نورد گرم و نورد سرد فولاد

نورد گرم و نورد سرد فولاد چیست؟

شکل‌دهی فلزات توسط روش‌ها و فرایندهای مختلفی انجام می‌گیرد که یکی از پرکاربردترین آن‌ها نورد است. در فرایند نوردکاری ضخامت تختال‌ها توسط دو ابزار استوانه‌ای شکل به نام رول یا غلتک کاهش پیدا می‌کند. در صنعت تولید محصولات فولادی نوردکاری به دو صورت نورد سرد و نورد گرم انجام می‌گیرد.

در نورد گرم فرایند کاهش ضخامت فولاد در دمای بالا صورت می‌پذیرید؛ اما در نورد سرد ضخامت تختال‌ها در دمای پایین و با استفاده از جک‌های هیدرولیکی و پنوماتیکی اتفاق می‌افتد. ورق‌های تولید شده با این دو روش خواص شیمیایی و مکانیکی متفاوتی پیدا می‌کنند و برای مصارف خاصی مناسب هستند. در ادامه این نوشته از آهن یک قصد داریم توضیحات بیشتری در رابطه با نورد گرم و نورد سرد فولاد ارائه دهیم تا بتوانید با توجه به نیازهای پروژه ورق فولادی مناسب را خریداری نمایید.

نورد چیست و چه مزیت‌هایی دارد؟

نوردکاری فرایندی است که به کمک آن ضخامت فلزات را کاهش داده و آن را شکل‌دهی می‌کنند. در حال حاضر بیش از ۹۵ درصد از فلزات آهنی و غیرآهنی به روش نورد شکل‌دهی می‌شوند. در این روش تختال‌های فولادی از میان غلتک‌های مختلفی عبور می‌کنند که با اعمال فشار بر روی آن‌ها به ضخامت مورد نظر می‌رسند. با کمک این فرایند می‌توان انواع مختلفی از محصولات فولادی مثل ناودانی، فویل، ورق و پلیت را تولید کرد.

از فرایند نوردکاری علاوه بر شکل‌دهی فلزات برای حذف نقطه تسلیم و پرداخت سطحی نیز استفاده می‌شود. عملیات نوردکاری با توجه به دمای انجام کار به دو دسته نورد گرم و نورد سرد تقسیم می‌شود. هر کدام از این روش‌ها مزایا و معایب خاص خود را دارند که در ادامه هر کدام را به طور مفصل توضیح خواهیم داد.

نورد گرم چیست؟

نورد گرم (هات رولینگ) به فرایندی گفته می‌شود که عملیات کاهش ضخامت فلز در دمایی بالاتر از دمای تبلور فلز (بالاتر از ۹۲۵ درجه سانتی‌گراد) انجام می‌شود. در این روش تختال‌ها بعد از گرم شدن از میان دو یا چند غلتک مختلف عبور می‌کنند تا به ضخامت مورد نظر برسند. از آنجایی که فلز در حالت گداخته قرار دارد با نیروی کمتری می‌توان به آن شکل داد. نورد گرم در مقایسه با سایر روش‌های شکل‌دهی فلزات کاربرد زیادی دارد و می‌توان با آن انواع ورق را با ابعاد و ضخامت دلخواه تولید کرد.

یکی از مهمترین مسائل در این روش تنظیم دما است؛ در صورتی که دما به درستی تنظیم نشود فرایند نوردکاری به درستی انجام نخواهد شد. دمای فلز در زمان حرکت باید به صورت یکنواخت باشد تا ورق بدون ترک یا گسیختگی تولید شود. برای گرم کردن فلزات از کوره‌های نفت سوز یا گاز سوز استفاده می‌کنند. دمای مورد نیاز برای فولاد کربنی ساده و کم آلیاژ حدود ۱۲۰۰ درجه سانتی‌گراد است. در حالت کلی این دما باید حدود ۵۰ الی ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد بیشتر از دمای تبلور مجدد باشد. میزان کم شدن ضخامت نیز به میزان اصطکاک بین غلتک‌ها و سطح فلز بستگی دارد.

