کاربرد فلزات در صنایع لوازم خانگی + کاربرد انواع آلیاژها و مصارف آنها

با گسترش زندگی مدرن تنوع و تعدد استفاده از انواع لوازم خانگی در بین خانواده ها رواج بسیاری پیدا کرده؛ وسایلی که زندگی افراد را متحول کرده و به خاطر سهم 1.3 درصدی در تولید ناخالص داخلی نقش انکار ناپذیری در تولید تجارت اشتغال و اقتصاد کشور دارد. با این حال تاکنون به مواد اولیه و عناصر تشکیل دهنده آن ها خصوصا انواع فلزات کمتر توجه شده است. شاید در نگاه اول نقش فلزات اعم از آهنی و غیر آهنی در صنعت لوازم خانگی از منظر مشتریان مهم نباشد اما هنگامی که سخن از مرغوبیت و قیمت یک کالا به میان می آید آنگاه اهمیت این عناصر و اجزا بیشتر به چشم می خورد. در این رابطه ایجاد «دفتر صنایع برق فلزی و لوازم خانگی» در قالب یک مجموعه زیر نظر معاونت امور صنایع وزارت صنعت معدن و تجارت بیانگر پیوند ناگسستنی فلزات و لوازم خانگی است. امروزه از میلگرد آلیاژی برای ساخت لوازم خانگی متنوع استفاده می شود. در واقع انتخاب فلز مناسب برای هر قطعه از لوازم خانگی مستقیماً بر عملکرد دوام و حتی مصرف انرژی دستگاه تأثیر می گذارد.

قطعات فلزی لوازم خانگی

با توجه به سبک زندگی خانواده های ایرانی و اشتیاق آنها برای خرید لوازم خانگی مدرن و برندهای خارجی به ویژه در دهه های اخیر بازار این صنعت رونق ویژه ای پیدا کرده است؛ خصوصا وقتی پای عقد و عروسی یا میهمانی های بزرگ در میان باشد. با این وجود مشکلات تامین مواد اولیه صنایع لوازم خانگی به ویژه ورق گالوانیزه و نیز وارداتی بودن بسیاری از این محصولات این صنعت با برندهای مطرح همراه با تحولات بازار ارز موجب عرضه پایین و ایجاد تقاضا ی انباشته می شود و در نتیجه به شدت قیمت لوازم خانگی را افزایش می دهد. این چالش ها نشان می دهند که وابستگی این صنعت به زنجیره تأمین فلزات آن را در برابر نوسانات بازار مواد اولیه آسیب پذیر می کند و برنامه ریزی برای تولید داخلی فلزات با کیفیت یک ضرورت است. همین امر تاثیر فلزات به عنوان اجزا و مواد اولیه لوازم خانگی را بر بازار این محصولات نشان می دهد؛ یعنی هر زمانی که قیمت فلزات دستخوش تغییر و تحول شود بر کیفیت و قیمت لوازم خانگی نیز تاثیر می گذارد.

به اعتقاد صاحبنظران نیم ساخته ها از جمله مواد فلزی در صنایع مرتبط هستند که در فرآیند تولید به شکل های مختلف تولید شده و آماده کار و ساخت در مراحل بعدی هستند از جمله شمش ورق لوله پروفیل میله و مانند آن. این ورق ها و نیم ساخته های فلزی علاوه بر کاربرد در صنایع هوایی صنایع دریایی سازه های فضایی حمل و نقل زمینی صنایع نفت گاز و پتروشیمی در صنعت لوازم خانگی مانند کابینت ها لوازم منزل لوازم آشپزخانه و نظایر آن نیز مورد استفاده قرار می گیرند و هر گونه تغییر در بازار این مواد می تواند بازار لوازم خانگی را تحت الشعاع قرار دهد. در واقع این نیم ساخته ها ستون فقرات فرآیند تولید لوازم خانگی را تشکیل می دهند و کیفیت و مشخصات آن ها تعیین کننده نهایی محصول تولیدی است.

دلیل استفاده از فلزات در لوازم خانگی

هر چند استفاده از سنگ چوب سفال و… طی قرن ها از مهم ترین عناصر ساخت وسایل و ابزار بوده است اما بعد از آشنایی با خاصیت ها و قابلیت های انواع فلزات کاربرد آنها در صنایع مختلف از جمله لوازم خانگی رواج پیدا کرد. مهم ترین خواص فلز که آن را از سایر مواد و مصالح متمایز کرده استحکام رنگ و جلا قابلیت چکش خواری قابلیت تورق مفتول شدن قابلیت ذوب و استفاده مجدد استقامت در مقابل ضربه فشار و عوامل مخرب جوی مانند دمای زیاد برودت و رطوبت است. این ویژگی های منحصربه فرد فلزات را به گزینه ای ایده آل برای قطعاتی تبدیل می کند که نیاز به تحمل فشار حرارت رطوبت یا سایش دارند که در بسیاری از لوازم خانگی رایج است. برای درک بیشتر نقش فلزات در صنعت لوازم خانگی طبقه بندی انواع فلزات و انواع لوازم خانگی حائز اهمیت است.

