ورق های نورد سرد و نورد گرم

یکی از مهمترین قسمت ها و چالش های کار یک مهندس انتخاب مواد مناسب برای ساخت و تولید یک محصول می باشد. در حال حاضر طیف وسیعی از فلزات مختلف برای انتخاب و ساخت یک محصول در دسترس می باشد که هر کدام مزایا و کاربردهای خاص خود را دارند. برخی از انواع فولاد برای تولید لوازم خانگی، برخی دیگر برای صنعت خودرو یا دریایی ، مخازن بنزین ، ساخت انواع اسکلت ساختمانی و غیره مناسب هستند. بعضی مواد ممکن است با وجود ترکیبات شیمیایی نسبتا یکسان، به دلیل تفاوت در پروسه های ساخت آنها از نظر کیفیت دارای تفاوت های بسیاری باشند. مانند ورق های فولادی نورد گرم و سرد.

فولاد های نورد گرم:

تولید فولادها با روش نورد گرم به دلیل هزینه تولید و انرژی مورد نیاز کمتر نسبت به نورد سرد، بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد. در این پروسه از اعمال نیروی فشاری مانند فرآیند های نورد، اکستروژن، فورج و غیره استفاده می شود.

فرآیند نورد گرم:

فرآیند نورد گرم در دمایی بالاتر از دمای تبلور مجدد ماده انجام می شود. در مورد فولادها دمای نورد گرم بالاتر از 1000درجه سانتیگراد می باشد.

ماده اولیه مورد استفاده در این فرآیند معمولا شمش های فلزی یا اسلب های ضخیم می باشند. در مرحله اول این مواد اولیه بیش از دمای 1000 درجه سانتیگراد گرم می شوند. سپس این مواد درون ماشین آلات نورد قرار میگیرند. در مرحله بعد توسط غلطک های مخصوص در چندین مرحله شکل مورد نظر را پیدا می کنند.
محصول نهایی به صورت ورق های با ضخامت بالای 2میلیمتر یا انواع نبشی، پروفیل، تیرآهن و غیره می باشد.

ویژگی های فولاد نورد گرم:

از آنجایی که در دماهای بالا شکل دادن فلزات بسیار آسان تر است تولید این نوع فولاد در مقادیر بیشتری نسبت به فولاد نورد سرد انجام می پذیرد. به همین جهت قیمت ورق ها و مقاطع تولیدی توسط روش نورد گرم به مراتب پایین تر از نورد سرد می باشد. در این روش فولاد در دمای اتاق خنک شده که به آن نرمالیزه کردن گفته می شود که ریزساختار مواد را به گونه ای تغییر می دهد که موجب افزایش شکل پذیری و سختی می شود. خاصیت شکل پذیری مواد از جمله مولفه های اساسی در فرآیندی همچون خمکاری می باشد. فولاد نورد گرم کیفیت بسیار مطلوبی نداشته و سطح آن صیقلی نمی باشد  و برروی خود نوعی اکسید را دارا می باشد که در دمای بالا بر روی آن شکل می گیرد.
همچنین در حین فرآیند سرد شدن در دمای اتاق، ورق مقداری دچار انقباض شده که این امر باعث ایجاد تنش های داخلی درون ماده می شود. به همین سبب در اندازه گیری ورق های تولیدی توسط این روش، در قسمت های مختلف ضخامت های گوناگونی مشاهده می شود (2 الی 5 درصد تفاوت). بعضا ورق پس از برش به دلیل آزاد شدن تنش های داخلی مقداری دچار دفرمگی نیز می گردد. ورق های نورد گرم را می توان به آسانی با لمس سطح آن ها تشخیص داد. همچنین آنها فاقد هرگونه فیلم روغنی بر روی خود می باشند.
از جمله گرید های پرکاربرد این ورق ها در بازار فولاد ST37 یا فوالد ST52 می باشند. بطور عامیانه به ورق های نورد گرم، ورق سیاه گفته می شود.

کاربردهای فولاد نورد گرم:

فولادهای نورد گرم هنگامی که تلرانس های ابعادی اهمیت بالایی نداشته باشند به کار می روند، زمینه های استفاده آنها بسیار بیشتر از فولادهای نورد سرد می باشد. مهمترین حسن این فولادها قیمت پایین آنها است. از جمله کاربرد این نوع فولاد می توان به صنایع ریلی، اتومبیل سازی، صنایع ساختمانی، لوله سازی و غیره اشاره کرد.

