ورق آلیاژی چگونه تولید میشود؟ + مراحل تولید ورق آلیاژی
در ابتدای مبحث نحوه تولید ورق آلیاژی لازم به توضیح است که فلزات خالص به دلیل داشتن برخی معایب معمولا در حالت خلوص مورد استفاده قرار نمیگیرند. برای اینکه خواص مکانیکی و شیمیایی این فلزات تغییر پیدا کند عناصری همچون منگنز، نیکل، کروم و کربن را با آنها مخلوط میکنند. به این ترکیب در علم شیمی آلیاژ میگویند. برای ساخت ورقهای آلیاژی از روشهای مختلفی استفاده میکنند که هر کدام مزایا و معایب خاص خود را دارند.
معمولترین روش برای تولید ورقهای آلیاژی ذوب کردن فلز و عناصر است؛ اما این تمام ماجرا نیست و روشهای دیگری هم وجود دارد. در ادامه توضیحات بیشتری در رابطه با اینکه ورق آلیاژی چگونه تولید میشود ارائه خواهیم داد.
ورقهای آلیاژی به چه صورت تولید میشوند؟ | آهن یک
ورقهای آلیاژی به چه صورت تولید میشوند؟
آلیاژها در حالت کلی به صورت مخلوطی از فلزها تولید میشوند. به این صورت که فلزات پایه و برخی عناصر را با روشهای مختلف ترکیب میکنند تا یک ساختار جدید به وجود آید. مخلوط کردن فلزها به روشهای مختلفی انجام میگیرد که عبارتند از:
نکته مهم: دقت داشته باشید برای تولید ورقهای آلیاژی ضخامت تختالها را کاهش میدهند؛ بنابراین اولین مرحله در تولید این محصول ریختهگری و تولید این تختالها است.
-
روش سنتی
قدیمیترین روش برای تولید ورقهای آلیاژی ذوب کردن و تبدیل فلز و عناصر به حالت مایع است. در این روش ابتدا مواد اولیه که همان فلزات اصلی هستند در کورههای ذوب قرار میگیرند تا ذوب شوند. سپس مواد آلیاژی به ترکیب اضافه شده و آلیاژ نهایی را به وجود میآورند. بعد از آن مخلوط مذاب در قالبهای خاصی ریخته میشود تا خنک شود. برای تولید آلیاژهای رایج مثل فولاد و برنج از این روش استفاده میکنند.
-
تولید آلیاژ به روش متالوژی پودر
راه دیگری که برای تولید ورق آلیاژی وجود دارد روش متالوژی پودر است. در این روش ابتدا فلز و عناصر را به پودر تبدیل کرده و آنها را باهم مخلوط میکنند. سپس مخلوط را در قالبهای مخصوص ریخته و با اعمال فشار و دما به آلیاژ تبدیل میشوند. امروزه از این روش به طور گسترده استفاده میشود که از اصلیترین آنها میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
-
- ترکیب فلزهایی با نقطه ذوب بالا برای ریختهگری
- ساخت قطعات فلزی مثل یاتاقانهای خودرو
- تولید قطعات دقیق و ظریف مثل چرخدندهها
استفاده از متالوژی پودر برای تولید ورق آلیاژی مزایای زیادی دارد که از جمله آنها میتوان به تولید ضایعات کم، سازگاری با محیط زیست، امکان تولید قطعات با اشکال مختلف، افزایش بهرهوری انرژی و قیمت مقرون به صرفه اشاره کرد.
-
روش کاشت یونی
روش سومی که در ساخت آلیاژها مورد استفاده قرار میگیرد روش کاشت یونی است. در این روش پرتوهای یون به لایه سطحی فلز شلیک میشوند. کاشت یونی در میان سایر روشها از دقت بسیار بالایی برخوردار است و به همین دلیل از آن برای ساخت نیمه هادیها در مدارهای الکترونیکی استفاده میکنند.
مقاله پیشنهادی جهت مطالعه :برترین تولید کنندگان ورق آلیاژی
مراحل تولید ورقهای آلیاژی فولادی
ورقهای آلیاژی فولادی جزو قطعات استراتژیک برای صنایع هستند و بخش تولیدی کشور به آن وابسته است. در کشور ما کارخانههای مختلفی انواع ورقهای فولادی را با جدیدترین تکنولوژیهای روز دنیا و با بالاترین کیفیت ممکن تولید میکنند. تولید ورقهای آلیاژی معمولا به روش نوردکاری انجام میشود که در ادامه به طور مفصل آن را توضیح خواهیم داد.
-
استخراج آهن و تولید آهن اسفنجی
اولین مرحله در تولید ورقهای آلیاژی استخراج آهن از معادن و جدا کردن ناخالصیها از آن است. در مرحله بعد آهن به طور مستقیم با کربن واکنش داده و آهن خالص تولید میشود. از آنجایی که در این مرحله محصول فرآوری شده شبیه به اسفنج است با نام آهن اسفنجی نیز شناخته میشود.
