ورق فولادی، نوعی فرآورده فلزی است که به صورت ورقهای تخت و نازک تولید می‌شود؛ این ورق‌ها معمولاً از فولاد کربنی یا فولاد زنگ‌نزن ساخته می‌شوند و به دلیل ویژگی‌های مکانیکی، مقاومت در برابر خوردگی و قابلیت شکل‌دهی آنها، در صنایع مختلف کاربرد دارند.
این ورق به صورت رول‌های بزرگ یا تخته‌های باریک با ضخامت‌های متنوع تولید می‌شود؛ ضخامت و اندازه ورق‌ها با توجه به نیازهای کاربردی تعیین می‌شود.
ورقهای فولادی می‌توانند از ضخامت‌های بسیار کم تا ضخامت‌های بیشتر و با عرض‌های مختلف تولید شوند.
از ورقهای فولادی در صنایع مختلف استفاده می‌شود، از جمله صنایع ساختمانی، خودروسازی، تولید لوازم خانگی، صنایع دریایی، صنایع لوله‌سازی و بسیاری از صنایع دیگر؛ استفاده از ورق به دلیل استحکام، قابلیت شکل‌دهی و قیمت مناسب آن در بسیاری از صنایع مورد توجه قرار میگیرد.
انواع ورق فولادی
ورق‌ها به صورت تخت و مسطح با ضخامت‌ها،جنس و ابعاد متنوع تولید می‌شوند؛ در زیر، به برخی از انواع ورق فولادی اشاره می‌کنیم:
- ورق کربنی: این نوع ورق‌ها از آهن خالص تولید می‌شوند و حاوی مقادیر کمی کربن هستند؛ ورق فولادی کربنی در صنایع ساختمانی، خودروسازی، لوله‌سازی، صنعت دریایی و ساخت قطعات مختلف استفاده می‌شود.
- ورق ضد زنگ: این نوع ورق شامل آهن، کروم و نیکل است و دارای خاصیت مقاومت بالا در برابر زنگ زدگی و خوردگی است؛ به دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی منحصر به فرد، ورق ضد زنگ در صنایع غذایی، پزشکی، محیط زیست، محصولات لوکس و کاربردهای دیگر استفاده می‌شود.
- ورق آلومینیوم: این نوع ورق از آلیاژ آلومینیوم تولید می‌شود؛ ورق فولادی آلومینیوم به دلیل سبکی و مقاومت در برابر خوردگی، در صنایع هوا و فضا، خودروسازی، ساختمان‌سازی و بسیاری از کاربردهای صنعتی دیگر استفاده می‌شود.
- ورق گالوانیزه: این نوع ورق با پوشش لایه‌ای از روی (زینک) تولید می‌شود؛ پوشش گالوانیزه باعث می‌شود که ورق فولادی مقاومت بیشتری در برابر زنگ زدگی و خوردگی داشته باشد. ورق گالوانیزه در ساختمان‌سازی، صنعت خودرو، مبلمان فلزی و سایر صنایع استفاده می‌شود.
- ورق آلیاژی: این نوع ورق شامل آهن و یک یا چند آلیاژ دیگر مانند منگنز، کروم، نیکل و مولیبدن است؛ ورق فولادی آلیاژی به دلیل خواص مکانیکی برتر، در صنایع مهندسی، ساختمان‌سازی، خودروسازی مورد استفاده قرار میگیرد.
استحکام ورق فولادی و ویژگی های مکانیکی
استحکام ورق فولادی به ویژگی‌های مکانیکی آن، از جمله مقاومت در برابر تغییر شکل، مقاومت در برابر شکست، مقاومت در برابر سایش و نفوذ وابسته است. استحکام ورق معمولاً با استفاده از سه پارامتر اصلی اندازه‌گیری می‌شود:
- مقاومت در برابر تغییر شکل (Yield Strength): این پارامتر نشان دهنده حداکثر نیرویی است که ورق می‌تواند بدون تغییر دائمی شکل خود تحمل کند و به حالت اولیه بازگردد؛ مقاومت در برابر تغییر شکل به واحد نیوتن بر میلیمتر مربع یا پاسکال (N/mm² یا Pa) اندازه‌گیری می‌شود.
