فصل هشتم تاریخچه استنلس استیل

02135089 شماره تماس
تاریخ استنلس استیل - فصل 8 - ادوارد جی باد (بخش 1)

فصل هشتم از تاریخچه استنلس استیل به معرفی ادوارد جی باد مخترع و کارآفرین اهل اسمیرنای دلاور پرداخته شده است.

گروه فلز
گروه فلز

قیمت ورق استیل؛ فروش انواع ورق استیل صنعتی و ورق استنلس استیل در آلیاژ و ضخامت های مختلف. با حرفه ای ها خرید کنید تلفن: 35089-021

 

فهرست موضوعات


 

تاریخ استنلس استیل - فصل 8 - ادوارد جی. باد (1870 1946) مخترع و کارآفرین (بخش 1)


اینگونه به نظر می رسد که صنعت راه آهن زمینه ای پربازده برای کاربرد گسترده ی مواد مقاوم در برابر خوردگی می باشد و حال حاضر، مساعد ترین زمان برای تلاش در این جهت است.
ای.جِی.دبلیو. راگسدال (E.J.W. Ragsdale)، 1935

ادوارد گوان باد (EDWARD GOWAN BUDD) (شکل 26) در تاریخ 28 دسامبر 1870 در اسمیرنای دلاوِر (Smyrna, Delaware) متولد شد. او از همان دوره ی کودکی شیفته ی تجهیزات مکانیکی بود. تقدیر او اینگونه بود که به عنوان یک توسعه دهنده و سازنده قطار، هواپیما، تریلر کامیون و سایر محصولات از جنس فولاد ضد زنگ، به یکی از برجسته ترین افراد در تاریخ استنلس استیل تبدیل شود.

سال های اولیه

زمانی که باد از دبیرستان فارغ التحصیل شد، به عنوان یک ماشینکار در کارخانه ی آهن جی.دبلیو. و اِس. (G.W. & S) در اسمیرنا مشغول کارآموزی شد. در سال 1890، وقتی 20 ساله بود، به فیلادلفیا نقل مکان کرد و در شرکتی ریخته گری و ماشینکاری شروع به کار کرد و نه سال در آنجا ماند. در طول آن زمان، او در کلاس های شبانه در زمینه طراحی و مهندسی مکانیک در موسسه فرانکلین دانشگاه پنسیلوانیا و مدرسه مکاتبات بین المللی شرکت نمود.
در سال 1899 و در سن 29 سالگی، باد وارد شرکت نایلز-بِمِنت-پوند (Niles-Bement-Pond) (شرکتی در زمینه ساخت ابزار ماشینکاری) شد. او در همان سال ازدواج کرد و به عنوان طراح ارشد در شرکت American Pulley مشغول شد. این شرکت پایه های فولادی را برای شرکت هِیل و کیلبورن (Hale & Kilburn) (شرکتی در فیلادلفیا که برای راه آهن و اتومبیل ها، صندلی تولید می کرد)، مُهر (همان پِرِس) می کرد.

 

بزرگان استنلس استیل

شکل 26- ادوارد گوان باد. با مجوز از موزه و کتابخانه هاگلی

ساخت اولین صندلی های فولادی واگن راه آهن توسط باد. او زمانی که در American Pulley مشغول بود، توسط شرکت هِیل و کیلبورن استخدام شد. در ابتدا اینگونه به نظر می رسید که او فرصتی برای استفاده از توانایی و خلاقیت های خود دارد. طولی نکشید که او به توسعه صندلی های واگن های راه آهن و تغییر جنس آنها از چوبی به فولاد فشرده پرداخت. همین موضوع باعث شد که او به سِمَت مدیر ساخت منصوب شود. ادوارد باد در طول مسیر شغلی خود، برای ساخت اولین نمونه ی بسیاری از محصولات مورد توجه قرار داشت. جایگزینی فولاد برای صندلی های چوبی واگن های راه آهن تازه شروع کار بود.

ساخت اولین واگن تمام استیل راه آهن توسط باد. بعد از آن، شرکت هِیل و کیلبورن نیز وارد تجارت ساخت واگن راه آهن شد. "واگن های" راه آهن از چوب ساخته شده بود، که تا حدی نازک و بسیار خطرناک بودند. در آن زمان، واگن ها را با استفاده از بخاری های آهنی گرم می کردند و وقوع آتش سوزی های غم انگیر کاملاً قابل انتظار بود. با این حال، باد طرحی کاملاً جدید از واگن سازی در سر داشت و اولین واگن ریلی تمام استیل جهان را طراحی کرد. مدیرانِ باد در شرکت هِیل و کیلبورن، واگنی فولادی که به صورت آزمایشی ساخته شده بود را تأیید نمودند. این واگن سبکتر، قویتر و نسبت به هر واگن دیگری که تا آن زمان ساخته شده بود، مقاومت قابل توجهی در برابر آتش سوزی داشت. وقتی مدیران شرکت پولمن این واگن فولادی را دیدند، چنان تحت تأثیر قرار گرفتند که خیلی زود سفارشات زیادی جهت ساخت ثبت کردند.

در همان زمان بود که شرکت خودروسازی هاپ (Hupp) در دیترویت سفارشی مبنی بر مهر فولاد برای بدنه خودرو در شرکت هِیل و کیلبورن ارائه داد. این همان چیزی بود که ادوارد باد نیاز داشت تا بفهمد بازار بسیار بزرگی برای بدنه خودروی مهر شده ی فولادی در تجارتِ در حالِ رشدِ خودرو وجود دارد.

