جرقه‌ها گاهی پرزرق و برق‌ترین قسمت یک کارگاه هستند. اما سوال این است که وقتی فلزات جرقه می‌زنند چه اتفاقی در حال افتادن است؟ آیا همه‌ی فلزات جرقه می‌زنند و اصلا این جرقه‌ها چه چیزی را برایمان روشن می‌سازند؟ استفاده کردن از روش تست جرقه می‌تواند خواص فلزات آهنی را نشان دهد؛ همین امر آن را تبدیل به روشی سریع و کم‌هزینه برای مشخص کردن فلزات مختلف کرده است. برای آشنایی بیشتر با تست جرقه (آزمایش جرقه) و نحوه تشخیص فلزات مختلف با استفاده از این روش، تا انتهای متن با فولادینو همراه باشید.
جرقه‌ها به طور برجسته‌ای اغلب از گرمای زیاد تولید شده از جوشکاری یا سنگ‌زدن فولاد حاصل می‌شوند. چرخ یا صفحه سنگ‌زنی ذرات کوچک فلز را از سطح ماده جدا می‌کند و آنها را به اطراف پرتاب می‌کند. اگر این ذرات با انرژی بالایی از سطح ماده برداشته شوند، ذرات کوچک فلز به قدری داغ می‌شوند که می‌درخشند. این اتفاق “افروختگی” نام دارد و همان پروسه‌ای است که در لامپ‌های رشته‌ای برای تولید روشنایی استفاده می‌شود. همچنین اکثر فلزات با اکسیژن موجود در هوا هم واکنش نشان داده و در حین سوختن می‌درخشند.
اما همه ذرات کوچکی که در حین فرایند سنگ‌زنی فلزات در هوا پراکنده می‌شوند درخشنده نیستند. بعضی ازین ذرات آنقدر بزرگ هستند و زود سرد می‌شوند که از خود درخشندگی نشان نمی‌دهند. هنگامی که ذرات در هوا پراکنده می‌شوند، هرچقدر که سطح تماس ذره بیشتر باشد، سریعتر سرد خواهد شد؛ بنابراین انتظار می‌رود که ذرات کوچکتر بیشتر از قطعات بزرگتر از خود درخشندگی نشان دهند.
هنگامی که ذره فلز از روی قطعه اصلی خود خراشیده و جدا می‌شود، در حقیقت فلز جدیدی بر روی سطح قطعه اصلی به هوا عرضه می‌شود که قبلا هرگز در مواجهه با هوا نبوده. زمانی که قطعه‌ای فلز سنباده‌کاری می‌شود، ذراتی از آن از قطعه اصلی خارج شده و سطح جدید ایجاد شده در معرض اکسیداسیون قرار می‌گیرند. این پروسه اکسیداسیون به خودی خود فرایندی گرماده است و دما را حتی بالاتر هم می‌برد.
فهرست این مطلب
تست جرقه چیست؟
از آنجایی که هر فلز به خصوص الگوی جرقه‌ای منحصر به فرد خود را دارد، تست جرقه یکی از روش‌های شایع و پایه‌ای برای کارکنان صنعت فلزات است و آنها می‌توانند با سنگ‌زنی یک فلز نامشخص الگوهای جرقه‌ای آن را بررسی کنند. یک صنعت‌کار با تجربه با مشاهده جرقه‌های حاصل از سنگ‌زنی یک فلز می‌تواند ماهیت آن را تشخیص دهد. اما سوال این است که چرا فلزات مختلف جرقه‌های متفاوتی از خود نمایش می‌دهند؟ چند نوع جرقه ممکن است در این فرایندها حاصل شود؟
بیشتر بخوانید: روش‌های برشکاری فلزات
هر جرقه مجموعه‌ای از ویژگی‌های اصلی را دارا است که در ادامه این مطلب به تفصیل به توضیح آنها خواهیم پرداخت. ویژگی‌های اصلی یک جرقه عبارتند از:
- رنگ جرقه
- طول جرقه
- انشعاب جرقه
۱- رنگ جرقه
رنگ جرقه با دمای آن رابطه مستقیم دارد و دما هم با میزان انرژی موجود در قطعه مرتبط است. اگر چرخ سنگ‌زنی با یک انرژِی مشخص در حال چرخیدن باشد، مقداری از آن انرژی صرف جدا کردن ذرات از سطح فلز نمونه می‌شود و این میزان انرژِی از سیستم کنار می‌رود؛ پس بنابراین انرژِی کمتری برای پخش کردن ذرات در هوا باقی می‌ماند. این نشان می‌دهد که فلزات سخت‌تر، که به انرژِی بیشتری برای جدا کردن ذرات از سطحشان نیاز است، جرقه‌هایی با انرژِی کمتر، رنگی کدرتر و متمایل به قرمز از خود تولید می‌کنند. این در حالی است که فلزات سبک‌تر جرقه‌هایی به رنگ سفید حاصل می‌کنند.