از انواع فلزات تا انواع لوازم خانگی

انواع فلزات را می توان به دو دسته کلی آهنی و غیرآهنی (رنگین) طبقه بندی کرد. آهن و آلیاژهای آن مانند چدن و انواع فولاد جزء فلزات آهنی هستند که حدود 90 درصد مصنوعات و قطعات ماشین آلات را به خود اختصاص می دهند. البته در صنعت از آهن خالص استفاده نمی شود زیرا بسیار نرم است و بیشتر از چدن و فولاد استفاده می شود. انواع فولاد از ترکیب آهن خالص با کربن نیکل کروم و کبالت تهیه می شود و چدن از ترکیب آهن کربن و سیلیسیم به دست می آید. این تقسیم بندی بر اساس ترکیب شیمیایی و خواص پایه فلزات انجام می شود و هر دسته کاربردهای خاص خود را در تولید لوازم خانگی دارد.

در این زمینه استفاده از ورق فولاد در صنایع لوازم خانگی نقش مهمی دارد. از طرف دیگر فلزات رنگین تمامی فلزات به جز آهن و ترکیبات آن را شامل می شوند. مس روی برنز برنج آلومینیوم سرب نیکل و قلع از جمله این نوع فلزات هستند که در صنایع مورد استفاده قرار می گیرند. همچنین انواع لوازم خانگی را می توان به وسایل صوتی – تصویری وسایل شستشو و نظافت وسایل سرمایش و گرمایش وسایل پخت و پز وسایل نوشیدنی ساز وسایل غذاساز انواع یخچال و فریزر و سایر وسایل آشپزخانه تقسیم کرد؛ وسایلی که تولید آنها بدون کاربرد انواع فلزات اعم از آهنی و غیر آهنی یا رنگین مفهومی ندارد. به عنوان مثال سیم کشی داخلی موتورها و قطعات حرارتی بسیاری از این وسایل متکی بر خواص هدایت الکتریکی و حرارتی فلزاتی مانند مس و آلومینیوم هستند.

فولاد ضد زنگ یا استیل در لوازم خانگی

یکی از کاربردهای فلزات در لوازم خانگی فولاد ضد زنگ یا استنلس استیل است. فولاد ضد زنگ یکی از مهم ترین انواع آلیاژ فولاد است. فولادهایی با مقدار آلیاژهای ویژه که در برابر خوردگی توان مقاومت بالا دارند فولادهای زنگ نزن یا استنلس استیل می نامند که کاربردهای گسترده ای در صنایع مختلف دارند. هرچند رایج ترین کاربرد فولاد ضد زنگ یا استیل در لوازم خانگی است اما دامنه این کاربرد تا ریل های سنگین راه آهن نیز وسعت پیدا می کند. از آنجا که بیش از 150 نوع فولاد ضد زنگ با خواص مختلف وجود دارد درک تفاوت های آنها برای خرید لوازم خانگی مهم است. چنانچه قصد خرید وسایل آشپزی خصوصا برای غذاهای شور را دارید باید تفاوت بین گریدهای مختلف استیل ضد زنگ و انواع آن را بدانید. ظاهر براق و مقاوم در برابر لکه و زنگ زدگی استیل را به انتخابی محبوب برای نمای بیرونی و داخلی بسیاری از لوازم آشپزخانه تبدیل کرده است.

• کاربرد گریدهای مختلف استیل در لوازم خانگی

فولاد ضد زنگ سری 200 نسبت به سایر استیل ها کیفیت و مقاومت پایین تری در برابر خوردگی دارد اما به دلیل قیمت مناسب کاربرد استیل در آشپزخانه های تجاری همچنان مشهود است و برای نگهداری مواد غذایی نیز از آن استفاده می شود. استیل 304 رایج ترین نوع فولاد ضد زنگ مورد استفاده در آشپزخانه است و به خاطر سطح بالای کروم و نیکل درخشش فراوانی دارد و در برابر خوردگی و زنگ زدگی مقاوم است. همچنین استیل 316 دارای مقاومت بالا در برابر خوردگی است و کاربرد آن لوازم خانگی تجهیزات آشپزخانه وسایل آشپزی با کیفیت بالا تجهیزات و مبلمان در فضای باز را شامل می شود. انتخاب گرید مناسب استیل به محیط کاربری و میزان تماس با مواد شیمیایی یا رطوبت بستگی دارد؛ برای مثال در محیط های مرطوب یا در تماس با مواد غذایی اسیدی گریدهای مقاوم تر مانند 304 یا 316 ترجیح داده می شوند.

با همه اینها فولاد ضد زنگ یا استیل 430 که حاوی مقدار بسیار کمی نیکل است به اندازه فولادهای سری 300 در برابر خوردگی مقاومت ندارد و یک نوع فولاد مغناطیسی است که کاربرد آن بیشتر در ظروف تخت با کیفیت متوسط میزهای آماده درب لوازم خانگی و وسایل آشپزی است اما فولاد ضد زنگ یا استیل 440 یکی از قوی ترین فولادهای مورد استفاده در آشپزخانه است و محصولات ساخته شده از آن در برابر خوردگی ساییدگی و پارگی مقاوم هستند. کاربرد آن در زمینه چاقوهای آشپزی با کیفیت بالا کارد و چنگال و دستگیره درب فر است. علاوه بر اینها فولاد ضدزنگ سری 0/13 در زمینه ساخت چاقو سری 0/18 در حوزه ماشین های ظرفشویی نقاله و سطل زباله و سری 8/18 برای انواع وسایل تختخواب و دکوراسیون یا طراحی کاربرد دارد. این تنوع در گریدها به تولیدکنندگان امکان می دهد تا با توجه به نیازهای خاص هر قطعه و ملاحظات هزینه بهترین گزینه را انتخاب کنند.