تجارت بدنه اتومبیل

ادوارد باد، شرکت هِیل - کیلبورن را ترک کرد و با 75 هزار دلار پس انداز و 25 هزار دلار قرضی که از دو دوست خود گرفت، در سال 1912، وقتی که 42 سال داشت، شرکت تولیدی ادوارد جی. باد را تأسیس نمود و دفتری در ساختمان آمریکای شمالی در خیابان 121 براد جنوبی در فیلادلفیا اجاره کرد. او دو نفر از دوستان خود که در شرکت هِیل - کیلبورن کار می کردند، با خود همراه کرد: جوزف لودوینکا (Joseph Ludwinka) و راسل لیدی (Russell Leidy). لودوینکا مهاجری اتریشی بود که در کار با ورق های فلزی استعداد زیادی داشت و توانایی بی نظیری در طراحی و ساخت قالب های پیچیده و پانچ های مورد نیاز برای مهر زنی و پرس فلزات داشت. باد با توجه به توانایی های خود و لودوینکا، مطمئن بود که آنها می توانند تجارت موفقی در زمینه ساخت بدنه های فولادی خودرو داشته باشند. او کاملاً حق داشت!

اولین کارخانه ی ادوارد باد در خیابان های تیوگا و آرامینگو در بخش کنزینگتون فیلادلفیا در سال 1913 ساخته شد. در سال اول، سفارشاتی برای ساخت بدنه های خودرو از شرکت های ماشین سازی پاکارد و اوکلند و برای بدنه های کامیون Peerless وجود داشت، اما آنچنان قابل توجه نبود. یک سال بعد، باد به مرکزی بزرگتر واقع در خیابان های اونتاریو و I نقل مکان کرد. آنها اولین دستگاه پرس ورق فلزی را خریداری کردند و عمده ورق های فلزی خود را در یک چادر سیرک، که در محوطه مجاورشان قرار داشت، انبار نمودند. اولین سفارش بزرگ آنها زمانی بود که شرکت تازه تأسیس ماشین سازی برادران دوج تعداد 5000 بدنه را برای مدل "Touring" جدید خود سفارش دادند. اتومبیل Touring به قدری موفق بود که سفارش دوم نیز گرفته شد-این بار برای 50 هزار بدنه خودرو. شرکت دوج تا سال 1925 که کرایسلر آن را خرید، بزرگترین مشتری شرکت باد باقی ماند.

در سال 1914، شرکت باد، امتیاز اختراع اولین اتومبیل با بدنه تمام استیل و تماماً جوشکاری شده در جهان را دریافت کرد. 

در سال 1915، زمانی که 3 سال از تأسیس شرکت می گذشت، ادوارد باد تعدادی در حدود 600 کارمند داشت. محل کارخانه مجدداً تغییر و این بار به محل دائمی خود در خیابان های هانتینگ پارک و ویساهیکون در بخش نایس تاون فیلادلفیا منتقل گردید. تولید از 100 بدنه خودرو در روز، به 500 دستگاه افزایش یافت.

خوانندگان شاید تعجب کنند که چگونه ممکن است شرکتی در فیلادلفیا بتواند در زمینه بدنه اتومبیل با شرکت های دیترویتی که در فاصله بالغ بر 1100 کیلومتری آن قرار داشتند، تجارت کند و محصولات خود را به آنها بفروشد. پاسخ این سوال این است که شرکت باد از دستگاه های پرس قدرتمند، دانش فنی برای تولید قالب ها و توانایی انتخاب و شکل دهی فولاد برخوردار بود. ساخت بدنه خودرو، علاوه بر مهر زنی قطعات، در برگیرنده ی هنر زیبای کشش عمیق فلزات می باشد. این کشش تا قبل از رخ دادن شکست در فلز ادامه پیدا می کند. ادوارد باد در این زمینه، انحصار کامل داشت. با گذشت زمان، خودروسازان وارد این تجارت شدند، اما شرکت باد، تقریباً 40 درصد از بدنه های خودروی مورد نیاز آمریکا را برای مدتی طولانی تولید می کرد.

یک سال بعد، در سال 1916، شرکت باد، 100 هزارمین بدنه ماشین touring را برای دوج تولید کرد.

در سال 1916، ادوارد باد شرکت تولید چرخ خود را در دیترویت تأسیس نمود. او در این کارخانه اقدام به تولید چرخ های پره ای با رینگ های فولادی به جای چرخ های چوبی نمود و محصولی دیگر که آن هم جزو "اولین ها در جهان" بود را ساخت. در سال 1924، شرکت باد-میشلین (Budd-Michelin)، طی یک سرمایه گذاری مشترک با شرکت تایر سازی میشلین فرانسه، در دیترویت تأسیس شد تا چرخ های توسعه یافته برای کامیون ها تولید کند. باد چرخ های دیسکی از جنس فولاد می ساخت و میشلین لاستیک های سنگین را تهیه می کرد.

در دهه 1920، فروش به طرزی باورنکردنی رشد کرد و سفارشاتی از شرکت های آمریکایی و خارجی از قبیل جنرال موتورز، کرایسلر، دیلاج (DeLage)، سیتروئن (Citröen)، موریس (Morris) و نَش (Nash) دریافت شد.

ادوارد باد در آن سال صاحب 75 هکتار زمین بود و 12 ساختمان در یک بلوک کامل در خیابان هانتینتون پارک، بین خیابان های فاکس و ویساهیکون را در اختیار داشت. در برخی موارد از او به عنوان "هنری فورد شرق" یاد می شد.

تولید هزاران بدنه خودرو اینگونه نبود که بدون هیچگونه مشکلی انجام شود. در برخی موارد مشکلاتی در مورد فولادهای تولیدی کارخانه Sparrows Point شرکت فولاد Bethlehem واقع در بالتیمور وجود داشت. مشکلاتی قابل مشاهده مانند خراش ها، پوسته ها و زنگ زدگی های سطحی. با این وجود مشکلات پیچیده تری نیز وجود داشت، از جمله وقتی که فولاد تحت کشش عمیق قرار می گرفت، سطحی خشن و غیرقابل قبول از خود نشان می داد که در تجارت به عنوان "پوست پرتقال" شناخته می شد. بعضی از قطعات شکل داده شده دارای نقایص سطحی کِرمی شکل بودند که آسیب های ناشی از کشش نامیده می شدند و حتی با رنگ کردن و پوشش دهی نیز به طور کامل پنهان نمی شدند. متالورژیست های کارخانه نیز علت دقیق پیدایش این نقص ها را نمی دانستند، اما تمام تلاش خود را برای ارائه بهترین محصول و همکاری کامل با متالورژیست های کارخانه باد انجام می دادند. هنر فولادسازی هنوز روی منحنی یادگیری بود. با سفارشات فولادیِ تقریباً 20 هزار تن در ماه، باد بزرگترین و بهترین مشتری کارخانه فولاد Bethlehem بود.