استفاده از نورد گرم مزایای مختلفی دارد که برخی از آن‌ها عبارتند از:

1. فرایند شکل‌دهی فلزات نیاز به نیروی کمتری دارد.
2. تعداد تجهیزات و دستگاه‌ها در این روش کم است.
3. کرنش سختی کمتری در طی فرایند نوردکاری بر روی قطعه انجام می‌گیرد.
4. از این روش می‌توان شمش‌های بزرگ را به ورق‌ یا سایر محصولات فولادی تبدیل کرد.
5. نورد گرم باعث ایجاد دگرگونی در ساختار فلز شده و خواص مکانیکی آن را بهبود می‌بخشد؛ به همین دلیل ورق‌‌‌های تولید شده با این روش از استحکام بسیار بالایی برخوردار هستند.
6. قیمت محصولات تولید شده با این روش نسبت به سایر روش‌ها پایین است.

کاربردهای نورد گرم

محصولات تولید شده با این روش به دلیل داشتن خواص مکانیکی و شیمیایی منحصر به فرد در صنایع و حوزه‌های مختلفی استفاده می‌شوند که از جمله آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.

• • یکی از کاربردهای این روش تولید ورق‌های سیاه است. از آنجایی که نورد گرم در دمای بالا انجام می‌گیرد ورق‌های تولید شده دارای ظاهری مات و سیاه هستند. با شکل دادن به ورق‌های سیاه نیز می‌توان آن‌ها را به پروفیل و لوله فولادی تبدیل کرد.
  • نورد گرم باعث بهبود مقاومت فلز در برابر خوردگی و زنگ‌زدگی می‌شود؛ به همین دلیل گزینه مناسبی برای ساخت کشتی و قطعات آن به شمار می‌رود.
  • از محصولات تولید شده به روش نورد گرم می‌توان برای ساخت قطعات خودرو و شاسی آن استفاده کرد.
  • برای تولید ماشین آلات کشاورزی و ابزارآلات صنعتی نیز از فلزات تولید شده به روش نورد گرم استفاده می‌کنند.
  • در صنعت ساختمان سازی محصولات این نورد برای ساخت تیرآهن، نبشی، ناودانی و میلگرد استفاده می‌شوند.

بسیاری از محصولاتی فلزی که در اطراف خود مشاهده می‌کنید از ورق‌های سیاه تولید شده‌اند. نورد گرم برای صنایع کشور اهمیت ویژه‌ای دارد و بدون آن تولید بسیاری از محصولات با مشکل مواجه می‌شوند.

مراحل نورد گرم

فرایند تبدیل تختال‌های فلزی به محصولاتی همچون ورق سیاه مراحل مختلفی دارد. در هر یک از این مراحل عملیات خاصی بر روی فلز انجام می‌شود تا محصول نهایی به وجود آید.

نورد گرم مراحل مختلفی دارد که عبارتند از:

1. 1. آماده‌سازی شمش‌ها: قدم اول در این نورد به آماده‌سازی مواد اولیه اختصاص می‌یابد. مهمترین ماده برای هات رولینگ شمش فلزهایی همچون فولاد، آلومینیوم یا مس است. برخی از کارخانه‌ها شمش‌های فلزی را در داخل کارخانه تولید می‌کنند؛ اما برخی دیگر آن را سفارش می‌دهند.
   2. آغاز فرایند حرارت‌دهی: در مرحله بعدی شمش‌های فلزی در داخل کوره قرار می‌گیرند تا به دمای مورد نظر برسند. این دما در فولاد حدود ۱۰۰۰ درجه سانتی گراد و در مس بین ۷۰۰ الی ۹۰۰ درجه سانتی‌گراد است.
   3. پوسته‌زدایی: گرمای زیاد یک لایه نازک بر روی فلز ایجاد می‌کند. در صورتی که این لایه از بین نرود تاثیر منفی در تولید محصولات خواهد داشت؛ به همین دلیل در این مرحله پوسته‌های ایجاد شده را جدا می‌کنند.
   4. انجام عملیات نورد: در قدم بعدی شمش‌های نرم شده به وسیله حرارت از میان غلتک‌ها عبور می‌کنند. این غلتک‌ها باعث تغییر شکل و یکنواخت شدن ضخامت فلز می‌شوند.
   5. کنترل کیفیت و برشکاری: در قدم آخر کیفیت فلزات از لحاظ ضخامت و ابعاد بررسی شده و بعد از خنک شدن وارد مرحله برشکاری می‌شوند. محصولات نورد گرم با توجه به نیاز صنایع در ابعاد مختلف برش می‌خورند.

