ورق فولادی چیست؛ معرفی انواع ورق فولادی

ورق فولادی یکی از پرکاربردترین محصولات فلزی در صنایع مختلف به‌ویژه ساختمان‌سازی، خودروسازی، لوازم خانگی و سازه‌های صنعتی است. این ورق‌ها از فولاد خام تولید شده و بسته به روش ساخت، نوع آلیاژ و ضخامت در مدل‌های گوناگونی مانند ورق سیاه، ورق گالوانیزه، ورق روغنی و ورق رنگی عرضه می‌شوند. تفاوت در فرآیند تولید و ترکیب شیمیایی، سبب ایجاد ویژگی‌های متفاوتی در هر نوع ورق فولادی شده است؛ از مقاومت در برابر زنگ‌زدگی گرفته تا استحکام کششی بالا و قابلیت شکل‌دهی. آشنایی با این تفاوت‌ها به خریداران و مهندسان کمک می‌کند تا این مقطع را، متناسب با نوع پروژه و شرایط محیطی را انتخاب کنند. در این مقاله به بررسی انواع ورق فولادی و کاربردهای اصلی آن می‌پردازیم تا دیدی دقیق‌تر نسبت به این مقطع فولادی به‌دست آورید.

منظور از ورق فولادی گرم و سرد، ورق ساخته‌شده با استفاده از فرآیند نورد گرم و فرآیند نورد سرد است. نورد گرم، فرآیندی است که با استفاده از حرارت صورت می‌گیرد، در حالی که نورد سرد در دمای اتاق یا نزدیک به آن انجام می‌شود.

ورق فولادی چیست؟

در پاسخ به این پرسش که ورق فولادی چیست، باید گفت این محصول نوعی صفحه فلزی مسطح است که طی فرآیند نورد گرم یا سرد از شمش‌های فولادی به‌دست می‌آید. ورق فولاد به دلیل استحکام، دوام و قابلیت فرم‌دهی بالا، یکی از پرمصرف‌ترین مواد اولیه در صنایع مادر به‌شمار می‌رود. در ترکیب شیمیایی ورق فولادی، میزان کربن و عناصر آلیاژی نقش تعیین‌کننده‌ای در ویژگی‌های نهایی آن دارند؛ به همین دلیل، این محصول در مدل‌های متنوعی مانند ورق سیاه، روغنی، گالوانیزه و رنگی تولید می‌شود. این مقطع، علاوه‌بر صنعت ساختمان، در تولید قطعات صنعتی، مخازن، خودرو و ماشین‌آلات سنگین نیز کاربرد گسترده‌ای دارد.

انواع ورق فولادی

فلزات و آلیاژهای مختلف فلزی را می‌توان با استفاده از فرآیند فلزکاری سرد (شامل عملیات‌ سوارخ‌کاری، برشکاری، تراشکاری، پرچکاری و...) مورد پردازش قرار داد و به صفحات تخت تبدیل کرد. کیفیت انجام این عملیات در قیمت انواع ورق فلزی تاثیرگذار است. به طور کلی هر فلزی با ضخامت بین ۰/۵ تا ۶ میلی‌متر را ورق فولادی می‌نامند که در زمینه‌های گسترده‌ای کاربرد دارد و می‌توان آن را یکی از تجهیزات مهم برای هر فلزکاری به‌شمار آورد. با در نظر گرفتن عواملی مانند شکل‌پذیری، جوش‌پذیری، مقاومت در برابر خوردگی، استحکام، وزن و هزینه، می‌توان از مواد و روش‌های مختلفی در تولید ورق  استفاده کرد که بر این اساس، متداول‌ترین انواع ورق‌ فولادی عبارتند از: 

