با تلاش عضو هیات علمی و پژوهشگر دانشگاه رازی صورت گرفت؛

دستیابی به دانش فنی تولید چدن نشکن دوفازی با قابلیت ماشینکاری بالا در دانشگاه رازی

علی محمد رشیدی عضو هیات علمی گروه مهندسی موادومتالورژی دانشگاه رازی از " دو دهه تلاش دانش بنیان در دانشگاه رازی برای دست‌یابی به دانش فنی تولید چدن نشکن دوفازی با قابلیت ماشین‌کاری بالا" خبر داد

در آغاز بحث  اگر مقدور است تاریخچه‌ای از فعالیت‌های پژوهش‌های صنعتی خود را بیان بفرمائید. آیا قبل از شروع به کار به عنوان عضو هیات علمی در دانشگاه رازی هم فعالیت‌های پژوهشی داشتید؟

 ضمن عرض سلام و ادب به سهم خود سپاسگزارم از فعالیت‌ها وتلاش‌هایی که انجام می‌شود تا فضای مناسبی برای انتقال تجارب افراد و دیدگاه‌های مختلف در جامعه فراهم گردد. در خصوص موضوع سوال باید عرض شود که سابقه فعالیت‌های پژوهشی بنده به قبل از استخدام در دانشگاه رازی به‌عنوان عضو هیات علمی برمی‌گردد. اولین فعالیت پژوهشی اینجانب در سال پایانی دوره کارشناسی؛ به‌صورت مشترک با جناب دکتر زنگنه‌مدار(که اکنون عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی مالک اشتر هستند) در  زمینه تولید و خواص چدن نشکن مس- قلع‌دار آستمپرشده(که جز موضوع‌های به روز آن ایام بود) زیر نظر پرفسور گلعذار و پرفسور نجفی در دانشگاه صنعتی اصفهان و بخشی هم در ذوب آهن اصفهان انجام شد  که این پژوهش حدود یکسال به طول انجامید. پس از اتمام دوره کارشناسی و در ایام اشتغال در ماشین سازی اراک مدتی بر روی اثر افزودن میکروپودرسیلیکون بر بهبود خواص استحکامی قالب‌های ریخته‌گری تحقیق نمودم. بعد از قبولی در مقطع کارشناسی ارشد دانشگاه تهران و اشتغال به کار پاره‌وقت در بخش مهندسی متالورژی و مواد مرکز تحقیقات مهندسی جهادسازندگی ( که از سال 1375 به بعد با عنوان شرکت مهندسی موادکاران جاهد نوآور فعالیت خود را ادامه داده و بزرگترین شرکت تولید پره های توربین در داخل کشور است)، ابتدا به مدت یک سال در زمینه کامپوزیت‌های زمینه فلزی و سپس مدت دو سال در زمینه عملیات حرارتی، ریزساختار و خواص مکانیکی  سوپرآلیاژهای مورد استفاده در ساخت پره‌های متحرک توربین‌های گازی نیروگاه‌های مولد برق مشغول به تحقیق پرداختم که ماحصل آن در قالب پایان‌نامه کارشناسی ارشد و چند مقاله در کنفرانس‌های ملی و بین‌المللی داخل منتشر شد. تولید پره‌های توربین‌های گازی یک طرح ملی بود که در مرکز تحقیقات مهندسی انجام شد و بنده به همراه چند دانشجوی دیگر از دانشگاه‌های تهران، صنعتی شریف و علم وصنعت به عنوان کارشناس با مجری آن همکاری داشتیم. این طرح در نهایت منجر به دستیابی به دانش فنی تولید این پره‌ها در کشور و کسب جایزه جشنواره خوارزمی شد.

 فعالیت‌های تحقیقاتی شما در دانشگاه رازی از چه زمانی شروع شد و در چه زمینه‌هایی بود؟

در همان آغاز به‌کار خود در دانشگاه رازی پروژه نظری مشترکی با دکتر اعلمی آل آقا در زمینه متال اسپری آلومینیم بر روی فولادها را انجام شد. بعد از آن در سال 1374 در زمینه تولید چدن‌های نشکن دوفازی شروع به تحقیق نمودم که طی آن برای اولین بار در کشور این نوع چدن‌ها تولید گردید و حاصل این کار در قالب چند مقاله کنفرانسی و دومقاله در مجلات بین‌المللی و یک مقاله  در مجله داخلی به چاپ رسید. با همکاری آقایان دکتر یوسفی و دکتر پاک‌نژاد و همچنین مهندس باغبانباشی و زنده یاد یاقوتی پور یک کار صنعتی در زمینه ماشین‌کاری و آج زنی قطعات ریختگی گیره‌های رومیزی صنعتی با شرکت گیره‌سازان غرب را آغاز کردیم و طی آن قلاویز و حدیده اتوماتیک برای تولید پیچ و مهره این گیره‌ها به‌صورت انبوه ساخته شد و علاوه بر آن موفق به ابداع روش جدیدی با عنوان آج زنی مدور بر روی سطوح تخت با ماشین ابزار تراشکاری شدیم که نتایج آن در قالب یک مقاله کنفرانسی ارائه شد.  همچنین یک شرکت تولیدی در زمینه تولید تجهیزات مرغداری راه‌اندازی نمودیم و موفق به طراحی و ساخت سیستم‌های گرمکن جدید شدیم که مورد استقبال مرغداری‌های استان قرار گرفت. بخشی از نتیجه این کار در قالب یک مقاله کنفرانسی ارائه شد.

