Щелкунчик

<час />

Фон

Щелкунчик - это устройство, используемое для разрушения скорлупы твердых сухих фруктов, известных как орехи, произведенных определенными видами деревьев. Съедобный материал внутри скорлупы известен как ядро. Настоящие орехи, включая знакомые продукты, такие как пекан, фундук и грецкие орехи, имеют скорлупу, для которой требуются щелкунчики. Другие продукты, которые свободно называют орехами, включают многие, для которых не нужен щелкунчик, например арахис, миндаль и кешью, а также те, для которых это необходимо, например бразильский орех. Щелкунчики также используются, чтобы разбить другую твердую пищу, например лобстера.

На современных кухнях используются самые разные щелкунчики:от простых инструментов, напоминающих плоскогубцы, до более сложных устройств, которые используют тщательно контролируемое давление для взлома скорлупы без повреждения ядер. Их постоянное использование в эпоху общедоступных очищенных орехов объясняется склонностью поваров-гурманов к свежеочищенным орехам. Также многие собирают декоративные щелкунчики, которые больше предназначены для внешнего вида, чем для повседневного использования. Эти коллекционные щелкунчики, часто в форме людей или животных, обычно вырезаны из дерева, хотя некоторые из них сделаны из чугуна или других материалов.

История

Люди ели орехи с доисторических времен и всегда сталкивались с проблемой вскрытия скорлупы. Самый ранний щелкунчик, вероятно, был камнем, которым разбивали орех, в результате чего куски ядра смешивались с кусками скорлупы. Этот метод был улучшен, когда были разработаны простые инструменты. Ранние щелкунчики, вероятно, изготавливались путем соединения двух деревянных или металлических частей с помощью шарнира. Поместив гайку между двумя частями и сжав их вместе, можно было бы контролировать прилагаемое давление. Таким образом, оболочка может быть взломана с меньшим повреждением ядра.

Хотя точные детали эволюции щелкунчика утеряны для истории, к середине восемнадцатого века декоративные деревянные щелкунчики были вырезаны вручную во многих частях Германии. Эти устройства, также известные как орехокусы, обычно напоминали юмористическую человеческую фигуру. Орех был помещен в рот фигуре. Набор ручек использовался, чтобы свести челюсти фигуры вместе, чтобы сломать гайку. Щелкунчик этого типа был настолько известен в Германии в начале девятнадцатого века, что немецкий писатель ЭТА Хоффман сделал одного из них героем своей сказки «Щелкунчик и мышиный король» в 1816 году. Русский композитор Петр Ильич Чайковский адаптировал рассказ Хоффмана в балет 1891 года и Щелкунчик с тех пор остается популярным среди публики, что привело к повышенному интересу к коллекционированию щелкунчиков.

Часть мира, наиболее известная коллекционными щелкунчиками, - это Эрзебриге, горный регион Германии недалеко от границы с Чешской Республикой. Эрзебриге, производительный горнодобывающий регион с четырнадцатого века, также развил резьбу по дереву как важную отрасль промышленности. Основоположником резьбы по щелкунчику в Эрцебриге был Фридрих Вильгельм Фухтнер. Примерно в 1870 году Фухтнер начал на токарном станке вырезать из щелкунчиков простые человеческие фигуры, такие как солдаты и полицейские. Эти щелкунчики были вырезаны из таких пород дерева, как сосна, бук и ольха, а затем окрашены в яркие цвета. Деревня Зайфен, где Фюхтнер делал свои щелкунчики, остается известной своими деревянными щелкунчиками и игрушками.

Сырье

Хотя многие декоративные щипцы для орехов по-прежнему изготавливаются вручную из дерева, большинство современных щипцов для орехов делают из металла. Некоторые щелкунчики необычного дизайна изготавливаются из различных сочетаний металла и дерева или металла и твердого пластика.

Чаще всего для изготовления щелкунчиков используют сталь и чугун. Сталь - это сплав железа и небольшого количества углерода. Чугун - это сплав железа и несколько большего количества железа. Сырьем, используемым для производства обоих этих материалов, является железная руда и кокс. Кокс образуется при нагревании угля до высокой температуры в отсутствие воздуха, в результате чего получается вещество, богатое углеродом.

Хром и никель часто добавляют в сталь для получения нержавеющей стали. Их также можно использовать для покрытия стали. Некоторые стальные щелкунчики, предназначенные в качестве впечатляющих подарков, покрыты серебром или золотом.

