وبلاگ

فلزات، دوست ورزش هستند یا دشمن آن؟ هر چند به گفته برخی کارشناسان، فلزات سنگین و شبه فلزات، تهدیدی برای سلامت بدن انسان به شمار می آیند که جیوه، سرب، کادمیوم و آرسنیک از جمله آنهاست اما به دلیل برخورداری از خواصی مانند استحکام بالا، مقاومت در برابر ضربه، سختی و دوام مناسب و البته ظاهر زیبا، در ورزش به طور عام و ساخت تجهیزات ورزشی به طور خاص، کاربرد فراوانی دارند. علاوه بر آن، اسامی بسیاری از باشگاه ها و تیم های ورزشی، طی دهه های گذشته تا سال های اخیر، با فلزات مختلف به ویژه فولاد، مس، ورق آلومینیوم و… پیوند خورده است. همین امر، ضرورت بررسی کاربرد فلزات در ورزش و ساخت تجهیزات ورزشی را آشکار می سازد.

pdf استفاده از فلزات در تجهیزات ورزشی

فلزات سبک و ورزش

آلیاژهای سبک علاوه بر کاربرد صنعتی و سازه ای در صنعت حمل و نقل، لوازم الکترونیک و تجهیزات قابل حمل، در زمینه تجهیزات ورزشی و تفریحی نیز نقش مهمی دارند. در بین فلزات سازه ای، فلزات سبک آلومینیوم، منیزیم و تیتانیوم به ترتیب اولین، سومین و چهارمین فلز فراوان در پوسته زمین هستند. این فلزات، همراه با فولاد در عرصه تجهیزات ورزشی اهمیت بسیاری دارند و بخش عمده بازار را به خود اختصاص می دهند. با گسترش فناوری های تولید مواد پیشرفته، کامپوزیت ها، مواد مرکب و مواد نانو ساختار، سازندگان به توسعه این مواد، با هدف افزایش بازدهی و تسهیل استفاده از تجهیزات ورزشی روی آورده اند و این امر از استقبال فراوانی در بین ورزشکاران حرفه ای و افراد مبتدی برخوردار شده است.

آلومینیوم در ساخت تجهیزات ورزشی

پایین بودن نسبی قیمت و بالا بودن استحکام آلومینیوم و آلیاژهای آن، موجب شده این فلز در بین فلزات غیر آهنی بیشترین کاربرد را در ساخت قطعات داشته باشد. قطعات آلومینیومی را می ‌توان به روش‌ های ریخته ‌گری ماسه ای، ریخته ‌گری تحت فشار، کار سرد یا کار گرم و اکستروژن ساخت. آلومینیوم علاوه بر ساختمان سازی، خودرو، حمل و نقل، خطوط برق، لوازم آشپزخانه و در و پنجره، در زمینه ساخت تجهیزات ورزشی نیز کاربرد دارد. از این فلز، همچنین در ساخت برخی تجهیزات ورزشی مانند وسایل باشگاه های گلف و توپ های تنیس نیز استفاده می شود. متنوع‌ ترین کاربردهای آلومینیوم شامل محصولات اکستروژن است و این محصولات در ساخت تجهیزات و ماشین ‌آلات، کاربردهای گسترده ‌ای دارند. مصارف محصولات اکستروژن آلومینیومی در لوازم مصرفی بادوام، در ساخت تجهیزات ورزشی و نیز انواع یخچال فریزر، لباسشویی، جارو برقی، نردبان، مبلمان اداری و… است. تیر دروازه آلومینیومی فوتبال و فوتسال نیز از جمله تجهیزات ورزشی است که این فلز، نقش اساسی در آن دارد.

استفاده از قاب آلومینیوم در فریم دوچرخه نیز دیده می شود. دو چرخه با یک قاب آلومینیومی مناسب، فورا سرعت می گیرد. از این رو، اکثر تولیدکنندگان مطرح دنیا، از قاب آلومینیوم با کیفیت بالا استفاده می کنند. هر چند آلومینیوم سرمای زمستانی را تحمل نمی کند اما آلیاژهای آلومینیومی، همچنان، مواد اصلی مورد استفاده برای ساخت قاب هستند و بسیاری از دوچرخه های مدرن، برای قاب های ساخته شده از آلیاژهای آلومینیوم استفاده می کنند؛ البته در این زمینه، معمولا از آلومینیوم خالص استفاده نمی شود و آلیاژهایی که ساختارهای سخت افزاری دارند، نیز اضافه می شود. قاب هایی که در آنها مستقیما از آلومینیوم استفاده می شود، کاملا نرم و مناسب اسکی هستند.

