رااز قلمرو علم خارج کنیم.

میشل اوژن شورل شروع به ازمایش مواد چرب نمود و اقدام به تجزیه مواد الی کرد ودریافت که چربیها ،ما حصل ترکیب گلیسرین با اسیدهای چرب می باشد بلاخره توانست شمعهای استئاریک که جانشین شمعهای قدیمی گردید اختراع نماید شورل با خود فکرکرد که پیه ،کره وچر بیهای دیگر مواد مرکب می باشند اما دارای اصول مشترکی هستند وی ما بین سالهای 1811و1826 جواب این موضوع را دریافت و چنین توضیح داد:

"همانطور که الیاژها از تجمع فلزات مختلف به نسبتهای معین به دست می ایند چر بیها نیز از ترکیب شدن گلیسرین با اسیدها چرب مانند اسید استئاریک واولئیک وغیره می باشند.

این جواب در عمل بسیار مورد استفاده واقع شد علاوه براینکه توانست شمعهای جدید بسازد در صابونی شدن اجسام چرب بررسیهایی به عمل امد و قادر گشت صنعت صابون سازی را بسیار توسعه دهد واکتشافات خود را در

صفحه21

کتابی با عنوان :"جستجوهای شیمیایی درباره مواد چربی که مبدا حیوانی دارند"جمع نماید.

در همین ایام استادی بود که ژان باتیست دوما نام داشت در سال 1834 با کمک شاگرد خود جوهر چوب را کشف کرد و ملاحظه نمود که این جسم شباهت کامل با جوهر شراب دارد.این دو دانشمند با خود گفتند که حتما این دو از یک خانواده می باشند پس خوب است هر دو را الکل بنامیم.

دو ماده کلر دار از روی جوهر سرکه گذراندند وجسم جدیدی بدست اوردند .دانشمندان مذبور در سال1832 مطالعه خود را در این باره کامل کردند و اصل جانشینی و تعویض را به وجود اوردند.

سنتز مواد الی

تمام شیمیدانان در قرون هیجدهم و نوزدهم میلادی هدف و منظور واحد داشتند و ان اینکه

---

قیمت: 100 تومان

راهبری نوشته‌ه

gl/l (1115)

رفتن به محتوا

gl/l (1115)

ت)

قوس برقی در سال 1807توسط سرهمفری دیوی کشف شد ولی استفاده از آن در جوشکاری فلزات به یکدیگر هشتاد سال بعد از ین کشف ، یعنی در سال 1881 اتفاق افتاد. فردی به نام آگوست دیمری تنز در ین سال توانست با استفاده از قوس برقی و الکترود ذغالی صفحات نگهدارنده انباره باطری را به هم متصل نمید.بعد از آن یک روسی به نام نیکولاس دی بارنادوس با یک میله کربنی که دسته ی عیق داشت توانست قطعاتی را به هم جوش دهد. وی در سال 1887 اختراع خود را در انگلستان به ثبت رساند.ین قدیمی ترین اختراع به ثبت رسیده در عرصه جوشکاری دستی قوسی برقی می باشد.فریند جوشکاری با الکترود کربنی در سالهی 1880و1890در اروپا و آمریکا رواج داشت ولی استفاده از ولت زیاد (100 تا 300ولت)و آمپر زیاد (600تا 1000آمپر)در ین فریند و فلز جوش حاصله که به علت ناخالصیهای کربنی شکننده بود همه باعث می شد ین فرایند با اقبال صنعت مواجه نشود.

جهش ازا ین مرحله به مرحله فریند جوشکاری با الکترود فلزی در سال 1889 صورت گرفت.درا ین سال یک محقق روس به نام اسلاویانوف و یک آمریکیی به نام چارلز کافین(بنیانگذار شرکت جنرال الکتریک)هرکدام جداگانه توانستند روش استفاده از الکترود فلزی در جوشکاری با قوس برقی را ابداع نمیند.

در آغاز قرن بیستم جوشکاری دستی با قوس برقی مورد قبول صنعت واقع شد. علیرغم یرادهی فراوان(استفاده از مفتول لخت و بدون روکش)مورد استفاده قرار گرفت.در آمریکااز مفتول لخت که داری روکش نازکی از اکسید آهن که ماحصل زنگ خوردگی طبیعی و یا بخاطر پاشیدن عمدی آب بر روی کلافهی مفتول قبل از کشیده شدن نهیی بود استفاده می شد و گاهی ین مفتول لخت با آب آهک آغشته می شد تا در هر دو وضعیت بتواند ثبات قوس برقی را بهتر فراهم آورد.آقی اسکار کجل برگ سوئدی را بید پدر الکترودهی روکش دار مدرن شناخت وی نخستین شخصی بود که مخلوطی از مواد معدنی و آلی را به منظور کنترل قوس برقی و خصوصیات مورد نظر از فلز جوش حاصله با موفقیت به کار برد.وی اختراع خود را در سال 1907 به ثبت رساند.ماشینهی جوشکاری با فعالیت هی فوق الذکر به روند تکاملی خود ادامه می دادند.در سالهی 1880 مجموعه ی از باطری پر شده به عنوان منبع نیرو در ماشین هی جوشکاری به کار گرفته شد.تا ینکه در سال 1907 نخستین دستگاه Generator جوشکاری به بازار آمریکا ک عرضه شد.

جوش کاری با گاز یا شعله

جوشکاری با گاز یا شعله یکی ازاولین روشهی جوشکاری معمول در قطعات آلومینیومی بوده و هنوز هم در کارگاههی کوچک در صنیع ظروف آشپزخانه و دکوراسیون و تعمیرات بکارمیرود. در ین روش فلاکس یا روانساز یا تنه کار بری برطرف کردن لیه اکسیدی بکار میرود.

مزیا:سادگی فریند و ارزانی و قابل حمل و نقل بودن وسیل

محدوده کاربرد:ورقهی نازک 8/0تا 5/1میلیمتر

محدودیتها:باقی ماندن روانساز لابلی درزها و تسریع خوردگی – سرعت کم – منطقه H.A.Zوسیع است .

قطعات بالاتر از 5/2میلیمتر را به دلیل عدم تمرکز شعله و افت حرارت بین روش جوش نمیدهند.

حرارت لازم در ین روش از واکنش شیمییی گاز با اکسیژن بوجود می اید.

حرارت توسط جابجیی و تشعشع به کار منتقل می شود. قدرت جابجیی به فشار گاز و قدرت تشعشع به توان چهارم درجه حرارت شعله بستگی دارد. لذا تغییر اندکی در درجه حرارت شعله می تواند میزان حرارت تشعشعی و شدت آنرا بمقدار زیادی تغییر دهد.درجه حرارت شعله به حرارت ناشی از احتراق و حجم اکسیژن لازم بری احتراق و گرمی ویژه و حجم محصول احتراق(گازهی تولید شده) بستگی دارد. اگر از هوا بری احتراق استفاده شود مقدار ازتی که وارد واکنش سوختن نمی شود قسمتی از حرارت احتراق راجذب کرده و باعث کاهش درجه حرارت شعله می شود.بنابرین تنظیم کامل گاز سوختنی و اکسیژن لازمه یجاد شعله بادرجه حرارت بالاست. گازهی سوختنی نظیر استیلن یا پروپان یا هیدروژن و گاز طبیعی نیز قابل استفاده است که مقدار حرارت احتراق و در نتیجه درجه حرارت شعله نیز متفاوت خواهد بود. در عین حال معمولترین گاز سوختنی گاز استیلن است.

تجهیزات و وسیل اولیه ین روش شامل سیلندر گاز اکسیژن و سیلندر گاز استیلن یا مولد گاز استیلن و رگولاتور تنظیم فشار بری گاز و لوله لاستیکی انتقال دهنده گاز به مشعل و مشعل جوشکاری است.