• آلومینیوم در لوازم خانگی

آلومینیوم که کاربردی ترین فلز پس از آهن است و بعد از اکسیژن و سیلیسیم سومین عنصر فراوان در پوسته زمین به شمار می رود قابلیت بازیافت و ذخیره سازی انرژی بالایی دارد. این ویژگی ها سبب شده تا آلومینیوم در 30 سال گذشته بیشترین رشد مصرف را در میان تمامی فلزات به خود اختصاص دهد و پیش بینی می شود در 30 سال آینده نیز این روند ادامه یابد. آلومینیوم از جمله فلزات پرکاربرد و مورد استفاده در لوازم خانگی است. طی دو دهه اخیر استفاده از آلیاژهای آلومینیوم در ساخت کالاهای مصرفی بادوام از جمله یخچال ماشین های لباس شویی ماشین های ظرف شویی و سایر لوازم خانگی تقریبا دو برابر شده و این امر صنعت لوازم خانگی را به یکی از زمینه های پرکاربرد برای آلیاژهای آلومینیوم تبدیل کرده است. وزن سبک و مقاومت به خوردگی آلومینیوم آن را برای ساخت بدنه ها و قطعات داخلی که نیاز به جابجایی یا مقاومت در برابر رطوبت دارند بسیار مناسب می سازد.

در این رابطه ایران جزء اولین تولیدکنندگان شمش آلومینیوم در خاورمیانه است که تولید آن از 1351 با تاسیس کارخانه آلومینیوم اراک – ایرالکو آغاز شد و پس از آن کارخانه هایی آلومینیوم المهدی و هرمزال به مجموعه تولید آلومینیوم ایران اضافه شدند. بر اساس اعلام انجمن صنایع لوازم خانگی ایران تولید شمش آلومینیوم در پنج ماه نخست سال 1399 با حدود 175 هزار تن نسبت به مدت مشابه سال قبل رشد 70 درصدی را تجربه کرده است. از آنجا که بازار لوازم خانگی به سمت مدل سبک وزن حرکت می کند رشد تولید در حوزه آلومینیوم با توجه به ویژگی های منحصر به فرد آن انتخاب ایده آل برای صنعت تولید لوازم خانگی است. افزایش تولید داخلی آلومینیوم می تواند به کاهش وابستگی به واردات و ثبات بیشتر قیمت ها در بازار لوازم خانگی کمک کند.

امروزه تلویزیون در بازار اساسا مونتاژشده توسط آلیاژ آلومینیوم است. نه تنها قاب تلویزیون قطعات تزئینی و پوسته جلو بلکه پایه آن نیز در حال انتقال به آلیاژ آلومینیوم است و مواد مربوط به تولید تلویزیون از تغییرات پلاستیک به آلومینیوم منتقل می شود. در همین زمینه طراحی انواع مقاطع پروفیل های اکستروژن آلومینیومی مورد استفاده در صنایع لوازم خانگی توسط بخش فنی مهندسی برخی شرکت های داخلی صورت می گیرد. علاوه بر تلویزیون در ساخت قطعات داخلی یخچال ها و فریزرها مانند قفسه ها و کشوها نیز از آلومینیوم به دلیل سبک بودن و مقاومت در برابر سرما استفاده می شود.

• مس در لوازم خانگی

مس به عنوان یکی از مشتقات آهن کاربرد وسیعی در لوازم خانگی دارد. فلز مس از ترکیبات آهنی ایجاد شده و پایه آن بر مبنای آهن است و برای تولید ظروف بسیار مورد استفاده بوده است. در ایام قدیم تمامی لوازم خانگی با استفاده از فلز مس تولید می شده زیرا تنوع به این میزان برای ابزار و وسایل خانگی وجود نداشته است. مس به دلیل هدایت الکتریکی و حرارتی بسیار بالا عنصری حیاتی در سیم کشی داخلی موتورها و المنت های گرمایشی انواع لوازم خانگی مدرن است.

ظروف مسی بسیار سنگین و مقاوم هستند و به خاطر دوام آنها به راحتی از بین نمی روند؛ ضمن اینکه به اعتقاد کارشناسان استفاده از ظروف مسی به دلیل اینکه پایه اصلی آنها از آهن است برای سلامتی نیز بسیار مفیدند. البته ظروف مسی امروزی ناخالصی های زیادی دارند و سبک تر از گذشته می باشند. قابلیت چکش خواری و مفتول شدن مس فرآیندهای تولید قطعات پیچیده مانند سیم ها و لوله های نازک را تسهیل می کند.