به منظور مقابله با این مشکلات متالورژیکی و سایر نقایص، ادوارد باد شروع به ایجاد مجموعه ای از بهترین مهندسان و یک آزمایشگاه متالورژی نمود. در اواسط دهه 1920 دو متالورژیست استخدام شدند: جوزف وینلاک (Joseph Winlock) و دکتر رالف دبلیو.ای. لِی تر (Ralph W.E. Leiter). آن ها کشف کردند که چگونه سرعت پرسکاری، طراحی قالب و روان کننده ها و تغییرات در کیفیت فولاد می تواند بین یک قطعه شکسته و یک قطعه کامل تفاوت ایجاد کند. آنها در تلاش برای بهبود فولاد، دائماً با متالورژیست های خط تولید کارخانه Bethlehem در ارتباط بودند. سرهنگ اِرل جیمز ویلسون راگسدال (Earl James Wilson Ragsdale)، افسر سابق ارتش، که مهندس مکانیکی برجسته بود، استخدام شد. او متخصص در روش اتصال قطعات بدنه خودرو یعنی جوشکاری نقطه ای با مقاومت الکتریکی بود. او به توسعه تجهیزات اتوماتیک پرداخت و با این کار تقریباً امکان جوشکاری های بد را از بین برد. این موضوع کمک بزرگی بود، چون نمی شد تنها با بازرسی چشمی از خوب بودن جوش اطمینان حاصل کرد.

ورود نوع جدیدی از فولاد ضد زنگ به آمریکا

با اینکه ورق استیل 8-18 (18 درصد کروم و 8 درصد نیکل) در کارخانه فولاد کروپ آلمان در سال 1912 کشف شد، این آلیاژ که دچار زنگ زدگی نمی شد، چند سال طول کشید تا در آمریکا تولید شود. این آلیاژ در سال 1928 و در کارخانه های فولاد Allegheny و ایالات متحده، تحت لیسانس کروپ به مرحله تولید رسید. در ابتدا مشخص نبود مشتری آنها چه کسانی خواهند بود. این ماده خواص منحصر به فرد زیادی داشت، اما فرآیند تولید آن سخت تر از فولاد کربنی و قیمت آن 15 برابر بیشتر بود.

جوزف وینلاک، متالورژیست شرکت باد، نظرش این بود که شرکت باید استنلس استیل 8-18 را بررسی کند، خصوصاً به این دلیل که برخلاف سایر فولادها، این ماده می تواند تحت نورد سرد با نیروهای زیاد قرار گرفته و همچنان شکل پذیری خود را به مقدار کافی حفظ کند و اجازه شکل گیری به اشکال موردنظر را بدهد. ایده این بود که سازه ای بسیار سبک و مستحکم با استفاده از مواد با ضخامت نازک ساخته شود. با این حال، روش جوشکاری ای وجود نداشت که بتواند نزدیک ناحیه مجاور جوش فولادهای استحکام بالا را تحت تأثیر قرار ندهد (با توجه به دمای بالای جوشکاری، ناحیه مجاور تحت آنیل قرار می گرفت). مشکل دومی نیز وجود داشت. جوشکاری باعث به وجود آمدن شرایطی به نام رسوب کاربیدها در منطقه مجاور جوش می شد. این پدیده منجر به از بین رفتن مقاومت در برابر خوردگی در ناحیه مجاور جوش می شد. 

با این حال، مهندسین شرکت باد، که متخصص در زمینه جوشکاری نقطه ای با مقاومت الکتریکی بودند (این نوع جوشکاری بسیار سریع تر از سایر روش های جوشکاری می باشد)، فکر می کردند که سرعت جوشکاری نقطه ای می تواند مانع از مشکلات آنیل و از بین رفتن خاصیت مقاومت در برابر خوردگی در آلیاژ شود. 

پس از فراهم کردن چندین ورق از مواد سرد نورد 8-18، برخی آزمایشات جوشکاری نقطه ای با تنظیمات عادی بر روی بدنه خودرو انجام شد که شامل تقریباً یک ثانیه زمان عملیات بود. مشخص شد که با استفاده از آزمون اشتراوس، امکان تعیین میزان کاربید وجود دارد. روش انجام این آزمایش اینگونه بود: غوطه ور کردن نمونه جوشکاری شده در محلول جوشان سولفات مس و اسید سولفوریک به مدت 72 ساعت. نمونه های آزمایش در این تست موفق نبودند، چون اسید، فولاد را در یک شیار مدور در اطراف جوش حل کرده بود. طی ماه های بعد، صدها آزمایش جوشکاری با استفاده از تنظیمات مختلف انجام شد تا اینکه سرانجام، ترکیب مناسبی از تنظیمات آمپر، فشار و زمان جوشکاری برای اطمینان از همجوشی مناسب کشف شد (نمونه میانی در شکل 27). این تنظیمات به گونه ای بود که قطعه بیش از حد گرم نمی شد و متعاقباً رسوب کاربیدها و کاهش مقاومت در برابر خوردگی اتفاق نمی افتاد. زمان جوشکاری می بایست به ترتیبِ یک صدم ثانیه می بود.

