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.
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.
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؟