• ورق فولاد زنگ‌نزن: فولاد زنگ‌نزن در برابر رطوبت هوا، بسیار مقاوم است و پرکاربردترین ماده برای تولید ورق فولادی به‌شمار می‌رود. طول عمر و پایداری این محصول حتی با قرار گرفتن در معرض باران، اسیدها و سایر مواد مخرب نیز همچنان بالا است. کیفیت و مقاومت این نوع ورق را می‌توان با افزودن عناصر مختلفی مانند کروم، نیکل و مولیبدن، بیش از مقدار معمول نیز افزایش داد.
• ورق آلومینیوم: ورق‌های آلومینیومی در مقایسه با سایر فلزات ظریف‌تر هستند و سختی آن‌ها نیز کم‌تر است، بنابراین، برای افزایش مقاومت و بهبود سایر خصوصیات آلومینیوم، عناصری مانند مس، سیلیکون و آهن را با این فلز ترکیب می‌کنند.
• ورق مس: ورق‌های مسی بدون افزودن هیچ عنصر دیگری، دارای هدایت الکتریکی بالایی هستند. بنابراین، استفاده‌ی زیادی در ساخت قطعات رسانا دارند. علاوه بر این ویژگی، ورق‌های مسی از مقاومت خستگی و خوردگی بالایی برخوردار هستند که آن‌ها را به محصولاتی با دوام و مستحکم تبدیل می‌کند.
• ورق برنج: برنج، آلیاژی از مس و روی است که از طول عمر و مقاومت خوردگی بالایی برخوردار بوده و استحکام کششی آن نیز قابل‌توجه است. این خصوصیات باعث شده تا ورق‌های برنجی کاربردهای زیادی در صنعت داشته باشند، به‌خصوص در مواردی که وزن کم و استحکام بالا مورد توجه است.
• ورق موج‌دار: این ورق‌ها از طریق یک فرآیند شکل‌دهی سرد ساخته می‌شوند که در آن، ابتدا ورق‌های فلزی صاف می‌شوند و سپس به صورت رول در می‌آیند تا شکل و طرح موردنظر روی آن‌ها ایجاد شود.
  علاوه بر این محصولات، ورق‌های فولادی نورد گرم و نورد سرد نیز دو نوع پرکاربرد از ورق‌های فلزی به شمار می‌روند که در ادامه به آن‌ها خواهیم پرداخت.
   

ورق فولادی سرد و گرم؛ روش تولید هر کدام

فرآیند تولید ورق فولادی، می‌تواند تاثیر زیادی در محصول نهایی داشته باشد، حتی اگر گرید و خصوصیات فولاد مورد استفاده یکسان باشد. درواقع منظور از ورق فولادی گرم و سرد، ورق تولیدشده با استفاده از فرآیند نورد گرم و فرآیند نورد سرد است.

 نورد گرم، فرآیندی است که با استفاده از حرارت صورت می‌گیرد، در حالی که نورد سرد در دمای اتاق یا نزدیک به آن انجام می‌شود. اگرچه این تکنیک‌ها در عملکرد کلی و کاربردهای محصول تاثیر دارند، اما نباید آن‌ها را با مشخصه‌ها و گریدهای موجود برای انواع این ورق، که به ترکیب متالورژی آن‌ها وابسته است، اشتباه گرفت. ورق‌های فولادی با گریدها و مشخصه‌های گوناگون می‌توانند به صورت نورد گرم یا سرد تولید شوند.
ورق فولادی گرم، ورقی است که در دمای بسیار بالا (بیش از 1700 درجه‌ فارنهایت) نورد و پرس شده که از دمای تبلور مجدد بیشتر فلزات، بالاتر است. این دمای بالا باعث می‌شود تا شکل‌پذیری ورق فولادی افزایش پیدا کرده و کار روی آن آسان‌تر شود. 

برای تولید ورق فولادی گرم، تولیدکنندگان از یک قطعه‌ بزرگ و مستطیل‌شکل فولاد استفاده می‌کنند که به آن بیلت گفته می‌شود. این بیلت یا شمش، ابتدا حرارت داده می‌شود و سپس با تبدیل شدن به یک رول بزرگ، برای پردازش آماده می‌شود. 

در این مرحله، فلز در دمای بالا قرار می‌گیرد و سپس از میان چندین غلتک متوالی عبور داده می‌شود تا به ابعاد مورد نظر برسد. در انتها لایه‌های فولادی گرم و سفیدرنگ با سرعت زیادی از غلتک‌ها خارج می‌شوند و با استفاده از دستگاه coil tilter، از حالت عمودی به افقی درمی‌آیند، سپس به آن‌ها زمان داده می‌شود تا خنک شوند. 

ورق فولادی سرد، در حقیقت همان ورق نورد گرم است که تحت پردازش بیشتری قرار گرفته است. زمانی‌که ورق گرم خنک می‌شود، آن را اسیدشویی کرده و مجددا در دمای اتاق از میان غلتک‌ها عبور می‌دهند تا دقت ابعاد و کیفیت سطحی آن بهبود پیدا کند. ورق سرد نسبت به ورق گرم، ضخامت بسیار کمتری دارد و سختی، تنش تسلیم و نابه‌جایی در ساختار کریستالی آن بالاتر است.
ورق فولادی گرم به دلیل برخورداری از ظاهر غیربراق که ناشی از قرار گرفتن در دمای بسیار بالا است، به ورق سیاه شهرت دارد. یکی از انواع پرکاربرد ورق سرد نیز ورق روغنی نام دارد که سطح آن با روغن محافظ پوشانده شده تا در برابر زنگ‌زدگی مقاوم شود.