   فعالیت ما از سال 82 به بعد بیشتر بر روی تولید نانومواد و پوشش های نانوساختار و پیشگیری از خوردگی به کمک این پوشش‌ها متمرکز شد. طی این فعالیت‌ها روش جدیدی برای ایجاد پوشش‌های آلومینایدنیکل در دماهای پائین معرفی گردید که نتایج آن در چند مقاله در مجلات بین‌المللی به چاپ رسید. همچنین در زمینه خوردگی فرسایشی نانوسیالات و کارائی حرارتی فلزات متخلخل(متال فوم‌ها) کارهائی انجام شد که نتایج آنها در مقالات چاپ شده در مجلات بین‌المللی ارائه شده است. یک کار تحقیقاتی در زمینه اثر اعمال پوشش نانوکامپوزیتی نیکل- کاربید سیلسیم بر رفتار خوردگی سایشی ردیوسرهایی ایستگاه تقلیل فشار گاز با حمایت شرکت گاز استان طی دو سال انجام شد که نتایج آن نشان داد اعمال این نوع پوشش می تواند عمر این ردیوسرها را تا بیش از دوبرابر افزایش دهد. به همین دلیل شرکت گاز خواهان ادامه تحقیق برای دستیابی به دانش فنی تولید صنعتی ردیوسرهای دارای چنین پوششی بود، اما متاسفانه به‌دلیل کسالت‌هایی که برایم پیش آمد مجبور شدم مدتی از فضای کارهای تحقیقاتی دوری گزینم. اخیرا در حال تحقیق بر روی تولید چدن‌های نشکن دوفازی با قابلیت ماشین‌کاری بالا و تولید لوله‌های فولادی با استحکام بالا با فرایندهای تغییر شکل پلاستیک شدید هستم.

در خصوص تولید چدن‌های نشکن دوفازی با قابلیت ماشین‌کاری بالا  توضیح بیشتری ارائه فرمایید و اینکه آیا با مسائل دانش بنیان ارتباطی دارد؟

