ورق آلیاژی، به عنوان یکی از نخستین محصولاتی که پس از اختراع آهن به بازار عرضه شد، می‌تواند نقش مهمی در تکامل صنعت و فناوری فلزات داشته باشد. این ورق‌ها، با تنوع بالا و کاربردهای گسترده، به عنوان یکی از پایه‌های اساسی صنایع مختلف شناخته می‌شوند. از جمله ویژگی‌هایی که این ورق‌ها را از سایر محصولات فلزی متمایز می‌کند، می‌توان به تنوع در ترکیبات آلیاژی آنها اشاره کرد.
ورق‌های آلیاژی، اغلب از ترکیب یک یا چند آلیاژ مختلف تشکیل شده‌اند که با هدف بهبود و تقویت خواص مکانیکی و شیمیایی طراحی می‌شوند. این آلیاژهای متنوع، امکانات جدیدی را برای مهندسین و تولیدکنندگان فراهم می‌کنند تا محصولاتی با عملکرد بهتر و کاربردهای گسترده‌تر ارائه دهند. از این رو، ورق‌های آلیاژی به عنوان ماده اولیه تولید انواع و اقسام محصولات فلزی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
یکی از ویژگی‌های بارز ورق‌های آلیاژی، مقاومت بیشتری در برابر شرایط مختلف محیطی است. این مقاومت می‌تواند شامل مقاومت در برابر دماهای بسیار بالا یا پایین، و همچنین محیط‌های خورنده مختلف باشد. این ویژگی‌ها این نوع ورق‌ها را به یک انتخاب اصلی برای صنایعی مانند صنایع خودروسازی، هوافضا، صنایع دریایی و غیره تبدیل کرده است.
بنابراین، با توجه به توانایی‌ها و ویژگی‌های منحصر به فرد آن، بررسی جزئیات و کاربردهای ورق‌های آلیاژی امری حیاتی و ضروری برای صنایع مختلف است. این بررسی می‌تواند به توسعه فناوری، بهبود عملکرد محصولات و افزایش کارایی در صنایع مختلف کمک کند.
ورق‌های آلیاژی، به دو دسته اصلی پرآلیاژ و کم‌آلیاژ تقسیم می‌شوند که هرکدام ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند. در واقع، این تقسیم‌بندی بر اساس میزان و نوع عناصر مورد استفاده در ترکیب آلیاژ صورت می‌گیرد.
در ورق‌های پرآلیاژ، میزان عناصر آلیاژی به طور قابل توجهی بیشتر از ورق‌های کم‌آلیاژ است. این عناصر می‌توانند به طور فزاینده‌ای به محتوای فلز اصلی اضافه شوند، که باعث تقویت ویژگی‌های مکانیکی و شیمیایی ورق می‌شود. از طرف دیگر، ورق‌های کم‌آلیاژ حاوی مقادیر کمتری از عناصر آلیاژی هستند که ممکن است برای کاربردهایی که نیاز به مقاومت و ویژگی‌های خاص دیگر ندارند، مناسب باشند.
در رده‌بندی این ورق‌ها بر اساس عنصر آلیاژی پایه که در ترکیب آلیاژ اصلی استفاده شده است، نام فلزی که این عنصر آلیاژی را تشکیل می‌دهد، تعیین کننده است. این نام‌گذاری به ما کمک می‌کند تا ویژگی‌های ورق را درک کنیم و بر اساس نیازهای مختلف صنایع، از آنها استفاده کنیم.
ورق آلیاژی چیست؟
آلیاژ، یک کلمه فرانسوی است که به معنای ترکیب و ادغام استفاده می‌شود. ورق آلیاژی، همانطور که از نامش پیداست، به نوعی از ورق فلزی اطلاق می‌شود که از ترکیبات مختلفی از عناصر تشکیل شده است. آلیاژ، یک ترکیبی است که شامل یک عنصر فلزی پایه و یک یا چند عنصر آلیاژی فلزی یا غیرفلزی است. در فرآیند ساخت آلیاژ، در ابتدا عنصر فلزی پایه ذوب می‌شود و سپس سایر عناصر به صورت مذاب به آن اضافه می‌شوند تا در نهایت تمام عناصر به یکدیگر مخلوط شوند. این عمل باعث می‌شود که عناصر مختلف در آلیاژ از یکدیگر قابل تمییز نباشند.