 

ورق استیل

شکل 27- سطح مقطع نمونه های جوشکاری شده به روش شات استنلس استیل 8-18. (سمت چپ) همجوشی ناکافی به دلیل گرمایش ناکافی، (وسط) همجوشی و گرمایش مناسب و (سمت راست) رسوب کاربید در منطقه تحت تأثیر گرمای جوشکاری. منبع: ای.جِی. راگسدال، جوشکاری استیل 8-18 برای به حداقل رساندن زمان در حرارت، متال پراگرس، فوریه 1933، ص 26

ثبت اختراع روش جوشکاری شات توسط اِرل راگسدال

در 14 مارس 1914، راگسدال درخواست ثبت اختراع در مورد "روش و محصول جوشکاری الکتریکی" را به اداره ثبت اختراع ایالات متحده ارائه داد. این کاربرد، نشان داد که باد تنها به جوشکاری نقطه ای با مقاومت الکتریکی ورق های استنلس استیل با استحکام های 105 تا 175 کیلوگرم بر میلیمتر مربع علاقه دارد-استحکامی که سه تا 4 برابر استحکام فولاد ساختمانی است. این درخواست، سندی 10 صفحه ای بود که بسیار با مهارت نوشته شده بود و هم چنین دارای یک صفحه نمودار بود. این متن، واکنش های رخ داده هنگام جوشکاری فولاد را به دقت توضیح می داد-موضوعی که متالورژیست های آن زمان یا الان کاملاً درکش می کنند. بخش هایی از این درخواست در ادامه آمده است:

اداره ثبت اختراع ایالات متحده 1.944.106
روش و محصول جوشکاری الکتریکی اِرل. دبلیو. راگسدال، نوریس تاون، پنسیلوانیا
منتصب به شرکت تولیدی ادوارد. جی. باد، فیلادلفیا، پنسیلوانیا
تاریخ ثبت 14 مارس 1931 تاریخ اعطاء حق اختراع 16 ژوئن 1934

این فولادها به دلیل استحکام و مقاومت در برابر خوردگی، در مصارف ساختمانی و به ویژه سازه هایی که در معرض هوا یا تحت تأثیر لرزش های قابل توجهی هستند و همچنین در مواردی که نسبت استحکام زیاد به وزن کم-مثل سازه های هواپیمایی- از اهمیت زیادی برخوردار باشد، مورد استفاده قرار می گیرند. این فولادها همچنین دارای ویژگی ارزشمندی به نام خاصیت غیرمغناطیسی" برای مصارف ساختمانی هستند.
"به دلیل ویژگی های ارزشمند این آلیاژ برای استفاده در اهداف ساختمانی و به علت خواص نامطلوب بسیاری از فلزات دیگر برای این منظور، برای مدتی تقاضای زیادی برای این فولادها جهت استفاده در کاربردهای ساختمانی وجود داشت، اما قبل از اختراع من معلوم نبود چگونه می توان این فولادها را بدون از بین بردن یا صدمه زدن به قسمت های تحت جوش سازه و همچنین نابود کردن خواص با ارزش ذاتی این فلز برای اهداف ساختمانی، جوشکاری نمود.
"قبل از اختراع من، این فولاد عملاً هیچگونه بهره وری تجاری در حالت کار سرد نداشت. این آلیاژ در حالت کار سرد دارای ارزشمندترین خواص برای اهداف ساختمانی می باشد و این عدم استفاده عمدتاً به دلیل نبود روش های اتصال رضایت بخش قطعات مختلف این آلیاژ به یکدیگر بوده است.
"پرچ کردن این فولاد در مواردی که استحکام مورد نیاز است، بسیار سخت و خطرناک می باشد. جوشکاری این فولادِ سردکاری شده نیز به این دلایل خطرناک است: اول اینکه وقتی دمای آلیاژ به پایین تر از نطقه ذوبش برسد، فولاد در حین سرد شدن در هوا آنیل می شود و اگر سطحی بیش از حد مجاز فولاد تحت آنیل قرار بگیرد، از آنجایی که استحکام نواحی آنیل شده بسیار پایین تر از استحکام فولاد کار سرد شده می باشد، موجب ضعیف شدن ساختار در نواحی اتصال می شود. دوم اینکه محدوده ای دمایی در فلز وجود دارد که ممکن است در آن رسوب کاربید رخ دهد و این رسوب کاربید منجر به از بین رفتن مقاومت فلز در برابر خوردگی و همچنین همگن شدن آن می شود. این ویژگی در مورد فلز، هم در حالت کار سرد و هم در حالت آنیل، صادق می باشد. این اختراع همانطور که بعداً توضیح داده خواهد شد، بر این مشکلات غلبه می کند."
جالب است بدانید که راگسدال گفت: ". . . قبل از اختراع من مشخص نبود چگونه می توان این فولادهای استحکام بالا را بدون آسیب رساندن جدی به نواحی جوش و همچنین از بین بردن خواص ذاتی ارزشمند این آلیاژ برای کاربردهای ساختمانی، جوشکاری کرد."

او در ادامه توضیح داد که روش وی از تجمع رسوب کاربید، که منجر به از بین رفتن مقاومت فلز در برابر خوردگی می شود، جلوگیری می کند. روش راگسدال با جلوگیری از آنیل، مقاومت بالا و استحکام بالای خستگی آلیاژ را حفظ کرده و از تشکیل کاربیدهایی که باعث کاهش مقاومت در برابر خوردگی می شوند، جلوگیری می کند. همانطور که در بخشی دیگر از درخواست ثبت اختراع توضیح داده شده، از آنجا که زمان جوشکاری به طور خودکار کنترل می شود تا فقط یک صدم ثانیه طول بکشد، این روش کاملاً امکان پذیر می باشد.

راگسدال علت اینکه چرا تشکیل کاربیدها مقاومت در برابر خوردگی را کاهش می دهد، توضیح نداد، اما طی نظریه ای معمول و پذیرفته شده، وقتی دمای فلز در محدوده 455 تا 815 درجه سانتی گراد باشد-دمایی که فلز در حالت جامد قرار دارد-، اتم های کروم و کربن در مرز دانه ها ترکیب شده و کاربید های کروم را تشکیل می دهند. بدین ترتیب در محلول جامد، حجم کروم در نزدیکی نواحی مرز دانه ها کاهش یافته و باعث از بین رفتن مقاومت فلز در برابر خوردگی می شود.

شرکت باد امتیاز اختراع ایالات متحده به شماره 1.944.106 برای فرآیند جوشکاری به روش شات را دریافت نمود. دریافت این حق اختراع از مهم ترین امتیازات کسب شده در تاریخ شرکت باد می باشد.

