الأدوات المستخدمة في عملية قطع وتشكيل المواد

2011 تجارب علمية استخدام المواد

غريس و ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

عملية قطع وتشكيل المواد الأدوات المستخدمة في عملية قطع وتشكيل المواد الكيمياء

تحتاج بعض المواد إلى القطع أو القولبة في أشكال معينة قبل أن نتمكن من استخدامها. وهناك آلاف الأدوات المختلفة التي يستخدمها الناس في قَطْع وتشكيل المواد.

يتم إنتاج مواد عديدة – مثل المعادن – بكميات كبيرة جداً، لكننا في أغلب الأحيان لا نحتاج إلا لكمية قليلة منها فقط، إذ ينبغي تقطيع المواد إلى قطع بالحجم المطلوب قبل استخدامها، ونستطيع تنفيذ ذلك من خلال استخدام معدات خاصة مصممة للقَطْع والتشكيل.

وهناك العديد من معدات وأدوات القَطْع والتشكيل المختلفة، وذلك نظراً لوجود أنواع عديدة متنوعة من المواد.

 

هل تتصور مثلاً تقطيع الموز بواسطة مِشْعَل لِحام أو قطع الفولاذ بواسطة سكين الزبدة؟ يتطلب كل نوع من المواد أدوات معينة تؤدي وظيفتها بصورة أفضل من باقي المعدات والأدوات المختلفة.

لا تحتاج كل المواد إلى قطعها بالحجم المطلوب، إذ يمكن أحياناً كسر المواد ذات الصلابة القليلة باليد، كما يمكن بكل بساطة صبّ المقدار الذي نرغب فيه من السوائل من دون زيادة أو نقصان، لكن المواد الصلدة (القاسية) تحتاج عادة إلى القَطْع بواسطة جسم يشبه النصل (الشفرة).

تضم معدات القَطْع فيما تضم السكاكين والفؤوس والمناشير ومشاعل اللِحام وأشعة الليزر، كما يستخدم الناس أدوات تنعيم وصقل، كورق الصقل (ورق الزجاج) والمبارد، للتخلص من الحواف الخشنة الناتجة عن عملية القطع.

 

كانت معدات القَطْع الأولى تصنع من أحد أنواع الحجارة المعروف باسم حجر الصوّان. وقد صنع الإنسان أدواته الصوّانية بواسطة صخر صلد (قاس) لاقتطاع شريحة رقيقة من حجر الصوّان تؤدي عمل النصل، ويُطلق على عملية الاقتطاع هذه اسم «الشذب» أو «شذب الحجارة».

كانت الأدوات الصوّانية الأولى تمسك باليد من دون مقابض، ومن المحتمل أنها كانت تستخدم لتقطيع اللحوم أو سلخ جلود الحيوانات الميتة، ثم قام الإنسان بربط هذه الأدوات بمقابض مصنوعة من قرون الوعل أو أغصان الأشجار.

وعندما اكتشف الإنسان كيفية تشكيل المعادن ابتكر أدوات قَطْع مصنوعة من الحديد والنحاس أكثر متانة وحدّة من الأدوات السابقة.

 

فقد صُنعت المناشير الأولى في مصر من معدن النحاس حوالي العام 1500 قبل الميلاد، ولكن بما أن النحاس ليس معدناً قوياً فإن المناشير المصنوعة منه كانت قادرة على القَطْع إذا شُدّت باتجاه الخلف فقط.

أما المناشير الحديثة فلها مجموعتان من الأسنان: مجموعة تقطع عند دفع النصل للأمام، ومجموعة ثانية تقطع عند سحب أو شدّ النصل باتجاه الخلف.

تتوقف المواد التي يستطيع المنشار قطعها على حجم أسنان المنشار. فالمنشار المزود بأسنان رفيعة يستطيع قطع المعادن، بينما تستخدم المناشير المزودة بأسنان أكبر لقطع الخشب.

 

وفي العام 1947 تم ابتكار أول منشار آلي التدوير ومحمول باليد يستطيع قطع الخشب أسرع من المنشار اليدوي بأربع مرات.

تعتمد أكثر الطرق شيوعاً في قطع المواد على استخدام سكين حادّ النصل، لكن إذا كانت المادة طرية يمكن قطعها وتشكيلها ببعض المعدات والأدوات المدهشة فعلاً.

 

–  أدوات القَطْع

لقد طورت الثقافات والحضارات المختلفة معدات وأدوات قطع وتشكيل مختلفة من أجل استخدامها مع مواد مختلفة أيضاً.

من المحتمل أن السكين المبين في أعلى الزاوية اليسرى قد ابتكره أبناء شعب الإسكيمو الذين يستخدمون النصل المنحني من أجل سلخ جلود الفقمة والحيتان وإزالة دهونها، كما تستخدم سكاكين مماثلة أيضاً في اليابان من أجل فرم الخضروات والأعشاب إلى قطع صغيرة.

 

أما الأداة المبينة في أسفل الزاوية اليسرى فتسمى المنجل.

يُعدّ شكل وحجم نصل المنجل الطويل والمقوّس مثالياً لقطع سوق نبات القمح وغيره من محاصيل الحبوب. لقد استخدمت المناجل لقطع النباتات المنتجة للحبوب وصنع الحشيش المجفف للعلف منذ آلاف السنين.

حاوِلْ التفكير بأدوات القَطْع والقص التي تستخدمها المجتمعات المختلفة. هل تستطيع التنبؤ من  شكل كل أداة؟ ما المواد المستخدمة في قطعها؟

 

– القطع من دون نصل

النصل الحاد ليس الطريقة الوحيدة المتبعة في قطع المواد.

فاستخدام نفّاث الماء هو إحدى الطرق التي يمكن استعمالها في قطع الخشب وقص القماش والحجارة، بل والمعادن أيضاً.

يخرج الماء من آلة تضبط معدل تدفق الماء بمنتهى الدقة، وبالتالي تكون عملية القطع مضبوطة تماماً ودقيقة للغاية.

 

كما أن استخدام حزمة ضوئية تسمى أشعة ”الليزر“ تعدّ طريقة أخرى لعملية القطع.

تُستخدم حزم أشعة الليزر من أجل تنفيذ عمليات القطع أو القص الدقيقة لأن هذه الحزم الضوئية رفيعة جداً ومستقيمة للغاية وتستطيع أداء عملها من خلال إنتاج الحرارة.

 

يستخدم الجراحون أحياناً أشعة الليزر في العمليات الجراحية لاسيما أن الحرارة تغلق الجرح حتى يلتثم أثناء شقه بواسطة الليزر.

وتستخدم الحرارة أيضاً لقطع المعادن، فهناك أداة تسمى ”مِشْعَل اللِحام“ تقوم بإنتاج لهب حار جداً ومروّس يصهر المعدن في المكان الذي يلامسه اللهب فقط.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]