با این حال کاربرد و استفاده از لوازم خانگی مسی به عنوان ظروف رایج در خانه ها طی سال های اخیر کاسته شده و اغلب برای تزئین دکور یا میهمانی های خاص از آن استفاده می کنند. البته استفاده از آهن و مشتقات آن در لوازم خانگی محدود به ظروف مسی نیست بلکه اجاق های قدیمی نیز از آهن درست شده اند. همچنین فرفورژه یا گل نرده که از جنس آهن تولید می شود یکی از کاربردی ترین ابزاری است که در کار های ساختمانی از آن استفاده می شود. قابلیت های این محصول در طراحی نرده و مبلمان های باغ های قدیمی و یا محصولات دکوری قابل توجه است. با این وجود نقش مس در قطعات الکتریکی و مکانیکی داخلی لوازم خانگی مدرن همچنان بسیار پررنگ و حیاتی است.

• روی

فلز روی پس از آهن آلومینیوم و مس چهارمین فلز مصرفی جهان است که در استفاده های صنعتی نیز کاربرد فراوانی دارد. هر چند از روی به عنوان فلز پایه برای گالوانیزه کردن فولاد استفاده می شود و یک فرایند محافظت از فلز در برابر خوردگی ناخواسته است اما از روی در آلیاژهای مختلف مانند برنج نقره نیکل و لحیم کاری آلومینیوم استفاده می شود که همه اینها به دلیل ویژگی هایی مانند استحکام سختی و در عین حال انعطاف پذیری در صنایع لوازم خانگی بسیار مورد توجه است. فرآیند گالوانیزاسیون با استفاده از روی عمر مفید بدنه های فلزی لوازم خانگی مانند بدنه ماشین لباسشویی یا یخچال را به طور قابل توجهی افزایش می دهد.

روی به عنوان یک آلیاژ مورد استفاده است و با مس (به شکل برنج) و با فلزات دیگر ترکیب شده تا مواد تشکیل شده حاصل از آن در خودروها اجزای الکتریکی, وسایل خانگی به ویژه لوازم آشپزخانه مورد استفاده قرار گیرند. آلیاژهای روی به ویژه با مس (برنج) در ساخت قطعاتی که نیاز به دقت بالا و مقاومت در برابر سایش دارند مانند چرخ دنده های کوچک یا اتصالات کاربرد پیدا می کنند.

برنج در صنعت لوازم خانگی

برنج آلیاژی از مس و فلز روی می باشد که نسبت آن دو در آلیاژ تعیین کننده نوع برنج است. برخی از انواع آلیاژ برنج ها برنز هم نامیده می شوند هرچند برنز آلیاژی از مس و قلع می باشد. برنج رنگی تقریباً زرد دارد که شبیه به رنگ طلا است و در برابر کدر شدن و لکه دار شدن مقاوم بوده و به راحتی اکسید نمی شود. از این فلز به خاطر کاربردهای خاص و شکل و رنگ آن در جاهای مختلفی استفاده می کنند: برای مثال به دلیل رنگ زرد آن در دکوراسیون به خاطر اصطکاک کم در مغزی قفل ها و بخاطر خاصیت آکوستیکی در سازهای موسیقی از جمله هورن کاربرد دارد. این فلز برای دستگیره در و لوله استفاده میشود که نشان دهنده کاربردهای گسترده آن در بخش های مختلف خانه از جمله لوازم خانگی است.

در آن زمان که انسان هنوز فلز روی را نمی شناخت با ذوب کردن مس همراه با کالامین (سنگ معدن فلز روی) برنج تولید می کرد. برنج معمولاً قابلیت چکش خواری بیشتری نسبت به مس و روی دارد و تقریباً دمای ذوب آن بین ۹۰۰ تا ۹۴۰ درجه سانتی گراد است. البته سختی و نرم بودن آن می تواند با تغییر نسبت مخلوط مس و روی تغییر کند. مس داخل برنج از طریق اثر اولیگودینامیک خاصیت میکروب کشی به آن می دهد. به همین خاطر از برنج به عنوان دستگیره و دیگر فلزات رایج در بیمارستان ها استفاده می کنند. این خاصیت ضد میکروبی برنج را به گزینه ای مناسب برای قطعاتی در لوازم خانگی که در معرض رطوبت یا تماس قرار دارند تبدیل کرده است.

امروزه تقریباً ۹۰٪ از فلزات برنج بازیافت می شوند چون فلز برنج خاصیت مغناطیسی کمی دارد و به راحتی می توان آن را از فلزاتی که معمولاً با آنها مخلوط می شود جدا کرد. بدین ترتیب برنج جدا شده را دوباره بازیافت می کنند. چگالی متوسط برنج ۸٫۴ گرم بر سانتی متر مربع است. قابلیت بالای بازیافت برنج آن را به ماده ای پایدار و دوستدار محیط زیست در صنعت لوازم خانگی تبدیل می کند.

خواص آلیاژ برنج

برنج ها آلیاژ های مس و روی می باشند که براساس تغییرات ترکیبی و رنگ ظاهری به برنج زرد برنج قرمز برنج سرب برنج سیلیسیم برنج قلع و برنج های نیکلی(ورشو) تقسیم بندی می شوند.
برنج ها یا همان آلیاژهای مس و روی از نقطه نظر شبکه محلول های جامد مس و روی دارای خواص زیر می باشند: این تنوع در ترکیب شیمیایی طیف وسیعی از خواص مکانیکی و فیزیکی را برای کاربردهای مختلف فراهم می کند.