اولین هواپیما از جنس فولاد ضد زنگ در جهان – پیشگام (The Pioneer)

در سال 1931، شرکت باد شروع به ساخت هواپیمایی از جنس استنلس استیل کرد. از نظر بسیاری از افراد، این پروژه احمقانه به نظر می رسید چون مطمئناً اعتقاد بر این بود که بازاری برای چنین وسیله ای وجود ندارد. آقای باد می خواست کاری کند تا توجه عموم را به خود جلب نموده و به جهانیان نشان دهد که شرکتش با بکارگیری فولاد ضد زنگِ استحکام بالا و با استفاده از فرآیند جوشکاری ِ شات می تواند کارهایی انجام دهد.

رکود سنگین در اواخر سال 1929 شروع شده و سفارشات برای بدنه های خودرو به دو سوم کاهش یافته بود. تعداد زیادی از نیروی کار 10 هزار نفری اخراج شده بودند و اگر معجزه ای رخ نمیداد، کارخانه با تعطیلی مواجه می شد. علیرغم توصیه دیگران مبنی بر اینکه ساخت هواپیما می تواند موجب اتلاف وقت و هزینه های زیادی شود، باد با برنامه هایی که قبلاٌ طرح کرده بود، پیش رفت. مهندسین او هواپیمایی دوزیست، کوچک و با دو بال را به طور اتفاقی پیدا کردند که گفته می شد بسیار پایدار بوده و پرواز با آن آسان است. این هواپیمای تمام چوبی Savoia-Marchetti نام داشت و در ایتالیا طراحی شده بود. هواپیمایی تک موتوره با ظرفیت 140 اسب بخار و دارای چهار صندلی. این هواپیما می توانست با طی کردن فاصله 4.5 متر و با سرعت 64 کیلومتر بر ساعت از روی آب بلند شود. سرعت کروز آن 128 کیلومتر بر ساعت و برد آن 600 کیلومتر بود.
شرکت باد این طرح ها را خریداری کرد و طراحی و ساخت اولین هواپیمای از جنس استنلس استیل در جهان با نظارت سرهنگ راگسدال در فیلادلفیا آغاز شد. اجزای سازه و بدنه از جنس استنلس استیل بود و بال ها با استفاده از پارچه پوشانده شدند. این هواپیما (شکل 28) 794 کیلوگرم وزن داشت و کمی سبک تر از هواپیمای چوبی بود. آنها این هواپیما را پیشگام (the Pioneer) نامیدند. ضخامت استنلس استیل 0.15 میلیمتر بود، تقریباً به اندازه ضخامت دو ورق کاغذ. سفارش یک تن از فولاد مورد نیاز به شرکت فولاد Allegheny در براکِنریج داده شد.

 

تاریخچه ورق استیل

شکل 28-هواپیمای دوزیست باد به نام پیشگام. چاپ مجدد عکس با کسب مجوز از موسسه فرانکلین.

این هواپیما در تابستان سال 1932 به پرواز در آمد و در فرودگاه های تعدادی از شهرهای آمریکا به نمایش گذاشته شد. سپس این هواپیما به نیویورک فرستاده شد تا به اروپا حمل شود و با انجام پروازهای نمایشی به تبلیغ فرآیند جوشکاریِ شاتِ شرکت باد بپردازد. آقای باد نسبت به تبلیغ کردن در اروپا بسیار نگران بود.

لو اف. آرژنتین، خلبان فرانسوی. لو آرژنتین (Lou Argentin) در ژوئن سال 1929 با کشتی ایل دو فرانس وارد نیویورک شد. او 27 ساله بود و زندگی جدیدی در مقابلش قرار داشت. لو از دانشکده ای مهندسی فارغ التحصیل شد و بلافاصله به نیروی هوایی فرانسه پیوست و در آنجا خلبان یکی از هواپیماهای جنگنده شد. آرژنتین پس از 7 سال حضور در نیروی هوایی و دریافت بالاترین نشان های نظامی فرانسه (مدال افتخار و صلیب نظامی)، استعفا داد.

او قبل از رفتن به آمریکای جنوبی، تصمیم گرفت موردی را در ایالات متحده بررسی کند. در حالی که سوار بر کشتی ایل دو فرانس بود، با آقای اینو بوسی (Eno Bossi) روبرو شد. او با داشتن مجوز ساخت یکی از برترین هواپیماهای آن زمان، یعنی مدل ایتالیایی Savoia-Marchetti، در حال سفر به ایالات متحده بود. پس از صحبتی طولانی مدت و آگاهی از اینکه آرژنتین خلبان است، بوسی از او دعوت کرد تا برای دیدن Savoia-Marchetti به کارخانه اش در بندر ریچموند لانگ آیلند برود.

پس از یک ماه گشت و گذار در شهر نیویورک، آرژنتین تصمیم گرفت تا به دیدار آقای بوسی برود. آرژنتین طی پروازی کوتاه سوار Savoia-Marchetti شد و مجذوب ایده بلند شدن این هواپیما با سرعت 64 کیلومتر بر ساعت و سرعت کروز آن یعنی 128 کیلومتر بر ساعت شد. این پرواز فرصتی شد که از منظره لذت ببرد. آرژنتین پیشنهاد کار بوسی را پذیرفت. او هواپیما را به مشتریان نشان می داد و پس از خرید، هواپیماها را به مقصد می رساند. همه چیز داشت خوب پیش می رفت تا اینکه بازار سهام در ماه اکتبر سقوط کرد و بوسی با کمال تأسف آخرین چک حقوق را به آرژنتین داد.

آرژنتین خیلی سریع متوجه شد که شاید در شرکت هواپیمایی Chance Vought در هارتفورد کانکتیکت، شغلی برایش وجود داشته باشد. او در این شرکت با دکتر مایکل واتر (Michael Watter) مصاحبه کرد، جالب اینکه او بعداً رئیس بخش تحقیقات در شرکت باد شد. آرژنتین استخدام شد و به مدت دو سال به عنوان بازرس کل در بخش پروازهای آزمایشی کار کرد.