استیلن با فرمول C2H2 و بوی بد در فشار بالا ناپیدار و قابل انفجار است و نگهداری و حمل و نقل آن نیازبه رعیت و مراقبت بالا دارد.فشار گاز در سیلندر حدود psi 2200است و رگولاتورها ین فشار را تا زیر psi 15 پیین می آورند.و به سمت مشعل هدیت می شود.(در فشارهی بالا یمنی کافی وجود ندارد).توجه به ین نکته نیز ضروری است که اگر بیش از 5 مترمکعب در ساعت ازاستیلن استفاده شود از سیلندر استن بیرون خواند زد که خطرناک است.

بعضی اوقات از مولدهی استیلن بری تولید گاز استفاده می شود. بر اساس ترکیب سنگ کاربید با آب گاز استیلن تولید میشود.

CaC2 + 2 H2O = C2H2 + Ca(OH)2

روش تولید گاز با سنگ کاربید به دو نوع کلی تفسیم میشود.

1-روشی که آب بر روی کاربید ریخته میشود.

2-روشی که کاربید با سطح آب تماس حاصل میکند و باکم و زیاد شده فشار گاز سطح آب در مخزن تغییرمی کند.

رگولاتورها(تنظیم کننده هی فشار) هم داری انواع گوناگونی هستند و بری فشارهی مختلف ورودی و خروجی مختلف طراحی شده اند.رگولاتورها داری دو فشارسنج هستند که یکی فشار داخل مخزن و دیگری فشار گاز خروجی را نشان میدهند. رگولاتورها در دو نوع کلی یک مرحله ی و دو مرحله ی تقسیم میشوند که ین تقسیم بندی همان مکانیزم تقلیل فشار است.

کار مشعل آوردن حجم مناسبی از گاز سوختنی و اکسیژن سپس مخلوط کردن آنها و هدیتشان به سوی نازل است تا شعله مورد نظر را یجاد کند.

اجزا مشعل:

الف-شیرهی تنظیم گاز سوختنی و اکسیژن

ب-دسته مشعل

ج-لوله اختلاط

د-نازل

قابل ذکر ینکه طرحهی مختلفی درقسمت ورودی گاز به لوله اختلاط مشعل وجود دارد تا ماکزیمم حرکت اغتشاشی به مخلوط گازها داده شود و سپس حرکت گاز در ادامه مسیر در ادامه مشعل کندتر شده تا شعله ی آرام بوجود ا ید.

جوش قوس الکتریکی

یکی از متداول ترین روشهای اتصال قطعات کار می باشد، ایجاد قوس الکتریکی عبارت از جریان مداوم الکترون بین دو الکترود و یا الکترود و یا الکترود و کار بوده که در نتیجه آن حرارت تولید می شود. باید توجه داشت که برای برقراری قوس الکتریک بین دو الکترود و یا کار و الکترود وجود هوا و یا یک گاز هادی ضروری است. بطوریکه در شرایط معمولی نمی توان در خلاء جوشکاری نمود.

در قوس الکتریکی گرما و انرژی نورانی در مکانهای مختلف یکسان نبوده بطوریکه تقریباً 43% از حرارت درآند و تقریباً 36% در کاتد و 21% بقیه بصورت قوس ظاهر می شود. دمای حاصله از قوس الکتریکی بنوع الکترودهای آن نیز وابسته است بطوریکه در قوس الکتریکی با الکترودهای ذغالی تا 3200 درجه سانتیگراد در کاتد و تا 3900 در آند حرارت وجود دارد. دمای حاصله در آندو کاتد برای الکترودهای فلزی حدوداً 2400 درجه سانتیگراد تا 2600 درجه تخمین زده شده است. در این شرایط درجه حرارت در مرکز شعله بین 6000 تا 7000 درجه سانتیگراد می باشد از انرژی گرمائی حاصله در حالت فوق فقط 70% تا 60% در قوس الکتریک مشاهده گردیده که صرف ذوب کردن و عمل جوشکاری شده و بقیه آن یعنی 30% تا 40% بصورت تلفات گرمائی به محیط اطراف منتشر می گردد.

طول قوس شعله Arc length بین 8/0 تا 6/0 قطر الکترود می باشد و تقریباً 90% از قطرات مذاب جدا شده از الکترود به حوضچه مذاب وارد می گردد و 10% باطراف پراکنده می گردد. برای ایجاد قوس الکتریکی با ولتاژ کم بین 40 تا 50 ولت در جریان مستقیم و 60 تا 50 ولت در جریان متناوب احتیاج می باشد ولی در هر دو حالت شدت جریان باید بالا باشد نه ولتاژ.

انتخاب صحیح الکترود برای کار

انتخاب صحیح الکترود برای جوشکاری بستگی به نوع قطب و حالت درز جوش دارد مثلاً یک درز V شکل با زاویه کمتر از 40 درجه با ضخامت زیاد حداکثر با قطر اینچ که معادل 2 میلیمتر است برای ردیف اول گرده جوش استفاده می گردد تا کاملاً در عمق جوش نفوذ نماید. ولی چنانچه از الکترود با قطر بیشتر استفاده شود مقداری تفاله در ریشه جوش باقی خواهد ماند. که قدرت و استحکام جوش را تقلیل می دهد.

انتخاب صحیح الکترود( از نظر قطر)

بایستی توجه داشت که همیشه قطر الکترود از ضخامت فلز جوشکاری کمتر باشد هر چند که در بعضی از کارخانجات تولیدی عده ای از جوشکاران الکترود با ضخامت بیشتر از ضخامت فلز را به کار می برند. این عمل بدین جهت است که سرعت کار زیادتر باشد ولی انجام آن احتیاج به مهارت فوق العاده جوشکار دارد. همچنین انتخاب صحیح قطر الکترود بستگی زیاد به نوع قطب ( + یا – ) و حالت درز جوش دارد مثلاً اگر یک درز V شکل با زاویه کمتر از 40 درجه باشد بایستی حداکثر از الکترود با قطر پنج شانزدهم اینچ برای ردیف اول گرده جوش استفاده کرد تا کاملاً بتوان عمق درز را جوش داد. چنانچه از الکترود با قطر زیادتر استفاده شود مقداری تفاله در جوش باقی خواهد ماند که قدرت و استحکام جوش را به طور قابل ملاحظه ای کاهش خواهد داد. در حین جوشکاری گاهی اوقات جرقه هائی به اطراف پخش می شود که دلایل آن چهار مورد زیر است.

1- ایجاد حوزه مغناطیسی و عدم کنترل قوس الکتریکی

2- ازدیاد فاصله الکترود نسبت به سطح کار

3- آمپر بیش از حد یا آمپر بالای غیر ضروری

4- عدم انتخاب قطب صحیح برای جوشکاری

اطلاعات پاکت الکترود

مطابق استاندارد پاکت ها و کارتنهای الکترود بایستی علامت ها و نوشته هائی داشته باشند که حتی المقدور مصرف کننده را در دسترسی به کیفیت مطلوب جوش راهنمائی و یاری نمایند. در روی پاکت الکترود علاوه بر نام کارخانه سازنده , نوع جنس نیز درج می شود که برای مصرف صحیح حائز اهمیت است. هر پاکت الکترود بایستی علاوه بر اسم تجارتی الکترود, طبقه بندی آن الکترود را حداقل طبق یکی از استانداردهای مهم بیان نماید. برای آگاهی از طول زمان ماندگی الکترود در کارخانه, بازار یا انبار و غیره . شماره ساخت یا تاریخ تولید روی پاکت نوشته یا مهر زده می شود. قطر سیم مغزی الکترود مصرف کننده را در کاربرد صحیح آن با توجه به صخامت فلز, زاویه سیار , ترتیب پاس و غیره راهنمایی می کند.