الف) محلول جامد آلفا:
این شبکه در سرما چکش خوار می باشد ولی چکش خواری آن در گرما منوط به نداشتن سرب در آلیاژ است. چون سرب در گرما به صورت مایع می باشد. این ویژگی آن را برای فرآیندهای شکل دهی سرد مانند کشش سیم یا ورق کاری مناسب می سازد.

ب) محلول جامد بتا:
در این شبکه وجود سرب کمتر مزاحم می باشد و شبکه خاصیت چکش خواری خود را در گرما حفظ می کند. این نوع برنج برای فرآیندهای شکل دهی گرم مانند آهنگری یا اکستروژن کاربرد دارد.

ج) محلول جامد گاما:
این شبکه سخت و شکننده است و خواص عمومی شبکه گاما را دارد.
اگر مقدار فلز روی از ۵۰% کمتر باشد آلیاژ در ناحیه بتا بوده و برای به وجود آمدن شبکه گاما باید مقدار فلز روی از ۵۰% تجاوز کند. به همین دلیل مقدار فلز روی در برنج ها همواره کمتر از ۴۷% است و رنگ برنج به مقدار روی بستگی دارد.
اگر برنج تنها از محلول جامد آلفا تشکیل شده باشد در این صورت خواص مکانیکی با افزایش فلز روی بالا می رود سپس با افزایش بیش از حد روی دوباره کاهش می یابد. اگر برنج از شبکه آلفا و بتا تشکیل شده باشد مقدار درصد تغییر شکل به کم شدن ادامه می دهد در حالیکه سختی پیوسته زیاد می شود. درک این خواص متالورژیکی برای مهندسان طراح لوازم خانگی ضروری است تا آلیاژ برنج مناسب را برای هر قطعه انتخاب کنند.

کاربرد برنج

•    پیچ و مهره قطعات رشته ای
•    ترمینال ها
•    شیر آب
•    انژکتورها
•    اتصالات لوله آب
•    دستگیره ها و یراق آلات
•    قطعات داخلی شیرهای کنترل گاز در اجاق ها
•    قطعات پمپ در ماشین لباسشویی و ظرفشویی

انواع برنج

برنج دریاسالار: شامل ۳۰٪ روی همراه با ۱٪ قلع. این نوع برنج در برابر خوردگی آب شور مقاوم است.

برنج آلفا: شامل کمتر از ۳۵٪ روی که از آن می توان برای کارهایی با فشار بالا ضربه و سرد استفاده کرد. ساختار کریستالی این نوع برنج FCC است. انعطاف پذیری بالای آن آن را برای ساخت ورق و سیم مناسب می سازد.

برنج بتا: شامل ۴۵٪ تا ۵۰٪ روی که سختی و مقاومت بیشتری نسبت به گرما و فشار و ضربه دارد. این نوع برنج برای ریخته گری و آهنگری گرم مناسب است.

برنج آلفا بتا: شامل ۳۵٪ تا ۴۵٪ روی مناسب برای گرما. این نوع برنج خواصی بینابین برنج آلفا و بتا دارد و برای فرآیندهای گرم و سرد مناسب است.

برنج آلومینیومی: که شامل آلومینیوم است و مقاومت زیادی در برابر خوردگی دارد که از آن در ساخت سکه های اروپایی استفاده می کنند. افزودن آلومینیوم لایه ای محافظ در سطح ایجاد می کند.

برنج آرسنیکی: شامل آرسنیک و آلومینیوم است. این برنج حاوی ۰۳/۰ درصد آرسنیک برای بهبود مقاومت خوردگی در برابر آب می باشد. مانند دیگر گونه های برنج برنج آرسنیک زرد روشن مستحکم و شکل پذیر می باشد. این آلیاژ نیز یک فلز مناسب برای استفاده در لوله کشی است. موارد دیگر استفاده از آن عبارتند از: مبدل های حرارتی ظروف تزئینی مخزن ها لوله ها و بدنه رادیاتور پایانه های برق اتصالات لامپ و پریز و قفل ها و پوشش کارتریج. این نوع برنج به ویژه در محیط هایی که آب خورنده است کاربرد دارد.

برنج فشنگی: شامل ۳۰٪ روی. نام آن از کاربرد اولیه آن در ساخت پوکه فشنگ گرفته شده است و قابلیت کشش پذیری بالایی دارد.

برنج معمولی: شامل ۳۷٪ روی ارزان و مناسب برای کارهای بدون گرما. این نوع برنج پرکاربردترین نوع برنج برای مصارف عمومی است.

برنج عالی: شامل ۳۵٪ روی و ۶۵٪ مس با قابلیت انعطاف پذیری بالا استفاده شده در ساخت فنر و پیچ ها. نسبت مس بالاتر انعطاف پذیری آن را افزایش می دهد.

برنج سربی: همان برنج آلفا – بتا همراه با مقداری سرب است. سرب قابلیت ماشین کاری برنج را بهبود می بخشد.

برنج پست: شامل ۲۰٪ روی است با رنگ زرد نزدیک به طلا. این نوع برنج برای کاربردهای تزئینی مناسب است.

