آلیاژها، نقش مهمی در صنایع گوناگون ایفا می‌کنند. آلیاژ، در لغت به معنی ترکیب کردن است. در صنایع مختلف هم، معمولا عنصرهای مختلف را با هم ترکیب می‌کنند. ساختار جدید، خواص بهتری نسبت به عنصر خام دارد. در مواد اولیه‌ی مورد استفاده در صنعت‌های دیگر، کمتر پیش می‌آید استفاده‌ی خالص از یک عنصر را ببینید. معمولا مواد اولیه، آلیاژهای گوناگونی هستند. .ورق آلیاژی، یکی از مقاطع پر استفاده است که با این روش تولید شده است.

ورق آلیاژی چیست؟

ورق‌های فلزی، برش‌های نسبتا نازکی از فلزات گوناگون هستند که برای ساخت محصولات مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. این ورق‌ها، انواع گوناگونی دارند. برخی از آن‌ها، در صنایع سنگین استفاده می‌شوند که به ورق صنعتی معروف هستند. برخی دیگر هم، می‌تواند در استفاده‌های کوچکتر هم کاربرد داشته باشد.

انواع ورق آلیاژی

ورق‌های آلیاژی موجود در بازار، معمولا ورق آهن یا فولاد هستند. البته ورق‌های از جنس دیگر هم در بازار پیدا می‌شود. مانند ورق‌های از جنس طلا یا نقره. اما این ورق‌ها، کاربردهای بسیار محدودی دارند.

ورق‌های آلیاژی را می‌توان بر اساس روش تولید آن‌ها نیز دسته‌بندی کرد. یکی از روش‌های اصلی تولید ورق‌های آلیاژی، نورد گرم و سرد است (برای کسب اطلاعات بیشتر درباره‌ی این دو روش، می‌توانید مقاله‌ی «آشنایی با روش نورد در تولید فولاد» را مطالعه کنید). ورق‌هایی که با روش نورد گرم تولید شده‌اند، با نام ورق سیاه، و ورق‌های آلیاژی که با روش نورد سرد تولید شده‌اند، با نام ورق روغنی شناخته می‌شوند.

یکی از راه‌های دیگر دسته‌بندی ورق‌های آلیاژی، بر اساس جنس آن‌ها است. نامگذاری‌هایی مانند ورق ST52 بر اساس آلیاژی است که در ساخت این ورق به کار رفته است. در ادامه،‌ برخی از مهمترین این ورق‌ها را به طور مختصر بررسی می‌کنیم.

ورق ST37

این نوع ورق، جز گروه فولادهای کم‌کربن بوده و با عنوان فولاد نرم در ساختمان‌سازی بکار گرفته می‌شود. ورق ST37 با نام ورق سیاه نیز شناخته می‌شود. این ورق یکی از پرفروش‌ترین محصولات در بازار ایران است. استحکام ورق ST37، متوسط می‌باشد. درصد پایین کربن در ساختار آن سبب افزایش خاصیت جوش‌پذیری در این نوع ورق‌ها شده است. از کاربردهای این نوع ورق می‌توان به مواردی مانند:

• استفاده در ساخت پروفیل،
• ساخت دستگاه‌های صنعتی،
• ساختمان‌سازی،
• بدنه‌های خودرو،
• صفحه ستون‌های ساختمان،
• برخی لوازم خانگی مانند ماشین لباسشویی و یخچال

اشاره داشت. ورق ST37 در کارخانه‌های اکسین خوزستان، فولاد مبارکه اصفهان، فولاد گیلان و فولاد کاویان تولید می‌شود.

ورق ST52

این نوع ورق، جزو مهم‌ترین فولادهای کم‌آلیاژ به شمار می‌رود. ورق ST52 مقاومت بسیار زیادی دارد. از این رو در عملیات جوشکاری، به آسانی می‌توان آن را به سایر فولادهای قابل جوشکاری جوش داد. گفتنی است که چون این نوع فولادها از ناحیه غیر آلیاژی وارد ناحیه‌ی کم‌آلیاژی شده‌اند، سختی و استحکام آن‌ها بالا رفته در حالی که وزن آن کمتر شده است.

همین ویژگی سبب می‌گردد تا با استفاده از ورق‌های ST52 در ساختمان‌سازی، علاوه بر تحمل نیروهای واردشده به ساختمان، وزن سازه نیز کمتر شود. از کاربردهای ورق ST52 می‌توان به مواردی مانند:

• صنعت ساختمان‌سازی،
• ساخت پل،
• صنعت خودروسازی،
• سازه‌های دریایی،
• راه‌آهن‌های زیر زمینی و
• ساخت لوله

اشاره داشت.

