به طور کلی دو نوع ورق فولادی در صنعت فولاد وجود داشته که به نام های ورق سرد و ورق گرم شناخته می شوند و قیمت ورق برای هر دو نوع نورد متفاوت می باشد. ورق خروجی فرایند نورد گرم دارای سطحی نسبتا خشن می باشد و تلرانس های ابعادی آن نیز زیاد دقیق نمی باشد. در نورد گرم ضخامت ماده حدودا از 25 به 6 میلی متر کاهش می یابد. اگر محصول نازک باشد ( ضخامت تا 6 میلی متر) ورق می تواند به دور محوری پیچانده شود و کویل های ورق را تشکیل دهد.
این کویل ها ماده اولیه برای فرایند نورد سرد می باشند. در نورد سرد ورق هایی با پرداخت سطح بالا و تلرانس های کمتر و ضخامت بسیار کم حاصل می شود. برای مثال ورق های فولادی تا ضخامت 200 میکرومتر و فویل آلومینیوم تا ضخامت 8 میکرومتر می تواند در این فرایند حاصل شوند.
کاهش ضخامت فویل های آلومینیم معمولا در یک پاس یعنی با استفاده از یک قفسه صورت می پذیرد. در صورتی که در مورد فولاد از چندین قفسه استفاده می شود. برای مثال در اکثر کارخانجات فولادسازی برای تولید ورقی با ضخامت 18/0 تا 4 میلی متر از پنج قفسه کاری استفاده می شود.
قطر غلتک سرد باید نسبت به کاهش ضخامت کوچک باشد، در غیر این صورت نیروی زیاد نورد باعث تخت شدن غلتک ها شده و کاهش ضخامت را مشکل می کند. از طرف دیگر غلتک های کوچک تحت نیروی نورد خم شده و امکان تولید ورق با ضخامت یکنواخت را از بین می برد.
برای جلوگیری از خم شدن غلتک نورد از یک سری غلتک هایی با قطر بزرگ استفاده می شود که به عنوان تکیه گاه نورد مورد استفاده قرار می گیرند و به غلتک پشتیبان مشهور می باشند. همچنین غلتک هایی که با ورق در تماس می باشند و فرایند نورد را انجام می دهند به غلتک های کار مشهور می باشند.
در حال حاضر از انواع ترکیبات غلتک های پشتیبان و غلتک کار استفاده می شود ولی معمول ترین آن ها ترکیبی است که در آن یک غلتک کار به وسیله دو غلتک پشتیبان نگه داری می شود و در یک قفسه مجموعا از شش غلتک استفاده می گردد. از انواع ورق سرد می توان به ورق گالوانیزه و ورق روغنی اشاره کرد که بسته به تفاوت کاربرد قیمت ورق گالوانیزه و قیمت ورق روغنی متفاوت می باشد.
اصطکاک نقش اساسی را در نورد سرد به عهده دارد. تمام انرژی تغییر شکل مورد نیاز برای ورق به وسیله تنش برشی از غلتک های کار به ورق انتقال پیدا می کند. این بدان معنا است که هرچه اصطکاک بین ورق و غلتک بیشتر باشد ورق راحت تر می تواند نورد شود. ولی در عوض اصطکاک زیاد دارای معایبی نیز می باشد. اگر اصطکاک بسیار زیاد باشد کیفیت سطح ورق نورد شده پایین می آید و بر قیمت ورق تولیدی تاثیرگذار می باشد.
دلیل پایین آمدن کیفیت سطح ایجاد جوش های موضعی بین ورق و غلتک در اثر اصطکاک زیاد می باشد. عیب دیگر اصطکاک زیاد افزایش دما می باشد که باعث ایجاد انواع عیوب در ورق و غلتک می گردد. دلیل دیگر برای کم کردن تنش برشی روی سطوح محدود نمودن نیروی نورد می باشد.
تنش برشی زیاد منجر به فشار زیاد در ناحیه نورد می گردد که این فشار زیاد به نوبه خود تغییر شکل الاستیک قفسه و غلتک ها را زیاد کرده و این خود امکان ایجاد ضخامت های پایین را از بین می برد و در نهایت اصطکاک زیاد مصرف انرژی را بالا می برد. البته اصطکاک به تنش تسلیم برشی محدود می شود. اگر اصطکاک به این مقدار بحرانی برسد ورق دیگر لغزش نداشته و به غلتک می چسبد و ورق به وسیله برش در داخل ماده تغییر شکل می دهد. این پدیده اصطکاک چسبنده نامیده می شود.
با استفاده از یک روان ساز ، ورق و غلتک به وسیله یک فیلم مایع یا جامد روانساز از یکدیگر جدا می شوند. به دلیل اینکه تنش برشی روانساز بسیار کم تر از تنش تسلیم برشی ورق می باشد اصطکاک به مقدار زیادی کم می شود. از طرف دیگر اگر اصطکاک خیلی کم باشد غلتک ها روی ورق می لغزند و دیگر عملیات نورد انجام نمی شود.
