انواع ورق‌های آلیاژی و کاربرد هر کدام
ورق آلیاژی (فلزی) از جمله اولین محصولاتی است که پس از اختراع آهن تولید شد. ورق یکی از پرکاربردترین محصولات فلزی به شمار می‌رود. کاربرد وسیع و متنوع ورق فلزی باعث شده است که طیف گسترده‌ای از ورق‌های فلزی با خواص مختلفی تولید شود که پاسخ‌گوی تمامی بخش‌های صنعت باشد. لذا به ترکیبی از یک یا چند عنصر مختلف آلیاژ گفته می‌شود. آلیاژسازی به هدف بهینه‌سازی و ارتقای خواص مکانیکی و شیمیایی صورت می‌گیرد. ترکیب فلزات مختلف با برخی عناصر منجر به ایجاد آلیاژی می‌شود که به عنوان ماده اولیه تولید ورق‌های آلیاژی استفاده می‌شود. به طور کلی ورق‌های آلیاژی نسبت به انواع غیرآلیاژی، مقاومت بیشتری در برابر دماهای بسیار بالا، بسیار پایین و محیط‌های خورنده دارند. در ادامه به صورت کامل به بررسی ورق آلیاژی و آشنایی با کاربرد آن می‌پردازیم
ورق آلیاژی بر اساس درصد عناصر به کار رفته، دارای دو نوع پرآلیاژ و کم‌آلیاژ است. در طبقه‌بندی ورق آلیاژی بر اساس عنصر آلیاژی پایه، نام فولاد را عنصر آلیاژی پایه تعیین می‌کند.
ورق آلیاژی چیست؟
آلیاژ کلمه‌ای فرانسوی به معنای ترکیب کردن است. همان‌طور که از نام آن پیداست، ورق آلیاژی به نوعی از ورق فلزی گفته می‌شود که ماده اولیه ساخت آن از آلیاژهای مختلف است. آلیاژ ترکیبی از یک عنصر فلزی پایه و یک یا چند عنصر آلیاژی فلزی یا غیرفلزی است. در فرآیند آلیاژسازی در ابتدا عنصر فلزی پایه ذوب شده، سپس دیگر عناصر به صورت مذاب به آن افزوده می‌شوند و در نهایت تمام عناصر به طور کامل با یکدیگر ترکیب می‌شوند. عناصر مختلف آلیاژها از یکدیگر قابل تفکیک نیستند.
عناصر موجود در ترکیب شیمیایی، قیمت مقاطع آلیاژی مانند قیمت انواع ورق آلیاژی را تحت تاثیر قرار می‌دهد. اکثر فلزات به صورت خالص نقطه ذوب بالایی دارند و در این حالت بسیار نرم هستند. علاوه بر این فلزات در حالت خالص بسیار واکنش‌پذیر هستند و این امر کاربرد آن‌ها را به صورت خالص در صنایع با مشکل مواجه می‌کند. در چنین شرایطی استفاده از ورق آلیاژی می‌تواند موثر و کارآمد باشد. ورق‌های آلیاژی به گونه‌ای ساخته می‌شوند که برای کاربرد در هر شرایط، دارای بهترین خواص شیمیایی و مکانیکی باشند. برای این منظور آگاهی از تاثیر هر عنصر آلیاژی بر خواص مختلف فلزات ضروری است.
امروزه 90 درصد از فلزات به صورت آلیاژ مورد استفاده صنایع قرار می‌گیرند. با استفاده از ورق آلیاژی رسانایی الکتریکی، شکل‌پذیری و انعطاف محصولات کمتر از حالت خالص فلزات خواهد بود، اما در عوض نقطه ذوب آن‌ها کاهش می‌یابد. به همین دلیل استفاده از ورق آلیاژی منجر به صرفه‌جویی در منابع نیز خواهد شد. ورق آلیاژی قابل بازیافت بوده و برای محیط زیست نیز خطری ندارند. همین ویژگی‌های مطلوب باعث کاربرد فراگیر این محصولات در اکثر صنایع شده است.