برنج دریایی: شبیه به برنج دربا سالار با ۴۰٪ روی و ۱٪ قلع. مقاومت بالای آن در برابر آب شور آن را برای محیط های دریایی یا مرطوب ایده آل می کند.

برنج سفید: شامل بیش از ۵۰٪ روی بسیار شکننده. این نوع برنج کمتر در کاربردهای سازه ای استفاده می شود و بیشتر جنبه آلیاژ پایه یا تزئینی دارد.

برنج طلایی: که نرم ترین فلز برنج است با ۹۵٪ مس و ۵٪ روی که در ساخت مهمات جنگی کاربرد دارد. این نوع برنج که فلز طلاکاری محسوب می شود می تواند چکش خور شود و یا به راحتی به شکل مورد نظر تبدیل شود. این مورد فروش ورق برنج را راحت تر و آسان تر خواهد کرد. رنگ طلایی جذاب آن آن را برای کاربردهای تزئینی در لوازم خانگی لوکس مناسب می سازد.

رنگ برنزی غیرعادی آن و سهولت استفاده از آن در پروژه های مرتبط با صنایع دستی ایده آل است. برخی از کاربردهای آن عبارتند از معماری پنجره مشبک سازی جواهر سازی دکوراسیون تزئینی نشان ها (مدال ها) دستگیره سخت افزار دریایی بدنه خودکار مداد و رژ لب. تنوع انواع برنج با توجه به درصد مس و روی و افزودنی ها امکان انتخاب آلیاژ بهینه برای هر نیاز خاص در صنعت لوازم خانگی را فراهم می آورد.

نحوه ساخت آلیاژ برنج

برای ساخت آلیاژ برنج از 6 مرحله استفاده می شود.
مرحله اول ذوب مس

در نخستین مرحله باید مس ذوب شود. نقطه ذوب مس و برنج با یکدیگر متفاوت است. روی دارای نقطه ذوب 907 و مس دارای نقطه ذوب 1083 درجه سانتی گراد است. بنابراین پس از ذوب مس روی در نسبت مناسب به برنج اضافه می شود. کنترل دقیق دما در این مرحله برای دستیابی به ترکیب آلیاژی صحیح بسیار مهم است.

مرحله دوم اضافه کردن افزودنی ها

در این مرحله برای رسیدن برنج به آلیاژ مورد نظر به آن آلومینیوم سرب و سیلیکون در میزان مناسب اضافه می شود. این افزودنی ها برای بهبود خواص خاصی مانند مقاومت به خوردگی قابلیت ماشین کاری یا استحکام به آلیاژ پایه اضافه می شوند.

مرحله سوم قالب بندی

حال که آلیاژ به شکل مذاب درآمده و با ترکیبات لازم نیز مخلوط گشته است باید برای قالب بندی به داخل قالب ریخته و سرد شوند. در این جا اسلب یا بیلت ساخته می شود.
برای پردازش بیلت یا همان برنج آلفا- بتا می تاون از روش مستقیم استفاده نمود. در این روش بیلت از طریق اکستروژن گرم به سیم و لوله پردازش می شود. منظور از اکستروژن گرم همان آهنگری داغ است.
اگر از آهنگری گرم برای بیلت ها استفاده نشود باید مجددا گرم شده و از نورد گرم برای رسیدن آن ها به ضخامت مورد نظر استفاده شود. در روش نورد گرم بیلت به درون غلتک ها فولادی وارد شده و تحت فشار به ضخامت مورد نظر می رسد.
پس از سرد شدن لایه ای نازک از روی سطح فلز برداشته می شود تا نقایص آن برطرف شده و فاقد اکسید سطحی شود. برای این کار می توان از دستگاه فرز استفاده نمود. این فرآیندهای شکل دهی برنج را برای تولید انواع قطعات مورد نیاز در لوازم خانگی آماده می سازند.

مرحله چهارم نورد سرد

نورد سرد موجب افزایش مقاومت و استحکام بیشتر فلز می شود. می توان این کار را به قدری تکرار کرد تا فلز به ضخامت مورد نظر برسد. قبل از خنک شدن می توان اسلب های با ضخامت 2.5 میلیمتر را مجددا گرم کرد. این کار در جلوگیری از اکسیداسیون بسیار تاثیرگذار است. نورد سرد همچنین می تواند سطح نهایی صاف تر و دقیق تری ایجاد کند که برای قطعات نمایان در لوازم خانگی مهم است.

مرحله پنجم برش ورق

در این مرحله ورق ها قیچی و برش داده می شوند تا در عرض و طول دلخواه دسته بندی شوند. این مرحله امکان تولید قطعات با ابعاد دقیق و مشخص را فراهم می کند.

مرحله ششم شست و شوی برنج

در آخرین مرحله محصول نهایی با مواد شیمیایی مخصوص شسته می شود تا اکسید مس از روی آن پاکسازی شود. این شستشو به بهبود ظاهر و آماده سازی سطح برای فرآیندهای بعدی مانند آبکاری کمک می کند.

ساخت برنج از ضایعات مس و روی در ریخته گری

ویدئوی ساخت برنج از ضایعات مس و روی در ریخته گری را مشاهده نمایید.