Производственный
процесс

Производство чугуна и стали

• 1 Железная руда добывается в открытых карьерах. Руду получают в виде кусков различного размера, от частиц диаметром 0,04 дюйма (1 мм) до кусков диаметром до 40 дюймов (1 м). Большие комки уменьшаются в размере за счет измельчения. Более мелкие кусочки затем проходят через сита для сортировки по размеру. Мелкие частицы плавятся в более крупные куски, этот процесс известен как спекание. Для изготовления чугуна и стали куски руды должны быть от 0,3 до 1 дюйма (7-25 мм) в диаметре.
• 2 Ленточный конвейер перемещает смесь железной руды и кокса в верхнюю часть доменной печи. Доменная печь представляет собой высокую вертикальную стальную шахту, облицованную жаропрочным кирпичом и графитом. Смесь железной руды и кокса, известная как шихта, проходит через доменную печь. Между тем в доменную печь вдувается воздух, нагретый до температуры 1,650–2460 ° F (900–1350 ° C). Горячий воздух сжигает кокс, выделяя окись углерода и тепло. Монооксид углерода реагирует с оксидами железа, присутствующими в руде, с образованием железа и диоксида углерода. Результатом этого процесса является расплав передельного чугуна, который состоит не менее чем из 90% железа, 3-5% углерода и различных примесей.
• 3 Для изготовления чугуна расплавленному чугуну дают остыть до твердого состояния. Затем он смешивается с металлоломом. Металлолом выбирается для получения конечного продукта с желаемыми характеристиками. Смесь чугуна и металлолома перемещается конвейерной лентой к вершине вагранки. Купол похож на доменную, но несколько меньше по размеру. Чугун и металлолом падают на слой горячего кокса, через который продувается воздух. Этот процесс удаляет примеси и часть углерода, в результате чего получается расплавленный чугун, который заливается в формы для образования слитков по мере охлаждения.
• 4 Для производства стали из чугуна необходимо удалить большую часть углерода. Самый распространенный метод производства стали известен как кислородный процесс. В этой процедуре используется стальная емкость, облицованная жаропрочным кирпичом. В контейнер загружается металлолом нужного типа для производства стали с заданными характеристиками. К металлолому добавляется жидкий чугун, который обычно вывозят прямо из доменной печи без охлаждения. Чистый кислород вдувается в смесь с чрезвычайно высокой скоростью. Кислород реагирует с различными примесями в смеси с образованием смеси твердых веществ, известной как шлак, плавающей на расплавленном металле. Кислород также удаляет большую часть углерода в виде газообразного монооксида углерода. В смесь также добавляют известь (оксид кальция). Известь действует как флюс; то есть он заставляет вещества в смеси плавиться при более низкой температуре, чем без нее. Известь также удаляет серу в виде сульфида кальция, который является частью шлака. Шлак удаляется из расплавленной стали, которую разливают в формы для формирования слитков, охлаждают между валками для формирования листов или затвердевают иным образом.

Формовка чугуна и стали

• 5 Чугун, как следует из названия, обычно получают путем литья. Литье подразумевает заливку расплавленного металла в форму. Самый распространенный метод, используемый для чугуна, - это литье в песок. Большинство ручных Щелкунчиков сделаны из нержавеющей стали. Сталь производится в процессе переработки добытой руды путем ее плавления в печи. После плавления чистое железо опускается на дно, а шлак всплывает вверх. Хром и никель добавляются для создания нержавеющей стали. Узор в форме желаемого изделия вылеплен из дерева, глины, металла или пластика. Рисунок плотно засыпан песком, который удерживается вместе с различными веществами, известными как связующие. Песчаная смесь затвердевает различными способами, которые могут включать нагревание, давление или химические вещества. Узор снимается с затвердевшего песка. В полученную форму выливают расплавленный чугун и дают ему остыть до состояния твердого вещества.
• 6 Сталь можно формовать по-разному. Расплавленную сталь можно заливать в формы, как и чугун. Также ему можно придать форму методом холодной штамповки. Этот процесс включает в себя измельчение острого штампа в форме желаемого продукта в тонкий лист стали. Матрица прорезает сталь, образуя продукт. Сталь также можно формовать методом капельной ковки. Для этого процесса также требуется формованная матрица, известная как отбойный молоток. Отбойный молоток вбивается в раскаленный стальной пруток. Давление матрицы усиливает сталь одновременно с формованием изделия.