نوع جریان برق از اینکه جریان دائم یا جریان متناوب لازم است( با موتور ژنراتور یا ترانسفورماتور می توان جوش داد) یا هر دو و در جریان دائم نوع اتصال قطبی بایستی یا به عبارت یا علامت روی پاکت درج شود. حالت یا حالاتی از جوشکاری که این الکترود در آن حالت یا حالات مناسب است روی پاکت بیان می شود. درج حدود شدت جریان برق ( بر حسب آمپر ) جهت انتخاب اولیه ( تنظیم دقیق شدت جریان ضمن جوشکاری با توجه به عوامل مختلف انجام می شود) ضروری است. وزن الکترودها یا تعداد الکترود داخل هر بسته روی پاکت یا بر چسب آن درج می شود. نوشتن مواردی که در بالا به آن اشاره شد, روی پاکت مطابق بیشتر استانداردها اجباری است. همچنین خواص مکانیکی و شیمیائی , وضعیت ذوب و کیفیت قوی, نحوه نگهداری و انبار کردن, درجه حرارت خشک کردن, مواد استعمال بخصوص و پاره ای توصیه های دیگر در روی پاکت برای آگاهی مصرف کننده چاپ شده و یا مهر زده می شود.

انواع الکترودها

الکترودهائی که در جوش اتصال فولاد به کار برده می شوند مفتولهای مغزی با آلیاژ یا بدون آلیاژ دارند که جریان جوش را هدایت می کند. شعله برق بین قطعه کار و سرآزاد الکترود می سوزد و الکترود به عنوان یک ماده اضافی ذوب می شود. الکترودهای نرم شده دارای علائم اختصاری بوده ( دین 1913 ) که روی بسته بندی آنها نوشته شده است. علائم اختصاری تمام نکات مهمی که در به کار بردن آن الکترود باید مراعات شوند نشان می دهند.

مشخصات الکترودها

در جوشکاری مشخصات الکترودها با یک سری اعداد مشخص می گردند. اعداد مشخصه به ترتیب زیر می باشد.

E 60 10

E = جریان برق

60 = کشش گرده جوش بر حسب پاوند بر اینچ مربع

1 = حالات مختلف جوشکار ی

0 = نوع جریان می باشد.

علامت اول

در علائم الکترود بالا E مشخص می نماید که این الکترود برای جوشکاری برق بوده با استقاده می شود. ( بعضی از الکترودهای پوشش دار هستند که در جوشکاری با اکسی استیلن از آنها استفاده می شوند مانند FC18 ).

در علامت دوم

عدد 6 و 0 یعنی مشخصه فشار کشش گرده جوش بر حسب پاوند بر اینچ مربع بوده بایستی آن را در 1000 ضرب نمود یعنی فشار کشش گرده جوش این نوع الکترود 60000 پاوند بر اینچ مربع است. Kg/mm2

علامت سوم

حالات جوش را مشخص می کند که همیشه این علامت 1 یا 2 یا 3 می باشد. الکترودهائی که علامت سوم آنها 1 باشد در تمام حالات جوشکاری می توان از آنها استفاده کرد. و الکترودهائی که علامت سوم آنها عدد 2 می باشد در حالت سطحی و افقی مورد استفاده قرار می گیرند. الکترودهائی که علامت سوم آنها 3باشد تنها در حالت افقی مورد استفاده قرار می گیرند.

علامت چهارم

خصوصیات ظاهری گرده جوش و نوع جریان را مشخص می نماید که این علائم از 0 شروع و به 6 ختم می گردند.

چنانچه علامت چهارم یا آخر صفر باشد موارد استعمال این الکترودها تنها با جریان مستقیم یا DC و با قطب معکوس می باشد. نفوذ این جوشکاری زیاد و شکل مهره های جوش آن تخت و درجه سختی گرده جوش تقریباً زیاد می باشد.

چنانچه علامت چهارم یک باشد موارد استعمال این الکترود با DC , AC می باشد. شکل ظاهری جوش این الکترود صاف و در شکافها و درزها کمی مقعر و درجه سختی جوش کمی زیادتر از گرده اول است.( AC = جریان متناوب و DC = جریان مستقیم می باشد. )

اگر علامت چهارم 2 باشد موارد استعمال الکترود با AC , DC می باشد.نفوذ جوش متوسط و درجه سختی جوش کمی کمتر از دو گروه قبل می باشد نمای ظاهری آن محدب است.

اگر علامت چهارم 3 باشد این الکترود را می توان با جریان AC متناوب یا جریان مستقیم به کار برد. درجه سختی گرده جوش این الکترود کمتر از دو گرده اول و دوم و کمی بیشتر از گرده سوم می باشد و نیز در دارای قوس الکتریک خیلی آرام و نفوذ کم و شکل مهره های آن در درزهای شکل محدب می باشد.

اگر علامت چهارم 4 باشد این الکترود را می توان با جریان DC , AC به کار برد.
موارد استعمال این الکترود برای شکافهای عمیق یا در جائی که چندین گرده جوش به روی هم لازم است می باشد.

چنانچه علامت آخر 5 باشد مشخصه این علامت این است که فقط جریان DC مورد استفاده قرار می گیرد و موارد استعمال آن در شکافهای باز و عمیق است. درجه سختی گرده جوش این الکترود کم و دارای قوس الکتریکی آرامی است و پوشش شیمیایی آن از گروه پوشش الکترودهای بازی است.

چنانچه علامت آخر 6 باشد. خواص و مشخصه آن مطابق گروه 6 است با این تفاوت که با جریان Ac مورد استفاده قرار می گیرد.
الکترودهای پر مصرف
استاندارد آما 1/421 م ج

رنگ شناسائی : انتها – سورمه ای سیر

الکترود روتیلی روپوش متوسط برای فولادهای ساده در تمام حالات مخصوصاً جوش سربالا و بالاسر و حالات اجباری، دارای اکسید آهن.

دارای گواهی از لویدز ژرمن

جوش دادن با این الکترود بسیار آسان است و سرباره آن بخوبی پاک می شود – قوس آرام دارد – گرده جوش تمیز است و حالات مختلف را با شدت جریان ثابت بخوبی جوش می دهد.

انواع الکترود برای جوشکاری در تمام حالات مخصوصاً سربالا

استاندارد آما 1/421 م ج

استانداردآمریکائی: AWS.E 6013

رنگ شناسائی : انتها – زرد

الکترود با روپوش متوسط روتیلی برای جوشکاری فولادهای معمولی در ساختمان اسکلت های فلزی – خرپاها – پل سازی – در و پنجره سازی – ورق کاری و سایر کارهای آهنی – این الکترود را می توان برای جوشکاری درهمه حالات ( عمودی – افقی – و بالاسر ) استفاده نمود. محل جوش نرم است و بخوبی قابل براده برداری یا چکش کاری می باشد.

دارای گواهی از لویدز ژرمن و دانشکده پلی تکنیک تهران و هنرستان صنعتی تهران.

انواع الکترود مخصوص جوشکاری مخازن – ماشین سازی – پل سازی و کشتی سازی

استاندارد آما 4/1 + 50 ک ج

استانداردآمریکایی: AWS.E 7018/8018

رنگ شناسائی : انتها – نقره ای

الکترود قلیائی برای کارهائی که به جنس جوش فشار زیاد وارد می شود مانند مخازن دیگها – مصارف ماشین سازی – کشتی سازی – پل سازی و بناهای فولادی – قابل کار روی فولادهای ساختمانی ، 33 St ، 34 St ، 42 St ، 50 St ، 52 St ، 60 St ، 70 St و فولادهای دانه ریز با مقاومتهای 50 تا 62 کیلوگرم مثل فولادهای 50 Fb ، 50 Hsb ، 4 Mn 19 ، 5 Mn 17، 39 Bh ، 154 Dillinal ، 50 Aldur ، F 38 Sb ، 6 Fk ، 50 Hoag ، 36 Union ، 36 Bh ورقهای دیگ سازی HIII ، HII ، HI ، ورقهای لوله سازی ، 4/55 St ، 55 St ، 8/45 St ،5/45 St ، 45 St ، 8/35 St ، 35 St ، 4/35 St ، 35 St ، و فولادهای کشتی سازی A . B .C . D .E و فولادهای مقاوم در سرما N 35 TT St ، N 45 TT St ، N 45 TT St ، V 41 TT St ، N 41 TT St ، V 35 TT St و فولادهای مقاوم در کهنگی و سرما.