فولاد های نورد سرد:

کار سرد یکی از روش های شکل دادن فلزات می باشد که مزیت های زیادی نسبت به کار گرم دارد. از نظر فنی کار سرد شامل دو فرآیند نورد سرد و کشش سرد می باشد. از فرآیند نورد سرد برای تولید ورق ها و از فرآیند کشش سرد برای تولید مقاطع فولادی استفاده می شود.

فرآیند نورد سرد:

برخالف نورد گرم، نورد سرد در زیر دمای تبلور مجدد فلز انجام می شود. در ابتدا کل این فرآیند همانند نورد گرم می باشد، شکل اولیه را بدون استفاده از نیروی زیاد ایجاد می کنند سپس به فلز اجازه می دهند تا در دمای اتاق سرد شود. در مرحله بعدی ماده و ورق شکل گرفته اولیه توسط غلطک های مخصوص در یک فرآیند سرد کار در چندین مرحله شروع به کاهش ضخامت می کنند. محصول نهایی این پروسه ورق های فولادی از 0.5 میلیمتر تا 3 میلیمتر خواهد بود. در طول فرآیند نورد سرد از روغن به عنوان خنک کننده و روان کننده استفاده می شود. هرچه ورق فلز بین غلطک ها نازک می شود، سرعت آن افزایش می یابد. به دلیل استفاده از روغن در این فرآیند، کاهش سطح تماس بین غلطک ها و ورق رخ داده که باعث افزایش کیفیت سطح می شود. از این رو ورق های نورد سرد دارای سطح صیقلی و روغنی می باشند.
همانطور که این فرآیند در دمایی زیر دمای تبلور مجدد انجام می شود، پدیده کرنش سختی درون ورق اتفاق می افتد. غلطک ها باعث تغییر شکل پالستیک ورق شده در نتیجه مقاومت تسلیم فوالد نورد سرد بیشتر از فوالد نورد گرم خواهد بود.
به عنوان مثال، یک فولاد نورد گرم ممکن است دارای مقاومت تسلیم 235 مگاپاسکال باشد. در مقایسه با آن، یک فولاد نورد سرد با همان ترکیب شیمیایی دارای مقاومت تسلیم 365 مگاپاسکال است. مزایای اصلی کار سرد عبارتند از:
ابعاد دقیق محصول نهایی
سطح صاف و صیقلی
استحکام و خواص مقاومتی بیشتر
از جمله گرید های پرکاربرد این ورق ها در بازار فولاد ST12 یا فوالد ST13 می باشند، بطور عامیانه به ورق های نورد سرد، ورق روغنی گفته می شود.

کاربردهای فولاد نورد سرد:

نمونه هایی از کاربرد فولادهای نورد و کشش سرد شامل:
مبلمان فلزی
لوازم خانگی
آبگرمکن
ظروف فلزی
تیغه های فن
ماهیتابه ها
کیس کامپیوتر
هنگام انتخاب مواد اولیه مناسب برای محصول خود، اطمینان حاصل کنید که مواد اولیه انتخابی به کدام یک از دو روش فوق تولید شده است. صرف هزینه بیشتر برای موادی که در واقع به ویژگی های آن نیازی ندارید کاری اشتباه است.

کلام آخر:

همانطور که توضیح داده شد فولادهای نورد سرد کیفیت بهتر و بالاتری از نظر کیفیت سطح، مقاومت مکانیکی و استحکامی نسبت به فولادهای نورد گرم که هر دوی آنها از یک گرید و ترکیب شیمیایی میباشند، دارد. لذا شاهد آن هستیم که بطور عامیانه در بازار گفته می شود که ورق های نورد سرد یا همان ورق های روغنی مقاومت و استحکام کمتری نسبت به ورق های نورد گرم یا همان ورق سیاه دارند.
دلیل این موضوع این است که بطور معمول در بازار ورق های روغنی با گرید های ST12 یا ST13 موجود می باشند که به ترتیب استحکام حد تسلیم آنها 120مگا پاسکال و 130مگا پاسکال است. در صورتی که ورق های سیاه در بازار با گرید های ST37 یا ST52 موجود بوده که استحکام حد تسلیم آنها به ترتیب 370 مگاپاسکال و 520 مگاپاسکال می باشد که اعداد و استحکام هایی به مراتب بالاتراز ورق های روغنی موجود در بازار می باشد. همچنین ورق های روغنی و سیاه موجود در بازار دارای ترکیبات شیمیایی مختلف و غیر یکسانی هستند.