یک روز که به سفری کاری در شهر نیویورک رفته بود، تصمیم گرفت به بندر واشنگتن برود تا ببیند در کارخانه آقای بوسی چه خبر است. به محض اینکه به اسکله رسید، آنچه با چشم هایش میدید را باور نداشت. او یک Savoia-Marchetti را دید که در اسکله پهلو گرفته، اما رنگ آن نقره ای درخشان است. این وسیله، هواپیمای پیشگام ادوارد باد از جنس استنلس استیل بود.

آرژنتین متوجه شد که بوسی نقشه ها را به شرکت ادوارد باد فروخته و آنها هواپیمای استنلس استیل را که قرار بود برای انجام پروازهای نمایشی به اروپا حمل شود را دوباره طراحی کرده و ساخته بودند. لو سریعاً خود را به شرکت باد در فیلادلفیا رساند. وقتی که لو جلوی میز آقای باد نشسته بود، اعتبارنامه و تجربیات پرواز خود با Savoia-Marchetti را بازگو کرد و گفت علاقمند است پرواز های نمایشی در اروپا را او انجام دهد. باد از دیدن لو آرژنتین بسیار خوشحال بود و همانجا به او پیشنهاد کار داد.

لو مجدداً به هارتفورد بازگشت و شرایط خارق العاده ای که موجب شده بود وی خواستار استعفا از Chance Vought باشد را توضیح داد. لو خیلی زود به همراه همسر آمریکایی خود سوار بر ایل دو فرانس راهی اروپا شد. هواپیمای کوچک در محفظه ای امن جاسازی شده بود.

در اروپا، لو پروازهایی نمایشی در فرانسه، بلژیک، آلمان، سوئد و انگلیس انجام داد. برای لو این موضوع بیشتر به تعطیلات شباهت داشت تا کار. او یک بار بر فراز کانال مانش، دوبار بر فراز کوه های آلپ و یکبار از فرانسه پرواز کرد. در سفر برگشت، لو با چرخ های باز نشده مجبور به فرود اجباری شد.

در انگلیس، وقتی که لو در امتداد پایین ساحل در حال پرواز بود، در اندازه گیری ارتفاع دچار اشتباه شد و هواپیما به آب سقوط کرد. کف زیرین آن شکسته شد و هواپیما در آب به عمق 1.2 متر قرار گرفت. 1.5 یا 2 روز در آن شرایط باقی ماند و سپس خارج و تعمیر شد. در نتیجه ی غوطه ور شدن آن در آب نمک، هیچ آسیبی به هواپیما وارد نشد.

پروازهای نمایشی در اروپا بسیار مورد توجه قرار گرفت. به ویژه در فرانسه، که لو در آنجا احساس در خانه ی خود بودن را داشت و مورد استقبال گرم هموطنان خود قرار می گرفت. دولت فرانسه در آن زمان علاقه خاصی به هواپیماهای زنگ نزن پیدا کرد. لو مزایای روش جوشکاری شات را توضیح داد و برنامه ریزی شد تا کارگاهی در پاریس به منظور آموزش این روش جوشکاری و ترتیب دادن به مجوز ها، راه اندازی شود.

بعدها هواپیماهای آبیِ زیادی با استفاده از استنلس استیل تحت لیسانس شرکت باد در فرانسه ساخته شد و لو سفارشات عمده ای برای خنک کننده های روغنی از جنس استنلس استیل برای هواپیماهای فرانسوی با خود به آمریکا برد.  

این سفر بسیار موفقیت آمیز، به پایان رسیده بود و به نظر می رسید ایده ی دیوانه وار آقای باد به ثمر نشسته است.

شرکت باد دیگر از این هواپیما استفاده نکرد و در سال 1935 آن را به موسسه فرانکلین در فیلادلفیا اهدا کرد. این هواپیما در جلوی ساختمان و با پلاک کوچکی روی آن، قابل مشاهده بود: "پیشگام 1، اولین هواپیمای استنلس استیل جهان، ساخته شده توسط شرکت تولیدی ای.جی. باد، 1932."این فلز همچنان زنگ نمی زند.

اولین قطار استنلس استیل با چرخ های لاستیکی در جهان

قطار باد-میشلین. در سال 1928، افسانه ای وجود داشت که می گفت آندره میشلین (André Michelin)، رئیس شرکت میشلین و سی، شرکت تایرسازی فرانسوی، سوار قطاری شبانه در حد فاصل مارسی به پاریس بود و نیمه شب، صدای تق تق زیاد برخورد چرخ های فولادی با ریل فولادی او را بیدار نگه داشته بود. میشلین از خود پرسید: "چرا ما نمی توانیم تایرهای پنوماتیک در قطارها به کار ببریم؟ چرخ مدنظر او فلنجی-دایره ای و از جنس فولاد بود و لاستیکِ کار شده بر روی آن، چرخ ها را روی ریل راه آهن نگه می داشت. او که متوجه شد واگن های راه آهن خیلی سنگین ترند و نمی توانند روی تایرهای لاستیکی پنوماتیک نگهداشته شوند، یک اتوبوس کوچک سیتروئن خرید و چرخ های مخصوص خود را روی محورهای آن سوار کرد. وی سپس سوار اتوبوس شد و در بخشی از مسیر راه آهن حرکت کرد و متوجه شد که خیلی خوب کار می کند. سواری به جز برای موتور، نرم و آرام بود. آقای میشلین برای مدتی اختراع خود را در معرض عموم قرار داد. او اختراعش را جلوی یک لوکوموتیو بخار غول پیکر گذاشته بود. نام میشلین نیز در بخش کناری اتوبوس نقاشی شده بود. یک کارت پستال تصویری نیز در لاژاردیوو از این صحنه با عنوان "دیوید و جالوت" به چاپ رسید.

