الطرق المستخدمة في قولبة وتشكيل المواد

2011 تجارب علمية استخدام المواد

غريس و ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الطرق المستخدمة في قولبة وتشكيل المواد تشكيل المواد الكيمياء

معظم المواد الشائعة، التي نستخدمها في حياتنا اليومية، مصنّعة من مواد يمكن قولبتها بأشكال عديدة متنوعة وبأحجام مختلفة، وهناك طرائق عديدة ومتنوعة أيضاً لقولبة وتشكيل المواد.

بما أن المواد المختلفة مكوّنة من ذرّات ومركبات مختلفة، ينبغي تشكيلها أيضاً بطرائق وأساليب مختلفة، فطريقة صنع الأشكال التي تصلح من نوع معين من المواد قد لا تصلح للتطبيق على نوع آخر.

تتم قولبة المعادن الصلبة، مثل الحديد، في أشكال جديدة بواسطة عملية تسمى «الصبّ». يُسخّن المعدن أولاً حتى ينصهر ويتحول إلى سائل، ثم يُسكب المعدن السائل في قوالب ويُترك حتى يبرد.

 

وعندما يتصلب المعدن يأخذ شكل القالب المصبوب فيه. وتتمثل إحدى الطرق التقليدية لصبّ الحديد في وضعه داخل قوالب رملية.

يتم أولاً صنع قالب مجوّف من الرمل والصلصال في عملية الصبّ بالقوالب الرملية، ثم يُسكب المعدن المنصهر في القالب ويُترك حتى يبرد ويصبح صلباً. وعندما يبرد المعدن يُفتح القالب عن طريق كسره بواسطة مطرقة من أجل إخراج الجسم الجديد.

 

وتُصنع الأسلاك المعدنية بواسطة تسخين قضيب معدني إلى أن يصبح ليناً بالقدر الكافي الذي يسمح بشدّة عبر فتحة صغيرة. وتُكرر هذه العملية عدة مرات عبر فتحات أصغر فأصغر إلى أن يصبح السلك رفيعاً جداً.

أما بالنسبة لتشكيل المعادن ذات الصلابة الأقل، مثل الذهب، فيتم صهر تلك المعادن وصبها في قوالب، أو تسخينها حتى تصبح طرية، ثم تطرق بواسطة مطارق صغيرة كي تأخذ الشكل المطلوب.

 

تشكيل الزجاج

يُصنع الزجاج من خلال صهر السيليكا، وهو المعدن المرئي الموجود في الرمل. اعتمدت إحدى الطرائق التقليدية القديمة في تشكيل الزجاج – والتي لا تزال متبعة إلى يومنا هذا – على استخدام الهواء في نفخ الزجاج السائل والحار إلى أن يأخذ الشكل المطلوب.

ينفّذ نافخ الزجاج هذه العملية بوضع قطعة من الزجاج السائل الحار على طرف ماسورة مجوفة ثم يُنفخ فيها.

اعتمدت الأساليب الأولى في صنع زجاج النوافذ الرقيق والمسطح على نفخ فقاعة من الزجاج وتسويتها ومن ثم وصلها بقضيب معدني، حيث يلجأ صانع النوافذ إلى تدويره بأسرع ما يمكن كي يمتد الزجاج الطري ويأخذ شكل دائرة مسطحة.

 

وصنع الرومان القدماء ألواحاً من الزجاج من خلال انتظار الزجاج السائل الحار حتى يبرد نوعاً ما، ومن ثم استخدام معدات خاصة لمدّ الزجاج، لكن  في الواقع لم تنجح تلك الطرائق كلها في صنع زجاج شفاف له ثخانة متساوية عبر كل سطحه.

أما اليوم فيُصنع زجاج النوافذ بواسطة عملية تسمى «الزجاج العائم»، حيث يتم تسخين الزجاج لكي يصبح أكثر مرونة ومن ثم تمريره عبر مجموعة من أسطوانات التسوية (التي تشبه مرقات العجين) التي تُكسِبُ الزجاج ثخانة أو سماكة متساوية.

 

يخرج الزجاج من بين تلك الأسطوانات ويدخل خزان تعويم، حيث يطفو الزجاج على سطح بركة من المعدن السائل.

يشكل الزجاج العائم طبقة ملساء جداً يمكن أن تتشقق أو تتكسر في حال تم تبريدها فجأة، لذلك تُترك طبقات الزجاج الملساء كي تبرد ببطء. وأخيراً يُقطّع الزجاج إلى ألواح بواسطة نصل مزود برأس ماسي.

 

نفخ الزجاج

يقوم هذا الرجل بتشكيل الزجاج من خلال اتباع الطريقة التقليدية المعروفة بـ «نفخ الزجاج». ويقوم هنا بالنفخ عبر ماسورة طويلة كي يمدد قطعة الزجاج المصهورة المعلقة بنهاية الماسورة إلى أن تصبح كالفقاعة.

ومن خلال تدوير الماسورة والتحكم بطريقة نفخ الهواء، يستطيع نافخ الزجاج أن يصنع أشكالاً متنوعة من الزجاج. كانت هذه هي الطريقة الوحيدة المعروفة قديماً في صنع الأواني الزجاجية.

 

بعد تشكيل الزجاج، يستطيع نافخ الزجاج تلوين الزجاج بينما يكون حاراً عن طريق دحرجته على مساحيق معدنية وأصباغ مختلفة. تحتاج الأجسام الزجاجية المصنوعة بواسطة النفخ إلى تبريدها ببطء في الفرن وإلا فإنها ستتشقق لدى ملامسة الهواء البارد.

أما الآن فتُصنع معظم الأجسام والأشياء الزجاجية بواسطة الآلات، مع أن نفخ الزجاج مازال متبعاً في صنع قطع الحلي والزينة وبعض الأدوات العلمية.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]