- مقاومت در برابر شکست (Tensile Strength): این پارامتر نشان دهنده حداکثر نیرویی است که ورق فولادی می‌تواند قبل از شکست تحمل کند؛ مقاومت در برابر شکست نیز به واحد نیوتن بر میلیمتر مربع یا پاسکال اندازه‌گیری می‌شود.
- مقاومت در برابر سایش و نفوذ (Hardness): سختی نشان دهنده مقاومت ورق فولادی در برابر خمش، سایش و نفوذ است؛ سختی معمولاً با استفاده از مقیاس‌های مختلفی مانند مقیاس برینل (Brinell)، مقیاس راکول (Rockwell) و مقیاس ویکرز (Vickers) اندازه‌گیری می‌شود.
مقادیر استحکام ورق فولادی بستگی به نوع و کلاس فولاد، فرآیند تولید، گرید مواد و شرایط حرارتی و پردازشی دارد؛ در نتیجه، استحکام ورق برای هر نوع و کلاس خاص باید با استفاده از جداول و مشخصات فنی مربوطه بررسی شود.
فرایند تولید ورق فولادی
مراحل تولید ورق به طور کلی شامل:
- آماده‌سازی مواد اولیه: در ابتدا، مواد اولیه شامل قطعات گندله‌های فولادی (بلوم، بیلت یا اسلب) است که برای تولید ورق استفاده می‌شوند؛ این قطعات ابتدا با استفاده از فرایندهای متناسب مانند ذوب، ریخته‌گری و آهنگری تولید می‌شوند.
- کاهش ضخامت: در این مرحله، قطعات گندله فولادی به صورت گرم یا سرد به ضخامت کمتری فشرده می‌شوند؛ این کاهش ضخامت می‌تواند با استفاده از فرایندهایی مانند نورد گرم، نورد سرد، ورقگیری یا ورق‌آوری انجام شود.
- نورد گرم: در این مرحله، ورق فشرده شده به دمای بالا (در حدود ۱۱۰۰-۱۲۵۰ درجه سانتیگراد) گرم می‌شود؛ این فرایند به ورق اجازه می‌دهد که شکل و ساختار داخلی خود را تغییر داده و از تنش‌ها و نقص‌های داخلی خلاص شود.
- کرنش‌دهی: پس از آهنگری گرم، ورق به صورت پیوسته و یا به صورت تک‌تک در ماشین‌های کرنش‌دهنده عبور می‌کند؛ این فرایند باعث کاهش ضخامت ورق به مقدار دقیق و کنترل شده می‌شود.
- رول‌گیری: در مرحله رول‌گیری، ورق به وسیله رول‌های فولادی فشرده و به شکل نهایی خود تبدیل می‌شود؛ این فرایند می‌تواند شامل رول‌گیری گرم یا سرد باشد، که هر کدام نتیجه‌ای با خواص مکانیکی و شکل‌دهی متفاوت را به دنبال دارد.
- پس‌پردازش: پس از رول‌گیری، ورق به مراحل پس‌پردازش می‌رسد؛ این مراحل شامل برش، تراشکاری، سوراخکاری، جوشکاری و سایر عملیات نهایی بر روی ورق است تا به شکل و اندازه نهایی خود برسد.
این فرآیند تولید ورق فولادی به طور خلاصه توصیف شده است و ممکن است در هر صنعت و با استفاده از فناوری‌ها و تجهیزات متفاوت، مراحل کم و زیاد شود.
ضخامت ورق های فولادی چطور باید باشد؟
ضخامت ورق به فاصله میان دو سطح آن اشاره دارد و این ضخامت معمولاً با واحد میلیمتر (mm) اندازه‌گیری می‌شود؛ ورق می‌تواند ضخامت‌های مختلفی داشته باشد، از ورقهای بسیار نازک با ضخامت کمتر از ۰.۲ میلیمتر تا ورقهای ضخیم با ضخامت بیش از ۲۰ میلیمتر.