تجهیزات و اجزای کارخانجات نورد گرم

در کارخانجات هات رولینگ از تجهیزات مختلفی برای نوردکاری استفاده می‌کنند که برخی از آن‌ها عبارتند از:

1. 1. کوره: این کوره وظیفه گرم کردن شمش‌های فولادی را بر عهده دارد. کوره‌ها دارای سیستمی هستند که شمش از یک طرف وارد شده و بعد از خارج شدن از آن به دمای مورد نظر می‌رسند.
   2. اجکتور: این وسیله شمش‌هایی که به دمای مورد نظر رسیده‌اند را از کوره خارج می‌کند.
   3. پوسته‌زدا: از پوسته‌زدا برای جدا کردن پوسته‌های ایجاد شده بر روی شمش استفاده می‌کنند.
   4. استند نورد: این وسیله با استفاده از غلتک‌های افقی ضخامت قطعه را کاهش می‌دهد.
   5. استداجر: از این وسیله برای یکنواخت کردن کناره‌های ورق و ایجاد ابعاد دقیق از لحاظ عرض استفاده می‌کنند.
   6. ضخامت سنج: این دستگاه وظیفه اندازه‌گیری ضخامت فلز را بر عهده دارد.
   7. تاب‌گیر: ورق‌ها در طی کاهش ضخامت ممکن است دچار تاب شوند. تاب گیر چند غلتک کوچک دارد که از آن برای تاب‌گیری استفاده می‌کنند.
   8. خنک کاری: این دستگاه‌ها وظیفه خنک کردن فلز و رساندن آن به دمای اتاق را بر عهده دارند.
   9. دستگاه‌های برش: برای برشکاری فلزات دستگاه‌های مختلفی وجود دارد که هر کارخانه با توجه به نیاز خود از آن‌ها استفاده می‌کند.
   10. دستگاه بسته‌بندی: این دستگاه ورق‌های برش خورده را به صورت اتوماتیک بسته‌بندی می‌کند.

“محصولات نورد گرم مثل میله‌های فولادی نورد گرم در جوشکاری و مشاغل فنی برای ساخت مواردی همچون میله‌های راه آهن و میله‌های I شکل استفاده می‌شود.”

منبع: اصفهان آهن

نورد سرد چیست؟

کاهش ضخامت فلزات با فرایند نورد سرد در دمای اتاق انجام می‌گیرد. این روش مزایای زیادی دارد که از جمله آن‌ها می‌توان به کنترل دقیق ابعاد و تضمین کیفیت محصول اشاره کرد. ورق‌های تولید شده به روش نورد سرد دارای ظاهری صاف و شفاف هستند؛ بر خلاف ورق‌های نورد گرم که ظاهر آن‌ها به دلیل دمای بالا مات و سیاه بود. این فرایند ریزساختار فلزات را اصلاح کرده و به باعث بهبود خواص مکانیکی همچون سختی، چقرمگی و استحکام می‌شود.

استفاده از نورد سرد در صنعت فولاد از قرن نوزدهم میلادی آغاز شد؛ در آن زمان تولید محصولاتی با دقت ابعادی بالا و خواص مکانیکی بهبود یافته به شدت احساس می‌شد. در آن زمان فرایند نوردکاری سرد به صورت دستی صورت می‌گرفت؛ اما در حال حاضر این کار توسط دستگاه‌های پیشرفته اتفاق می‌افتد.

نورد سرد مزایای زیادی دارد که برخی از آن‌ها عبارتند از:

1. محصولات این روش ابعاد دقیقی دارند.
2. ساختار مکانیکی حفظ می‌شود و محصول نهایی از استحکام بیشتری برخوردار است.
3. سختی محصولات تا ۲۰ درصد بهبود پیدا می‌کند.
4. محصولات انعطاف‌پذیری بالایی دارند.
5. ظاهر محصولات حالتی صاف و صیقلی دارند؛ بنابراین می‌توان از آن‌ها برای مصارف تزییناتی استفاده کرد.