ورق ضد سایش

خوردگی و کنده شدن سطح یک جسم بر اثر ساییدگی و یا اصطکاک را سایش می‌گویند. ورق ضد سایش، نوعی از ورق‌های آلیاژی است که استحکام بسیار بالایی دارد و ساییدگی در آن به کندی و بسیار کم اتفاق می‌افتد.

در حقیقت وجود دو عنصر مهم کربن و منگنز در ترکیب شیمیایی این نوع ورق‌ها، سبب ایجاد لایه‌هایی از کاربید آهنی (یک نوع ترکیب سخت) می‌گردند. در ورق‌های آلیاژی، هر چقدر مقدار کربن بیشتر شود، خاصیت ضد سایش و استحکام آن‌ها هم بالاتر می‌رود. ورق‌های آلیاژی ضد سایش در کارخانجات صنایع غذایی بسیار کاربرد دارند. چرا که در آنجا ماشین‌ها و دستگاه‌هایی هستند که اصطکاک و سایش زیادی ایجاد می‌کنند (مانند دستگاه خمیر سازی). کاربرد دیگر آن در ساخت یخچال‌های صنعتی با دماهای بسیار پایین است. ورق‌های ضد سایش در ایران به دو گروه زیر تقسیم می شوند:

ورق CK 45: این نوع ورق فولادی، در گروه ورق‌های استیل با کربن متوسط قرار دارد، دارای خاصیت مکانیکی و فیزیکی بسیار بالایی است و با نام سازه‌های مهندسی نیز شناخته می‌شوند. خاصیت کششی در این نوع ورق فولادی بسیار زیاد است.

این نوع ورق در داخل کشور در کارخانه‌های اسفراین، فولاد مبارکه اصفهان و یزد تولید می‌گردد و در تولید ابزارآلات فولادی بسیار کاربرد دارد.

ورق CK45 جهت ساخت و تولید چکش، چاقو، میل لنگ، شفت، قطعه‌های فولادی ماشین سنگین و ماشین‌آلات صنعتی، میله‌های اتصال‌دهنده‌ی سازه‌ها، در ساخت میکسرهای بتون، و قسمت‌های محکم خودرو و بیل مکانیکی کاربرد دارد.

ورق هاردوکس: مهم‌ترین ویژگی این ورق ضدسایش بودن آن است. یکی از کاربردهای اصلی ورق هاردوکس ، جمع‌آوری و پردازش سنگ و شن و ماسه است. از ویژگی‌های دیگرد این فولاد می‌توان به چقرمگی، استحکام، سختی، شکل‌پذیری و مقاومت به خوردگی بالا و قابلیت جوشکاری و ماشینکاری مناسب اشاره کرد.

ورق هاردوکس را با یک عدد نشان می‌دهند که بیانگیر سختی آن با واحد برینل است. برای مثال هاردوکس 400 یعنی این ورق بین 370 تا 400 برینل سختی دارد. هاردوکس 500 بین 470 تا 500 برینل سختی دارد و هرکدام مصارف خاص خود را دارند.

ورق A283

ورق A283، در گروه ورق‌های مخزنی قرار دارد و از خواص مهم آن می‌توان قابلیت خم‌کاری و جوشکاری را نام برد. این نوع ورق در 4 گرید A، B، C و D تولید و عرضه می‌گردد. خاصیت مکانیکی در هر یک از این گریدها متفاوت است. در بین این چهار گرید، گرید C پرکاربردتر می‌باشد. این نوع ورق در ساخت مخازن حمل سوخت، و انواع مخازن کم‌فشار و پرفشار استفاده می‌گردد. ورق آلیاژی A283 و A516 به دلیل شباهت‌های نسبی‌شان در ترکیب شیمیایی، دارای خواص مکانیکی نزدیک به هم دیگر هستند. البته ورق A283 در مقایسه با A516، کاربردهای معمولی‌تر دارد. ورق A283 در صنایع شیمیایی، ایستگاه‌های توان حرارتی، مخازن راکتورهای هسته‌ای، دیگ بخار و… کاربرد دارند.

ورق A285

این نوع ورق فولادی، دارای توان کششی در حد متوسط بوده و جز فولادهای کربن استیل گروه‌بندی می‌گردد. این ورق‌ها جهت استفاده در مخازن تحت فشار، البته با شرایط غیر بحرانی، یعنی در فشار و دمای معمولی مناسب می‌باشند. ورق A285 در ساخت مخازن فشار، با قابلیت جوش‌کاری راحت و آسان و طراحی و ساخت بویلرها برای صنایع بکار برده می‌شوند.

