1. الجامعة الإسلامية – غزة قسم الهندسة الصناعية عمليات التصنيع (1) حالة دراسية فصل صفائح STAINLESS عن بعضها البعض إعداد د. محمد أبو هيبة مارس 2010

2. وصف المشكلة
يحدث اختلاط للمنتجات، والمواد الخام، والمخلفات الصناعية بسبب:
أ. عمليات المناولة الجمة التي تحدث:
خلال عمليات إنتاج المواد.
خلال عمليات التصنيع.
في المخازن.
خلال الشحن والتفريغ في الموانئ.
ب. اختلاط المواد الخامً خلال عملية جمع مخلفات المواد الصناعية، أو عندما يراد إعادة تدوير بعض المنتجات كمواد خام.
حالة اختلاط خاصة سنقوم بدراستها هي: وجود كميات كبيرة مختلطة من صفائح الستينلس ستيل في مخزن، من نوعي: 430 Ferritic Stainless Steel و 316 Austenitic Stainless Steel.
والمشكلة التي تواجهنا هي: كيف سنفصل تلك المواد بسرعة، وبأقل جهد، وبأقل تكاليف ممكنة؟

3. هدف الدراسة
تطوير طريقة هندسية بسيطة، وسريعة، وذات تكلفة منخفضة؛ لفصل تلك الصفائح عن بعضها البعض، بالرجوع إلى الخواص، والبيانات المعيارية الخاصة بالمواد المراد فصلها، على افتراض توفر المعدات، والأجهزة اللازمة؛ لإجراء بعض الفحوصات الهندسية، التي تساعد في عملية الفصل، بالإضافة إلى توفر ورشة صغيرة، قد يتم استخدامها لتحضير عينات معيارية للفحص.
المعدات والتجهيزات المتاحة:
معدات فحص هندسية مختلفة مثل: ماكينة فحص الشد، وجهاز فحص الصلادة، وميكروسكوب لدراسة Microstructure، وأجهزة لفحص التركيب الكيميائي.
ورشة صغيرة يمكن استخدامها لإنتاج بعض العينات المعيارية؛ لإجراء فحوصات مخبرية معينة إن لزم الأمر.

4. طريقة الدراسة أولاً: فهم خواص كلا النوعين
430 Ferritic Stainless Steel
316 Austenitic Stainless Steel
المكونات: يحتوي على كمية عالية من الكروم قد تصل إلى 27%.
المكونات: كروم ونيكل ومنجنيز وحديد
مغناطيسي
غير مغناطيسي
مقاومة تآكل جيدة
مقاومة تآكل ممتازة
سهل التشكيل لكن بدرجة أقل.
سهل التشكيل
UTS = MPa
YS = 275 MPa
% Elongation = 20-30%
UTS = MPa
YS = MPa
% Elongation = 55-60%

5. طريقة الدراسة ثانيًا: بمعرفة الخواص لكلا النوعين، يمكن طرح العديد من الحلول
أولاً: أخذ عينة من كل صفيحة، وإجراء تحليل كيميائي؛ لمعرفة نسبة الكروم في الصفيحة:
إذا كانت نسبة الكروم قريبة من 27%؛ تكون الصفيحة من نوع Ferritic.
وإذا كانت نسبة الكروم أقل بكثير من 27%؛ تكون الصفيحة من نوع Austenitic.
عيوب هذه الطريقة:
تستغرق وقت طويل جدا.
ذات تكلفة عالية جدًا، حيث يستلزم الأمر أخذ عينة من كل صفيحة.
بحاجة إلى تجهيزات خاصة لتحضير العينات.

6. طريقة الدراسة ثانيًا: بمعرفة الخواص لكلا النوعين، يمكن طرح العديد من الحلول
ثانيًا: أخذ عينة فحص شد معيارية مستطيلة المقطع من كل صفيحة، ومن ثم إجراء فحص شد لجميع العينات، ورسم Stress – Strain Curve.
من المنحنى نجد الخصائص الميكانيكية التالية: UTS , YS , % elongation.
إذا تحقق أحد الشرطين التاليين أو كلاهما؛ فإن ذلك يعني أن الصفيحة هي من نوع Austenitic:
UTS = 550 – 590 MPa
% elongation = 55 – 60 %
وإذا لم يتحقق أحد الشرطين المذكورين أعلاه؛ فإن ذلك يعني أن الصفيحة هي من نوع Ferritic .
عيوب هذه الطريقة:
تستغرق وقت طويل جدًا لإجراء الفحوصات للعينات المأخوذة من جميع الصفائح.
مكلفة جدًا، حيث يتطلب الأمر عدد كبير من العينات المعيارية طبقاً لمواصفات خاصة.
مطلوب توفير ماكينة فحص شد.
يؤدي ذلك إلى تلف الصفائح.

7. طريقة الدراسة ثانيًا: بمعرفة الخواص لكلا النوعين، يمكن طرح العديد من الحلول
ثالثًا: نحضر مغناطيس ونضعه على الصفيحة.
إذا التقط المغناطيس الصفيحة؛ فإن ذلك يعني أن الصفيحة من نوع Ferritic،
وإذا لم يجذبها؛ فإن الصفيحة تكون من نوع Austenitic.
مزايا هذه الطريقة:
رخيصة الثمن.
عدد قليل من الأيدي العاملة.
سريعة جدًا، وبسيطة.

8. المناقشة لحل مشكلة هندسية معينة يجب الانتباه إلى النقاط التالية:
هناك بعض الطرق قد تكون صحيحة نظرياً، ولكنها قد تكون مكلفة جداً، أو قد تستغرق وقت طويل جدًاً، أوقد تؤدي إلى تلف المواد المراد فصلها، أو قد تحتاج إلى معدات وأجهزة خاصة، وأيدي عاملة مدربة. وقد واجهتنا تلك الحالات في الطريقتين الأولى والثانية.
دائماً يجب أن يكون التوجه إلى استخدام الطرق البسيطة، والسريعة، وذات التكلفة المنخفضة، وبدون التسبب بتلف المواد المراد فصلها، وهذا ماحدث في الطريقة الثالثة.

9. الخلاصة
بناءً على ما سبق نعتمد الطريقة الثالثة، ألا وهي استخدام مغناطيس لفصل صفائح Stainless Steel بكلا نوعيها، وذلك لسهولتها، وسرعة تنفيذها، وانخفاض تكلفتها، وعدم الحاجة إلى معدات، وأجهزة خاصة.
المراجع:
Kalpakjiane, Serope and Schmid, Steven R., “Manufacturing Engineering and Technology”, 4th Edition, Prentice Hall International, New York, 2001, P148