محصولات فلزی: از آشپزخانه تا خیابان
فلزات پرکاربرد در زندگی روزمره
فلزات مختلفی در اطراف ما وجود دارند که هر کدام به خاطر ویژگی‌های خاص خود برای کاربردهای متفاوتی انتخاب می‌شوند. برخی از آن‌ها سخت و محکم هستند و برخی دیگر در برابر زنگ‌زدگی مقاومت دارند. در جدول زیر با مهم‌ترین فلزات و کاربردهای آشنا آن‌ها بیشتر آشنا می‌شویم.
| نام فلز | مهم‌ترین ویژگی‌ها | مثال‌هایی از محصولات |
|---|---|---|
| فولاد1 | خیلی محکم و بادوام، قابلیت بازیافت عالی | بدنهٔ خودرو، اسکلت ساختمان، قاشق و چنگال |
| آلومینیوم2 | سبک، رسانای خوب گرما، مقاوم در برابر زنگ‌زدگی | قابلمه و تابه، بدنهٔ هواپیما، قوطی نوشابه |
| مس | رسانای عالی برق و گرما، رنگ متمایز قرمز-قهوه‌ای | سیم‌های برق، کتری‌های مسی، لوله‌کشی |
| چدن | سنگین، نگهداری گرمای عالی، نسبتاً شکننده | قابلمه‌های مخصوص پخت‌وپز طولانی، رادیاتورهای قدیمی |
همان طور که در جدول می‌بینید، انتخاب هر فلز برای یک وسیله، دلیلی منطقی دارد. مثلاً از آلومینیوم برای قوطی نوشابه استفاده می‌شود چون هم سبک است و هم به راحتی بازیافت می‌شود. یا از مس برای سیم‌کشی برق خانه استفاده می‌کنند چون برق را خیلی خوب از خودش عبور می‌دهد.
چگونه یک وسیلهٔ فلزی ساخته می‌شود؟
ساخت یک محصول فلزی معمولاً مراحل مختلفی دارد. این مراحل بسته به نوع محصول و فلز مورد استفاده می‌تواند تغییر کند، اما یک روند کلی وجود دارد که در بسیاری از موارد مشترک است.
۱. استخراج و خالص‌سازی: اول از همه، فلز از معدن استخراج می‌شود. سنگ معدن حاوی ناخالصی‌های زیادی است که باید در کارخانه‌های ذوب، فلز خالص از آن جدا شود. به این مرحله «ذوب» می‌گویند.
۲. شکل‌دهی: فلز خالص شده، ذوب شده و در قالب‌های بزرگ ریخته می‌شود تا به شکل شمش4 یا ورق درآید. سپس این شمش‌ها یا ورق‌ها تحت فرآیندهای مختلفی مانند نورد (غلتک‌کاری)، فورج (پتک‌کاری) یا کشش قرار می‌گیرند تا به شکل و ضخامت مورد نظر برسند.
۳. ماشین‌کاری و ساخت نهایی: در این مرحله، فلز شکل‌داده شده با دستگاه‌های مختلف برش می‌خورد، سوراخ می‌شود، خم می‌شود و به شکل محصول نهایی درمی‌آید. مثلاً برای ساخت یک قابلمه، ورق آلومینیوم ابتدا برش می‌خورد، سپس تحت فشار به شکل کاسه درمی‌آید و در نهایت دسته به آن جوش یا پرچ می‌شود.
۴. پوشش‌دهی و تکمیل کار: بسیاری از محصولات فلزی یک پوشش نهایی دریافت می‌کنند. این پوشش می‌تواند برای زیبایی (مثل رنگ‌کاری بدنهٔ خودرو) یا برای محافظت (مثل لعاب‌کاری قابلمه یا گالوانیزه کردن5 لوله‌ها برای جلوگیری از زنگ‌زدگی) باشد.
سفر یک قوطی آلومینیومی از معدن تا بازیافت
برای درک بهتر این فرآیند، بیایید سفر یک قوطن نوشابه را دنبال کنیم. این سفر یک مثال عینی و ملموس از چرخهٔ زندگی یک محصول فلزی است.