دارای گواهی از خط آهن دولتی آلمان فدرال و لویدزژرمن برای فولادهای ، 50 St ، 60 St ، 70 St آزمایش شده از طرف اتحادیه مراقبتهای فنی آلمان تا منهای 80 درجه سانتیگراد.

این الکترود با پاشیدن متوسط در همه حالات به آسانی جوش می خورد. فقط الکترودهای خشک مصرف شود. با قوس کوتاه جوشکاری شده و حتی المقدور کمتر نوسان دهند. سربار آن به آسانی پاک می شود. مخصوصاً ثبات فرم آن حتی در حرارتهای کم و تنشهای نامناسب جالب توجه است.

الکترودهای مخصوص رنده های ماشین تراش و صفحه تراش یا فولادهای تنه بر

عملیات حرارتی

الف- تاباندن 5 ساعت در 820 درجه سانتیگراد

ب- آب دادن : حرارت سردکردن 1280 تا 1320 درجه سانتیگراد

وسیله سردکردن : روغن – حمام گرم – هوای خشک فشرده

حرارت حمام کردن : 500 تا 550 درجه سانتیگراد

حرارت رنگ گیری : 560 تا 580 درجه سانتیگراد

نمونه مصرف

رنده صفحه تراش طبق دین 4552 __

ساختمان یک رنده صفحه تراش نوبا :__

این فولاد بهتر از همه است زیرا دارای تمام خواص جوشکاری و آبدهی می باشد.

حتی المقدور از مصرف فولادهائی که بیش از 45/0 % و کمتر از 35/0% کربن دارند اجتناب شود.

طرز کار

الف- گرم کردن سریع 600 تا 700 درجه سانتیگراد

ب- جوش دادن

د- سائیدن مقدماتی ( در صورت تاباندن جهت نرم شدن عملیات براده برداری هم ممکن است)

هـ – آب دادن در حرارت 1280 درجه سانتیگراد ( در روغن )

و- رنگ گیری نیم ساعت در 560 درجه سانتیگراد

ز- به اندازه سائیدن

برای محدود کردن جوش روکشی قطعاتی از مس یا فلزات سبک و همچنین قطعات گرافیت پهلوی آن قرار می دهند. این قطعات کار جوش را آسان کرده و سرعت کار را زیاد می نماید.

قطعات فوق باید طوری باشند که جلوی جریان جوش را نگیرند.برای این منظور یا باید یخ خورده باشند ( 45 درجه ) و یا بین قطعات و قطعه کار 2 تا 3 میلیمتر فاصله باشد.

انتخاب قطر الکترود بسته به سطحی است که باید روکش شود.

آما 1105

رنگ شناسائی : انتها – زرد با خال نقره ای استاندارد

:آمریکائیE FE.5B

مخصوص تهیه و اصلاح لبه های افزارها مثل رنده های ماشین تراش و صفحه تراش.

آما 1105 می تواند در تهیه کارهای نو روی فولادهای ساده و در کارهای اصلاحی روی تمام افزارهای فولاد تندبر روکشی شود.

این الکترود دارای قوس آرام است و آسان هدایت می شود جنس جوش متراکم و بدون خلل و فرج بوده سخت و پر مقاومت می باشد و عملیات حرارتی لازم ندارد ولی به هر صورت با آن عملیات سخت تر خواهد شد.

جنس جوش در هر حال قابل براده برداری نیست و فقط ممکن است با سنگ سمباده سائیده شود. در جوش روکشی به روی فولاد کربن دار وقتی بهترین نتیجه حاصل می شود که به فلز مبنا حداقل حرارت لازم جهت چسبیدن جوش برسد. برای این منظور باید حتی المقدور با جریان کم جوشکاری کرد و الکترود را نوسان نداد. فلز مبنا باید قبلاً در حدود 600 الی 700 درجه سانتیگراد گرم شده باشد و هنگام جوش این حرارت حفظ شود از نظر ترکیبات خاصی که در روپوش وجود دارد با الکترود آسیب دیده نباید جوش داد.

الکترودهای روکش سخت و مقاوم در برابر فرسودگی

رنگ شناسائی : انتها – سبز با خال سفید

الکترود روپوش کلفت اوستنیتی همراه با کرم – نیکل – و مانگانز برای جوشکاری اتصالات عالی و ترک نخور- فولادهای بد جوش یا فولاد ریختگی .جوش روکشی ریل های تراموای سوزن خط آهن – زنجیرهای حرکت تراکتورهای زنجیری و امثال آن – قشر لائی پر مقاومت در روکشهای سخت مخصوصاً قسمتهای فرسوده شونده در فولاد سخت کرم دار مخصوص فولادهای ساده و آلیاژدار با استحکام زیاد- فولادهای احیا شده فولادهای زنگ نزن کرم دار فولادهای مقاوم در پوسته شدن – فولادهای سخت منگنز و فولادهای معمولی.

دارای گواهی از خط آهن آلمان فدرال برای روکشی و جوش دادن فولاد سخت منگنز آما 1090 با قوس آرام ذوب می شود در حال عادی پس از جوشکاری جنس جوش نرم و پر مقاومت است ومی تواند با عملیات سخت کننده سرد تا 400 برینل سخت گردد. جنس جوش به مقدار زیادی زنگ نزن و مقاوم در الکتروشیمی است. تا 800 درجه سانتیگراد سخت است و پوسته نمی کند.

الکترودهای مقاوم در برابر حرارت برای ساختمان تاسیسات نفتی و شیمیائی

آماجی 1248 ن

رنگ شناسی : انتها – سفید با خال آبی

الکترودی است با روپوش قلیائی و با 5/0% کرم و 5/0% مولیبدن مناسب برای کار به روی فولادهای مقاوم در برابر حرارتهای زیاد و عملیات پر فشار مانند ساختمانهای مراکز جدید تاسیسات نفتی و شیمیائی.

دارای گواهی از کارخانه شل هندی. این الکترود جریان آرام و روان دارد سرباره آن آسان پاک می شود و در تمام وضعیت به آسانی کار می کند. درز آن تمیز و خوش منظره است. برای رسیدن به یک جوش بی نقص نباید الکترود را نوسان داد و همچنین باید حتی المقدور طول قوس را کوتاه نگهداشت. فقط باید الکترودهای خشک مصرف کرد. در صورت مرطوب شدن الکترودها باید آنها را دو ساعت در حرارت 150 درجه سانتیگراد خشک کرد و سپس به مصرف رساند.

پیش گرم کردن قطعه کار از 200 تا 300 درجه سانتیگراد و گرم کردن آن برای رفع تنش از 720 تا 750 درجه سانتیگراد توصیه می شود.

رنگ شناسائی : انتها – سفید با خال سفید

استاندارد : آلمانی KB^IS

الکترود قلیائی با روپوش کلفت برای جوشکاری فولادهائی که حداکثر تا 550 درجه سانتیگراد را به طور قائم تحمل می نمایند مانند دیگها- مخزن و لوله ها و فولادهای ریخته گری مخصوص جوشکاری روی فولادهای 17Mn4,19Mn5,15Mo3,HIV و فولاد ریخته گری Gs22Mo4 و فولادهای دانه ریز با مقاومت 50 تا 60 کیلوگرم بر میلی متر مربع آزمایش شده از طرف اتحادیه مراقبتهای فنی آلمان- دفتر آمریکائی و لویدژرمن.

این الکترود دارای قوس آرام و ثابت است. پاشیدن آن بسیار کم می باشد. سرباره در قطعات متوسط به آسانی پاک می شود. منظره گرده جوش تمیز است. اندازه های تا 25/3 میلیمتری آن مخصوص لایه ریز در حالات اجباری درست شده است. این الکترود به طریقه مخصوصی با دو روپوش تهیه گردیده و در تمام حالات به استثنای از بالا به پایین قابل جوشکاری است.