بنابراین مشخص است که یک مقدار بهینه برای اصطکاک وجود دارد که نیروی نورد و انرژی تغییر شکل را مینیمم می کند. معمولا مقدار اصطکاک با استفاده از یک مدل ریاضی که با داده های تجربی ترکیب شده است محاسبه می گردد. تمامی این عوامل در تعیین نهایی قیمت ورق موثر می باشند.
در سال های اخیر بررسی مشخصات سطح تمام شده و نهایی ورق های نورد سرد اهمیت روز افزون و زیادی یافته است. تولیدکنندگان ورق فولادی تحت فشار تقاضای مشتریان می بایست خواسته های آنان را در مورد ابعاد و دامنه اندازه های میکرو سطح نهایی برآورده کنند که بر قیمت ورق مورد تقاضا تاثیرگذار می باشد.
اما در مورد امکانات و عملیات نهایی روی سطح ورق مشکلات مختلفی وجود دارد. نه تنها در ایجاد سطح نهایی مطلوب بلکه در توافق روی اندازه گیری مشخصات سطح، و حتی پیچیده تر در انتخاب پارامترهای سطح نهایی که در تعیین تناسب یک سطح تمام شده با یک کاربرد معین نقش دارند. به عنوان مثال واضح است که قابلیت پرس و کشش ورق اتومبیل با سطح تمام شده ورق متناسب است.
مقادیر موجود زبری قابل قبول به صورت تجربی تعیین شده است و باید مشتری را طوری قانع کند که مطمئن شود قابلیت پرس این ورق با محصولات تولیدکننده های دیگر یکسان یا از آن ها بیشتر است. قسمت ها و قطعات فرم داده شده که از این ورق ساخته شده است باید رنگ شود تا مشتری متقاعد گردد که سطح ظاهری رنگ شده کیفیت بالایی دارد و تمام قسمت ها از رنگ پذیری یکنواختی برخوردارند.
برای برآورده کردن این خواسته ها و سایر تقاضاهای مشتریان، تولیدکنندگان باید درک و فهم خود را از مشخصات سطح تمام شده بسیار بیشتر از آنچه تاکنون بوده است گسترش دهند. آن ها باید بتوانند رابطه بین طبیعت سطح و اندازه گیری مشخصات سطحی را بیابند و برای این کار لازم است محصول خود را ارزیابی کرده و عملیات سطحی را به منظور رسیدن به سطح نهایی مطلوب کنترل کنند.
شاید مهمتر از این نکته، با این دانش و اطلاعات از تقاضاهای محدود کننده غیر عملی و غیر ضروری در مورد سطح نهایی چشم پوشی کنند. انتظارات امروزی از ورق سرد فقط محدود به تلرانس های خیلی کم در جهت طول و عرض نمی شوند بلکه وضعیت مناسب سطح را نیز شامل می گردد.
این مطلب که فقط اندازه های تکنیکی به دست آید کفایت نمی کند بلکه بیشتر مقصود به دست آوردن ورق های سرد با سطوح از پیش تعریف شده براساس کاربرد مورد نظر می باشد تا برای عملیات مورد نظر (مانند کشش عمیق یا پوشش سطحی دادن به ورق ها) مناسب باشد.
در خیلی موارد یکنواختی وضعیت سطح از میانگین زبری مهم تر است و بر قیمت ورق آهن نیز تاثیرگذار می باشد. زبری سطح نقش تعیین کننده ای در کیفیت سطح دارا می باشد. زبری پارامتر مهمی در میزان اصطکاک سطح و در فرایند کشش عمیق همچنین میزان چسبندگی پوشش سطحی ورق ها می باشد.
ساختار زبری سطح ورق های فولادی برای فرایند کشش عمیق بیش از هر چیز به وسیله شرایط نورد تمپر ورق های آنیل شده، تعیین می شود یک پارامتر عملیاتی مهم در دستگاه نورد تمپر شدت (میزان کاهش) تمپر می باشد. از عوامل موثر دیگر نیز می توان موارد زیر را ذکر کرد:
ضخامت ورق، زبری نهایی ورق، کشش ورق، قطر غلتک، سرعت ورد تمپر و استفاده از روغن کاری. تولید ورق های با سطح خوب بنا به دلایل بالا چندان ساده نیست زیرا سوالات زیادی هنوز توضیح داده نشده باقی مانده است. تولید یک سطح ایده آل از لحاظ هندسی (یعنی کاملا صاف) با وسایل موجود مشکل است. سطح موجود همیشه از چند فرورفتگی و برآمدگی نامنظم تشکیل می شود که بر قیمت ورق نهایی نیز تاثیرگذار می باشد.
تمام استانداردهای موجود مبنای اندازه گیری شان از پروفیل عمقی روی سطح است. برای این پروفیل جهت مشخص کردن اندازه های سطح باید یک سیستم پوششی را تعریف نماییم.