۲- طول جرقه
طول جرقه نیز به میزان انرژی و اینکه با چه سرعتی در هوا خنک می‌شود بستگی دارد. جرقه‌هایی با سطح تماس بزرگتر خیلی سریعتر از جرقه‌های هم‌وزن، اما با سطح تماس کوچکتر سرد می‌شوند. علاوه بر این بنظر می‌رسد که هرچه میزان کربن در یک فلز بیشتر باشد طول جرقه‌ها کوتاه‌تر خواهند بود.
۳- انشعاب جرقه
گاهی اوقات جرقه‌ها همانند آتش‌بازی در هوا پخش می‌شوند و منظره خیره‌کننده‌ای را رقم می‌زنند. گاهی یک جرقه می‌تواند به تنهایی چندین بار منشعب شود. اکسید شدن استیل بر روی سطح فلزمی‌تواند کربن دی اکسید را به عنوان یک محصول جانبی تولید کند و اگر این اتفاق در داخل یک جرقه پیش بیاید، فشار تا حدی بالا می‌رود که منجر به فروپاشی جرم خواهد شد. شکل‌گیری این کربن دی اکسید به پخش نامتوازن کربن در فلزات هم ربط پیدا می‌کند.
نتیجه‌گیری
با این تفاسیر حال میدانیم که وقتی یک تکه از فلز را با انرژی کافی جدا می‌کنیم، هنگام پخش شدن در هوا می‌درخشد. اما آیا این اتفاق در مورد همه‌ی فلزات صادق است؟ جواب این سوال خیر است. در حالی که اغلب جامدات پس از رسیدن به یک دمای مشخص برافروخته می‌شوند، بعضی از فلزات بسیار سخت جرقه می‌زنند یا اصلا جرقه‌ای حاصل نمی‌کنند. برخی می‌گویند که فقط فلزات آهنی جرقه ساطع می‌کنند؛ اما این حرف نیز غلط است چون برای مثال تیتانیوم (Ti) خیره‌کننده‌ترین جرقه را در میان تمام فلزات حاصل می‌کند.
پس چرا یک تکه مس، برنج یا آلومینیوم جرقه نمی‌زند؟
این فلزات فلزاتی هستند که بخاطر نرم بودن (به نسبت) و رسانش حرارتی بالایی که دارند شناخته می‌شوند. در حقیقت گرما به قدری سریع در این فلزات پخش می‌شود و به هوا بازمی‌گردد که فرصتی برای برافروختگی ایجاد نخواهد شد. برخلاف آهن و فولاد که رسانایی حرارتی نسبتاً کمی در میان فلزات دارند، نقره، مس، طلا و آلومینیوم دارای بالاترین رسانایی حرارتی هستند. علاوه بر این، به دلیل نرمی، تکه‌های بزرگتری از آنها در فرایند سنگ‌زنی کنده می‌شود که باعث می‌شود به انرژی بسیار بیشتری برای رساندن آنها به دمای برافروختگی نیاز باشد.
منبع: Metal supermarkets