انواع ورق آلیاژی فولادی و کاربرد هر کدام
همان‌طور که می‌دانید، فولاد گسترده‌ترین آلیاژ صنعتی در سراسر دنیاست. علت این امر نیز گستردگی پذیرش عناصر آلیاژی توسط عنصر آهن است. تا جایی که با افزودن عناصر مختلف به ترکیب فولاد می‌توان انواع متنوعی از این فلز از فولاد نرم گرفته تا فولاد سخت و الماسه‌ها تولید کرد. به عبارت بهتر فولاد به خودی خود آلیاژی از آهن است که با افزودن درصدهای متغیرهایی از کربن، سیلیسیوم، منگنز، فسفر و گوگرد تشکیل می‌شود. اما در مواردی که جهت تولید محصولاتی نیاز به فولاد با ویژگی‌های خاص باشد، از فولاد آلیاژی استفاده می‌شود. چنین محصولی از خواص مطلوب‌تری برخوردار هستند. مهم‌ترین عناصری که به فولاد آلیاژی افزوده می‌شود عبارت است از: کربن، سیلیسیوم، منیزیم، منگنز، مولیبدن، آلومینیوم، کلسیم، سدیم، کروم، نیکل، کبالت و مس. تقسیم‌بندی ورق آلیاژی را می‌توان از دو منظر درصد عناصر آلیاژی و عناصر آلیاژی پایه بیان کرد. ورق آلیاژی بر اساس درصد عناصر به کار رفته، دارای دو نوع پرآلیاژ و کم‌آلیاژ است. در طبقه‌بندی ورق آلیاژی بر اساس عنصر آلیاژی پایه، نام فولاد را عنصر آلیاژی پایه تعیین می‌کند. در ادامه پرکاربردترین انواع ورق آلیاژی فولادی معرفی می‌شود:
ورق CK45
ترکیب شیمیایی این فولاد دارای عناصر آلیاژی سیلیسیوم و منگنز است. استفاده از این ورق در ساخت ماشین‌آلات سنگین و کشاورزی، میل‌لنگ‌های صنعتی، شافت‌های تراشکاری و محور پمپ‌ها متداول است. خواص ماشین‌کاری این ورق در حالت نرمال و شرایط نورد گرم، مطلوب است. از مهم‌ترین ویژگی‌های این ورق استحکام و سختی بالا و مقاومت در برابر محیط‌های خورنده است.
ورق MO40
این ورق آلیاژی نوعی فولاد کم‌آلیاژ و سخت است که دارای قابلیت عملیات حرارتی است. این محصول دارای کاربرد وسیعی در صنایع نفت و گاز است. عناصر کربن و منگنز موجود در ترکیب شیمیایی این فولاد آلیاژی باعث افزایش چشمگیری فرم‌پذیری و قابلیت تحمل دماهای بسیار بالا شده است. وجود عناصر کروم، مولیبدن و درصدهای کمی از عناصر فسفر و گوگرد در این آلیاژ، خواصی مانند مقاومت سایشی، مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت به ضربه را به ارمغان آورده است. از ورق آلیاژی Mo40 در مواردی مانند تجهیزات درون چاهی صنایع نفت و گاز، قطعات در معرض فشار مانند پیچ و مهره، قاشق و چنگال و ساخت دستگاه‌های صنعتی مانند دستگاه فرزکار، استفاده می‌شود.
ورق St52 (ورق سیاه)
نوعی ورق آلیاژی کم‌کربن و آتشخوار است که با کاهش حجم مصرفی فولاد، باعث کاهش هزینه‌ها در پروژه‌های عمرانی شده است. وجود عناصر سیلیسیوم و منگنز در ترکیب این آلیاژ باعث ایجاد ترکیب مطلوبی از استحکام و شکل‌پذیری شده است. این ورق در ساخت ریل، بدنه جرثقیل، اسکلت پل و دیواره قطعات صنعتی به کار می‌رود. همچنین به دلیل خواص جوشکاری عالی، در فرآیندهایی که نیاز به اتصالات جوش زیاد دارد، به کار می‌رود.
ورق A516
منگنز، مولیبدن و کروم از عناصری هستند که در ترکیب این آلیاژ حضور دارند. سختی و تحمل فشار بالا از مهم‌ترین ویژگی‌های این ورق آلیاژی است. در ساخت اتصالات و مخازن تحت فشار از این ورق استفاده می‌شود. این محصول نوعی ورق آتشخوار که کاربرد زیادی در ساختمان‌سازی دارد.