خواص عملکردی فلزات در لوازم خانگی

علاوه بر استحکام و دوام فلزات دارای خواص عملکردی کلیدی هستند که آن ها را برای کاربردهای خاص در لوازم خانگی ضروری می سازد. هدایت الکتریکی بالا در فلزاتی مانند مس و آلومینیوم آن ها را به ماده ای ایده آل برای سیم کشی موتورها و قطعات الکترونیکی تبدیل کرده است. بدون این قابلیت انتقال جریان برق برای عملکرد دستگاه ها ممکن نبود.

هدایت حرارتی مناسب فلزاتی مانند آلومینیوم و مس نیز در لوازم خانگی بسیار مهم است. این ویژگی در ساخت المنت های گرمایشی (مانند المنت های فر یا کتری برقی) و همچنین در سیستم های خنک کننده (مانند رادیاتور یخچال یا مبدل های حرارتی در پکیج ها) کاربرد دارد. انتقال مؤثر حرارت برای کارایی و ایمنی بسیاری از دستگاه ها حیاتی است.

خواص مغناطیسی برخی فلزات مانند آهن و فولاد نیز در ساخت موتورها ترانسفورماتورها و سایر قطعات الکترومغناطیسی در لوازم خانگی نقش دارد. این ویژگی ها امکان تبدیل انرژی الکتریکی به مکانیکی و بالعکس را فراهم می کنند.

دوام و نگهداری لوازم خانگی فلزی

یکی از دلایل اصلی استفاده گسترده از فلزات در لوازم خانگی دوام و طول عمر بالایی است که به آن ها می بخشند. فلزات در برابر ضربه سایش و تغییرات دما مقاومت خوبی دارند که این امر باعث می شود لوازم خانگی ساخته شده از فلزات با کیفیت سال ها بدون مشکل کار کنند. انتخاب فلز مناسب و فرآیندهای تولید صحیح نقش مهمی در افزایش طول عمر محصول نهایی دارد.

مقاومت به خوردگی یکی دیگر از جنبه های حیاتی دوام است. استفاده از فولاد ضد زنگ در محیط های مرطوب مانند داخل ماشین ظرفشویی یا در معرض آب مانند شیرآلات از زنگ زدگی و خرابی قطعات جلوگیری می کند. پوشش دهی فلزات با موادی مانند روی (گالوانیزه کردن) یا کروم و نیکل (آبکاری) نیز به افزایش مقاومت آن ها در برابر خوردگی و بهبود ظاهر کمک شایانی می کند.

نگهداری و تمیز کردن سطوح فلزی در لوازم خانگی معمولاً آسان است. سطوح استیل ضد زنگ به راحتی تمیز می شوند و در برابر لکه مقاوم هستند (البته بسته به گرید). این سهولت در نگهداری تجربه کاربری بهتری را برای مصرف کننده فراهم می کند و به حفظ ظاهر زیبای دستگاه در طول زمان کمک می کند.

پایداری و بازیافت فلزات در صنعت لوازم خانگی

مسئله پایداری و اثرات زیست محیطی در تولید لوازم خانگی اهمیت فزاینده ای یافته است. استفاده از فلزات در این صنعت از منظر پایداری مزایای قابل توجهی دارد. بسیاری از فلزات به ویژه آهن آلومینیوم مس و روی قابلیت بازیافت بسیار بالایی دارند و می توانند بارها بدون افت کیفیت قابل توجه مورد استفاده مجدد قرار گیرند.

فرآیندهای بازیافت فلزات معمولاً انرژی کمتری نسبت به تولید آن ها از سنگ معدن مصرف می کنند. این بدان معناست که استفاده از فلزات بازیافتی در تولید لوازم خانگی جدید به کاهش مصرف انرژی کاهش انتشار گازهای گلخانه ای و حفظ منابع طبیعی کمک می کند. در پایان عمر مفید یک لوازم خانگی فلزات موجود در آن می توانند جمع آوری و بازیافت شوند و وارد چرخه تولید مجدد شوند.

طراحی لوازم خانگی با در نظر گرفتن قابلیت تفکیک و بازیافت قطعات فلزی یک گام مهم در جهت اقتصاد چرخشی و کاهش پسماند الکترونیکی است. افزایش آگاهی مصرف کنندگان و تولیدکنندگان نسبت به اهمیت بازیافت فلزات در لوازم خانگی می تواند به توسعه زیرساخت ها و فرآیندهای بازیافت کارآمدتر منجر شود.

آینده فلزات در تولید لوازم خانگی

صنعت لوازم خانگی همواره در حال تحول است و این تحولات بر نوع و کاربرد فلزات مورد استفاده نیز تأثیر می گذارد. با پیشرفت تکنولوژی و نیاز به دستگاه های سبک تر کم مصرف تر و هوشمندتر تقاضا برای آلیاژهای جدید و پیشرفته تر فلزی در حال افزایش است.

استفاده از آلیاژهای سبک وزن مانند آلیاژهای پیشرفته آلومینیوم و منیزیم در حال گسترش است تا وزن کلی دستگاه ها کاهش یابد. این امر نه تنها حمل و نقل و نصب را آسان تر می کند بلکه می تواند در مصرف انرژی در حین استفاده نیز مؤثر باشد (مثلاً در موتورها یا قطعات دوار).