انواع ورق فولادی نورد سرد

جهت تغییر خصوصیات نهایی ورق فولادی سرد برای کاربردهای موردنظر، می‌توان عناصر دیگری را به فولاد اضافه کرد یا در سطح ورق تولید شده تغییراتی اعمال کرد. ورق‌های فولادی سرد بر اساس آلیاژ به کار رفته، به موارد زیر تقسیم می‌شوند:

• ورق فولادی معمولی ST12: این محصول، پرکاربردترین ورق فولادی سرد به شمار می‌رود که از خاصیت کششی برخوردار است و تا 45 درجه خم می‌شود. عنصر اصلی موجود در این آلیاژ، کروم است که بسیاری از خواص ورق، ازجمله استحکام را بهبود می‌دهد.
• ورق فولادی نیمه‌کششی ST13: این نوع ورق، قابلیت کششی متوسطی، در حد 90 درجه خم‌شدگی فراهم می‌کند و برای جوشکاری مناسب است. به دلیل استفاده از مواد فلزی کمتر و ترکیب شدن با عناصری مانند سیلیسیم، گوگرد، کربن و فسفر، این ورق، توانایی تحمل وزن بیشتری نسبت به محصولات مشابه دارد.
• ورق فولادی فوق‌کششی ST14: خاصیت کششی در این نوع ورق، حداکثر است و می‌تواند به طور کامل خم شود.
  همان‌طور که اشاره شد، معیار دوم برای تقسیم‌ کردن انواع ورق سرد، تغییرات مجددی است که پس از نورد، روی سطح آن‌ها انجام می‌شود. علاوه بر افزودن روغن محافظ، روش‌های دیگری نیز برای این کار وجود دارد که ورق‌های سرد بر اساس آن‌ها دسته‌بندی می‌شوند:
• ورق سرد گالوانیزه: گالوانیزه کردن به معنی افزودن پوششی از روی به سطح یک فلز است که از آن در برابر زنگ‌زدگی محافظت می‌‌کند. فرآیندهای گالوانیزه کردن، متنوع هستند اما متداول‌ترین آن‌ها گالوانیزه‌ کردن داغ است که در آن، فلز موردنظر را درون حمامی از مواد مذاب غوطه‌ور می‌کنند و در نتیجه، مقاومت و شکل‌پذیری ورق فولادی سرد افزایش می‌یابد.
• ورق رنگی: این نوع ورق را می‌توان پس از پایان این فرآیند، با استفاده از سمباده، صیقل داد، سپس آن‌ها را به وسیله غلتک‌های خاصی برس‌کاری کرد و در نهایت پوشش ضدزنگ دیگری به آن‌ها افزود. رنگ کردن ورق فولادی سرد باعث می‌شود تا مقاومت آن در برابر خوردگی و زنگ‌زدگی بالاتر برود.
• ورق سرد قلع‌اندود: برای تولید این محصول، ورق سرد را از دو طرف آن با قلع می‌پوشانند تا استحکام و مقاومت آن در برابر خوردگی بیشتر شود.

برای کسب اطلاعات بیشتر درباره ورق روغنی چیست؛ انواع آن به مقاله مربوطه مراجعه کنید.

استانداردهای ورق فولادی

سازمان بین‌المللی استاندارد (ASTM)، برای انواع مختلف ورق فولادی، استانداردهایی را ارائه کرده است که شامل کاربردهای آن‌ها، خصوصیات گوناگون این ورق‌ها و اندازه‌های مورداستفاده در صنعت، است. جدول‌های استاندارد، این امکان را به خریداران می‌دهند تا با توجه به نیاز خود، محصول مناسب را انتخاب کنند.
برای ورق‌ روغنی، ضخامت استاندارد عددی بین ۰/۳ تا ۳ میلی‌متر و عرض استاندارد ۱۰۰ یا ۱۲۵ سانتی‌متر است. 

در ورق فولادی گرم نیز، عرض محصول بر اساس ضخامت آن تولید می‌شود که معمولا یک از اعداد ۱۰۰، ۱۲۵، ۱۵۰ یا ۲۰۰ سانتی‌متر است.