ورق A283
این ورق از قابلیت جوشکاری و خمش بالایی برخوردار است. از این محصول در ساخت دیگ بخار و مخازن تحت فشارهای پایین، سیم‌پیچ، لوله و مقاطع استفاده می‌شود.
انواع ورق آلیاژی غیرفولادی و کاربرد هر کدام
آلیاژهای غیرآهنی با نام فلزات رنگین نیز شناخته شده‌اند. به طور کلی انواع مختلف این آلیاژها مقاومت به خوردگی بالایی داشته و از رسانایی حرارتی و الکتریکی خوبی برخوردار هستند. این آلیاژها نسبت به آلیاژهای آهنی، سبک‌تر بوده و مقاومت کمتری در دماهای بالا دارند. در ادامه به معرفی پرکاربردترین انواع ورق آلیاژی غیر فولادی می‌پردازیم.
ورق آمالگام
آلیاژ مورد استفاده برای تولید ورق آمالگام از ترکیب فلز جیوه با عناصر دیگری مانند روی، نقره، قلع، مس، پالادیوم و طلا ساخته می‌شود. حضور فلز جیوه و مس سبب افزایش استحکام و انبساط این آلیاژ شده است. در حالی که افزایش میزان عنصر قلع در آلیاژ آمالگام باعث کاهش استحکام آن می‌شود. در صورت وجود عنصر روی، ورق آمالگام در برابر خوردگی مقاوم خواهد بود. کاهش یا افزایش درصد عنصر جیوه در ترکیب شیمیایی این آلیاژ، تعیین‌کننده حالت فیزیکی مایع، خمیری یا جامد آن است.
ورق پیوتر
ورق پیوتر نوعی ورق چکش‌خوار، نرم و انعطاف‌پذیر است که جهت ساخت محصولاتی با طراحی سه‌بعدی، آلیاژ بسیار مطلوبی است. 90 تا 92 درصد ترکیب شیمیایی این ورق شامل قلع است. آنتیموان، مس، بیسموت و گاهی نقره نیز از دیگر عناصر موجود در آلیاژ پیوتر هستند. در برخی موارد این آلیاژ می‌تواند شامل سرب نیز باشد. البته در مواردی که برای ساخت وسایل تزئینی و مجسمه‌ها به کار رود، عاری از سرب خواهد بود.
ورق قلع‌اندود
به پوشاندن سطح فلزات توسط فلز قلع، قلع‌اندود کردن گفته می‌شود. وجود لایه نازکی از قلع بر روی ورق‌های فولادی باعث افزایش مقاومت در برابر خوردگی می‌شود. درصد حضور قلع در این ورق تعیین‌کننده میزان سختی آن است. بر همین اساس این ورق شامل سه دسته ورق تمپر 2 ،3 و 4 با درجه سختی‌های متفاوت است. بیشترین کاربرد ورق آلیاژی قلع‌اندود در صنایع کنسروسازی، بسته‌بندی رنگ، خودروسازی و نرده‌سازی است. این ورق در برابر فرسایش مقاوم بوده و قابلیت فرم‌پذیری، لحیم‌کاری، جوش‌پذیری و خم‌کاری مطلوبی دارد. این محصول از ظاهر درخشان و زیبایی نیز برخوردار است. ورق قلع‌اندود به سبب مقاومت در برابر خوردگی، با مواد مجاور خود به سختی وارد واکنش می‌شود و بازیافت آن به آسانی قابل انجام است. به همین دلیل می‌توان آن را بدون نگرانی در ظروف پخت‌و‌پز و همچنین بسته‌بندی مواد غذایی استفاده کرد.