ضخامت ورق فولادی تأثیر مستقیمی بر ویژگی‌ها و کاربردهای آن دارد؛ ورقهای نازک معمولاً انعطاف‌پذیرتر و قابل شکل‌دهی‌تر هستند و برای کاربردهایی مانند صنایع بسته‌بندی، خودروسازی و الکترونیک مناسب هستند؛ از طرف دیگر، ورقهای ضخیم به دلیل مقاومت بالاتر، برای صنایع ساختمانی، حمل‌ونقل، صنایع دریایی و تولید قطعات سنگین استفاده می‌شوند.
مقدار مشخصه‌ی ضخامت ورق برای هر کلاس و نوع آن در جدول اشتال ورق فولادی و استانداردهای مربوطه مشخص شده است؛ در انتخاب ورق ، ضخامت مورد نیاز بر اساس نیازهای مکانیکی، ساختاری و تحمل بار، همچنین روش‌های پردازش و تولید قطعه‌ای که در آن استفاده می‌شود، تعیین می‌شود.
گرید ورق ها
گرید ورق فولادی به درجه‌بندی و تعیین کیفیت و مشخصات فنی آن اشاره دارد؛ این مشخصات می‌توانند شامل ویژگی‌های مکانیکی، شیمیایی، فیزیکی و مقاومت در برابر خوردگی و سایر ویژگی‌های مهم دیگر باشند.
گرید ورق توسط استانداردها و مشخصات فنی تعیین می‌شود و معمولاً با یک سیستم عددی یا نمادی مشخص می‌شود.
برخی از گریدهای معمول ورق عبارتند از:
- گرید A36: این گرید یکی از معروف‌ترین گریدهای ورق است و برای کاربردهای عمومی مانند ساخت‌وساز، جوشکاری و ساخت قطعات صنعتی استفاده می‌شود.
- گرید ۳۰۴ و ۳۱۶: این گریدها از جنس فولاد زنگ‌نزن هستند و برای کاربردهایی که نیاز به مقاومت در برابر خوردگی و استحکام مکانیکی بالا دارند، مانند صنایع شیمیایی، غذایی و دریایی استفاده می‌شوند.
- گرید S235 و S355: این گریدها گریدهای ورق فولادی ساختمانی هستند و برای استفاده در صنایع ساختمانی و سازه‌های فلزی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
- گرید Hardox: این گرید برای ورقهای فولادی با مقاومت بالا در برابر سایش و ضربه استفاده می‌شود و در برخی کاربردهای سنگین مانند معدنکاری، ساختمان‌های سنگین و نقشه‌برداری صنعتی مورد استفاده قرار میگیرد.
در هر یک از این گریدها، مشخصات و خصوصیات دقیق توسط استانداردها و مشخصات فنی مربوطه تعیین می‌شود و بر اساس نیازهای خاص کاربران، گرید مورد نیاز برای ورق انتخاب می‌شود.
برش ورق فولادی چگونه انجام می شود؟
برشکاری ورق فولادی، هنر جداسازی و تبدیل ورقهای فلزی به قطعات کوچکتر با استفاده از روش‌های مختلف دستی، مکانیکی و کامپیوتری است. این هنر برای تولید محصولات و قطعات مورد نیاز در صنایع مختلف انجام می‌شود. ورقهای فلزی به دلیل شکل‌پذیری و انعطاف‌پذیری بالا، در مشاغل مختلفی مانند سازه‌های فلزی و معماری ساختمان‌ها، دکوراسیون داخلی و کاربردهای صنعتی کاربرد دارند. البته کاربرد هر کدام از ورقهای فلزی متفاوت است و به صورت اولیه به مصرف نمی‌رسند.
برشکاری ورق فلزی، فرآیند جداسازی و قطعه‌سازی ورقهای فلزی با استفاده از روش‌های مختلف است. این روش‌ها را می‌توان به دو دسته دستی و مکانیکی و کامپیوتری تقسیم کرد.
روش‌های دستی شامل برش با قالب، شعله و سیم است؛ روش‌های مکانیکی و کامپیوتری شامل برش با واترجت، لیزر، پلاسما، هوا گاز و فرز است.