عناصر موجود در ترکیبات شیمیایی، تاثیر بسیار زیادی بر ویژگی‌ها و قیمت‌های مختلف محصولاتی مانند ورق‌های آلیاژی دارند. بسیاری از فلزات در حالت خالص دارای نقطه ذوب بالا هستند که این ویژگی می‌تواند فرآیند تولید و استفاده از آنها را تحت تاثیر قرار دهد. علاوه بر این، اغلب این فلزات در حالت خالص بسیار نرم و قابل انعطاف هستند که ممکن است باعث کاهش مقاومت و استحکام مکانیکی محصولات شود.
به علاوه، این فلزات در حالت خالص به شدت واکنش‌پذیر هستند که این ویژگی می‌تواند استفاده از آنها در صنایع مختلف را با چالش‌هایی مواجه کند. بنابراین، به دلیل این مشکلات و محدودیت‌ها، استفاده از ورق‌های آلیاژی می‌تواند یک راه‌حل موثر و کارآمد باشد. این ورق‌ها به طور ویژه طراحی می‌شوند تا در هر شرایط، دارای بهترین خواص شیمیایی و مکانیکی باشند و علاوه بر این، از نظر قیمت نیز مقرون به صرفه باشند. برای دستیابی به این هدف، آشنایی دقیق با تاثیر هر عنصر آلیاژی بر ویژگی‌های مختلف فلزات بسیار حیاتی و ضروری است.
در حال حاضر، تقریباً 90 درصد از فلزات در صنایع مختلف به صورت آلیاژ مورد استفاده قرار می‌گیرند. استفاده از ورق‌های آلیاژی، به دلیل داشتن ویژگی‌های منحصر به فرد، به عنوان یک گزینه بسیار جذاب و مورد توجه برای تولید محصولات متنوع در صنایع مختلف مطرح است.
این ورق‌ها، در مقایسه با فلزات خالص، کمتر شکل‌پذیر و انعطاف‌پذیر هستند، اما در عوض، دارای نقطه ذوب کمتری می‌باشند. این ویژگی می‌تواند به طور مستقیم به صرفه‌جویی در مصرف منابع و انرژی منجر شود. همچنین، ورق‌های آلیاژی، از جمله مزایای دیگر آنها، قابلیت بازیافت داشته و از لحاظ محیط زیست، بسیار ایمن و موثر هستند.
این ویژگی‌های جذاب و مطلوب، باعث شده که استفاده از ورق‌های آلیاژی در اکثر صنایع، به ویژه در صنایعی که به تولید محصولات پایدار و کارآمد توجه دارند، بسیار رایج و گسترده باشد. این محصولات نه تنها از لحاظ عملکرد و کارایی برتری دارند، بلکه از نظر محیط زیست نیز می‌توانند به بهبود و حفاظت از محیط زیست کمک کنند.
انواع ورق آلیاژی فولادی و کاربرد هر کدام
همانطور که شاید میدانید، فولاد به عنوان یکی از گسترده‌ترین و پرکاربردترین آلیاژهای صنعتی، در سراسر جهان مورد استفاده قرار می‌گیرد. این موضوع به خاطر قابلیت بی‌نظیر فولاد برای جذب و پذیرش عناصر آلیاژی به ویژه عنصر آهن است. از طریق افزودن عناصر مختلف، می‌توان انواع متنوعی از فولاد را تولید کرد، از فولاد‌های نرم تا فولاد‌های سخت و حتی الماسه‌ها.
فولاد اصولاً یک آلیاژ از آهن است که با افزودن مقادیر مختلفی از عناصری مانند کربن، سیلیسیم، منگنز، فسفر و گوگرد، تشکیل می‌شود. اما در مواقعی که نیاز به فولاد با ویژگی‌های خاص و اختصاصی باشد، از فولاد‌های آلیاژی استفاده می‌شود. این فولادها اغلب از ویژگی‌های مطلوب‌تری برخوردارند که با افزودن عناصر آلیاژی متنوع به آنها به دست می‌آید.