ورق‌های برنز
این آلیاژ ترکیبی از عناصر قلع و فسفر است. حضور عنصر فسفر باعث نرمی، افزایش انعطاف و شکل‌پذیری شده و حضور عنصر قلع نیز به افزایش مقاومت به خوردگی کمک می‌کند. این ورق مقاومت بالایی در برابر سایش داشته و به سبب حضور مس در ترکیب شیمیایی آن، رسانایی الکتریسیته خوبی دارد. ضریب اصطکاک پایین، استحکام بالا در عین انعطاف پذیری و الاستیسیته بالا و ریزدانه بودن از خواص این ورق آلیاژی است. این محصولات غالبا در صنعت الکترونیک و در ساخت قطعات کامپیوتر، حمل و نقل سوخت هسته‌ای، ساخت پیچ و مهره و پروانه کشتی به کار می‌روند.
ورق آلیاژی برنج
آلیاژ برنج حاصل ترکیب دو عنصر روی و مس است. درصد عنصر مس در ترکیب آلیاژ برنج حداکثر 40 درصد است. عناصر افزودنی دیگر به این آلیاژ شامل نیکل، سیلیسیوم، قلع، آرسنیک، فسفر، آلومینیوم، منگنز و سیلیکون است. ورق آلیاژی برنج در دکوراسیون، ساخت قفل، چرخ‌دنده، بلبرینگ، دستگیره، پوشش مهمات، دریچه و در لوله‌کشی کاربرد دارد. حضور عنصر روی در ترکیب این آلیاژ باعث افزایش مقاومت به خوردگی در آن شده است.
وضعیت تولید، خرید و فروش ورق‌های آلیاژی در ایران
کشورمان ایران در کنار دیگر کشورهای خاورمیانه نظیر ترکیه، عربستان و امارات، تنها واردکنندگان ورق آلیاژی خاورمیانه هستند. طبق آمارهای سال 2016، حدود 5/9 درصد از صادرات جهانی ورق آلیاژی به مقصد خاورمیانه بوده است. در سال 2015، ایران با دارا بودن سهم 18 درصدی از کل بازار وارداتی خاورمیانه، پس از ترکیه بزرگ‌ترین واردکننده ورق آلیاژی در منطقه بوده است. برای مثال ورق آلیاژی CK45 در حال حاضر از کشورهای اوکراین و کره جنوبی وارد می‌شود. رشد و توسعه در افزایش واردات ورق آلیاژی، نشان‌دهنده روند رو به توسعه و رشد صنایع در ایران و کشورهای ذکر شده است. زیرا ورق آلیاژی محصولی با کاربردهای پیشرفته صنعتی است و افزایش تقاضای این محصول تنها در کشورهای در حال توسعه صنعتی به چشم می‌خورد.
هر چند که وجود واحدهای تولید ورق آلیاژی در ایران مانند مجموعه فولاد آلیاژی ایران نیز نقش پررنگی را در تامین ورق آلیاژی مورد نیاز صنایع مادر پایین‌دستی کشور مانند خودروسازی، نفت، گاز، پتروشیمی و ابزارسازی و بیش از 20 صنعت موثر ایفا می‌کنند. بومی‌سازی و طراحی و تولید فولادها و آلیاژهای جدید هر ساله در واحدهای تولید داخلی انجام می‌شود. عمده ورق آلیاژی مورد نیاز صنایع در ایران توسط شرکت‌های فولاد مبارکه اصفهان، کاویان، اکسین اهواز، فولاد آلیاژی ایران، شهید باهنر یا توسط واردات از کشورهای کره، چین و اوکراین تامین می‌شود.
جمع‌بندی
همان‌طور که می‌بینید، تنوع ورق‌های آلیاژی بسیار گسترده است. همین مسئله باعث تنوع بسیار در کاربرد آن‌ها شده است. اکنون می‌دانیم که در بحث آنالیز ورق‌های آلیاژی، هر عنصر به هدفی خاص در ترکیب شیمیایی ورق آلیاژی حضور داشته و تغییر در درصد آن می‌تواند باعث تغییر در خواص مکانیکی و شیمیایی آن شود. با تغییر در نوع و میزان عناصر در ترکیب آلیاژ می‌توان به تنوع عظیمی در این مصولات دست یافت تا به این ترتیب تولید هر محصولی با ویژگی‌های خاص، مقدور و میسر باشد. به نظر شما در حیطه تولید ورق‌های آلیاژی جدید، چه خواصی باید در نظر گرفته شود؟ وجود ترکیبی کدام خصوصیات فلزات مختلف می‌تواند کارآمدتر باشد؟