آلیاژهای آلومینیومی تجاری 7000 از روی به عنوان عنصر اصلی آلیاژ استفاده می کنند و هنگامی که با مقدار کمتری منیزیم ترکیب شوند، نتیجه آن، یک آلیاژ قابل تصفیه با حرارت است که مقاومت بسیار بالایی ارائه می دهد و برنامه های کاربردی آن، قطعات حساس مورد استفاده در تجهیزات ورزشی و نیز هوافضا و تجهیزات خودرو را شامل می شود. یکی دیگر از کاربردهای آلومینیوم، تولید سقف‌ های کاذب است. این سقف های کاذب آلومینیومی که در سالن ‌های ورزشی، استخرها و محیط‌ های مرطوب، کاربرد دارند، از ویژگی هایی مانند ظاهری آراسته، آکوستیک، غیرقابل اشتعال، قابلیت نصب سریع، دسترسی ساده و سریع به تجهیزات پشت سقف، تنوع و زیبایی رنگ، دوام، قابلیت نصب بر روی دیوار، قابلیت تجهیز به هر نوع چراغ، قابلیت ایجاد دریچه بلندگو و قابلیت شستشو برخوردارند.

تیتانیوم در ورزش های مختلف

تیتانیوم، فلز واسطه براق نقره ‌ای رنگ با چگالی کم و مقاومت بالاست که به شدت در برابر خوردگی در آب دریا و کلر مقاوم است. اگر تیتانیوم با فلز دیگری آلیاژ نشده باشد، مقاومت آن، با فولاد، برابر و چگالی اش از آن، کمتر است و اگر با آهن، آلومینیوم، وانادیم و مولیبدن، آلیاژ شود، ماده سخت‌ تر و سبک ‌تر به دست می آید که در صنایع مختلف از موتور جت و موشک گرفته تا دندانپزشکی، گوشی همراه و جواهرسازی کاربرد دارد. با این حال، یکی از کاربردهای مهم تیتانیوم با توجه به خواص آن، در زمینه ساخت کالاهای ورزشی است. از تیتانیوم در کالاها و تجهیزات ورزشی مانند باشگاه های گلف و سر توپ آن، راکت تنیس و بدمینتون، قطعات دوچرخه، اتومبیل های ویژه مسابقات اتومبیلرانی، تجهیزات کوهنوردی و اسکی استفاده می شود. شیوه استفاده از تیتانیوم در ورزش های زیر، به طور مختصر تشریح شده است:

• گلف 

استحکام و سبک وزنی تیتانیوم سبب استفاده از آن در ساخت تجهیزات ورزشی شده و اولین چوب ‎های گلف تیتانیومی در اواسط دهه 90 میلادی وارد فروشگاه ‌ها شدند. این چوب ‎های گلف در مقایسه با درایورهای چوبی یا فولادی گران ‎قیمت‎ ترند ولی موفقیت آنها در بازار، موجب تمایل سایر شرکت ‌های ساخت لوازم ورزشی به استفاده از آن شده است. همچنین استفاده از توپ تیتانیوم در بین گلف بازان رایج است.

• تنیس

با پیشرفت تکنولوژی، مواد سبک‌ مانند استیل، آلومینیوم، گرافیت (الیاف کربن) و تیتانیوم به تدریج جایگزین چوب شده اند و در این میان، استفاده از تیتانیوم در قاب راکت تنیس و بدمینتون توسعه یافته است. با این حال، کنترل راکت تنیس تیتانیوم سخت است و پس از مدت زمان طولانی، بازوها را خسته می کند از این رو، راکت ‌های گرافیتی مقاوم و سبک‌ که ارتعاش ناشی از ضربه را به خوبی جذب می‌کنند، رایج هستند. راکت‌ های آلومینیومی نیز به دلیل خاصیت ارتجاعی این فلز و کنترل پایین راکت، در بین بازیکنان حرفه ‌ای، محبوبیت پیدا نکردند و به علت قیمت ارزان و استحکام، بیشتر توسط افراد تازه کار به کار برده می شوند.

• دوچرخه سواری

سازندگان دوچرخه های مسابقه که به دنبال ماده سبک وزن در کنار دوام بالا برای ساخت فریم هستند، از تیتانیوم استفاده می کنند. البته یکی از مشکلات استفاده از تیتانیوم برای ساخت فریم، قیمت بالای آن است. از آنجا که چگالی تیتانیوم نسبت آلومینیوم بیشتر است، برای ساخت نمونه‌ آلومینیومی با وزن سبک ‌تر، باید مقدار کمتری تیتانیوم در ساخت دوچرخه به کار رود. به گفته کارشناسان، فروش دوچرخه تیتانیوم به تدریج افزایش می یابد.