الکترودهای مخصوص جوشکاری سربالا

استاندارد آما 1/322 ن ج

رنگ شناسائی : ندارد

الکترودی است برای جوشکاری در تمام حالات مخصوصاً عمودی سربالا, دارای قابلیت پل زنی خوب, با این الکترود می توان ورقهای نازک را هم بخوبی ورقهای ضخیم جوش داد. درز جوش ریز فلس بوده و بسیار تمیز است. گرده جوش کمی برجسته و بدون اثر سوختگی است. برای جوشکاری تعمیراتی و جوشکاری نوسازی در اطاق کامیون- قطعات اتومبیل – مخازن و ساختمانهای فولادی و ورقهای نازک مناسب است.

برای جوشکاری همیشه طول قوس کوتاه انتخاب کنید. در جوشکاری بالا سر قطر کوچکتری انتخاب نمائید.

استاندارد آما 1/421 م.ج

رنگ شناسائی انتها : زرد با خال قرم

ز استاندارد : آمریکائی E 6013

الکترود با روپوش متوسط تیتانی برای جوش اتصالی در ساختمانهای فولادی ماشین سازی- واگن سازی- دیگ و مخزن سازی – کشتی سازی – درزهای لب به لب و گلوئی روی فولادهای ساده st33 , st34 , st33 , st37 , st43 , st52 و فولادهای لوله سازی 35 st , st35/4 , st35/8 , st45 , st45/4 , st45/8 , st55 , st55/4 و فولاد دیگ سازی HIII, HII, HI و فولاد کشتی سازی A, B,C و فولادهای طبق دین 1623 و فولاد رخته گری.

دارای گواهی از خط آهن آلمان فدرال تا 52 st – لویدز ژرمن – آزمایش ده از طرف اتحادیه مراقبتهای فنی آلمان.

این الکترود به آسانی روشن می شود.پاشیدن کم دارد- در همه حالات جوش می دهد و سرباره آن به آسانی جدا می گردد.

انواع قوس ها در جوشکاری با قوس الکتریک:

تهیه قوس الکتریک به دو صورت با الکترودهای مصرفی و یا با الکترودهای غیر مصرفی مثلاً الکترودهای ذغالی و تنگستنی انجام می گیرد.

قوس الکتریک را می توان هم با جریان مستقیم و هم با جریان متناوب ایجاد کرد. ولی عملاً دیده می شود که جوشکاری با جریان مستقیم راحت تر و بهتر انجام می گیرد.

جنس الکترودها در جوشکاری با قوس الکتریک :

چنانچه الکترود از نوع غیر مصرفی باشد الکترود از کربن – گرافیت یا تنگستن اختیار می گردد. الکترودهای کربنی یا گرافیتی مورد استعمالشان فقط در جوشکاری با جریان مستقیم می باشد در حالیکه الکترودهای غیر مصرفی از فلزتنگستن یا ولفرام را می توان برای هر دو نوع جریان بکار برد

. جنس الکترودها بر حسب موارد کاربردشان از مواد گوناگونی ساخته شد و معمولاً شامل تقسیم بندی زیر می باشد:

1- فولاد نرم

2- فولاد پر کربن

3- فولاد آلیاژی مخصوص

4- الکترود چدن

5- فلزات غیر آهنی

در مورد فلزات غیرآهنی از الکترودها و آلیاژهای مانند مس – آلومینیوم – آب نقره برنج و برنز می توان نام برد.

ترکیب شیمیایی روپوش الکترودها

روپوش الکترودهای فلزی از مواردی مانند آهک یا اکسید کلسیم CaO فلوئور کلسیم F2Ca – اکسید سدیم Na2O – تیتان یا تیتانیمTi – سلولز روتایل – اجسام الیافی مانند آسبست – خاک رس- سیلیسیمSi پور تالک و مایع سیلیکات سدیم یا پتاسیم و غیره می باشد. مقدار وزن پوشش نسبت به الکترود بیت 25% تا 5% وزن الکترود و نقطه ذوب مجموعه مواد تشکیل دهنده بایستی کمتر از فلز یا آلیاژ سازنده الکترود جوشکاری باشد.

فاصله الکترود را نباید از کار زیاد نمود تا الکترود نتواند با گازهای متصاعده از روپوش خود منطقه ذوب را نگهداری کند و در برابر تاثیر گازهای خارجی محافظت بنماید.

اثرات الکترود شامل موارد زیر است :

1- اگر روپوش الکترود فاسد یا مرطوب شود قوس الکتریکی پیوسته انجام نمی شود و بایستی الکترودها را که دارای مواد آهکی هستند در درجه حرارت بین 80 تا 60 درجه سانتیگراد در خشک کننده الکترود قرار داد تا از فساد پوشش آنها جلوگیری شود.

2- حفظ ناحیه جوش از اکسیده شدن و تاثیر ازت و ایجاد اکسید فلزی.

3- خارج راندن مواد مضر از ناحیه جوش زیرا پوشش الکترود ذوب شده و در روی ناحیه مذاب بصورت محافظی قرار می گیرد و چنانچه مواد زیان بخش در داخل مذاب باشد آن ها را بطرف بالا می کشد.

تقسیم بندی الکترودها از نظر پوشش شیمیائی

دانستن دقیق پوشش الکترودها اغلب جزء اسرار کارخانجات سازنده می باشد و بر حسب مقدار درصد مواد و نوع ترکیبات شیمیائی کاملاً متفاوت هستند. بطوریکه بعضی از الکترودها برای کار خاصی ساخته شده اند چنانچه اگر برای جوش دادن کارهای دیگر مصرف شوند مقاومت دلخواه جوشکاری به دست نخواهد آمد.

الکترودها از نقطه نظر پوشش به سه گروه اصلی زیر تقسیم می شوند.

1- الکترودهای اسیدی

2- الکترودهای روتایلی

3- الکترودهای بازی

که از اسم آن ها می توان به تر کیبات آن پی برد.

طریقه ایجاد قوس الکتریکی با دست

برای ایجاد قوس الکتریکی مانند نوک زدن مرغ عمل می نمائیم و الکترود را به کار نزدیک کرده و پس از برقراری شعله آن را در فاصله ای بین 2 تا 3 میلیمتر نسبت به کار نگه می داریم و صدای یکنواخت معرف تنظیم بودن جریان جوش می باشد. در جوشکاری تخت الکترود با زاویه تمایل بین 15 تا 20 درجه نسبت به خط قائم قرار دارد و با تغییراتی در این زاویه می توان تغییراتی در گروه و نوع جوش بوجود آورد.

برای پر کردن با حرکات مختلفی که به الکترود می دهند عمل می شود و انواع مختلف حرکت الکترود وجود دارد و برای پر کردن درز جوش مورد استفاده قرار می گیرد.

1- پر کردن در امتداد محور الکترود

2- پر کردن درز جوش بصورت شکسته و بسته

3- پر کردن درز جوش بطور زیگزاگ

4 – پر کردن درز جوش با نوسان دایره ای

که 1و2 برای کارهای معمولی و لبه های کار اختیار میشود, و 3و4 به وسیله گرم نگه داشتن لبه های اتصال مانع خنک شدن حوضچه مذاب گردیده و در نتیجه موجب افزایش نفوذ گرده جوش می گردد. در جوشکاری چند پاس بایستی هر پاس که جوشکاری می شود به وسیله چکش و برس تمیز گردد و سپس پاس بعدی جوش داده شود.

جوشکاری قائم یا Vertiealwelding:

این نوع جوش دادن معمولاً مشکل می باشد زیرا حوضچه مذاب متمایل می باشد که بسمت پائین حرکت کند و بدیت جهت حرکت الکترود از پائین بطرف بالا در نظر گرفته می شود و برای ورقهای نازکتر از 5/1 میلیمتر نمی توان استفاده کرد.

جوش بالای سر Overhead weling:

در این نوع جوشکاری باید قوس الکتریکی ایجاد شده خیلی کوتاه و الکترود دارای روپوش دیرگذاری باشد تا بتواند پوششی مناسب بر روی حوضچه مذاب بوجود آورد و از چکیدن قطرات فلز ذوب شده جلوگیری کند. در جوشکاری قوس الکتریک گرمای ایجاد شده مابین انتهای الکترود لبه های صفحات را ذوب نموده و قطرات فلز مذاب را سر الکترود با سرعتی در حدود 40 متر بر ثانیه جدا می شوند که حد میانگین آنها بین 10 تا 20 قطره در هر ثانیه می باشد.