مهم‌ترین عناصری که به فولاد آلیاژی افزوده می‌شوند، شامل کربن، سیلیسیم، منیزیم، منگنز، مولیبدن، آلومینیوم، کلسیم، سدیم، کروم، نیکل، کبالت و مس هستند. ورق‌های آلیاژی را می‌توان از دو منظر، یعنی درصد عناصر آلیاژی و عناصر آلیاژی پایه، تقسیم‌بندی کرد.
در اینجا، پرکاربردترین انواع ورق‌های آلیاژی فولادی که در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند، معرفی خواهد شد.
ورق CK45
این نوع فولاد دارای ترکیب شیمیایی منحصر به فردی است که شامل عناصر آلیاژی چون سیلیسیم و منگنز می‌شود. به علت این ترکیبات خاص، استفاده از این ورق‌ها در صنایع مختلف، از جمله ساخت ماشین‌آلات سنگین و کشاورزی، میل‌لنگ‌های صنعتی، شافت‌های تراش‌کاری و محور پمپ‌ها، بسیار رایج است.
ویژگی‌های ماشین‌کاری این نوع ورق‌ها در شرایط نرمال و همچنین در فرآیند نورد گرم، بسیار مؤثر و کارآمد هستند. این ویژگی‌ها، از جمله استحکام و سختی بالا، همچنین مقاومت در برابر شرایط محیطی خورنده، این فولاد را به یک گزینه ایده‌آل برای برخی از بخش‌های حیاتی صنایع تبدیل کرده است.
ورق MO40
این نوع ورق آلیاژی، به عنوان یکی از زیرمجموعه‌های فولاد‌های کم‌آلیاژ و سخت محسوب می‌شود که از قابلیت عملیات حرارتی بالایی برخوردار است. این محصول، در صنایع نفت و گاز به‌طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد، از جمله در ساخت تجهیزات مختلف درون چاهی، قطعات مهم مانند پیچ و مهره، و ابزارهای صنعتی مثل دستگاه‌های فرزکار.
حضور عناصری چون کربن و منگنز در ترکیب شیمیایی این فولاد آلیاژی، باعث افزایش قابل توجهی در فرم‌پذیری و تحمل دماهای بسیار بالا می‌شود. به‌علاوه، اضافه‌شدن عناصری همچون کروم و مولیبدن به‌همراه درصدهای کمی از فسفر و گوگرد، خواصی از قبیل مقاومت سایشی، مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر ضربه را به این ورق آلیاژی ارائه می‌دهد.
ورق St52 (ورق سیاه)
این نوع ورق آلیاژی، به عنوان یکی از ورق‌های کم‌کربن و آتشخوار شناخته می‌شود که با کاهش مصرف فولاد، به کاهش هزینه‌ها در پروژه‌های عمرانی کمک می‌کند. با حضور عناصری همچون سیلیسیوم و منگنز در ترکیب این آلیاژ، یک ترکیب متناسب از استحکام و قابلیت شکل‌پذیری به وجود آمده است. این ورق، در ساخت ریل، بدنه جرثقیل، اسکلت پل و قطعات صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین، به دلیل عملکرد برتر در فرآیندهای جوشکاری، در کاربردهایی که نیاز به اتصالات جوش زیاد دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرد. این ویژگی‌ها باعث می‌شود که این نوع ورق آلیاژی به عنوان یک انتخاب مناسب و مورد توجه در صنایع مختلف شناخته شود.
ورق A516
این آلیاژ با حاوی عناصری همچون منگنز، مولیبدن و کروم، از ویژگی‌های خاصی برخوردار است که آن را به یک ماده مورد توجه در صنایع مختلف تبدیل کرده است. سختی بالا و توانایی تحمل فشار در شرایط سخت، از مهم‌ترین خصوصیات این ورق آلیاژی است که آن را به یک انتخاب برجسته در ساخت اتصالات و مخازنی که به فشار قرار می‌گیرند، تبدیل کرده است. همچنین، به عنوان یک نوع ورق آتشخوار، این محصول در صنعت ساختمان‌سازی به عنوان یک جزء اساسی در بسیاری از پروژه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد، زیرا توانایی مقاومت در برابر شرایط سخت را به ارمغان می‌آورد.