انواع ورق فولادی نورد گرم

ورق‌های نورد گرم موجود در بازار، عمدتا دو نوع ST37 و ST52 را شامل می‌شوند. ورق‌های ST37 که تحت استاندارد DIN17100 آلمان تعریف شده‌اند، درصد وزنی کمی از کربن دارند و قابلیت جوش‌پذیری آن‌ها نسبت به ورق‌های مشابه، بالاتر است. 

در ساختار این نوع ورق فولادی، عناصر کربن، فسفر و گوگرد وجود دارند و با وجود خصوصیت مطلوب جوش‌پذیری، وزن بالایی دارد که می‌توان آن را نقطه‌ضعف ورق ST37 دانست. این نوع ورق، به دو شکل رول و شیت تولید می‌شود که ابعاد شیت آن معمولا ۲*۱، ۲/۵*۱/۲۵، ۶*۲/۵، ۶*۲، و ۱۲*۲ متر، عرض‌های رول آن، ۱۰۰، ۱۲۵ و ۱۵۰ سانتی‌متر و ضخامت آن عمدتا ۲ میلی‌متر است.

ورق‌های ST52 که معمولا در ابعاد ۱/۵*۶ و ۲*۶ متر و ضخامت ۸ تا ۱۵۰ میلی‌متر تولید می‌شوند، وزن کمتری نسبت به نوع ST37 دارند و مقاومت برشی و کششی آن‌ها بالاتر است. عناصر موجود در ترکیب این ورق فولادی، کربن، سیلیسیم و منگنز هستند که وجود منگنز در ساختار آن، باعث افزایش قابلیت شکل‌پذیری و مقاومت در برابر خمش شده و تحمل آن در برابر بار را نیز بیشتر کرده است.

نوع دیگری از ورق‌‌های نورد گرم موجود در بازار، ورق اسیدشویی است که از حذف کردن اکسیدهای آهن موجود در سطح ورق فولادی گرم به دست می‌آید. در واقع برای حذف کردن این اکسیدها روش‌های مختلفی وجود دارد، اما روش اسیدشویی برای این محصول متداول‌تر است. در این روش، ورق را درون اسید غوطه‌ور می‌کنند و سپس برای پاک کردن ناخالصی‌های برجای‌مانده، آن را با آب خالص شستشو می‌دهند. ضخامت ورق اسیدشویی بین ۱/۵ تا ۶ میلی‌متر است و در دو نوع برشی و فابریک تولید می‌شود.

انواع عملیات ورق‌کاری

قبل از اینکه با انواع عملیات ورق‌کاری آشنا شویم، به تعریف مفهوم آن می‌پردازیم. به مجموعه‌ای از عملیات‌ مختلف که روی ورق انجام می‌شود تا به فرم مورد نظر تبدیل شود، ورق‌کاری می‌گویند. 
این عملیات می‌تواند شامل برش‌کاری،خم‌کاری، پرس‌کاری، جوش‌کاری،کشش عمیق، فرآیندهای اتصال و مونتاژ ورق‌ها و... باشد که برای ساخت قطعات و اجزای مختلف فلزی به کار می‌روند و بیشتر آن‌ها توسط دستگاه‌های پرس و به کمک قالب‌های مخصوص انجام می‌شوند. در ادامه به بررسی تعدادی از این عملیات ورق‌کاری می‌پردازیم که روی ورق فولادی و... صورت می‌گیرند.