همه چیز از معدن بوکسیت6 شروع می‌شود. سنگ بوکسیت استخراج شده و در کارخانه، آلومینیوم خالص از آن جدا می‌شود. این آلومینیوم خالص ذوب شده و به ورق‌های نازکی تبدیل می‌شود. سپس این ورق‌ها به کارخانه‌های تولید قوطی فرستاده می‌شوند. در آنجا با دستگاه‌های پرس قدرتمند، در چند مرحله به شکل قوطیِ آشنا درمی‌آیند. پس از شست‌وشو و پر شدن با نوشابه، درپوش آن بسته می‌شود و راهی فروشگاه می‌گردد.
اما داستان به همین جا ختم نمی‌شود! وقتی شما نوشابه را می‌خورید و قوطی را در سطل بازیافت می‌اندازید، سفر جدیدی آغاز می‌شود. قوطی‌های جمع‌آوری شده به کارخانهٔ بازیافت برده می‌شوند. در آنجا دوباره ذوب می‌شوند و به مواد خام برای ساخت محصولات جدید تبدیل می‌گردند. جالب است بدانید که یک قوطن آلومینیومی می‌تواند تنها در عرض 60 روز، دوباره به یک قوطی جدید تبدیل شود و این چرخه بارها تکرار گردد!
$ M = m \times n $
مثلاً اگر هر قوطی 15 گرم باشد و شما و همکلاسی‌هایتان 100 قوطی جمع‌آوری کنید، در مجموع 1500 گرم یا 1.5 کیلوگرم آلومینیوم ارزشمند را بازیافت کرده‌اید!
اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم
خیر، این یک اشتباه رایج است. فقط فلزاتی که در خانوادهٔ آهن (فولاد و چدن) قرار دارند جذب آهن‌ربا می‌شوند. آلومینیوم، مس و روی جذب آهن‌ربا نمی‌شوند. می‌توانید این را با نزدیک کردن یک آهن‌ربا به قابلمهٔ آلومینیومی یا سیم مسی امتحان کنید.
زنگ‌زدگی یک نوع واکنش شیمیایی با اکسیژن هوا و رطوبت است. آهن به راحتی با این عوامل واکنش داده و اکسید آهن قهوه‌ای رنگ (همان زنگ) را تشکیل می‌دهد. اما آلومینیوم هم با اکسیژن واکنش می‌دهد، اما لایهٔ اکسیدی که روی آن تشکیل می‌شود، بسیار نازک، سخت و چسبنده است. این لایه مانند یک محافظ عمل می‌کند و از زنگ‌زدگی قسمت‌های داخلی فلز جلوگیری می‌کند.
خیر، این کار بسیار خطرناک است! فلزات امواج مایکروفر را منعکس می‌کنند و اگر داخل مایکروفر قرار بگیرند، می‌توانند باعث ایجاد جرقه و آتش‌سوزی شوند. تنها استثنا برخی از ظروف مخصوصی هستند که سازنده به طور مشخص اجازهٔ استفاده در مایکروفر را داده است. همیشه قبل از استفاده، دستورالعمل ظرف را مطالعه کنید.
پاورقی
1فولاد (Steel): آلیاژی از آهن و کربن که بسیار قوی و بادوام است.
2آلومینیوم (Aluminum): فلزی سبک و نقرهای رنگ که به خوبی گرما و برق را هدایت می‌کند و در برابر زنگ‌زدگی مقاوم است.
3قابلیت بازیافت بی‌پایان (Infinitely Recyclable): به ویژگی برخی مواد مانند فلزات گفته می‌شود که می‌توان آن‌ها را بارها و بارها بدون کاهش کیفیت ذوب و به محصول جدید تبدیل کرد.
4شمش (Ingot): قطعه‌ای جامد از فلز خالص یا آلیاژ که معمولاً به شکل بلوک مستطیلی است و برای ذخیره‌سازی و حمل‌ونقل فلز آماده می‌شود.
5گالوانیزه کردن (Galvanizing): پوشش‌دهی فولاد یا آهن با یک لایه از فلز روی برای محافظت در برابر خوردگی و زنگ‌زدگی.
6بوکسیت (Bauxite): سنگ معدن اصلی که از آن آلومینیوم استخراج می‌شود.