ورق A283
این ورق از ویژگی‌هایی همچون قابلیت جوشکاری و انعطاف بالا برخوردار است که آن را به یک ماده بسیار مطلوب در صنایع مختلف تبدیل کرده است. از این محصول در ساخت دیگ‌های بخار و مخازن تحت فشارهای پایین، سیم‌پیچ‌ها، لوله‌ها و مقاطع مختلف دیگر در برنامه‌های مختلف صنعتی استفاده می‌شود. این ویژگی‌ها، همچنین این محصول را برای استفاده در شرایط متنوع و مختلف تولید کرده و کاربردهای گسترده‌ای برای آن فراهم کرده است.
انواع ورق آلیاژی غیرفولادی و کاربرد هر کدام
آلیاژهای غیرآهنی که با نام فلزات رنگین شناخته می‌شوند، از جمله ترکیبات معروفی هستند که در صنایع گوناگون به کار می‌روند. این آلیاژها به دلیل مقاومت بالای خود در برابر خوردگی، همچنین ویژگی‌های برجسته در زمینه رسانایی حرارتی و الکتریکی، از اهمیت ویژه‌ای برخوردارند. با وجود اینکه آلیاژهای فلزات رنگین دارای وزن کمتری نسبت به آلیاژهای آهنی هستند، اما به دلیل مقاومت کمتر در برابر دماهای بالا، کاربردهای گسترده‌تری در صنایع مختلف دارند. در ادامه، به معرفی انواع پرکاربرد ورق‌های آلیاژی غیر فولادی خواهیم پرداخت.
ورق آمالگام
موادی همچون فلز جیوه، روی، نقره، قلع، مس، پالادیوم و طلا در ترکیب آلیاژ استفاده می‌شوند تا ورق‌های آمالگام تولید شوند و خصوصیات ویژه‌ای به آنها ببخشند. حضور فلز جیوه و مس در این آلیاژ باعث افزایش قدرت و انعطاف آن می‌شود، اما افزودن بیش از حد عنصر قلع ممکن است باعث کاهش استحکام آن شود و از مقاومت آن کاسته شود. آلیاژ آمالگام با حضور عنصر روی، در برابر خوردگی مقاومت بیشتری از خود نشان می‌دهد و این ویژگی مهم آن را برای محیط‌هایی که با خوردگی روبرو هستند، بسیار مناسب می‌سازد. همچنین، درصد فلز جیوه در ترکیب این آلیاژ می‌تواند وضعیت فیزیکی آن را به شکل مایع، خمیری یا جامد تعیین کند و این تنوع در وضعیت فیزیکی، آن را برای کاربردهای مختلف و متناسب با شرایط محیطی مختلف، قابل استفاده می‌سازد.
ورق پیوتر
ورق پیوتر، به عنوان یک نوع ورق چکش‌خوار و نرم، با ویژگی بارز انعطاف‌پذیری بسیار، به شکلی که برای ساخت محصولات با طراحی سه‌بعدی بسیار مناسب و مؤثر است، شناخته می‌شود. این ورق، در ترکیب شیمیایی خود بیشترین ترکیب را از قلع دارد که تا 92 درصد از مجموع ترکیبات آن را تشکیل می‌دهد. همچنین، عناصری مانند آنتیموان، مس، بیسموت و در برخی موارد نقره نیز در این آلیاژ حضور دارند. اگرچه در برخی موارد، این آلیاژ ممکن است حاوی سرب نیز باشد، اما در صورت استفاده از آن برای ساخت وسایل تزئینی یا مجسمه‌ها، معمولاً از سرب خالی استفاده می‌شود تا به خصوصیت‌های خاص آن، همچون انعطاف‌پذیری و سهولت در فرآیند تزئینات، افزوده شود.
