مفتول: راز آن تکه سیم نازک و محکم در زندگی روزمره
مفتول از کجا میآید؟ مراحل ساخت یک سیم فلزی
مفتولها از فلزهای جامد و محکم ساخته میشوند. کارخانهها یک شمش بزرگ فلزی را آنقدر گرم میکنند تا نرم شود. سپس آن را از سوراخهای کوچک و کوچکتر میکشند (مانند نخ شدن خمیر بازی). هرچه تعداد دفعات کشیدن بیشتر باشد، مفتول نازکتر میشود. در مرحلهٔ آخر، مفتول را روی قرقرههای بزرگ میپیچند تا حمل و نقل آن آسان شود.
برای نمونه: کارخانه برای ساخت مفتول مسی، ابتدا شمش مسی را تا دمای حدود ۱۰۸۳ درجهٔ سلسیوس گرم میکند، سپس آن را از قالبهای فولادی عبور میدهد. این فرایند «نورد» و «کشش سیم» نام دارد.
انواع مفتول از نظر جنس فلز (آهن، مس، آلومینیوم)
مفتولها بر پایهٔ فلزی که از آن ساخته شدهاند، ویژگیهای متفاوتی دارند. برخی بسیار محکم هستند (مانند مفتول آهنی)، برخی جریان برق را به خوبی عبور میدهند (مانند مفتول مسی) و برخی سبک و کموزن هستند (مانند مفتول آلومینیومی). در جدول زیر مهمترین تفاوتها را میبینید.
| نوع فلز | رنگ و ظاهر | مهمترین ویژگی | یک کاربرد ساده در خانه |
|---|---|---|---|
| آهن | خاکستری تیره، زنگ میزند | بسیار محکم و سخت | ساخت نرده و آویزهای سنگین |
| مس | قرمز مایل به نارنجی، براق | بهترین رسانای الکتریکی | سیم برق لوازم خانگی |
| آلومینیوم | نقرهای روشن، بسیار سبک | سبک و مقاوم در برابر زنگ زدگی | کابلهای برق فشار قوی |
کاربردهای مفتول در اطراف ما (مثالهای عینی)
اگر به اطراف خود نگاه کنید، جاهای زیادی مفتول پیدا میکنید. برای نمونه:
- سیمهای برق: داخل پلاستیک رنگی، یک مفتول مسی نازک قرار دارد که جریان برق را به لامپ یا یخچال میرساند.
- ساخت گلدانهای فلزی تزئینی: هنرمندان با مفتول آلومینیومی نرم، شکلهای زیبا مثل درخت و گلدان میسازند.
- آویز تابلو و بست کابل: مفتول آهنی گالوانیزه (ضد زنگ) برای محکم کردن لولهها و کابلها در ساختمانسازی استفاده میشود.
- خودکار و فنر: فنرهای کوچک داخل خودکارهای فشاری از مفتول فولادی نازک ساخته شدهاند.
در کارگاههای صنعتی نیز مفتولها را به صورت توریهای جوشی درمیآورند تا برای ساخت قفس پرندگان یا محافظ پنجره استفاده شوند.
چالشهای مفهومی دربارهٔ مفتول
پاسخ: چون جنس فلز متفاوت است. مفتول مسی نرمتر از مفتول آهنی است. همچنین اگر مفتول را در کارخانه «آنیل» (گرم کردن و آرام سرد کردن) کنند، نرم میشود. اما اگر آن را سرما بدهند و بکشند، سخت میشود.
پاسخ: مفتول آلومینیومی برق را خوب هدایت میکند اما از مس ضعیفتر است. برای یک جریان برق یکسان، باید مفتول آلومینیومی ضخیمتر از مفتول مسی باشد. در خانهها فضای کمی داریم، بنابراین مسی بهتر است. ولی در دکلهای برق، سبکی آلومینیوم مهمتر است.
پاسخ: آهن با اکسیژن هوا و آب واکنش میدهد و مادهای قهوهای و پودری به نام زنگ آهن[۱] (اکسید آهن) روی آن تشکیل میشود. این زنگ مفتول را نازک و سست میکند و سرانجام آن را میشکند. برای جلوگیری از زنگ زدن، روی مفتول آهنی را لایهٔ روی میگیرند (گالوانیزه میکنند).
مقایسهٔ مفتولها بر اساس قابلیت کشش و مقاومت
| نوع مفتول | قابلیت کشیده شدن | مقاومت در برابر شکستن | علامت اختصاری |
|---|---|---|---|
| مس خالص | خیلی زیاد | متوسط | Cu |
| آهن نرم | کم | زیاد | Fe |
| آلومینیوم | زیاد | متوسط تا کم | Al |
پاورقیها
[۱] زنگ آهن (Iron rust): ترکیب شیمیایی اکسید آهن است که بر اثر واکنش آهن با اکسیژن و آب به وجود میآید و باعث خوردگی فلز میشود.
[۲] آنیل (Annealing): فرایند گرم کردن فلز تا دمای مشخص و سپس سرد کردن آرام آن برای نرمتر کردن و کاهش تنشهای داخلی.
معادل انگلیسی واژهها: مفتول (Wire)، کشش سیم (Wire drawing)، نورد (Rolling)، رسانای الکتریکی (Electrical conductor)، گالوانیزه (Galvanized).
نمادهای شیمیایی:Fe برای آهن، Cu برای مس، Al برای آلومینیوم.