در سال 1931 نامه ای غیرمنتظره از فرانسه بدست ادوارد باد رسید. ام. هاوِت میشلین (M. Hauvette Michelin)، رئیس شرکت تایر سازی میشلین و سی، نامه ای برای آقای باد نوشت و از او برای دیدن قطار ساخته شده با چرخ های لاستیکی دعوت بعمل آورد. البته این دو شرکت با مالکیت مشترک خود در شرکت تولید چرخ های کامیون باد-میشلین، افتتاح شده در سال 1924 در دیترویت، کاملاً با یکدیگر آشنا بودند. ادوارد باد در سپتامبر 1931 وارد پاریس شد و آنجا بود که میشلین اتوبوس کوچک خود را، که سوار بر چرخ های فلنجی با تایرهای لاستیکی بود و در کنار خط راه آهن قرار داشت، به او نشان داد. آنها سواری کوتاهی انجام دادند تا میشلین بتواند یک سواری بدون سر و صدا و نرم را به باد نشان دهد.

میشلین به باد پیشنهاد داد تا با همکاری یکدیگر و استفاده از روش های ساخت فولاد های ضد زنگ استحکام بالا و تایر های پلاستیکی فلنج دار، صنعت واگن سازی در آمریکا را احیا کنند. هدف میشلین این بود که امتیاز اختراع خود را با دانش فنی استنلس استیل و حق امتیاز روش جوشکاری شات مبادله کند. ادوارد باد پیشنهاد میشلین را پذیرفت.
در مسیر بازگشت به فیلادلفیا، آقای باد ایده اش را با کارمندانش در میان گذاشت. آنها در نظر داشتند واگن آزمایشی و پیشران باد-میشلین از جنس استنلس استیل با تایر های لاستیکی را بسازند. شرکت باد به تازگی اتوبوسی بزرگ از جنس استنلس استیل را به شرکت کرایسلر تحویل داده بود. این اتوبوس بعدها به مالکیت شرکت اتوبوسرانی گریهوند در آمد. با اینکه ساخت یک واگن نمی توانست خیلی متفاوت باشد، آنها می خواستند وسیله ای بسازند که وزنی بسیار سبک تر داشته باشد.

سرهنگ راگسدال و آلبرت دین (Albert Dean)، مهندس هوافضا از موسسه تکنولوژی ماساچوست که اخیراً استخدام شده بود، تیمی به منظور طراحی و ساخت قطار آزمایشی باد-میشلین تشکیل دادند. راگسدال و دین تصمیم گرفتند تا به جای تقلید از طراحی جعبه ای خودروهای سواری، اولاً به منظور کاهش وزن به جای فولاد ساختمانی از استنلس استیل استحکام بالا استفاده کنند، ثانیاً آن را مانند یک پل با مهاربندی های مورب و با بکارگیری روش های تجزیه و تحلیل تنش برای ساخت هواپیما، طراحی کنند.

راگسدال که قبلاً ساخت پیشگام را به اتمام رسانده بود، در آن زمان در موقعیتی عالی قرار داشت تا مهارت های کسب شده را در طراحی واگنی سبک به کار گیرد. علاوه بر این مهارت ها، او یک مهندس هوافضا نیز در کنار خود داشت. راگسدال تأکید کرد ساخت چنین سازه ای سبک، به یک طراحی ویژه، با قراردهی موثر مواد و استفاده از لوله و پروفیل با ضخامت پایین نیاز دارد. او بعدها گفت: "تلاش طراح برای کاهش وزن ممکن است منجر به ایجاد ساختاری به ظاهر پیچیده شود، اما باید به خاطر داشت که به ازای کاهش هر یک کیلوگرم استنلس استیل، یک دلار در هزینه ها صرفه جویی خواهد شد. این موضوع در ارتباط با هزینه اصلی می باشد اما کاهش وزن، منجر به صرفه جویی در مصرف سوخت خودرو در طول عمر آن نیز می شود.

انتخاب استنلس استیل با بالاترین استحکامِ ممکن برای ماشین باد-میشلین، آلیاژ استنلس استیل نیمه سخت و سرد نورد بود، مشابه آنچه در حال حاضر استنلس استیل 301 نامیده می شود. این آلیاژ، کم ضخامت ترین و در نتیجه ارزان ترین در بین فولادهای ضد زنگ در گروه 8-18 بود (8-18 یعنی آلیاژی که دارای حداقل 18 درصد کروم و 8 درصد نیکل است).

طراحی "نیمه سخت" برای این فولاد به این معنی بود که استحکام کششی فولاد 105 کیلوگرم بر میلیمتر مربع و استحکام تسلیم آن حداقل 77 کیلوگرم بر میلیمتر مربع خواهد بود. تغییر طول این فولاد 18 درصد در هر 5 سانتی متر بود که برای انجام فرآیند خمکاری به میزان معقول یا شکل دهی آن به اشکال لوله ای (بدون اینکه قطعات دچار شکست شوند) کافی می باشد.

ماشین باد-میشلین که "غاز سبز (Green Goose)" نامگذاری شد، در ژانویه 1932 به مرحله آزمایش رسید. این ماشین 12 متر و 34 سانتی متر طول داشت و شامل صندوقی مخصوص چمدان به اندازه 1.5 متر در عقب بود. ظرفیت این ماشین 32 نفر بود و بیش از 6 تن وزن داشت. واگن ها معمولاً دارای دو محور در جلو و عقب بودند، اما مدل باد-میشلین دارای سه محور در جلو و عقب بود تا وزن بر روی لاستیک ها کاهش داده شود، بنابراین، هر سمت واگن شامل 3 تایر بود. وسط سه محور عقب نیز محور حرکت قرار داشت.

ورق استنلس استیل مورد نیاز برای ساخت این واگن، توسط شرکت فولاد Allegheny در براکنریج پنسیلوانیا تهیه شده بود. در قسمت جلویی آن، موتوری آلمانی با قدرت 85 اسب بخار و زیر کاپوت قرار داده شد.