نورد سرد برای فلزاتی مناسب است که انعطاف‌پذیری خوبی دارند؛ مثل فولاد و آلومینیوم. بهتر است بدانید با اینکه نورد سرد مزایای بسیاری دارد اما هزینه‌های تولید آن نسبت به نورد گرم بیشتر است.

• کاربردهای نورد سرد

محصولات تولید شده به روش نورد سرد در کاربردهای متنوعی استفاده می‌شوند که از جمله آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.

• • صنعت خودروسازی: از ورق‌های نورد سرد در این صنعت برای ساخت شاسی و قطعات ساختاری خودرو استفاده می‌کنند. وزن سبک، استحکام بالا و داشتن ابعاد دقیق باعث افزایش راندمان خودرو و ایمنی آن می‌شود.
  • صنعت برق و الکترونیک: در این صنعت از ورق‌های مسی و آلومینیومی به دلیل داشتن خاصیت رسانایی و مقاومت در برابر خوردگی استفاده می‌کنند. ورق‌های مورد استفاده در صنعت برق به روش نورد سرد تولید می‌شوند.
  • ساختمان‌سازی: ورق‌های نورد سرد برای ساخت وسایل تزئینی، روکش و سقف مورد استفاده قرار می‌گیرند؛ چرا که ورق‌های سرد دارای ظاهری زیبا هستند و نیازهای این صنعت را به خوبی برآورده می‌کنند.
  • هوافضا: از محصولات تولید شده به روش نورد سرد در ساخت قطعات موشک، تجهیزات دفاعی و هواپیما نیز استفاده می‌کنند.

• آشنایی با مراحل نورد سرد

فرایند نورد سرد شامل مراحل مختلفی می‌شود که در هر کدام از آن‌ها عملیات خاصی بر روی فلز انجام می‌گیرد. در ادامه توضیحات کاملی در رابطه با مراحل نورد سرد ارائه خواهیم داد.

1. 1. آماده سازی مواد: در این مرحله مواد فلزی مورد نیاز برای نورد آماده می‌شود. آماده سازی مراحل متعددی را شامل می‌شود که مهمترین آن‌ها حذف آلودگی‌ها از روی فلز است.
   2. تغذیه مواد: بعد از آماده‌سازی مواد فلزی آن‌ها را به دو صورت رول یا ورق وارد دستگاه نورد می‌کنند. دستگاه نورد سرد از چند غلتک تشکیل شده که به شکل خاصی قرار گرفته‌اند. زمانی که فلزها از داخل غلتک‌ها عبور می‌کنند ضخامت آن‌ها کم می‌شود.
   3. مرحله اول نورد: در نورد اولیه غلتک‌ها بر روی فلز فشار اعمال می‌کنند. این کار باعث می‌شود مواد فشرده و ضخامت آن‌ها کم شود. با هر بار عبور مواد از غلتک میزان ضخامت آن کاهش پیدا می‌کند.
   4. مرحله دوم نورد: در مرحله دوم فلز دوباره وارد دستگاه نورد می‌شود تا به ضخامت نهایی برسد. غلتک‌ها در این مرحله فشار متفاوتی را به فلز اعمال می‌کنند.
   5. پرداخت سطحی: از آنجایی که فرایندهای مختلفی بر روی ورق اجرا می‌شود عملیات پرداخت بر روی آن انجام می‌گیرد تا سطح ورق تمیز شود. از جمله این فرایندها می‌توان به آبکاری و اسیدشویی اشاره کرد.
   6. کنترل کیفیت: برای اینکه محصولات تولید شده به روش نورد سرد کیفیت و استانداردهای لازم را داشته باشد تحت تست و بررسی قرار می‌گیرد.
   7. بسته‌بندی: در مرحله نهایی و بعد از کنترل کیفیت نوبت به بسته‌بندی و ارسال آن به مشتری می‌رسد.

نورد سرد و گرم چه تفاوت‌هایی با یکدیگر دارند؟

همانطور که متوجه شدید نورد سرد و گرم فرایندهای مختلفی دارند و همین مساله باعث ایجاد تفاوت بین آن‌ها می‌شود. برای اینکه تفاوت این دو روش را به طور کامل با یکدیگر متوجه شوید در ادامه تفاوت آن‌ها را در ۶ معیار بررسی خواهیم کرد.