چدن نشکن آستمپر(ADI) ماده‌‌ مهندسی شناخته شده‌ای است که بیش از 70 سال از به کارگیری صنعتی آن می‌گذرد. این ماده از ویژگی‌های مطلوبی چون نسبت استحکام به وزن عالی، استحکام خستگی خوب، مقاومت به سایش بالا، درصد ازدیاد طول و چقرمگی شکست خوب و سازگاری طراحی  عالی، قابلیت ریخته‌گری مناسب و ارزان تر بودن نسبت به فولادها برخوردار است. به همین دلیل، در طول چند دهه گذشته، در ساخت برخی قطعات خودرو مانند میل لنگ‌ها، سگدست‌ها،  انواع چرخ دنده‌های هیپوئیدی، تایمینگ ودیگر چرخ دنده ها، توپی چرخ کامیون‌ها، و توسط سازندگان معروفی مانند چنرال موتورز و فورد جایگزین فولادهای ریختگی و آهنگری شد(. با این وجود برای ساخت برخی قطعات مانند سگدست به چدن نشکنی نیاز است که سختی آن بین سختی چدن نشکن فریتی و چدن ADI و انعطاف پذیری آن از چدن ADI بهتر باشد. همچنین یکی از چالش‌های اصلی استفاده از چدن نشکن آستمپر مشکل بودن ماشین‌کاری آن است. ماشین‌کاری مواد با نرخ تولید بالا، هزینه پائین، نرخ سایش ابزار کم و با دقت ابعادی بالا همواره یکی از دغدغه‌های اغلب سرمایه گذاران و مدیران واحدهای صنعتی است. قابلیت ماشین‌کاری چدن نشکن آستمپر حدودا نصف فولاد AISI 1110   و  انرژی مخصوص تراشکاری آن حدود 5 برابر فولاد 42CrMo4 است. عمر ابزار طی ماشین‌کاری چدن ADI حدود یک دهم چدن نشکن فریتی است. به همین دلیل معمولا ماشین‌کاری چدن ADI به صورت دو مرحله ای: الف) ماشین‌کاری خشن بعد از ریخته گری و ب) پرداخت نهایی بعد از فرایند آستمپرینگ انجام می شود. دو ﻣﺮﺣﻠﻪای بودن ﻓﺮآﻳﻨﺪ ﻣﺎﺷﻴﻦﻛﺎری ﺑﺎﻋﺚ اﻓﺰاﻳﺶ ﻫﺰﻳﻨﻪی ﺗﻮﻟﻴﺪ ﭼﺪن ﻧﺸﻜﻦ آﺳﺘﻤﭙﺮ شده. این مساله سبب شده کاربرد چدن ADI برای ساخت اجزائی که الزاما باید بعد از عملیات حرارتی ماشین‌کاری ‌شوند، با محدودیت جدی روبرو باشد. لذا عموم صنعت‌گران انجام ماشین‌کاری یک مرحله‌ای را ترجیح می‌دهند. این محدودیت‌ها موجب شد در دو دهه اخیر محققان و صاحبان صنایع به توسعه انواع جدیدی از چدن‌های نشکن مانند چدن‌ نشکن با زمینه دوفازی روی آورند. بگونه‌ای که چندین پتنت بین‌المللی توسط محققان و صنایع خودروسازی دنیا در این زمینه به ثبت رسیده است. ما در تحقیقات قبلی خود که با همکاری مهندس رمضانی از دانشگاه تربیت معلم انجام شد متوجه شدیم که قابلیت ماشین‌کاری این چدن‌ها به‌شدت متاثر از شرایط عملیات حرارتی اعمالی برای تولید این مواد است که نتایج در دو مقاله علمی و پژوهشی به چاپ رسیده است. در تحقیقات اخیر که با همکاری مهندسی سبزعلیپور در جریان است به دنبال تعیین اثر شرایط مختلف عملیات حرارتی و یافتن شراط بهینه تولید چدن نشکن دوفازی هستیم که ضمن برخورداری از استحکام بالا و چقرمگی مناسب، از قابلیت ماشین‌کاری قابل قبولی هم برخوردار باشد بگونه ای که به توان بعد از عملیات حرارتی و صرفا با یک مرحله ماشین‌کاری به ابعاد نهایی قطعه تولیدی دست یافت.

    اگر مساله دانش بنیان را همانگونه که تعریف شده یک فعالیت جدید و بدیع  خلاقانه در زمینه فناوری‌های متوسط به بالا برای کسب دانش فنی طراحی و تولید نمونه آزمایشگاهی با خواص و کارکرد متمایز از مواد معمولی موجود بدانیم، آنگاه می‌توان تولید چدن‌های نشکن دوفازی با قابلیت ماشین‌کاری بالا را یک فعالیت کاملا دانش‌بنیان به حساب آورد. همان‌گونه که گفته شد فعالیت در این زمینه توسط به سال 1374 بر می‌گردد؛ یعنی این کار از یک پشتوانه تحقیقاتی بیش از 25 سال برخوردار است و خوشبختانه دانش فنی آن به مرور زمان توسعه یافته است. لازم به ذکر است که در اکثر مقالاتی که توسط محققین دیگر کشورها طی دو دهه اخیر انتشار یافته، به مقالات محققین دانشگاه رازی در این زمینه استناد شده است.

لطفا بفرمایید که خروجی موضوع برای مجموعه‌های بیرونی و اجرایی چیست؟

همان گونه که مطلع هستید کشور ما از لحاظ صنعتی طی سالیان متمادی واردکننده فناوری و خطوط تولید بوده و کمتر از دانش فنی لازم برای ایجاد تغییر در روند تولید و جایگزین‌کردن مواد اولیه برخوردار بوده است. همین امر سبب شده همواره صنایع کشور تحت اهرم‌های فشار کشورهای صنعتی قرار داشته باشد که نتیجه آن را در شرایط تحریم‌های چند سال اخیر شاهد بوده‌ایم که در قالب‌های مختلفی مانند کاهش کیفیت خودروها و افزایش سرسام‌آور قیمت آنها نمود یافته است. نتایج تحقیقات ما در زمینه تولید چدن نشکن دوفازی، اگر مورد توجه شرکت‌های خودرورسازی قرار گیرد، می‌تواند در ساخت برخی قطعات مهم خودرو مانند: میل لنگ و سگدست و دنده‌های هیپوئیدی و انواع چرخدنده ما را بی‌نیاز از واردات نماید. اینکه محققان داخلی خود موجد دانش فنی یک قطعه و ماده مورد نیاز صنعت بوده و بر اساس آن قادر باشند هرگونه تغییری را بر روی محصول تولیدی در جهت متناسب‌سازی آن با نیاز بخش‌های مختلف صنعت انجام دهند یکی از مولفه‌های اصلی دانش‌بنیان‌بودن این چنین فعالیتی است.