-
تولید تختال یا شمش فولاد
در مرحله بعدی آهنهای اسفنجی با یکی از روشهایی که در بالا گفتیم (ذوب و متالوژی پودر) تبدیل به تختالهای فولادی میشوند. با توجه به اینکه قصد تولید کدام نوع از ورقهای آلیاژی را دارند بعد از ذوب کردن یا پودر کردن، عناصر مورد نظر را به ترکیب اضافه میکنند.
-
تبدیل شمشهای فولادی به ورق
مرحله سوم از تولید ورقهای آلیاژی مربوط به کاهش ضخامت تختالها میشود. برای اینکه ضخامت شمشها را کاهش داده و آن را به ضخامت مورد نظر برسانند از یکی از روشهای نورد گرم یا نورد سرد استفاده میکنند.
-
- نورد گرم: فرایند شکلدهی فلزات به روش نورد گرم در دمای بالاتر از دمای تبلور مجدد انجام میگیرد؛ به همین دلیل محصول نهایی ظاهری تیره و مات پیدا میکند. این ورق در بازار با نام ورق سیاه معروف است و کاربرد بسیار گستردهای در صنایع دارد. تولید ورقهای آلیاژی به این صورت است که تختالها بعد از گرم شدن از غلتکهای مختلفی عبور میکنند که در هر غلتک مقدار مشخصی از ضخامت کاهش پیدا میکند. از آنجایی که فلز دمای بالایی دارد خیلی راحت شکل میگیرد.
- نورد سرد: در این روش تولید ورقهای آلیاژی در دمای اتاق انجام میگیرد. مراحل کار به این صورت است که تختالهای فولادی از غلتکهای مختلفی عبور میکنند. هر کدام از این غلتکها فشاری را به تختال اعمال میکند تا ضخامت آن کاهش پیدا کند. این کار چند مرتبه انجام میگیرد تا شمش به ضخامت مورد نظر برسد. ورقهای آلیاژی تولید شده به روش نورد سرد ظاهری صاف و صیقلی دارند.
-
مراحل تکمیلی
بعد از تبدیل شدن شمشها به ورق فولادی نوبت به انجام برخی کارهای تکمیلی مثل ماشینکاری و برشکاری میرسد. هر کدام از این مراحل به این خاطر انجام میشوند تا ابعاد ورق استاندارد باشد. همچنین برخی از این ورقها تحت عملیات گالوانیزاسیون یا رنگکاری قرار میگیرند تا تبدیل به ورقهای گالوانیزه یا رنگی شوند. در نهایت ورقهای تولید شده به دو صورت رول یا شیت به بازار عرضه میگردد.
“عملیات حرارتی:
در این مرحله، فولاد آلیاژی به عملیات حرارتی تحت مختلفی تحت میگذرد. یکی از اهم عملیات حرارتی، تفکیک آهن از مواد ناخالص از طریق استفاده از کورههای آهن اسفنجی است. در این کورهها، سنگ آهن خام با استفاده از حرارت و فرآیندهای شیمیایی به آهن اسفنجی تبدیل میشود.”
منبع: کاربین استیل
آشنایی بانحوه تولید ورق آلیاژی در آهن یک
آشنایی با فرایندهای سختکاری فولادهای آلیاژی
تولید ورقهای آلیاژی تنها به موارد بالا ختم نمیشود؛ بلکه برای افزایش مقاومت فلز عملیاتهای دیگری هم بر روی آن انجام میگیرد که عبارتند از:
-
سختکاری
یکی از کارهایی که برای افزایش مقاومت فولادهای آلیاژی انجام میگیرد سختکاری است. این عملیات بر روی ورقهایی انجام میشود که مقدار کافی کربن در ساختار آنها وجود دارد. برای انجام این کار ابتدا ورق را حرارت میدهند و سپس آن را به سرعت خنک میکنند. این فرایند باعث ایجاد ریزساختار آستنیت شده و سختی و مقاومت ورق افزایش پیدا میکند. دقت داشته باشید برای اینکه شکنندگی ورق کاهش پیدا کند بعد از سختکاری آن را تمپر میکنند.
-
تمپر کردن
تمپر بر روی برخی از ورقهای آلیاژی مثل CK45 برای کاهش شکنندگی انجام میگیرد. برای تمپر کردن ورق ابتدا آن را تا دمای پایینتر از دمای سختکاری گرم میکنند. بعد از آن فولاد برای مدت زمان مشخصی در آن دما قرار میگیرد. در نهایت فولاد را در هوای آزاد میگذارند تا خنک شود. انجام این کار باعث میشود تا تنشهای داخلی ورق از بین برود.
-
آنیل کردن
این فرایند برعکس سختکاری انجام میگیرد؛ به این صورت که ورق آلیاژی را تا دمای بحرانی گرم میکنند. سپس آن را غوطهور کرده و به آرامی خنک میکنند. مدت زمان خنککاری نیز بستگی به جرم و نوع فولاد دارد. فرایند آنیل کردن موجب نرم شدن فولاد شده و قابلیت ماشینکاری و کارپذیری آن را افزایش میدهد.