• اتومبیلرانی

تیتانیوم به دلیل خواص فیزیکی و مکانیکی خود، وزن اتومبیل، مصرف سوخت، آلودگی محیط زیست و نویز را کاهش می دهد و تقریبا تمام اجزای فلزی خودرو مانند پیچ و مهره، میله اتصال، راک، لوله اگزوز، لوله بازگشت هوا، دریچه سوپاپ، ترمز، قطعات سنسور و… می تواند از تیتانیوم و آلیاژ های آن ساخته شود. همچنین تیتانیوم در سطح پانل های ترمز برای بهبود عملکرد استفاده می شود و کیفیت نور لامپ ترمز و طول عمر را تضمین می کند. تیتانیوم در خودروها برای افزایش طول عمر دریچه ها و میله های اتصال استفاده می شود.

• کوهنوردی و اسکی

استفاده از تیتانیوم در چوب و اسکیت کوهنوردی به خاطر وزن سبک، استحکام بالا و تاثیر کم دما در شرایط خاص مانند کوهنوردی، کاربرد دارد. علاوه بر اینها، تیتانیوم در رشته های شمشیربازی برای ماسک های محافظ و شمشیر، و نیز در قطعات قایقرانی مورد استفاده است.

منیزیم در تجهیزات ورزشی

منیزیم، فلزی است به رنگ سفید یا نقره ‌ای که عنوان سبک ‌ترین فلز صنعتی با ویژگی ‌های منحصر به فرد متالورژیکی را به خود اختصاص داده و کاربرد زیادی در صنایع مختلف از جمله تجهیزات ورزشی دارد. آلیاژهای منیزیم به دلیل دارا بودن استحکام ویژه بالا، جایگزین مناسبی برای فولاد و آلومینیوم برای استفاده در قطعات سبک در صنایع و برخی تجهیزات ورزشی هستند که این موضوع، موجب افزایش تقاضای این آلیاژ شده‌ است.

البته منیزیم، فارغ از اهمیت آن به عنوان فلز صنعتی در ساخت تجهیزات ورزشی، به عنوان ماده غذایی در سلامت ورزشکاران از جمله حفظ ساختار استخوان، انقباض عضلانی و انتقال عصبی نیز ایفای نقش می کند. مواد غذایی دارای منیزیم مانند موز، ماهی و میگو، تخم کدو، آجیل، غلات سبوس دار، حبوبات و سبزیجات برگ پهن تیره از جمله مواردی هستند که در تمرینات طولانی مدت، بعد از پتاسیم، از طریق تعریق، دفع می شود و استفاده از آن، برای حفاظت در برابر ضعف و گرفتگی عضلانی اهمیت دارد.

استیل ضد زنگ در مسابقات و تجهیزات ورزشی

فولاد زنگ نزن یا ضد زنگ که استنلس استیل (استیل ضدزنگ) هم نامیده می شود، آلیاژی از فولاد است که اصلی ‌ترین عناصر تشکیل دهنده آن آهن، کروم و نیکل است. ورق استنلس استیل، نوعی آلیاژ فلزی است که پایه و اساس آن، از آهن تشکیل شده و در ساختار آن، آلیاژ های گوناگونی به کار رفته است. ترکیباتی که در ساختار ورق استیل وجود دارد، موجب شده این نوع ورق ها از خواص مکانیکی، سختی، شکل پذیری و جوش بالایی برخوردار باشند. از سایر فلزاتی که عملکرد مناسب و مشابه استنلس استیل دارند می ‌توان به تیتانیوم، آلومینیوم سبک و کربن اشاره کرد.

عملکرد و گستردگی استفاده از استیل یا فولاد زنگ نزن تا حدی است که از آن در مسابقات و تجهیزات ورزشی مانند اسکی برفی نیز استفاده می شود. البته اکثر تجهیزات ورزشی که از فولاد ضدزنگ استفاده می کنند، در ورزش های خارج از کشور به کار می روند که در معرض محیط های خورنده هستند و در آنها، نیاز به استحکام و چقرمگی، اغلب بیشتر از داخل کشور احساس می شود. در این زمینه می توان به قایقرانی، دوچرخه سواری، سوارکاری، گلف و… اشاره کرد. این ورزش ها نیازمند تجهیزاتی هستند که در برابر نیروها و محیط هایی که در معرض آن قرار می گیرند، مقاومت کنند.

استیل ضد زنگ با زیبایی خاص خود که امتیاز ویژه ای محسوب می شود، علاوه بر استحکام و امنیت زیاد، به جذابیت و زیبایی ورزش ها افزوده است. برخی از قمقمه‌ های ورزشی، از استیل ضد زنگ و آلومینیوم ساخته می ‌شوند و در مقایسه با پلاستیک، بهتر می‌توانند آب گرم و سرد را بدون تغییر دما به‌ خوبی در خود نگه دارند. علاوه بر استفاده از استیل ضد زنگ، فولاد در تجهیزات و ابزار مرتبط با ورزش خصوصا وزنه برداری و بدنسازی، به طور خاص، به کار برده می شود.