 در پایان اگر فعالیت و مطلب دیگری هست که بیان آن را مفید می دانید، بفرمایید:

یکی از مواردی  که لازم است توسط مسئولین دانشگاه مورد توجه و عنایت قرار گیرد این است که هیچ محققی به همه امکانات مورد نیاز خود برای انجام یک تحقیق دسترسی ندارد و قادر نیست دستگاه‌ها، تجهیزات و مواد مورد نیاز را شخصا طراحی، تولید و یا تهیه نماید. از طرفی هم در استان ما مراکز و کارگاه‌هایی که از دانش لازم برای ساخت چنین تجهیزاتی برخوردار باشند وجود ندارد و یا پژوهشگران ما با آنها آشنایی ندارند. همین امر سبب می‌شود کارهای تحقیقاتی گاهی به مشکل برخورد نموده و یا خیلی کند پیشرفت نماید. بارها شاهد بوده‌ایم که حتی برای تراشکاری ساده یک قطعه چنین مشکلی وجود داشته است. برای حل چنین مشکلاتی ما پیشنهاد راه‌اندازی یک مرکز مشاوره و خدمات فنی مهندسی را ارائه کردیم که خوشبختانه مورد پذیرش و استقبال معاون پژوهش و فناوری دانشگاه رازی قرار گرفت و پیشنهاده و اساسنامه آن نیز تدوین و خدمت مسئولین محترم دانشگاه ارئه گردید. اما متاسفانه در مرحله عمل با دراختیار قراردادن فضای کارگاهی که برای این منظور نیاز است، موافقت نشده وهمین سبب شده که کارها آن‌طور که مورد نظر بود پیش نرود. علاوه‌بر آن لازمه شکل‌گیری این مرکز تصویب اساسنامه آن توسط هیات امناء دانشگاه است که امیدواریم معاون پژوهش و فناوری اقدامات لازم برای در دستورکار هیات امناء قرار گرفتن این اساسنامه به‌عمل آورند. این مرکز اگر به درستی شکل بگیرد و از آن حمایت شود نه‌تنها می‌تواند پاسخگوی نیازهای همکاران محقق در زمینه ساخت و تهیه قطعات و تجهیزات مورد نیاز باشد بلکه می‌تواند با تعمیر و رفع نواقص تجهیزات موجود و ازکارافتاده، بسیاری از آنها را مجددا به چرخه کار بازگرداند و همچنین به‌عنوان یک واسطه بین کارگاه‌های صنعتی بیرون و محققان دانشگاه عمل کند که دیگر نیازی نخواهد بود که محقق ما از این کارگاه به آن کارگاه پی‌جو باشد که کدامیک قادر به برآورده‌کردن خواسته او باشد و یا شخصا درگیر مواردی باشد که گاها فرساینده بوده و خوشایند نیست.

    نمونه عملی این کار هم اکنون انجام شده که می‌توان به اقدام قابل تقدیر همکاران دانشکده شیمی در راه اندازی کارگاه شیشه‌گری در آزمایشگاه مرکزی اشاره نمود که می‌توان این تجربه را به بخش خدمات مهندسی هم تسری داد. علاوه بر این، لازم است به این نکته توجه شود که در برخی موارد صاحبان صنایع در صورتی حاضر به همکاری با محققان دانشگاه می‌شوند که آنها یک دستاورد عینی را در معرض نمایش گذاشته باشند. لذا نمی‌توان انجام تحقیق را صرفا منوط به انجام قرارداد پژوهشی با بیرون از دانشگاه نمود.  به نظر بنده بهتر است معاون محترم پژوهش و فناوری همانند ادوار قبل، مسیر را برای انجام تحقیقات داخلی فراهم نموده و دستور دهند فرمت مناسبی برای پروپوزال‌های داخلی طراحی و در اختیار اعضا هیات علمی قرار داده شود تا از محل پژوهانه‌های خود بتوانند ایده‌های خود را به سرانجام برسانند. اگر کارگاه مناسبی به مرکز مشاوره و خدمات مهندسی در آزمایشگاه مرکزی هم اختصاص داده شود، می‌توان در آنجا نمونه خطوط پیلوت تولید وساخت قطعات صنعتی را راه اندازی نموده و به معرض نمایش گذاشت تا صاحبان صنایع و شرکت ها و مدیران تصمیم گیر سازمان‌ها از نزدیک آنها را مشاهده و در نتیجه با خیالی راحت از بابت توانایی پژوهشگران دانشگاه  به بستن قراردادهای پژوهشی با دانشگاه اقدام نمایند.