• خم‌کاری: در این فرآیند، فلزات با استفاده از دستگاهی به نام برک، حول یک محور خطی تغییر شکل پیدا می‌کنند، بدون اینکه مساحت سطح آن‌ها تغییر کند. خم‌ها می‌توانند به طور هم‌زمان ایجاد شوند، اما برای طبقه‌بندی آن‌ها به عنوان فرآیند واقعی خم‌کاری، محورها باید از یکدیگر مستقل و خطی باشند. اگر خم‌ها به طور هم‌زمان و توسط یک غالب به وجود بیایند، به این فرایند شکل‌دهی (فرمینگ) گفته می‌شود و اگر محورها از یکدیگر مستقل یا خطی نباشند، به آن کشش می‌گویند.
• برش‌کاری: عملیات برش‌کاری عبارت است از بریدن ورق فولادی به قطعات کوچک‌تر که با استفاده از روش‌های دستی یا مکانیکی امکان‌پذیر است. یکی از روش‌های معمول برای برش این محصول، قیچی‌کاری است که در آن، تیغه‌‌های قیچی را در دو طرف ورق قرار می‌دهند و با استفاده از نیروی ماشین یا دست، دو تیغه را به یکدیگر نزدیک کرده و ورق را برش می‌دهند. قیچی‌های مورداستفاده در این عملیات، دستی، اهرمی یا ماشینی هستند که قیچی‌های ماشینی می‌توانند مکانیکی یا هیدرولیکی باشند.
• پرس‌کاری: اگر تعداد قطعات زیاد باشد و بخواهند فرم و اندازه‌های نهایی آن‌ها یکسان شود، از دستگاه پرس استفاده می‌کنند تا در زمان و نیروی انسانی صرفه‌جویی صورت بگیرد. برای پرس‌کاری ورق فولادی، از دستگاه‌های پرس متنوعی استفاده می‌کنند که می‌توان از همه‌ی آن‌ها برای برش استفاده کرد اما برای برخی از کارهای مربوط به فرم دادن، لازم است تا از پرس‌های هیدرولیکی یا اصطکاکی استفاده شود.
• جوشکاری: یکی از قدیمی‌ترین روش‌های صنعتی برای اتصال دو قطعه فلزی به یکدیگر، جوشکاری است که در آن دو قطعه‌ را به کمک ذوب کردن ماده‌ای میان آن دو یا گرم کردن محل اتصال، به یکدیگر متصل می‌کنند. جوشکاری در حالت جامد، جوش مقاومتی، جوشکاری با اکسیژن و... از انواع روش‌های جوشکاری به شمار می‌روند.

کاربردهای انواع ورق فولادی

هر یک از انواع مختلف ورق فولادی، برای کاربردهای خاصی مناسب هستند که به خصوصیات وابسته است. ورق فولادی ST37 از پرکاربردترین فلزات در ساختمان‌سازی به شما می‌رود و انواع دیگر ورق نورد گرم نیز در ساخت پروفیل، تجهیزات کشاورزی و صنایعی مانند تانکرسازی، خودروسازی، مخزن‌سازی، کشتی‌سازی، صنایع سنگین و... کاربرد دارند.

• ورق‌ فولادی اسیدشویی که در برابر سختی و سایش مقاوم است، برای ساخت رینگ و شاسی خودروها به کار می‌رود و در صنعت نفت و گاز نیز پرکاربرد است.
• ورق نورد سرد به دلیل برخورداری از خصوصیات ظاهری مطلوب و شکل‌پذیری بالا، در صنایع ظریف و نیازمند به دقت، از جمله صنعت خودروسازی و در بخش‌هایی مانند ساخت فیلتر خودرو، گل‌گیرها، لوله‌های اگزوز و... استفاده می‌شود.
• ورق‌های روغنی در ساخت لوازم مختلف خانگی مانند یخچال، فریزر، اجاق گاز، یراق‌آلات و...، همچنین پروفیل‌های ساختمانی مانند پروفیل‌های درب و پنجره کاربرد دارند.
• ورق‌ گالوانیزه بیشتر در مواردی به کار می‌رود که رطوبت بالا است یا احتمال دارد آسیب زیادی به قطعات وارد شود، مانند کانال‌های تهویه‌ی هوا، کانال‌های خنک‌کننده و کابینت‌های آشپزخانه. این ورق‌ها همچنین در ساخت سوله‌های سقف و بدنه‌ سالن‌های بزرگ و سوله‌های مختلف، تجهیزات آشپزخانه، تابلوبرق‌های شهری و صنعتی و انواع لوله، پروفیل و محصولات گالوانیزه کاربرد دارند. 

انتخاب هوشمندانه ورق فولادی براساس محیط و کاربرد

علاوه بر جداول استاندارد و کاربرد و خصوصیات موردنظر، در هنگام خرید انواع ورق فولادی باید به محیطی که محصول قرار است در آن استفاده شود نیز توجه کرد. مثلا برای محیط‌های اسیدی باید از ورق اسیدشویی استفاده کرد و به کار بردن سایر ورق‌های فلزی، تصمیم درستی به نظر نمی‌رسد. البته انواع ورق‌های فولادی موجود، منحصر به موارد نام‌برده در این مقاله نیستند و ترکیبات مختلفی از آن‌ها قابل‌ساخت است. یک ورق فولادی ایده‌آل برای مصارف گوناگون از نظر شما چه خصوصیاتی دارد؟