• تفاوت از لحاظ فرایند نورد

اولین تفاوت بین نوردهای گرم و سرد در فرایند تولید آن‌ها است. در نورد گرم فرایند کاهش ضخامت فلزات از طریق حرارت‌دهی و سپس عبور از بین غلتک‌ها انجام می‌گیرد؛ اما در نورد سرد فرایند کاهش ضخامت در دمای پایین و با اعمال فشار از طرف غلتک‌ها اتفاق می‌افتد. تعداد مراحل انجام شده در نورد سرد نیز بیشتر از نورد گرم است.

• تفاوت نورد سرد و گرم از لحاظ کاربرد

محصولات تولید شده به روش نورد گرم در کاربردهایی مورد استفاده قرار می‌گیرند که نیاز به دقت ابعادی زیادی ندارند؛ اما اگر دقت ابعادی برای اجرای پروژه الزامی است باید به سراغ استفاده از محصولات نورد سرد بروید.

• تفاوت نورد گرم و سرد از لحاظ خواص

محصولات تولید شده به روش نورد گرم ظاهری خشن و مات دارند؛ علت این مساله نیز تولید آن‌ها در دمای بالا است. همچنین به دلیل انقباض فلز بعد از سرد شدن دقت ابعادی آن کم می‌شود و امکان دارد اعوجاج جزئی به وجود آید؛ اما محصولات نورد سرد کیفیت سطحی بالایی دارند و تلرانس ابعادی آن‌ها بسیار کم است. میزان سختی و استحکام آن‌ها نیز حدود ۲۰ درصد بهتر از نورد گرم است.

• تفاوت نورد سرد و گرم از لحاظ مزایای هر کدام

نورد گرم نیاز به نیروی کار، تجهیزات و پردازش کم دارد. همچنین محصولات تولید شده نیز از قیمت پایین‌تری برخوردار هستند؛ اما برای تولید محصولات به روش نورد سرد نیاز به تجهیزات بیشتری است و تولید آن به هزینه زیادی نیاز دارد. در نورد گرم امکان کاهش ضخامت تا کمترین میزان امکان‌پذیر است؛ اما در نورد سرد امکان کاهش خیلی زیاد ضخامت وجود ندارد.

در جدول زیر تفاوت این دو نورد را به صورت خلاصه آورده‌ایم تا اطلاعات دقیق‌تری به دست آورید.

معیار	نورد گرم	نورد سرد
دما	تولید در دمای بالای ۹۰۰ درجه سانتی‌گراد	تولید در دمای اتاق
کاربرد	مواردی که نیاز به دقت ابعادی و زیبایی ظاهری نیست.	مواردی که نیاز به دقت ابعادی دارید یا زیبایی ظاهری مهم است.
ظاهر	سطح خشن و مات و اعوجاج جزئی دارد.	سطح صاف و دقت ابعادی دقیقی دارد.
مزایا	قیمت پایین، مراحل کاری کم و امکان کاهش ضخامت زیاد	ارائه محصولات با کیفیت سطحی بالا
استحکام تسلیم (psi)	۴۵۰۰۰	۷۰۰۰۰
استحکام کشش (psi)	۶۷۰۰۰	۸۵۰۰۰
تغییر طول (درصد)	۳۶	۲۸
کاهش سطح مقطع (درصد)	۵۸	۵۵
سختی برنیل (BHN)	۱۳۷	۱۶۷

جمع‌بندی نورد گرم و نورد سرد فولاد

در این نوشته سعی کردیم نورد گرم و نورد سرد را به صورت کامل تعریف کرده و تفاوت این دو را بیان کنیم. امیدواریم مطالب ارائه شده مفید بوده باشد. در مجموعه آهن یک شرایطی را فراهم کرده‌ایم تا محصولات نورد گرم یا نورد سرد مثل ورق سیاه، ورق روغنی، ورق گالوانیزه و ورق رنگی را به صورت آنلاین سفارش دهید. بعد از ثبت سفارش در سایت محصول مورد نظر در سریع‌ترین زمان آماده شده و به آدرس اعلامی ارسال می‌شود. در طول فرایند خرید محصول می‌توانید از راهنمایی‌های کارشناسان  آهن یک  نیز استفاده نمایید.