ورق

ورق

ورق فلزی (به انگلیسی: Sheet Metal) یا به‌طور خلاصه ورق، یک صفحه صاف و تخت فلزی است که توسط فرایندهای صنعتی نازک شده‌است و ضخامت کمی دارد.[۱] ورق‌کاری (به انگلیسی: Sheet metal Working) به مجموعه عملیاتی اطلاق می‌شود که به منظور فرم دادن ورق‌ها انجام می‌گیرد. ورق یکی از گونه‌های اصلی توزیع فلز است که در فلزکاری کاربرد فراوان دارد و می‌توان آن را به اشکال مختلف برش داد و خم کرد. اجزا و قطعات روزمره بسیاری توسط فرایندهای ورقکاری از ورق‌های فلزی ساخته شده‌اند. ضخامت ورق‌های فلزی می‌تواند بسیار متفاوت باشد؛ به ورق‌های خیلی نازک فویل گفته می‌شود.و به ورق‌های با ضخامت بیش از ۶ میلیمتر، پلیت یا «فولاد ساختمانی» گفته می‌شود.
ورق‌ها به صورت کویل یا صفحات تخت در بازار عرضه می‌شوند. فلزات مختلفی از قبیل آلومینیوم، برنج، مس، فولاد، قلع، نیکل و تیتانیوم به صورت ورق در بازار موجود هستند.

از ورق‌های فلزی در ساخت قوطی‌های نوشابه، ظروف آشپزخانه، بدنه اتومبیل، بدنه و بال هواپیما، میزهای پزشکی، سقف ساختمان‌ها و بسیاری کاربردهای دیگر استفاده می‌شود.

در ساخت قطعات فلزی از ورق، از عملیات‌های مختلفی استفاده می‌شود. با این حال، از آنجایی که اکثر این عملیات‌ها توسط دستگاه‌های پرس و به کمک قالب‌های مخصوص انجام می‌شود، به صورت عمومی به آنها پرسکاری گفته می‌شود.این عملیات‌ها بسیار متنوع می‌باشند که از جمله می‌توان عملیات‌های برشکاری، خم‌کاری، کشش عمیق، فرایندهای اتصال و مونتاژ ورق‌ها و … را نام برد.

خمکاری

خمکاری فرایند تغییرشکل پلاستیک (خمیری) فلزات حول یک محور خطی، بدون تغییر یا تغییر اندکی در مساحت سطح می‌باشد. می‌توان همزمان چندین خم ایجاد کرد، اما برای اینکه بتوان آنها را به عنوان فرایند واقعی خم کاری طبقه‌بندی کرد، هر محور باید خطی و مستقل از بقیه باشد. معمولاً اگر چندین خم به صورت همزمان و تنها توسط یک قالب انجام شود به این فرایند شکل دهی یا فرمینگ می‌گویند. اگر محورهای تغییر شکل خطی یا مستقل از هم نباشند به فرایند کشش می‌گویند
در یک خم ساده، قسمت خارجی ورق تحت کشش و قسمت داخلی خم تحت نیروهای فشاری قرار می‌گیرد. محلی از مقطع ورق که نه تحت تأثیر کشش و نه تحت تأثیر تراکم قرار می‌گیرد به عنوان محور خنثی خم شناخته می‌شود. از آنجایی که استحکام تسلیم مواد در حالت فشاری کمی بیشتر از استحکام تسلیم آن ماده در حالت کششی است، فلز قرار گرفته در سمت خارجی قطعه زودتر تسلیم می‌شود و محور خنثی کمی از مرکز ورق به سمت داخل منحرف می‌شود. محور خنثی معمولاً در فاصله یک-سوم تا یک-دوم از قسمت داخلی قرار می‌گیرد، که بستگی به شعاع خم و جنس ورق دارد. به دلیل این عدم تقارن و در نتیجه غالب بودن تنش کششی، معمولاً ورق در قسمت خم نازک می‌شود. در یک خم خطی، بیشترین نازک شدگی در مرکز ورق رخ می‌دهد و در نزدیکی لبه‌های آزاد کمتر است، چرا که حرکت به سمت داخل می‌تواند کمی این مشکل را جبران کند.

یکی دیگر از مشکلات ایجاد شده به دلیل ترکیب تنش کششی و تنش فشاری در قطعه، برگشت الاستیک قطعه پس از برداشتن نیروی ایجاد خم می‌باشد. ناحیه کشیده شده کمی متراکم شده و ناحیه تحت فشار کمی کشیده می‌شود که به این پدیده، برگشت فنری گفته می‌شود. برای تولید خمی با زاویه دقیق، ورق باید کمی بیشتر خم داده شود تا این برگشت فنری جبران شود. مقدار این زاویه اضافه خم باید برابر با مقدار برگشت فنری باشد. مقدار برگشت فنری می‌تواند با عواملی از قبیل ضخامت ورق یا جنس آن تغییر کند. به‌طور معمول مقدار برگشت فنری برای فلزات نرم حدود ۰٫۵ درجه، برای فولادها ۱ درجه و برای فولاد زنگ نزن ۳ درجه است
از فرایند فر کردن لبه برای ایجاد یک لبه حلقوی تو خالی استفاده می‌شود. این فرایند برای از بین بردن لبه‌های تیز انجام می‌شود. این کار همچنین باعث افزایش ممان اینرسی قطعه در نزدیکی انتهای فر شده می‌شود.در فرایند فر کردن لبه، پلیسه‌ها همیشه باید به سمت خارج قالب هدایت شوند. این کار باعث افزایش عمر قالب از طریق جلوگیری از خراش قالب می‌شود. طول کورس قالب باید به اندازه طول فر باشد.