GTAW

نوسان قوس:

نوسان قوس در هر دو حالت جوشکاری دستی و ماشینی استفاده می شود.مزایای موجوددر جوشکاری دستی پایه و اساس کنترل جوش هنگام تنظیم تغییرات اتصال جوش و گپ موجود است.در جوشکاری ماشینی،نوسان از طریق حرکت مکانیکی تورچ جوشکاری و یا حرکت دادن پلاسمای قوس با کمک میدان مغناطیسی خارجی انجام می شود.نوسان باعث می شود که گرمای تولیدی در محل های دقیق انتقال داده شود.این وضعیت برای زمانی که جوشکاری قطعات با اشکال پیچیده انجام می شود،یک مزیت بشمار می رود.وقتی از نوسان جوش استفاده می شود،تعداد پاس ها و نیز مقدار کل گرمای تولیدی کاهش می یابد زیرا هزینه حذف انقباض ها و عیوب دیگر را از هزینه کلی جوش کم می کند.

در برخی از آلیاژها لازم است که از چند پاس برای ایجاد اثر برگشتی پاس های بعدی و بصورت جوش مستقیم string استفاده شود که در این صورت نوسان Oscillation بکار نمی رود.برای پایداری قوس،کمتر کردن وزش قوس و نیز حرکت دادن پلاسمای قوس در امتداد حرکت تورچ می توان از میدان مغناطیس خارجی استفاده کرد.اینکار سبب می شود ظاهر جوش بهتر شده و سرعت جوشکاری افزایش یابد.

جریان جوشکاری:

جریان جوشکاری یکی از مهمترین پارامتر های جوشکاری است که باید در هر روش جوشی کنترل شود زیرا بر عمق نفوذ،سرعت جوشکاری،کیفیت جوش و نرخ رسوب موثر است.

در کل سه نوع انتخاب برای جریان جوشکاری وجود دارد:

1- جریان مستقیم الکترود منفی DCEN

2- جریان مستقیم الکترود مثبت DCEP

3- جریان متناوب

در جریان متناوب ،در 60 Hz پولاریته بین قطعه کار و الکترود تغییر می کند. این تغییر سریع در پولاریته باعث می شود که یک نوع فرآیند کاتدی ایجاد شود که در حذف لایه های اکسیدی در سطح فلزات بالاخص فلزات آلومینوم ومنیزیم بسیار مفید است.در هر نیم سیکل که شرایط DCEP برقرار می شود، الکترودها گرم می شوند.لازمه این کار اینست که از الکترودهای با قطر بزرگ که از تنگستن خالص ساخته شده اند، استفاده شود. در فرآیند GTAW بیشتر از جریان مستقیم با الکترود منفی استفاده می شود.در این حالت، گرمای بیشتری وارد قطعه کار شده و در نتیجه نرخ ذوب افزایش می یابد.

ساختمان تورچ:

تورچ جوشکاری الکترود را نگهداشته و جریان الکتریکی را به سمت قوس هدایت می کند و گاز لازم برای محافظت قوس و مذاب را به محل جوش انتقال می دهد.

تورچهای جوشکاری که زیر جریان 200 A بکار میروند،معمولا با هوا سرد می شوند،به عبارتی گاز خنثی از اطراف کابل حرکت میکند و سردایش لازم را فراهم می کند.اما در جوشکاری های پیوسته که با آمپراژهای بالا سروکار دارد،و نیز در روش ماشینی از تورچهایی استفاده می شود که با آب سرد می شوند.

الکترودها.الکترودهای غیرمصرفی که در روش GTAW بکار می روند ، از تنگستن و یا آلیاژهای آن ساخته می شوند.متداولترین این آلیاژها،آلیاژ 2% ThO2-W یا EWTh-2 می باشد.این آلیاژ از ویژگی های کاری خوبی برخوردار است و پایداری بهتری دارد.توریا رادیواکتیو بوده وفلذا هنگام تیز کردن آن باید مواظب بود که گرد و غبار آن استنشاق نشود.سنگ زنی می تواند خطرات جدی در پی داشته باشد و باید قوانین زیست محیطی را رعایت کرد.الکترودهای لانتانوم دار EWLa-1 و ایتریم دار الکترودهایی هستند که ویژگی های شروع خوبی داشته و پایداری قوس آنها حتی در ولتاژهای کم نیز قابل قبول و مناسب است.الکترودهای تنگستن سریم دار EWCe-2 نسبت به الکترودهای توریم دار از لحاظ پایداری قوس و نرخ ذوب کردن کمی بهترند.هرکدام از الکترودهای مذکور جوش های قابل قبولی تولید می کنند.توانایی آسان ساطع کردن الکترون در ولتاژ پایین الکترودهای لانتالوم دار ازعلل اصلی کارکرد خوب آنهاست.

تنگستن خالص در جوشکاری ac استفاده می شود وبالاترین نرخ مصرف را دارند.گاهی اوقات از الکترودهای زیرکنی نیز استفاده میشود.الکترودهای تنگستن براساس ترکیب شیمایی شان طبقه بندی می شوند.(جدول1)شرایط لازم برای این الکترودها در AWS A5.12 ذکر می شود.شکل نوک الکترودها بر شکل حوضچه مذاب موثر است.الکترودهایی که زاویه 60-120° دارند،پایدارترند و عمق نفوذ خوبی را دارند.الکترودهای با زاویه کمتر 5-30° برای جوش شیاری مناسب هستند تا از ایجاد قوس بین دیواره های محل اتصال جلوگیری کند.

سیستم تغذیه سیم:

از تعدادی قطعه تشکیل شده است که از سیستم ساده تا پیجیده را در بردارند.سیستم اصلی آن درواقع وسیله ای است که سیم را با قلاب گرفته و سپس آن را از قرقره کشیده و بعد آنرا از طریق لوله راهنما به سمت محل جوشکاری انتقال می دهد.برای حرکت موتور و نیز کنترل آن از کنترل و سوئیچ های الکترونیکی استفاده می شود.

کابل،شلنگ و رگولاتورها برای انتقال جریان الکتریکی،آب و گاز خنثی به محل جوشکاری لازم می باشند.

جوشکاری قوسی با الکترود تنگستنی و در پناه گاز محافظ که گاهی اوقات Heliarc و یا جوش تیگ TIG(جوشکاری با تنگستن و گاز خنثی) نیز نامیده می شود، در سال 1930 برای جوشکاری فلز منیزیم اختراع شد.Russell Meredith از الکترود تنگستنی همراه با گاز خنثی هلیوم برای جوشکاری فلز منیزیم استفاده کرد.این روش جایگزین روش پرچ برای اتصال قطعات هواپیما از جنس آلومینوم و منیزیم شد.روش جوشکاری Heliarc در طی این مدت تا کنون اصلاح زیادی یافته است ولی مکانیسم اصلی آن همان است که مردیت آن را بکار برده بود.

درجه حرارت ذوب برای اتصال از نگهداری قوس بین الکترود تنگستن و قطعه کار فراهم میشود.دمای حوضچه مذاب تا 2500 C میرسد.گاز خنثی حوضچه مذاب را احاطه می کند وآنرا در مقابل آلودگی های اتمسفری محافظت می کند.معمولا گاز خنثی آرگون،هلیوم و یا مخلوطی از آن دو است.

کاربردها:

روش جوشکاری با الکترود تنگستن و گاز محافظ برای جوشکاری فولادهای زنگ نزن ،آلومینوم ،منیزیم،مس و فلزات فعال(مثل تیتانیوم و تانتالوم) ونیز فولادهای کربنی و آلیاژی استفاده می شود.در جوشکاری فولادهای کربنی معمولا برای جوشکاری پاس های ریشه کار می رود.