ورق A516

این ورق‌ها، از گروه ورق‌های آلیاژی گرم هستند. ورق A516 دارای گریدهای متنوع 55، 60، 65، 70 است. این گریدها اختلاف خیلی کمی در ترکیبات شیمیایی خود نسبت به یکدیگر دارند. ولی با این وجود، خواص آن‌ها کاملا از یکدیگر متفاوت است. مقاومت بسیار زیاد در برابر حرارت از ویژگی‌های مهم این نوع ورق‌ها است که سبب شده در ساخت مخازن حرارتی و همچنین در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی بکار برده شوند.

ورق A516 به دلیل مقاومت بالای آن در برابر حرارت، در گروه ورق‌های آتش‌خوار قرار می‌گیرد. این نوع ورق نیز در کارخانه‌های فولاد کاویان، فولاد مبارکه اصفهان و اکسین اهواز تولید می‌شود.

ورق MO40

این نوع ورق، در گروه آلیاژهای کم‌کربن قرار دارد. ورق MO40 دارای خاصیت مقاومت به سختی بالا و توان کششی بالا می‌باشد. همین ویژگی سبب می‌گردد تا در پروژه‌ها و محیط‌هایی که مقاومت به سختی و توان کششی نیاز است، از فولاد MO40 استفاده شود.

ورق آلیاژی MO40 نیز مانند فولاد CK45 یک نوع فولاد آلیاژی مولیبدن کروم‌دار می‌باشد و در تجهیزات صنعتی که تحت حرارت بالا، فشار و یا ضربه قرار می‌گیرند، مانند چرخ‌دنده‌ها، ستون‌ها و تیرها استفاده می‌شود. همچنین ورق MO40 در صنعت کاربرد های فراوانی دارد برای مثال در صنعت خودروسازی، در شاسی اتومبیل‌ها و قالب‌سازی و … کاربرد دارد.

روش تولید ورق‌های آلیاژی

به طور معمول ورق‌های آلیاژی به روش نورد گرم تولید می‌گردند.

از تولیدکنندگان ورق‌های آلیاژی در خارج از کشور می‌توان کارخانه فولاد روسیه، شرکت فولاد تیانجین در چین، کارخانه فولاد اکراین و شرکت فولاد هیوندای در کره جنوبی را نام برد. کارخانه‌های فولاد کاویان خوزستان، فولاد مبارکه اصفهان، فولاد گیلان و فولاد اکسین اهواز هم در داخل کشور این محصول را تولید و در بازار عرضه می‌کنند.

خرید ورق آلیاژی

قیمت ورق آلیاژی،‌ وابستگی زیادی به قیمت ارز دارد. برای همین با نوسانات ارز، به سرعت تغییر می‌کند. در جدول بخش بالای صفحه، می‌توانید آخرین قیمت ورق‌های آلیاژی ما را مشاهده کنید.

آشنایی با روش‌های برش ورق

کلاف‌های ورق پس از منتقل شدن به کارخانه، توسط دستگاه‌های مختلف در ابعاد مورد نظر برش داده می‌شوند تا بعد، به محصولات فولادی مورد نیاز تبدیل شوند. برش ورق با روش‌ها و دستگاه‌های گوناگونی انجام می‌شود. چرا که نمی‌توان تمام ورق‌ها را با استفاده از یک روش برش داد.

از این رو باید با شناخت عوامل موثر در انتخاب روش برش مانند ضخامت ورق، میزان هزینه، سرعت برش، دقت و کیفیت برش و همچنین شناخت روش‌ها و انواع دستگاه‌های برش، روش مناسب را برگزید. در ادامه به توضیح انواع روش‌های نوین برش ورق و مقایسه دستگاه‌ها با یکدیگر می‌پردازیم.

انواع دستگاه‌های برش ورق

به طور کلی، سه نوع دستگاه برش مدرن جهت برش‌کاری ورق وجود دارد: دستگاه لیزر، دستگاه CNC (هوا برش و پلاسما) و دستگاه واترجت.

دستگاه لیزر

برش فلزات با دستگاه لیزر با استفاده از پرتوهای شدید نوری با کیفیت و دقت بالایی انجام می‌شود. بکار گرفتن این روش آسان بوده و حتی بدون وجود اپراتور هم می‌توان خدمات برش را انجام داد.