پژوهش و توسعه بر روی فلزات و پوشش های سطحی مقاوم تر در برابر خوردگی حرارت و سایش ادامه دارد تا طول عمر و عملکرد لوازم خانگی در شرایط سخت بهبود یابد. همچنین استفاده از فلزات با خواص الکتریکی و حرارتی خاص در قطعات الکترونیکی و حسگرهای پیشرفته در لوازم خانگی هوشمند اهمیت بیشتری پیدا خواهد کرد.

نقش فلزات در طراحی و زیبایی لوازم خانگی

علاوه بر جنبه های عملکردی فلزات نقش مهمی در زیبایی شناسی و طراحی مدرن لوازم خانگی ایفا می کنند. ظاهر براق و صیقلی فولاد ضد زنگ کروم و نیکل حس کیفیت پاکیزگی و تکنولوژی پیشرفته را به مصرف کننده القا می کند. این فلزات به طراحان اجازه می دهند تا محصولاتی با خطوط تمیز و ظاهری مینیمال و مدرن خلق کنند که با سبک های مختلف دکوراسیون آشپزخانه و منزل هماهنگ باشد.

استفاده از فلزات با رنگ های مختلف یا قابلیت آبکاری امکان تنوع در طراحی و ایجاد جلوه های بصری خاص را فراهم می آورد. دستگیره ها پنل های کنترل درب ها و حتی جزئیات کوچک تزئینی در لوازم خانگی اغلب از فلز ساخته می شوند تا هم دوام داشته باشند و هم جذابیت بصری محصول را افزایش دهند.

ترکیب فلزات با مواد دیگر مانند شیشه و پلاستیک نیز در طراحی لوازم خانگی رایج است و کنتراست جالبی در بافت و ظاهر ایجاد می کند. توجه به جزئیات فلزی در طراحی می تواند تفاوت قابل توجهی در perception کیفیت و لوکس بودن یک محصول ایجاد کند.

سوالات متداول

در این بخش به برخی سوالات رایج در خصوص کاربرد فلزات در لوازم خانگی پاسخ می دهیم.

چرا فلزات تا این حد در ساخت لوازم خانگی رایج هستند؟

فلزات به دلیل ترکیبی از خواص مطلوب مانند استحکام بالا دوام مقاومت در برابر حرارت و خوردگی هدایت الکتریکی و حرارتی خوب و قابلیت شکل پذیری برای ساخت طیف وسیعی از قطعات و بدنه ها در لوازم خانگی ایده آل هستند.

کدام فلز بیشترین کاربرد را در لوازم خانگی دارد؟

آهن (بیشتر به شکل فولاد) آلومینیوم مس و روی از پرکاربردترین فلزات در صنعت لوازم خانگی هستند که هر کدام در بخش های مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند.

تفاوت بین گریدهای مختلف استیل ضد زنگ در لوازم خانگی چیست؟

گریدهای مختلف استیل ضد زنگ (مانند 200 304 316 430 440) بر اساس ترکیب شیمیایی (به ویژه میزان کروم و نیکل) و خواص آن ها مانند مقاومت به خوردگی سختی و خاصیت مغناطیسی متفاوت هستند. انتخاب گرید مناسب بستگی به کاربرد خاص قطعه و محیط کاربری دارد.

آیا فلزات مورد استفاده در لوازم خانگی قابل بازیافت هستند؟

بله اکثر فلزات مورد استفاده در لوازم خانگی به ویژه آهن آلومینیوم مس و روی قابلیت بازیافت بالایی دارند و بازیافت آن ها نقش مهمی در کاهش اثرات زیست محیطی تولید لوازم خانگی دارد.

کدام فلزات برای ساخت دستگیره در و لوله در لوازم خانگی یا مرتبط با آن استفاده می شوند؟

برای ساخت دستگیره و اتصالات لوله در لوازم خانگی یا زیرساخت مرتبط با آن ها (مانند شیرآلات) اغلب از آلیاژهایی مانند برنج (ترکیب مس و روی) و همچنین فولاد ضد زنگ استفاده می شود. برنج به دلیل دوام مقاومت به خوردگی و خاصیت ضد میکروبی انتخابی رایج برای این قطعات است. این فلز برای دستگیره در و لوله استفاده میشود.

چگونه می توان از زنگ زدگی قطعات فلزی در لوازم خانگی جلوگیری کرد؟

استفاده از فلزات مقاوم به خوردگی مانند استیل ضد زنگ یا اعمال پوشش های محافظ مانند گالوانیزه کردن با روی یا آبکاری با کروم و نیکل روش های رایج برای جلوگیری از زنگ زدگی و افزایش عمر قطعات فلزی هستند.

نقش آلومینیوم در کاهش وزن لوازم خانگی چیست؟

آلومینیوم فلزی سبک وزن با استحکام مناسب است که استفاده از آن در ساخت بدنه قاب ها و قطعات داخلی لوازم خانگی به کاهش وزن کلی دستگاه کمک می کند. این امر در حمل و نقل نصب و حتی مصرف انرژی در برخی دستگاه ها مؤثر است.