مزایا و محدودیت ها

مزایای روش GTAW عبارتند از:

1- جوش با کیفیت بالا و اعوجاج کم تولید می کند.

2- پاشش مذاب در مقایسه با روش های دیگر در این روش وجود ندارد.

3- در هر دو حالت با و بدون فلزپرکننده می توان استفاده کرد.

4- منابع نیروی مختلفی رامی توان بکار گرفت.

5- انواع مختلفی از فلزات حتی فلزات غیرمشابه را می توان با این روش جوشکاری کرد

6- کنترل دقیقی بر روی میزان گرمای تولیدی و ورودی می توان دشات.

روش GTAW زمانی استفاده می شود که به جوش با کیفیت بالا نیاز باشد.همانطوریکه در بالا اشاره شد، گرمای تولیدی که میتواند اثر منفی بر فلز داشته باشد،بدقت کنترل می شود و نیز حوزه دید جوشکار بوسیله دودهای حاصله محدود نمی شود.

محدودیت های این روش در زیر آمده اند:

1- نرخ رسوب آن در مقایسه با جوشکاری با الکترودهای مصرفی پایین تر است.

2- به جوشکار ماهر نیاز دارد.(نسبت به SMAW,GMAW)

3- برای جوشکاری ضخامت های بیشتر از 9.5 mm مقرون به صرفه نمی باشد.

در وضعیت های جوشکاری غیر تخت جوشکاری مشکل است زیرا حفاظت قوس کامل نیست.

علاوه بر مشکلات یادشده می توان به برخی از مشکلات این روش نیز در ذیل اشاره کرد:

1- در صورتیکه الکترود تنگستنی با حوضچه مذاب تماس داشته باشد، آخالهای تنگستن می تواند وارد فلز جوش شود.

2- اگر حفاظت قوس و مذاب توسط جریان مداوم گاز خنثی انجام نشود و یا مختل شود،فلز مذاب آوده می شود.

3- آلودگی یا حفره در مذاب تحت تاثیر نشتی آب از تورچها سرد شونده با آب

وزش و یا انحراف قوس مثل روش های دیگر

منابع نیرو برای GTAW از نوع جریان ثابت همراه با منحنی ولتاژ – آمراژ منفی می باشند.راکتورهای قابل اشباع و نیز واحدهای کنترل شده با تریستور نیز مرسوم هستند.پیشرفت هایی که در صنایع الکتریکی اتفاق افتاده است،در این حوزه نیز موثر بوده وباعث شده است که منابع نیروی با کارایی بیشتر و با وزن کمتر تولید شوند.امروزه منابع نیروی ترانزیستوری با جربان مستقیم نیز بسیار استفاده می شوند و منابع نیرو یکسوکننده –مبدل ها بسیار پیچیده تر هستند.مبدل های نیرو شامل سه نوع تبدیل هستند:

1- جریان متناوب اولیه 60 mHz به جریان مستقیم تبدیل می شود.

2- جریان مستقیم به جریان متناوب با فرکانس بالا تبدیل می شود.

این جریان متناوب به جریان مستقیم تبدیل می شود.
مبدل ها را می توان از حالت جریان مستقیم به جریان متناوب برای جوشکاری GMAW تغییر داد و بکار برد که این سبب کاهش هزینه و صرفه جویی در آن خواهد شد.منابع نیرو که با مبدل کنترل می شوند در مقایسه با منابع سیلیکونی SCR زمان های پاسخ سریعتری دارند.در شکل 2 رفتار دو نوع ماشین جوشکاری با کنترل مبدلی و با کنترل تریستوری نشان داده می شود.
عیوب جوش:

• روی هم افتادگی overlap

• سوختگی یا بریدگی کناره جوش

• آخال های سرباره Slag inclusion

• ذوب ناقص (Lack of Fusion)

• تخلخل

• همراستا نبودن اتصال

• (Lack of Penetrantنفوذ ناقص )

• ترک جوش

روی هم افتادگی overlap

• سرعت حرکت کمتر از حالت نرمال

• زاویه نادرست الکترود

• استفاده از الکترود با قطر بالا

• آمپراژ خیلی کم

سوختگی یا بریدگی کناره جوش

• آمپر زیاد

• طول قوس زیاد

• حرکت موجی زیاد الکترود

• سرعت بسیار زیادحرکت جوشکاری

• زاویه الکترود نسبت به سطح

• سرباره با ویسکوزیته زیاد

آخال های سرباره Slag inclusion

• پاک نشدن مناسب سرباره از پاس های قبلی

• آمپراژ ناکافی

• زاویه و یا اندازه الکترود نامناسب

• آماده سازی غلط

ذوب ناقص (Lack of Fusion)

• استفاده از الکترود های کوچک برای فولاد ضخیم و سرد

• آمپراژ های ناکافی

• زاویه الکترود نامناسب

• سرعت حرکت بسیار زیاد

• سطح کثیف

تخلخل(Porosity)

• الکترود مرطوب

• الکترود روکش شکسته

• ناخالصی روی فلز

• سطح آغشته به روغن، غبار و یا …

• محافظت گازی ناکافی

• فلزات پایه با مقادیر بالای فسفر و گوگرد.

همراستا نبودن اتصال

• مونتاژ نادرست

• حرکت فلز پایه در حین جوش

نفوذ ناقص

• آمپر بسیار پایین

• فاصله ریشه ناکافی

• استفاده از الکترود با قطر بالا

• سرعت حرکت زیاد

ترک جوش

• ترک های گرم

• ترک های سرد

• تنش های پسماند

• افزایش حجم فلز

• استحکام فلز پایه و فلز پر کننده

• مراحل جوشکاری

• پیشگرم

• دمای بین پاسی

• عملیات حرارتی پس از جوش

• طراحی اتصال

• روش های جوشکاری

• مواد پرکننده

جوشکاری فولادهای زنگ نزن( Stainiess Steel Welding)

این نوع فولاد ، جزو فلزات بسیار مقاوم در برابر خوردگی است و در صنایع شیر آلات مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع فولاد ، آلیاژ فولاد با کروم می‌‌باشد و گاهی نیکل نیز به ‌این آلیاژ اضافه می‌‌شود.

فولادهای زنگ نزن به دلیل حفظ مشخصه های مکانیکی در درجه حرارت های بالا ، مقاومت اکسیداسیون و همچنین مقاومت در برابر خوردگی ( محیط های خورنده ) سهم عمده ای از تولید را در میان خانواده آلیاژهای آهنی به خود اختصاص داده اند . یکی از مهمترین ویژگی های فولادهای زنگ نزن مقاوم به خوردگی قابلیت مناسب جوشکاری آنها می باشد و اگر چنانچه بپذیریم که جوشکاری علاوه بر صرفه اقتصادی ، به عنوان قابل انعطاف ترین فرآیند ساخت در صنعت مطرح می باشد اهمیت این گروه فولادها بیش از پیش نمایان می گردد . از میان خانواده فولادهای زنگ نزن ، فولادهای زنگ نزن آوستنیتی به علت مصرف گسترده در صنایع استراتژیک از اهمیت فوق العاده برخوردارند . از آنجائیکه ایمنی قطعات مورد استفاده در شرایط ویژه صنعتی مستلزم انطباق کافی بین خواص آلیاژ و شرایط حاکم بر محیط کار می باشد ، لذا از مهمترین مسائل و اصلی ترین دغدغه هاو نیازها در این زمینه صنعتی ، بررسی جوشکاری فولادهای زنگ نزن مقاوم خوردگی ( اعم از آوستنیتی ، فریتی و …) می باشد .

جوشکاری فولادهای زنگ نزن آوستنیتی :

این گروه از فولادها با انواع روش های جوشکاری قوس الکتریکی ، مقاومتی ، شعله و لحیم کاری قابل اتصال به هم می باشند . واضح است بر حسب نوع قطعه و کاربرد آن تعداد و هزینه ها فرآیند مناسب انتخاب می شود .