اساسا دو نوع سیستم پوششی وجود دارد:
در هر دو سیستم این مساله مشترک است که پروفیل پوششی که روی آن تغییر فرم ایجاد می شود از سطح بیرونی ورق به سمت پروفیل سطحی قرار داده شده است در حالی که در سیستم M خط میانی مبنای پوشش می باشد. برای سیستم E خط بالایی مبنا قرار می گیرد. براساس سیستم M امکان پذیر نسیت که بتوان امواج را از زبری متمایز نمود. در حال حاضر دستگاهی که بتواند دقیقا براساس سیستم M و E اندازه گیری کند وجود ندارد.
روش M یا سیستم خط میانی تمام اندازه های خط مرکزی پروفیل را ثبت می کند. این خط مرکزی توسط جریان الکترونی تنظیم می شود و باید خطی باشد که مساحت قله محصور در بالای این خط با سطح دره ای که در پایین آن قرار دارد برابر باشد. در دستگاه های محاسبه میانگین نیز از خط میانی استفاده می شود.
روش دیگر براساس متد E با سیستم پیچیده ای استوار است که در این سیستم خط مرجع مکان هندسی مرکز دایره ای است که قطر آن با توجه به مشخصه های ویژه نورد تعیین می شود. چون سیستم M که توسط جریان الکترونی کار می کند نتایج رضایت بخشی به دست داده لذا کاربرد بیشتری دارد.
برای مشاهده قیمت پروفیل امروز می توانید به صفحه اول سایت مرکز آهن یا منوهای مربوطه در ابتدای سایت مراجعه نمایید.
روش های مترولوژی یا اندازه گیری سطح نهایی در صنعت ابزار ماشین توسعه یافته است. با ظهور تولید انبوه و قطعات قابل تعویض دقت ساخت قطعات بسیار افزایش یافته و با رسیدن تلورانس های ماشین کاری به مقدار ارتفاع قله ها و زبری های سطح نهایی، ابزارهای دستگاهی و آزمایشگاهی برای ارزیابی سطح تمام شده و نهایی مورد نیاز واقع شد و به خاطر دقت و سرعت زیاد در ارزیابی سطح نهایی جانشین تشخیص بصری و لامسه ای شد.
پیشرفت های گسترده و فراوانی در مترولوژی سطح ماشین شده وجود دارد که این پیشرفت ها رابطه مستقیمی با تکنیک های امروزی که در مورد سطح ورق اعمال می شود دارند. اولین مورد از این پیشرفت ها اختراع پروفیلوگراف توسط اشمالتز در سال 1929 است.
در این دستگاه با حرکت یک قلم نوک تیز ظریف روی یک سطح و تقویت حرکت قلم توسط یک اهرم نوری تصویر سطح مقطع عمودی سطح نمونه روی یک صفحه فتو گرافیک رسم می شود. با افزایش ابعاد عمودی نسبت به ابعاد افقی یک طرح رسم شده از پروفیل سطح به دست می آید. این عملیات بر قیمت ورق نهایی تاثیرگذار می باشد.
روش پروفیل گراف یک روش بسیار ظریف و حساس و روش اخیر بسیار مشکل و پر زحمت می باشد که این دو عامل استفاده از آن ها را برای ارزیابی سریع سطح نهایی مشکل می کند. برای پاسخ دادن به این نیاز دستگاه های محاسبه میانگین زبری توسعه یافت.
ابتدا توسط آبوت و همکاران او دستگاه پروفیلومتر ساخته شد و پس از آن دستگاه سرفاندیکاتور (نمایشگر سطح) که توسط بیشتر تولیدکنندگان و مشتریان فولاد مورد استفاده قرار گرفت. هردوی این دستگاه ها از نوع ردیاب قلمی بودند که با حرکت عمودی قلم یک سیگنال الکترونیکی ایجاد و تقویت شده و بر روی یک متر کالیبره شده به صورت میانگین عددی زبری نمایش داده می شد.
استفاده از این دستگاه ها طبیعتا محدودیت هایی دارد. اگر به عنوان مثال پروفیل دارای شیب های تند باشد یا در عمق خود دارای فرورفتگی هایی به سمت دو طرف باشد در این صورت نمی توان انتظار داشت که سطح فوق به وسیله این دستگاه به صورت درست و صحیح نشان داده شود. اگر عمق گودی ها بر روی پروفیل بسیار تنگ باشد در این حالت نوک این سوزن نمی تواند تا انتهای گودی نفوذ کند. دقت اندازه گیری از پارامترهای زیر تاثیر می پذیرد:
در کنار خطاهای مکانیکی می باید خطاهای الکتریکی دستگاه اندازه گیری را نیز در نظر گرفت به این ترتیب هنگام استفاده از انواع مختلف این دستگاه ها باید انتظار ارقام اندازه گیری متفاوتی را داشت. در هر صورت هنگام اندازه گیری با دو دستگاه مختلف از این نوع بایستی نتایج اندازه گیری یکسانی با اختلاف حداکثر 10 درصد به دست آید. اصلاح این روش های اندازه گیری مشخصات سطحی مفاهیم جدیدی در مورد مترولوژی سطحی ارائه می دهد.