کاربرد ورق ها در صنایع مختلف
ورق فولاد، یکی از مهم‌ترین محصولات فولادی است که در صنایع مختلف کاربرد دارد؛ این ورق‌ها به دلیل خواص فیزیکی و مکانیکی مناسب خود، مقاومت بالا در برابر فشار، کشش و ضربه، قابلیت پذیری شکل دهی و اتصال، بازدهی بالا و هزینه مناسب، در بسیاری از صنایع و کاربردها استفاده می‌شوند. در زیر به برخی از کاربردهای متداول این ورق اشاره شده است:
صنعت ساخت و ساز: ورق فولاد در ساختمان‌ها و سازه‌های فلزی استفاده می‌شود. این شامل پوشش دیواره‌ها، سقف‌ها، درب‌ها، پنجره‌ها، پل‌ها، تونل‌ها و سوله‌ها است. همچنین در ساخت و نصب دیوارهای جداسازی، حواشی و اسکلت‌های فلزی نیز به کار می‌رود.
خودروسازی: ورق در صنعت خودروسازی برای ساخت بدنه خودروها استفاده می‌شود. این شامل پنل‌های بدنه، درب‌ها، سقف، کاپوت، بدنه قطارهای ریلی و قطعات دیگر است. ورق نیز در ساخت قطعات موتور و قطعات مکانیکی دیگر خودروها به کار می‌رود.
صنعت لوازم خانگی و الکترونیکی: در صنعت تولید لوازم خانگی و الکترونیکی نیز از ورق فولاد استفاده می‌شود. این شامل ساخت قطعات بدنه یخچال، تلویزیون، کولر گازی، ماشین لباسشویی و دستگاه‌های خانگی دیگر است. ورق همچنین در ساخت باتری‌ها، کابل‌ها و قطعات الکترونیکی دیگر نیز به کار می‌رود.
صنعت برق و الکترونیک: در صنعت برق و الکترونیک نیز ورق استفاده می‌شود. این شامل ساخت قطعات ترانسفورماتور، پوسته‌های باتری، قطعات صفحه‌های مدارچاپی و قطعات الکترونیکی دیگر است.
صنایع غذایی: ورق فولاد به عنوان بسته‌بندی در صنایع غذایی مورد استفاده قرار میگیرد. این شامل بسته‌بندی مواد غذایی نظیر کنسروها، آبمیوه‌ها، روغن، لبنیات و محصولات دیگر است.
صنعت دریایی و حمل و نقل: ورق در صنعت دریایی برای ساخت قسمت‌های بدنه کشتی‌ها، قایق‌ها و سازه‌های دریایی دیگر استفاده می‌شود. همچنین در صنعت حمل و نقل، ورق در ساخت وسایل نقلیه مانند قطارها، اتوبوس‌ها، وانت‌ها و کامیون‌ها به کار می‌رود.
صنعت نفت و گاز: ورق در صنعت نفت و گاز برای ساخت لوله‌ها، تجهیزات نفتی و گازی، تانکرها، برج‌های نفتی و سازه‌های دیگر استفاده می‌شود. این ورق‌ها باید تحت فشار و دمای بالا تحمل کننده شرایط سخت صنعت نفت و گاز باشند.
صنایع آب و فاضلاب: ورق در صنایع آب و فاضلاب برای ساخت لوله‌ها، مخازن آب، تجهیزات تصفیه آب و سازه‌های دیگر استفاده می‌شود. این ورق‌ها باید مقاومتی بالا در برابر خوردگی و فشار آب داشته باشند.
صنایع شیمیایی: ورق فولاد در صنایع شیمیایی برای ساخت مخازن شیمیایی، تجهیزات پالایشگاه‌ها، سازه‌های حفاظتی و قطعات دیگر استفاده می‌شود. در این صنعت‌ها، ورقهای فولادی با مقاومت بالا در برابر تماس با مواد شیمیایی و اسیدها مورد استفاده قرار می‌گیرند.