این روش برای برش ورق‌هایی با ضخامت بین 10 تا 25 میلیمتر مناسب بوده و برای برش ورق با ضخامت‌های پایین، سرعت بالایی دارد. اما برای برش ضخامت‌های بالا، سرعت آن بشدت کاهش می‌یابد.

جهت برش فلزات گوناگون می‌بایست یکی از انواع لیزرها را متناسب با جنس ورق انتخاب و استفاده کرد. برش با لیزر، به دو روش فایبر و CO2 انجام می‌شود. روش فایبر جهت برش ورق‌های کم‌ضخامت مانند ورق استیل کاربرد دارد. روش CO2 یا کربن دی‌اکسید جهت برش ورق‌های مسی و آلومینیومی استفاده می‌گردد.

سرعت کار در برش با لیزر به نسبت روش‌های دیگر، پایین‌تر بوده و با دقت بالا و هزینه بالا انجام می‌گردد. همچنین آلودگی‌های صوتی بسیار پایینی دارد. روش لیزر غیرتماسی بوده و به همین دلیل میزان سایش در این روش صفر است. ورق‌ها توسط دستگاه به صورت کاملا اتوماتیک برش داده می‌شوند. گفتنی است که در این روش طراحی برش‌ها می تواند دارای منحنی‌ها و مسیرهای پیچیده باشد و نیاز به گیره‌بندی قطعه ندارد.

در عملیات برش لیزری طرح مورد نظر روی سیستم عامل دستگاه بارگذاری شده، سپس با استفاده از نرم‌افزار داخلی، طرح با استفاده از نازل روی قطعه اعمال می‌گردد.

در صورت استفاده از روش لیزر جهت برش ورق با ضخامت بیشتر از 25 میلیمتر، باید همه شرایط از جمله خلوص گاز، کیفیت پرتو و وضعیت نازل در بهترین وضعیت خود باشند تا خطوط برش با کیفیتی بالا برش داده شوند.

دستگاه CNC

دستگاه CNC جهت برش انواع محصولات فولادی بکار برده می‌شود. در حقیقت این دستگاه‌ها همان ماشین‌های برش قدیمی هستند که به یک نوع کنترل‌گر وصل شده‌اند. این کنترل‌گرها از میکرو کامپیوتر تشکیل شده‌اند که برنامه و طرح‌های مورد نیاز برای برش را ارسال می‌کنند.

نسل اول این نوع دستگاه‌های برش بدون کامپیوتر، با استفاده از نوار و یا کارت‌های پانچ کار می‌کردند. دستگاه CNC با استفاده از محورهای گوناگون با چرخیدن در جهت‌های مختلف برش‌های یک بعدی، دو‌بعدی و یا سه‌بعدی می‌تواند ایجاد کند. این روش برش‌های گوناگون را با سرعت خوب و با حساسیت و دقت بالا انجام می‌دهد. همین دقت بالا سبب می‌شود کار بدون نقص و بدون نیاز به عملیات پرداخت بعد برش انجام شود.

دستگاه CNC روش‌های گوناگون از قبیل هوا برش (هوا گاز) و پلاسما را برای انجام عملیات برش بکار می‌گیرد. در ادامه به توضیح این روش ها می‌پردازیم.

هوا برش یا هوا گاز

این روش یکی از قدیمی‌ترین و مرسوم‌ترین روش‌ها برش ورق آهن و آلیاژی می‌باشد. این روش قابلیت برش تمام فلزات را دارد و بیشتر جهت برش ورق با ضخامت نسبتا بالا استفاده می‌شود. در روش هوا برش با ایجاد شعله روی فلز و اکسید کردن آن، قبل از آنکه مذاب شود، برش را انجام می دهند. این روش با پاشش گاز استیلن سبب برافروخته شدن فلز می گردد و جریان اکسیژن باعث اکسید شدن آن می شود سپس با ایجاد حرارت، عملیات برشکاری را ادامه می دهد. سرعت برشکاری در روش هوا گاز پایین بوده و همین امر سبب می شود تا لبه های ورق بعد از برش بصورت یکنواخت و دقیق باشد. این روش به نسبت روش پلاسما با سرعت کمتری برشکاری را انجام می دهد ولی در نهایت ورق بریده شده لبه های با کیفیت تری دارد.

پلاسما

دستگاه برش پلاسما یکی از دستگاه های مدرن برای برش بشمار می رود و دارای دو نوع اتوماتیک و دستی است. اکثر ایرادات برشکاری گرم و سرد در این روش برطرف شده است. برش ورق با روش پلاسما دارای تنوع زیادی در قیمت و انجام کار است به همین دلیل این روش در کارهای بسیاری بکار گرفته می شود.