کشش عمیق

فرایند کشش می‌تواند به دو فرایند کاملاً متفاوت اشاره داشته باشد. فرایند کشش مفتول، میله یا لوله از درون یک قالب جهت کاهش قطر آنها انجام می‌شود. اما هنگامی که ماده اولیه به شکل ورق باشد، کشش به خانواده ای از عملیات‌ها گفته می‌شود که حرکت پلاستیک بر روی محوری منحنی رخ می‌دهد و ورق تخت به یک قطعه سه بعدی عمیق تبدیل می‌شود. عمق قطعات تولیدی در این روش می‌تواند چندین برابر ضخامت ورق باشد. از عملیات کشش عمیق می‌توان برای تولید محصولاتی از قبیل لیوان‌های فلزی کوچک، ظروف آشپزخانه، سینک‌های ظرفشویی، قطعات بزرگ بدنه خودرو یا هوافضا استفاده کرد.

سوراخکاری
سوراخکاری یک فرایند برش است که در آن سوراخ‌های ریز بسیاری نزدیک به هم در یک قطعه کار تخت، پانچ می‌شود. از ورق فلزی سوراخ دار برای ساخت طیف گسترده‌ای از ابزارهای برش سطح، مانند رنده، استفاده می‌شود.

ورق گالوانیزه

ورق گالوانیزه به ورق فولادی گالوانیزه شده توسط روی گفته می‌شود. یکی از روش‌های محافظت از خوردگی گالوانیک است که توسط پوشاندن فلز مادر توسط لایه‌ای از فلز محافظ (که معمولاً فلز روی است) انجام می‌شود.

در این حالت پوشش خورده شده و فلز مادر محافظت می‌شود. این فرایند نوع خاصی از حفاظت گالوانیکی است. میزان مقاومت پوشش گالوانیزه متناسب با ضخامت آن است.

این روش یکی از اقتصادی‌ترین روش‌های محافظت فولادها در محیط‌های خورنده است

روش‌های متفاوتی برای گالوانیزه نمودن فولاد و ورق‌های فلزی وجود دارد، از بهترین و اقتصادی‌ترین روش‌های گالوانیزه نمودن ورقهای آهنی، غوطه وری ورق آهنی در حوضچه مذاب است

میزان پوشش گالوانیزه (ضخامت روی) بر روی ورق‌ها و سایر مقاطع فولادی متفاوت می‌باشد. میزان پوشش گالوانیزه ورق‌ها بر اساس جرم پوشش فلز روی (ZN) آن‌ها تعیین می‌گردد؛ که می‌تواند از ۱۰۰ تا ۳۵۰ گرم بر متر مربع باشد.

از نظر ظاهری نیز ورق گالوانیزه به سه نوع ورق گالوانیزه بدون گل، ورق گالوانیزه گل‌ریز و ورق گالوانیزه گل درشت تقسیم‌بندی می‌شود.

تفاوت این سه دسته ورق گالوانیزه در شکل‌گیری کریستال (گل) گالوانیزه بر روی ورق است که شکل‌گیری کریستال‌ها بسته به سرعت سرد نمودن ورق و میزان روی بکار رفته در فرایند گالوانیزاسیون متفاوت خواهد بود.

ورق سیاه

یکی از متداول ترین محصولات فولادی، ورق نورد گرم یا ورق سیاه نام دارد. در تعریف متالورژیکی ورق آمده است:

به ورق ساخته شده از فولاد طی فرآیند نورد گرم Hot Rolling ، که در دمایی بالا تر از 930 درجه ی سانتیگراد (1700 درجه فارنهایت) تحت عملیات نورد فشاری قرار گرفته و در اثر این عملیات خاصیت فرم پذیری آن بهینه شده است، ورق فولادی نورد گرم یا به اختصار ورق سیاه Hot rolled mild steel گفته می شود. به دلیل این که سطح خارجی این محصولات در اثر وجود آثاری از اکسیداسیون و زنگ زدگی به حالت مات درآمده و همانند ورق های گالوانیزه و یا روغنی براق نمی باشند عبارت ورق سیاه برای این محصولات رواج پیدا کرده است.
ورق های سیاه که از عمده ترین محصولات کارخانجات بزرگ فولاد هستند دامنه ی بسیار گسترده ای در نوع فولاد، ضخامت و ابعاد دارند. رایج ترین نوع ورق فولادی تولید شده در ایران ورق های St37 و St52 می باشند. آنالیز شیمیایی این ورق ها در استاندارد DIN 17100 قابل مشاهده است. البته لازم به توضیح است این استاندارد از سال 1980 به بعد معتبر نبوده و جایگزین آن استاندارد BS EN 10025 می باشد. در این استاندارد می بایست برای گرید St37 معادل آن در استاندارد EN را جستجو نمود که با نام S235JRG2 شناخته می شود. دلیل اینکه در ایران همچنان به این فولاد St37 گفته می شود این است که تنوع محصولات فولادی آنقدری نبوده که به نام ها و اختصارات جدید و جهانی نیاز پیدا شود.