صنایع کشاورزی: ورق در صنعت کشاورزی برای ساخت سازه‌های گلخانه، تجهیزات ذخیره سازی محصولات کشاورزی مانند سیلوها، وسایل کشاورزی و سیستم‌های آبیاری استفاده می‌شود.
صنعت معدن: در صنعت معدن برای ساخت سازه‌های معدنی، تجهیزات استخراج و نقل و انتقال مواد معدنی به کار می‌رود.
صنایع آب‌شیرین‌کننده: ورق در صنعت آب‌شیرین‌کننده برای ساخت قطعات آب‌شیرین‌کننده استفاده می‌شود. این شامل صفحات تبادل حرارتی، فیلترها و قطعات دیگر است.
صنایع ماشین‌آلات: ورق در صنایع ماشین‌آلات برای ساخت قطعات ماشین‌آلاتی مانند دستگاه‌های صنعتی، تجهیزات مکانیکی، قطعات پمپ و تجهیزات پنوماتیک به کار می‌رود.
صنعت نظامی و دفاعی: ورق در صنایع نظامی و دفاعی برای ساخت قطعات نظامی مانند تجهیزات نظامی، وسایل حمل و نقل نظامی، سازه‌های دفاعی و سفینه‌ها استفاده می‌شود.
صنعت بسته‌بندی: ورق فولاد در صنعت بسته‌بندی برای ساخت قوطی‌ها، بطری‌ها، بسته‌بندی‌های فلزی و قطعات بسته‌بندی دیگر استفاده می‌شود. این نوع بسته‌بندی باعث حفظ کیفیت و افزایش عمر مفید محصولات می‌شود.
صنعت آلومینیوم و فولاد ضد زنگ: در تولید آلومینیوم و فولاد ضد زنگ، ورق به عنوان لایه‌های پوششی استفاده می‌شود. این لایه‌ها علاوه بر زیبایی، مقاومت بیشتری در برابر خوردگی و زنگ زدگی را به محصولات اضافه می‌کنند.
صنعت برج‌ها و سازه‌های بلند: ورق در صنعت ساخت برج‌ها و سازه‌های بلند به عنوان پوشش‌های خارجی و سازه‌های پشتیبان استفاده می‌شود. این پوشش‌ها علاوه بر حفظ سازه، دارای خصوصیات آنتی‌زنگ و مقاومت در برابر عوامل جوی هستند.
صنعت راه‌سازی و پل‌سازی: ورق در صنعت راه‌سازی و پل‌سازی برای ساخت پل‌ها، نرده‌ها، محافظ‌ها و تجهیزات راه‌سازی استفاده می‌شود. این ورق‌ها باید مقاومتی بالا در برابر بارهای استاتیک و دینامیکی داشته باشند.
صنایع خودروسازی: در صنعت خودروسازی، این نوع ورق نقش بسیار مهمی ایفا می‌کند. این ورق‌ها برای ساخت بدنه خودرو، قطعات سازه‌ای مانند درب‌ها، کاپوت، روکش بدنه و قطعات دیگر استفاده می‌شوند. ورقهای فولادی در این صنعت باید دارای خصوصیاتی مانند مقاومت بالا در برابر ضربه و سایش، سختی، مقاومت در برابر خوردگی و وزن مناسب باشند.
صنایع الکترونیک و الکتریکی: ورق در صنایع الکترونیک و الکتریکی برای ساخت قطعاتی مانند صفحات مدار چاپی (PCB)، قطعات الکترونیکی و قطعات تابلوبرق استفاده می‌شود. ورقهای فولادی در این صنایع باید دارای خصوصیاتی مانند راندمان بالا در انتقال جریان الکتریکی، مقاومت در برابر حرارت و خصوصیات مغناطیسی مورد نیاز باشند.
صنعت مبلمان و دکوراسیون داخلی: این ورق در صنعت مبلمان و دکوراسیون داخلی برای ساخت قطعات مبلمانی مانند صندلی‌ها، میزها، کمدها و قطعات دیگر استفاده می‌شود. ورقهای فولادی در این صنایع می‌توانند با روکش‌های مختلفی مانند روکش چوب، روکش پوششی طلا یا نقره و یا رنگ‌های مختلف تزئین شوند.