برش به روش پلاسما با ایمنی نسبتا خوب، کیفیت و سرعت بالا، دقت بالا و ضایعات کم انجام می پذیرد. در واقع این روش جایگزین برشکاری شعله ای است و در آن ترکیبی از هوای فشرده با گاز های اکسیژن و نوبل از قسمت دهانه نازل خارج می گردد و بعد روی سطح فلز با ایجاد حرارت برشکاری انجام می شود. برش ورق فولادی پلاسما سبب تولید گاز های آلاینده و امواج صوتی می شود که برای انسان و همچنین محیط زیست آسیب زا است.

دستگاه واترجت

در این روش با استفاده از فشار آب، فلزات خیلی دقیق برش داده می شوند و این روش برای انواع فلزات با هر میزان ضخامت کاربرد دارد بنابراین میتواند برای فلزاتی که به گرما حساس هستند بسیار مناسب باشد. کیفیت لبه های فلز برش داده شده با دستگاه واترجت نسبت به روش لیزر بالاتر است چرا که دستگاه واترجت هیچگونه تنش گرمایی برای فلز بوجود نمی آورد.

در برشکاری به این شیوه هیچگونه آلاینده و زباله تولید نشده و مصرف آب نیز کم است. نحوه کار دستگاه واترجت این طور است که یک پمپ خیلی قوی آب را با فشار خیلی زیاد به درون یک نازل با قطر بسیار پایین می فرستد و بعد یک نوع ماده ساینده جهت برش مواد سخت به آب تزریق می گردد. در نهایت مخلوط آب و مواد ساینده که با فشار بین 4000 تا 6200 بار از نازل خارج می گردد و طرح را روی قطعه برش می دهد.

مقایسه دستگاه‌های برش ورق

در ادامه مقاله به مقایسه روش های برش مدرن با یکدیگر می‌پردازیم:

مقایسه روش هوا گاز و روش پلاسما: برش به روش پلاسما قابل استفاده برای تمام فلزات رسانا، فولاد نرمه، فولاد ضد زنگ و آلومینیوم می باشد در حالیکه شعله هوا گاز به فولاد و فلزات آهنی دیگر که فرایند اکسیداسیون روی آنها قابل انجام باشد، محدود می شود. گازهای گوناگونی در برش پلاسما کاربرد دارند و در حال حاضر اغلب هوای فشرده جهت گاز پلاسما بکار برده می شود.

در اغلب موارد هوای فشرده در دسترس است و نیازی به گاز سوخت و اکسیژن فشرده نیست. در ضخامت های پایین برش پلاسما به نسبت برش هوا گاز سریعتر بوده اما در ضخامت های بالا (یک اینچ و بالاتر) برش هوا گاز سرعت بیشتری دارد و روش پلاسما در ضخامت های بالا ظرفیت برق بالایی نیاز دارد.

مقایسه روش واترجت و روش لیزر: قدرت برش در دستگاه واترجت بسیار بیش تر از لیزر بوده از این رو دستگاه واترجت قابلیت برش مواد با ضخامت و سختی بالا را دارد در حالیکه لیزر قادر به انجام آن نیست.

واترجت هر ماده ای را می تواند برش دهد ولی لیزر توانایی برش سرامیک، شیشه و سنگ و همچنین موادی که خاصیت بازتابش دارند (مانند مس، آلومینیوم، برنج) را ندارد. البته برخی از دستگاه های لیزر وجود دارند که توانایی برش برنج و مس در ضخامت های پایین را دارند و لیزر هایی که به آنتی رفلکتور مجهز باشند نیز می توانند آلومینیوم را برش دهند.

همچنین برخی مواد مانند آزبست، پلی کربنات و… در اثر برش با لیزر دود های خطرناک و سمی تولید می کنند. ماهیت برش به روش واترجت سرد بوده و به همین دلیل مشکلات ناشی از حرارت مانند تغییر خواص مکانیکی و یا تغییر در شکل فیزیکی و ذوب شدن لبه های برش در حین توقف طولانی نازل در یک ناحیه بوجود نمی آید.

واترجت در ضخامت های بالا دارای دقت برش بیشتری نسبت به لیزر است و همچنین واترجت ها توسط کامپیوتر کنترل می شوند و از این رو نیاز به یک اپراتور خیلی حرفه ای ندارند. تجهیزات اصلی دستگاه واترجت در مقایسه با لیزر قیمت کمتری دارد و نگه داری و تعمیر یک دستگاه واترجت در مقایسه با لیزر ساده تر است.