در ادامه راگسدال و دین درخواستی مبنی بر اختراع یک واگن استنلس استیل با تایرهای پنوماتیک ثبت کردند. این درخواست شامل 8 صفحه به همراه ۵ صفحه نمودار بود و تحت عنوان "بدنه واگن ریلی" در 27 آوریل 1932 ثبت شد و در تاریخ 6 سپتامبر 1934 با شماره امتیاز 2.129.235 به راگسدال و دین اعطا گردید. گزیده ای از این درخواست به شرح زیر است: 

اداره ثبت اختراع ایالات متحده
بدنه واگن ریلی 2.129.235
ارل دبلیو.جِی. راگسدال، نوریس تاون پنسیلوانیا و آلبرت جی. دین، ناربرث، پنسیلوانیا
منتصب به شرکت ادوارد جی. باد، فیلادلفیا، پنسیلوانیا
ثبت درخواست در تاریخ 27 آوریل 1932
اعطای حق اختراع در 6 سپتامبر 1938
"این اختراع مرتبط با وسایل نقلیه ای با ابعاد مشخص بوده که برای حرکت در مسیر های ریلی استاندارد و رفت و آمد در آنها به منظور حمل مسافر و بار از هر نوعی طراحی و ساخته شده است. با این حال، هدف اصلی و نهاییِ تحول در ساختار بدنه چنین وسایلی، دستیابی به وزن حداقلی می باشد. وزن مرده (زمانی که وسیله کاملاً پر است) در این وسایل به قدری کم است که وزن ناخالص آن با استفاده از این بدنه، نسبت به وسایل نقلیه استاندارد راه آهن امروزی به مراتب کمتر می باشد. بنابراین، استفاده از واگن های ریلی با تایرهای پنوماتیک می تواند عملی باشد.
. . . هدف دوم از این اختراع، دستیابی به سازه ای است که بزرگترین اجزاء آن از جنس فولادهای ضد زنگ جوشکاری شده با روش الکتریکی نقطه ای تشکیل شده باشد. استحکام فوق العاده بالای استنلس استیل در واحد وزن در مقایسه با استحکام فولادهای معمولی، به اضافه ی سازگاری عالی آن با جوشکاری الکتریکی نقطه ای و مصونیت آن در برابر خوردگی، این آلیاژ را به ماده ای ایده آل برای ساخت وسایل سبک وزن مانند واگن های ریلی با تایرهای پنوماتیک تبدیل می کند. "

ساخت دومین "غاز سبز (Green Goose) که رسماً لافایِت (Lafayette) نامیده شد، بلافاصله شروع شد. این واگن در ماه مِی 1932 برای میشلین ارسال شد. اینکه چه اتفاقی برای لافایِت افتاد، مشخص نیست.

در همین حال، آقای باد اقدام به فروش ماشین های باد-میشلین کرد و برای این منظور از مدیران راه آهن دعوت کرد تا برای سوار شدن به اختراع جدید و عجیب خود به فیلادلفیا بیایند. برای این وسیله تنها سه خریدار وجود داشت که تصمیم گرفتند قطار های استنلس استیل با تایرهای لاستیکی را امتحان کنند: راه آهن ردینگ، پنسیلوانیا و تگزاس-پاسیفیک.

سفارش شرکت ردینگ در 5 می 1932 دریافت شد. این ماشین به مراتب بزرگتر از Green Goose بود و ظرفیت حمل 47 مسافر را داشت. این ماشین با یک موتور دیزلی شش سیلندر کامینز نوع H با قدرت 125 اسب بخار در قسمت جلو و زیر کف مجهز شده بود. این وسیله، ماشینی منفرد بود و شرکت ردینگ رسماً آن را واگن ریلی موتوری 65 (شکل 29) نامید. از این وسیله به عنوان قطار مسافربری در مسیری 16 کیلومتری بین هاتبورو و نیوهوپ پنسیلوانیا استفاده شد.

 

تاریخچه ورق استیل

شکل 29-قطار با تایرهای لاستیکی باد-میشلین، خریداری شده توسط شرکت ردینگ، که به طور رسمی واگن ریلی موتوری 65 نامیده شد. منبع: ارنست ثوم، کتاب فولادهای ضد زنگ، 1935، ص 429

مانند بسیاری دیگر از مدل های جدید اتومبیل، واگن 65 ردینگ نیز از همان ابتدا با مشکلاتی مواجه بود. در دومین روز کاری، سیم مرتبط با سوخت رسانی اتصال کوتاه شد و واگن به کارگاه باد برگردانده شد. در شش ماه اول کار، این واگن تقریباً در نصف اوقات خراب بود و در 8 آوریل 1933، یک قرقاول به جلوی آن برخورد کرد و شیشه نشکنِ کار شده بر روی آن را شکست. این پایان ماجرا نبود و در تاریخ 18 ژوئن ساعت 9:30 صبح، وقتی که قطار با سرعت 48 متر بر ساعت در حال حرکت بود، یک موتور سیکلت و یک ماشین در خیابان بریستول شمال ایویلند، طی یک تصادف به ناحیه کناری باد-میشلین برخورد کردند. موتور سیلکت زیر عقب واگن قرار گرفت و باعث شد که 6 چرخ عقب آن باز شوند. هر دو سرنشین موتورسیکلت به بیمارستان آبینگتون منتقل شدند. بدنه واگن 65 صدمه ای ندید.

با وجود چنین حوادثی، این واگن به مدت 12 سال به کار خود ادامه داد و در 30 ژوئن 1944 از خدمات رسانی بازنشسته شد.

ادوارد باد تنها 5 قطار آزمایشی با تایرهای لاستیکی ساخت. در نهایت با توجه به بریده شدن تایرها در برخورد با ریل، مشخص شد که کاربرد این واگن ها عملی نیست.

با این حال، ساخت این قطار های عجیب با تایرهای لاستیکی انقلابی در نحوه ساخت واگن های مسافری ایجاد کرد و منجر به توسعه ی صنعتی بزرگ، یعنی ساخت واگن های استنلس استیل سبک با چرخ های فولادی شد.


امتیاز شما به این مطلب چقدر است؟


ارسال نظر درباره این موضوع

Loading...
تماس بگیرید