Сборка щелкунчика

• 7 Перед сборкой чугунные детали необходимо очистить и отполировать. Литье в песчаные формы - это наиболее распространенный метод, используемый для литья чугуна. Узор формируется из дерева, глины, металла или пластика, а затем плотно упаковывается в песок, удерживаемый вместе с различными веществами, известными как связующие. Песочная смесь затвердевает в форме с помощью тепла, давления или химикатов. В полученную форму выливают расплавленный чугун и дают ему остыть до состояния твердого вещества. в щелкунчик. Шариковые подшипники ударяют по чугуну на высокой скорости, удаляя прилипший к нему песок. Затем чугун полируется шлифовальной машиной. Плоскошлифовальный станок обычно представляет собой быстро вращающийся круг, покрытый абразивным веществом. Абразив обтачивает небольшую часть поверхности чугуна, делая ее гладкой.
• 8 Стальные детали подвергаются закалке путем нагрева и охлаждения - процесса, известного как отпуск.
• 9 В зависимости от конкретной конструкции щелкунчика сборка может быть довольно простой или довольно сложной. Прецизионное сверлильное оборудование использовалось для формирования отверстий в металле. Затем компоненты собираются вместе, заклепки или винты проходят через отверстия и затягиваются, чтобы удерживать кусочки щелкунчика на месте. Некоторым щелкунчикам также может потребоваться сварка.
• 10 Если щелкунчик сделан из нержавеющей стали, полученной путем добавления хрома или никеля в смесь металлолома и расплавленного чугуна, защитное покрытие не требуется. Другие металлы обычно окрашиваются или покрываются хромом или никелем. Эти металлические покрытия наносятся путем передачи отрицательного электрического заряда щелкунчику в растворе, содержащем положительно заряженные частицы хрома или никеля. Частицы притягиваются к щелкунчику, покрывая его равномерно и гладко. Щелкунчик с покрытием вынимается из раствора, очищается и готов к упаковке и отправке.

Контроль качества

После формования чугунных и стальных деталей их проверяют, чтобы убедиться, что все формы правильные. Острые края или небольшие неровности, образовавшиеся в процессе формования, удаляются вручную с помощью таких инструментов, как файлы.

В процессе сборки инструменты, используемые для сверления отверстий, могут вызвать неровности металла. Опять же, их можно удалить с помощью ручных инструментов.

После окрашивания или покрытия щелкунчик осматривают, чтобы убедиться, что защитное покрытие покрывает всю поверхность. Любые обнаруженные недостатки исправляются повторением процедуры.

Образец щелкунчика может быть испытан после его изготовления, чтобы убедиться, что он работает правильно. В общем, щелкунчики - чрезвычайно надежные инструменты, поэтому частые проверки не требуются.

Будущее

Хотя щелкунчик кажется простым устройством, требующим мало возможностей для улучшения, изобретатели всегда работают над лучшими способами разбивать скорлупу без повреждения ядер. Были предложены различные конструкции, которые сильно отличаются от традиционных щипцов для щелкунчика.

Одно простое, но новаторское устройство состоит из металлического винта, который превращается в небольшую пластиковую чашу. Гайку кладут в чашу и винт закручивают, пока не треснет скорлупа. Более сложное устройство, в котором используется аналогичный механизм, состоит из маленькой металлической ручки, прикрепленной к большой ручке с отверстием. Гайка вставляется в отверстие. Если потянуть маленькую ручку к большой ручке, ручка будет повернута на паз вверх по направлению к гайке. При повторении действия давление увеличивается до тех пор, пока гайка не треснет. Оба эти устройства позволяют тщательно контролировать величину давления, оказываемого на гайку; слишком малое давление не разрушает скорлупу, а слишком большое давление разрушает ядро.

Более радикальный дизайн можно найти в «Щелкунчике инерции коренных жителей Техаса». Это необычное устройство, сделанное из дуба, стали и алюминия, использует резиновую ленту для приведения в действие тарана, который раскалывает гайку. Имитации этого инновационного устройства обычно изготавливаются из твердого пластика и могут иметь форму пистолета, спусковой крючок которого нажимает на резиновую ленту. В будущем дизайн щелкунчика будет изменяться, а коллекционные деревянные щелкунчики, вырезанные в стиле ремесленников XIX века, останутся популярными.