پروفیل های قوطی در لوازم ورزشی

یکی از ابزارهای تولید لوازم و وسایل ورزشی، باکس یا قوطی فلزی است که یک پروفیل به شکل جعبه و چهارگوش است. پروفیل هایی با مقطع مربع یا مستطیل که به صورت توخالی هستند، قوطی می نامند. از انواع قوطی بر اساس جنس می توان به قوطی های آهنی، استیل و آلومینیومی اشاره کرد. قوطی پروفیل آهنی از پرکاربردترین آنها در مقایسه با قوطی های استیل و آلومینیومی است. ضخامت قوطی های پروفیل آهنی متغیر است اما قوطی هایی با ضخامت بین 0.6 میل تا 1.5 میل را قوطی سبک یا قوطی مبلی می گویند. پروفیل های قوطی مستطیل در ساخت لوازم ورزشی از قبیل تجهیزات بدنسازی مستقر در پارک ها، ایستگاه های سلامت، باشگاه های ورزشی و… کاربرد دارند. جوش پذیری خوب، تنوع بالا، کیفیت سطحی زیاد، قابلیت شکل و فرم پذیری بالا و کاربری آسان از دلایل استفاده از این مقاطع فلزی است.

فلزات در مدال های ورزشی و جام های قهرمانی

اهدای جام یا کاپ قهرمانی و مدال های ورزشی به ورزشکاران، نیز جنبه دیگری از پیوند فلزات با ورزش است. این اشیای زینتی که اغلب از فلزات ساخته می شود، در طراحی جام قهرمانی مورد استفاده است. در این حالت، فرم ها در کنار نمادها بررسی شده و سپس فرم های اولیه، قالب گیری و در نهایت محصول نهایی، تولید می شود. متریال مورد استفاده و تولید شده در جام های قهرمانی و مدال ها، متناسب با نوع و سطح مسابقات و سفارش مشتری، از فلزاتی مانند طلا، نقره، برنج، سرب، شیشه، سرامیک یا مواد مقاوم دیگر ساخته شده و با طلا و نقره و… آبکاری می شوند. بنابراین مدال های طلا و نقره، خالص نیستند. این موضوع، حتی در مسابقات بزرگ ورزشی و علمی مانند المپیک و المپیادها، نیز صادق است و متریال مورد استفاده در مدال و درصد روکش فلزاتِ با ارزش مانند طلا، نقره و… با توجه به بودجه سفارش دهنده کم یا زیاد می شود.

ساخت این مدال ها و نشان های ورزشی، به دو صورت ریخته گری یا قالب گیری و برش دستی انجام می شود. در روش ریخته گری یا قالب گیری، فلز سرب یا زاماک (آلیاژی از روی، آلومینیوم، مس و منیزیم)، در قالب ریخته شده و شکل مورد نظر، ساخته می شود. بعد از شکل گرفتن مدال، فلزاتی نظیر طلا، نقره، برنز، مس و نیکل برای آبکاری مورد استفاده قرار می گیرد. در روش برش دستی، به جای سرب، از برنز استفاده می شود. در این روش، می توان این نوع مدال ها را هم به صورت اسید برش داد که بیشتر برای ضخامت پایین تر استفاده می شود، به کار برد و هم می توان به صورت دستی آنها را برش داد. هر دو روش برای ساخت مدال ورزشی، در کارخانه های نشانه ساز قابل انجام است.

جمع بندی: فلزات، دوست ورزش

با توجه به آنچه ذکر شد، مهم ترین کاربردهای فلزات در ورزش، خصوصا فلزات سبک، فراتر از ساخت تجهیزات، کالاهای ورزشی و مدال های قهرمانی است و می توان گفت بدون فلزات، انجام برخی ورزش ها میسر نیست یا بسیار دشوار و کیفیت آن پایین خواهد بود. از این رو، گرچه مطالب متعددی درباره بیماری ها و آسیب های ناشی از فلزات سنگین و تهدیدهای آن برای سلامتی افراد خصوصا ورزشکاران مطرح شده، اما فلزات، با توصیفاتی که در این مقاله ذکر شد، در مجموع، دوست ورزش، ابزار ورزش و عامل بقا و پیشرفت ورزش هستند نه دشمن آن. نقش و جایگاه ارزشمند فلزات، علاوه بر این موارد، در زیبایی و درخشندگی ورزش ها نیز نهفته است. با این همه، به نظر شما، آیا دنیای ورزش، بدون فلزات، مفهومی دارد؟! و آیا دنیای ورزش، بدون فلزات، زیباست؟!

نوشته حضور آهن در صنعت ورزش! اولین بار در مرکزآهن. پدیدار شد.