جوشکاری با قوس الکتریکی : فولادهای زنگ نزن آوستنیتی کرم – نیکل به سهولت با انواع روش های قوس الکتریکی شامل الکترود دستی ، TIG و MIG و زیر پودری جوشکاری می شود . البته روش های قوس پلاسما ، الکترون بیم و سرباره الکتریکی نیز قابل استفاده هستند . فلز جوش با توجه و اهمیت بیشتر از اکسیده شدن در برابر اتمسفر هوا ، به کمک سرباره یا گاز خنثی محافظت می شود . چون اکسیده شدن بعضی عناصر به ویژه کرم می تواند خواص خوردگی و کیفیت جوش را به طور جدی تغییر دهد . همچنین افزایش کربن شدیدا مقاومت خوردگی و خواص فیزیکی موضع جوش را دگرگون می کند . بنابرین حضور کربن یا ترکیبات کربن دهنده در پودر جوش ، پوشش الکترود و احیانا گاز محافظ ، دقیقا کنترل می شود . همین مقدار رطوبت در پودر جوش ، پوشش الکترود و گاز محافظ نیز کنترل شده و در حداقل مقدار خود نگهداشته شود تا موجب خلل و فرج و یا تردی هیدروژنی نگردد .

جوشکاری با الکترود دستی : جوشکاری فولاد زنگ نزن با الکترود دستی در مرحله اول نیاز به الکترود با ترکیب شیمیائی مشابه با فلز قطعه کار دارد . استانداردهای مختلف تعدادی الکترود با کدهای خاص برای انواع فولادهای آوستنیتی زنگ نزن کرم – نیکل دار مشخص کرده اند نظیر E310-15 ، E308E1c-16 ، E316 Elc-16 و یا E318-16 ( AWS ) . در بیشتر مواقع تکیه بر روی درصد کربن در این الکترودها است . چون کربن پائین تر مقاومت خوردگی را بهبود بخشیده و کربن بالا خواص خزش در درجات بالا را ترقی می دهد . معمولا" با اضافه کردن حرف L به دنباله کد ، الکترود با کربن پائین را مشخص می کنند . دو نوع پوشش بازی با هیدروژن کم شناخته شده و مصرف می شود . نوع آهکی که محدود به استفاده با جریان یکنواخت و الکترود مثبت یا قطب معکوس بوده و نوع رتیلی که قابل استفاده با جریان متناوب و یکنواخت الکترود مثبت باشد . اولی دارای عمق نفوذ بیشتر و سطح صاف تری نسبت به نوع رتیلی می باشد . اما کار کردن با آن نیاز به مهارت بیشتری دارد . بعضی سازنده ها الکترودهایی با پوشش مخلوط دو نوع ترکیب فوق را تولید می کنند .

در ساخت الکترودهای فولاد زنگ نزن ممکن است از سیم فولادی کم کربن یا فولاد کرم – نیکل دار استفاده شود ، اما اکثرا" مواد آلیاژ نیز در پوشش الکترود اضافه می کنند تا فلز جوش حاصل ترکیبات شیمیائی مورد نظر را داشته باشد . بنابرین باید توجه داشت از الکترودی که قسمتی از روپوش آن جداشده است ، استفاده نشود . الکترود فولاد زنگ نزن و فلز جوش رسوب داده شده از آن باید دارای مقدار بیشتر کرم و نیکل نسبت به فلز قطعه کار باشد تا اولا" اگر مقداری از آن در حین انتقال از قوس اکسید شد از حد معینی کمتر نشود . ثانیا" مقاومت خوردگی ساختار ریختگی کمتر از ساختار فرم داده شده ( با ترکیب شیمیائی مشابه ) است . بنابرین افزایش عناصر کرم و نیکل این کاهش خواص را نیز جبران می کند . معمولا 4 الی 10 درصد فریت در ساختار میکروسکوپی فلز جوش برای کاهش خطر ترکیدگی مناسب است . در درجات زیر صفر ، خواص ضربه ای فلز جوش احتمالا قابل مقایسه با فلز قطعه کار نیست . در این موارد آزمایش ضربه ای برای تشخیص بهتر روش استفاده از الکترود و شرایط کار ضرورت دارد .

میزان شدت جریان پیشنهاد شده برای الکترودهای پوششی فولاد زنگ نزن متناسب با قطر الکترود وضعیت جوشکار تعیین می شود که کمتر از الکترودهای مشابه دیگر است . ضمنا در حالت قائم میزان آمپر کمی پائین تر از حالت افقی و تخت ( مسطح) است . الکترود فولاد زنگ نزن باید در صورت امکان با قوس کوتاه استفاده شود .الکترودهایی که با جریان متناوب AC به کار می روند ممکن است با آمپر نسبتا بالاتری مصرف شوند . راندمان رسوب این نوع الکترودها معمولا در حدود 75 درصد است و بین 7 تا 10 درصد تلفات دارد که در هزینه الکترود مصرفی منعکس می شود . در جوشکاری با قوس بر روی ورق های نازک ( زیر 6 میلی متر ) از فولاد زنگ نزن مشکل پیچیدگی و تاب برداشتن مشاهده می شود چون ضریب انبساط حرارتی زیاد و ضریب هدایت حرارتی کم می باشد . به کارگیری نگهدارنده ها و گیره ها و همچنین قطعات فلزی سرد پشت بند برای جذب حرارت می تواند برای غلبه بر مشکل پیچیدگی کمکی باشد .

جوشکاری با فرآیند قوس با گاز محافظ MIG : چون در این فرآیند از سرباره یا سیم پوششی برای الکترود استفاده نمی شود باید کلیه عناصر آلیاژی مورد لزوم در آلیاژ سیم الکترود یا مفتول تامین شود . در این روش راندمان انتقال فلزات آلیاژی از الکترود به فلز جوش بسیار بالا است یا با بیان دیگر در صورت استفاده از روش صحیح و پارامترهای مناسب آنالیز مفتول و فلز جوش رسوب داده شده ( با توجه به سیالیت و آنالیز فلز قطعه کار ) بسیار نزدیک به همدیگر است . سیم الکترود که به صورت کلاف و با قطر و وزن های مختلف عرضه می شود باید از کنترل دقیق ترکیب شیمیائی و سطح تمیز برخوردار باشد .

جوشکاری با لیزر

لیزر یک نام اختصاری به معنی تقویت نور با انتشار برانگیخته تابش است . فرآیند به برخورد یک اشعه نور تکرنگ همفاز جهت دار و شدید به قطعه کاری که ماده به وسیله تبخیر از آن خارج میشود بستگی دارد .

جوشکاری و برشکاری با استفاده از اشعه لیزر از روشهای نوین جوشکاری بوده که در دههای اخیر مورد توجه صنعت قرار گرفته و امروزه به خاطر کیفیت ، سرعت و قابلیت کنترل آن به طور وسیعی در صنعت از آن استفاده می شود .به وسیله متمرکز کردن اشعه لیزر روی فلز یک حوضچه مذاب تشکیل شده و عملیات جوشکاری انجام می شود

اصول کار و انواع لیزرهای مورد استفاده در جوشکاری :

به طور عمده از دو نوع لیزر در جوشکاری و برشکاری استفاده می شود : لیزرهای جامد مثل Ruby و ND:YAG و لیزرهای گاز مثل لیزر CO2 . در زیر اصول کار لیزر Ruby که از آن بیشتر در جوشکاری استفاده می شود توضیح داده می شود .

این سیستم لیزر از یک کریستال استوانه ای شکل Ruby (Ruby یک نوع اکسید آلومینیوم است که ذرات کرم در آن پخش شده اند . ) تشکیل شده است . دو سر آن کاملا صیقلی و آینه ای شده و در یک سر آن یک سوراخ ریز برای خروج اشعه لیزر وجود دارد . در اطراف این کریستال لامپ گزنون قرار دارد که لامپ فوق برای کار در سرعت حدود 1000 فلاش در ثانیه طراحی شده است . لامپ گزنون با استفاده از یک خازن که حدود 1000 بار در ثانیه شارژ

---

راهبری نوشته‌ه