اما در خصوص ابعاد و اندازه ها باید اشاره کرد که دامنه ی وسیع ضخامتی از 1 میلیمتر گرفته تا 10 سانتیمتر در ورق های سیاه دیده می شود. هرچقدر ضخامت ها بالا تر رود محصول حالت تختال Slab پیدا کرده و شکل پذیری آن کاهش پیدا می کند. همانطور که در تصویر شماره 1 مشاهده می کنید نحوه ی عرضه ی ورق ها در بازار به دو صورت رول و یا شیت با ابعاد مشخص می باشد. معمولاً این شیت ها در اندازه های 6×1.5، 6X2،12X2 ،2X1 و2.5X1.5 برش می خورند. در حالتی که ورق در کارخانه با اندازه های مشخصی برش خورده شود به آن ورق فابریک می گویند. این کلمه برگرفته از کلمه Fabricated به معنی ساخته شده می باشد.

ورق فولادی به خودی خود یک محصول نهایی به حساب نمی آید و ورق های سیاه ساختمانی نیز عمدتا برای ساخت محصولاتی ثانویه از قبیل انواع پروفیل های ساختمانی و مقاطع فلزی، تیرآهن ها، تسمه ها، گاردریل و دیگر تجهیزات ترافیکی و همچنین ساخت تانک ذخیره، کشتی سازی و تجهیزات عظیم صنعتی و … کاربرد دارند. ورق سیاه به خوبی گالوانیزه می شود از این رو می توان محصولاتی که از آن به دست می آید را پس از تولید گالوانیزه نمود. عمده ی نیاز ورق سیاه صنایع ایران در داخل کشور تولید می شود و یکی از مهمترین تولید کنندگان آن فولاد مبارکه اصفهان می باشد که از سال 1371 تاسیس شده است.

انواع ورق سیاه

ورق سیاه را می توان بر اساس کاربرد، ترکیب مواد و همچنین ظاهرش به انواع متفاوتی تقسیم بندی کرد. در ادامه به بررسی انواع ورق سیاه بر اساس ظاهر می پردازیم:

ورق سیاه رول شده، کویل یا کلاف

ورق سیاه رول شده در عرض 1500،1250،1000 و 2000 میلی متر، ضخامت 1.5 الی 15 میلیمتر و در طول نا محدود تولید میگردد.

ورق سیاه فابریک یا شیت

ورق سیاه فابریک در ضخامت های بالای 15 میلی متر به بالا تولید میشود و در هر سایزی قابل خرید است اما ابعاد ۱۰۰۰۲۰۰۰ و ۱۲۵۰۲۵۰۰ و ۱۰۰۰۶۰۰۰ و ۱۵۰۰۶۰۰۰ و ۲۰۰۰۶۰۰۰ و ۲۰۰۰۱۲۰۰۰ بیشترین کاربرد را در مقایسه با ابعاد دیگر دارند.

دو گرید معروف St37 و St52 برای ورق سیاه معمولی و صنعتی هستند که در آن ها St نماد قدرت و عدد کنار آن میزان تنش نهایی یا همان میزان سختی برحسب کیلوگرم بر سانتی متر مربع را نشان می دهد. ورق سیاه St37 به عنوان ورق سیاه معمولی با درصد کربن کمتر در صنایعی مانند ساختمان سازی کاربرد دارد و ورق سیاه St52 به عنوان ورق سیاه صنعتی با درصد کربن بیشتر در صنایع سنگین مانند ساخت ماشین آلات کاربرد دارد.

نورد

در این روش قطعه خام از بین یک جفت غلتک عبور داده شده و ضخامت آن کاهش داده می‌شود. از نورد برای تولید ضخامت یکنواخت استفاده می‌شود. نورد بسته به دمای کاری به سه نوع تقسیم می‌شود:

نورد داغ (Hot rolling): دمای قطعه کار در این حالت بالاتر از دمای تبلور مجدد ماده است.
نورد سرد (Cold rolling): دمای قطعه کار در این حالت کمتر از دمای تبلور مجدد ماده است.
نورد گرم (Warm rolling): دمای کاری در این حالت بین دمای نورد سرد و نورد داغ است.

تفاوت ورق سیاه با دیگر ورقهای فولادی

عمده ترین تفاوتی که در ورق سیاه با دیگر ورق های فولادی مشاهده می گردد ظاهر و رنگ قابل مشاهده این نوع ورق می باشد. ورق های سیاه همانگونه که از نامشان مشخص است دارای رنگی سیاه و مات هستند حال آنکه ورق های روغنی و گالوانیزه براق می باشند.