-
تنشزدایی
فرایند دیگری که در تولید ورق آلیاژی انجام میگیرد تنشزدایی است. با انجام این فرایند تنشهای داخلی در فولاد کاهش پیدا کرده و قابلیت جوشکاری، ماشینکاری و شکلدهی را بهبود میبخشد. تنشزدایی در دمای کمتر از دمای بحرانی انجام میگیرد و سپس به صورت آهسته خنک میشود.
-
نرماله کردن
نرمال سازی ورقهای آلیاژی به این صورت است که ورق را تا بالاتر از دمای بحرانی گرم و سپس به مرور آن را خنک میکنند. از مهمترین ویژگیهای نرماله کردن میتوان به بهبود استحکام و سختی ورق اشاره کرد.
-
فرایند کربندهی در تولید ورق آلیاژی
این فرایند که با نام سختکاری سطحی نیز شناخته میشود برای افزایش کربن در سطح ورق انجام میگیرد. در این روش کربن را با گاز متان یا آمونیاک گرم میکنند و کربن آزاد شده به سطح فولاد جذب میشود. از مهمترین مزایای این روش میتوان به افزایش مقاومت ورق در برابر خوردگی و سایش اشاره کرد.
آشنایی با ساختار ورقهای آلیاژی
مهمترین جزء در تولید ورق آلیاژی که اغلب بیش از ۹۰ درصد آن را تشکیل میدهد فلز اصلی یا فلز پایه است. سایر اجزای ورقها را عناصر تشکیل میدهند که به آنها عوامل آلیاژی میگویند. این عناصر در درصدهای کم (معمولا کمتر از ۱ درصد) در ساختار ورق استفاده میشوند تا برخی خواص را به آن اضافه کنند. نحوه قرارگیری اتمها در کنار یکدیگر و اندازه نسبی آنها در ورق باعث به وجود آمدن دو نوع ساختار میشود که عبارتند از:
-
ساختار جانشینی یا تبادل اتمی (Atom Exchange)
زمانی که اندازه اتمهای فلز پایه و عناصر تقریبا یکسان باشند ساختار جانشینی اتفاق خواهد افتاد در این ساختار برخی از اتمهای عنصر با اتمهای فلز جایگزین میشوند. اگر عناصر تشکیلدهنده ورق آلیاژی در جدول تناوبی نزدیک یکدیگر باشند معمولا این اتفاق میافتد. برای مثال آلیاژ برنج دارای ساختار جانشینی است؛ چرا که دو عنصر آن یعنی مس و روی دارای اتمهای تقریبا یکسانی هستند؛ در نتیجه حدود ۱۰ الی ۳۵ درصد از اتمهای روی با اتمهای مس جایگزین میشوند.
-
ساختار درون شبکهای یا بیننشینی (Interstitial alloys)
اگر اندازه اتمهای عناصر و فلز پایه با یکدیگر یکسان نباشند ساختار درون شبکهای به وجود میآید. در این ساختار اتمهای حل شونده داخل فضاهای خالی اتمهای فلز جای میگیرند. مثل آلیاژ آهن و کربن که اتمهای کربن در بین اتمهای آهن قرار دارند. اتمهای کربن، هیدروژن، نیتروژن، اکسیژن و بور میتوانند به صورت بیننشینی قرار بگیرند. زمانی که اتمهای عناصر بین اتمهای فلز جای میگیرند باعث قوی شدن ساختار فلز شده و مقاومت و سختی آن را افزایش میدهند.
بهتر است بدانید امکان دارد در یک آلیاژ ترکیبی از هر دو روش وجود داشته باشد؛ برای مثال در فولاد ضدزنگ عنصر کربن در ساختار بلور آهن به دام افتاده و اتمهای نیکل و کروم به صورت جانشینی قرار گرفتهاند.
اینکه ساختار ورق آلیاژی به شکل جانشینی است یا بیننشینی نقش تعیین کنندهای در میزان تنش موضعی و تنش تسلیم دارد.
جمع بندی مراحل تولید ورق آلیاژی
تولید ورق آلیاژی مراحل مختلفی دارد و از روشهای متفاوتی برای ساخت آنها استفاده میکنند. هر کدام از روشها و مراحلی که برای تولید تولید ورق آلیاژی انجام میگیرد باعث بهبود برخی از خواص آن میشود. در صورتی که به دنبال اطلاعات کامل در این حوزه هستید توصیه میکنیم با افراد متخصص مشورت کنید. این افراد کمک میکنند تا بهترین ورق را متناسب با نیازهای پروژه خریداری کنید.
شما مشتریان عزیز میتوانید برای کسب اطلاعات بیشتر در رابطه با ورقهای آلیاژی، اطلاع از قیمتها و خرید انواع ورق آلیاژی با شمارههای درج شده در سایت آهن یک تماس بگیرید.