ورق قلع‌اندود
فرآیند پوشاندن سطح فلزات با استفاده از فلز قلع را قلع‌اندود کردن نامیده می‌شود. اعمال یک لایه نازک از قلع بر روی ورق‌های فولادی، مقاومت آنها را در برابر خوردگی افزایش می‌دهد. میزان حضور قلع در ترکیب این ورق‌ها، تأثیر مستقیمی بر سختی آنها دارد. این ورق‌ها به سه دسته تمپر 2، 3 و 4 با درجه‌های مختلف سختی تقسیم می‌شوند. بیشترین کاربرد ورق آلیاژی قلع‌اندود در صنایعی همچون کنسروسازی، بسته‌بندی رنگ، خودروسازی و ساخت نرده‌ها دیده می‌شود. این ورق‌ها علاوه بر مقاومت در برابر فرسایش، قابلیت‌هایی همچون فرم‌پذیری، لحیم‌کاری، جوش‌پذیری و خم‌کاری را نیز دارا هستند. همچنین، ظاهر درخشان و جذابیتی نیز در این محصول مشاهده می‌شود. بر اساس مقاومت در برابر خوردگی، ورق‌های قلع‌اندود با مواد مجاور خود به‌سختی واکنش نشان می‌دهند و امکان بازیافت آنها نیز به راحتی وجود دارد. این ویژگی‌ها باعث می‌شود که بتوان این ورق‌ها را به‌راحتی در ظروف پخت‌و‌پز و بسته‌بندی مواد غذایی استفاده کرد، بدون هیچ نگرانی مربوط به اثرات جانبی.
ورق‌های برنز
این آلیاژ ترکیبی از عناصر قلع و فسفر است که به یکدیگر می‌پیوندند تا ویژگی‌های منحصر به فردی را در این ورق ایجاد کنند. حضور عنصر فسفر باعث نرمی، افزایش انعطاف و افزایش شکل‌پذیری این ورق می‌شود، در حالی که حضور عنصر قلع باعث افزایش مقاومت آن در برابر خوردگی می‌شود. ورق‌های این آلیاژ دارای مقاومت بالایی در برابر سایش هستند و به دلیل حضور مس در ترکیب شیمیایی آن، دارای رسانایی الکتریسیته مناسبی می‌باشند. ویژگی‌های دیگری همچون ضریب اصطکاک پایین، استحکام بالا در کنار انعطاف پذیری و الاستیسیته بالا و ریزدانه بودن، این ورق‌ها را از سایر محصولات متمایز می‌کند. این محصولات عمدتاً در صنایع الکترونیک، ساخت قطعات کامپیوتر، حمل و نقل سوخت هسته‌ای، ساخت پیچ و مهره، و ساخت پروانه کشتی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
ورق آلیاژی برنج
آلیاژ برنج یک ترکیب است که از دو عنصر، روی و مس، تشکیل شده است. حداکثر درصد مس در این ترکیب تا 40 درصد می‌باشد. در این آلیاژ، علاوه بر مس و روی، عناصر افزودنی دیگری نیز وجود دارند که شامل نیکل، سیلیسیم، قلع، آرسنیک، فسفر، آلومینیوم، منگنز و سیلیکون می‌شوند. ورق‌های آلیاژی برنج در صنایع مختلفی مانند دکوراسیون، ساخت قفل، تولید چرخ‌دنده، بلبرینگ، دستگیره، پوشش مهمات، دریچه و لوله‌کشی کاربرد دارند. حضور عنصر روی در این ترکیب باعث افزایش مقاومت به خوردگی آن می‌شود.
وضعیت تولید، خرید و فروش ورق‌های آلیاژی در ایران
ایران، همراه با سایر کشورهای خاورمیانه از جمله ترکیه، عربستان و امارات، به عنوان یکی از اصلی‌ترین واردکنندگان ورق آلیاژی در این منطقه شناخته می‌شود. آمارهای سال 2016 نشان می‌دهد که حدود 5.9 درصد از کل صادرات جهانی ورق آلیاژی به کشورهای خاورمیانه انجام شده است. در سال 2015، ایران با داشتن سهم 18 درصدی از بازار وارداتی خاورمیانه، پس از ترکیه، بزرگ‌ترین واردکننده ورق آلیاژی در این منطقه بوده است. به عنوان مثال، ورق آلیاژی CK45 در حال حاضر از کشورهای اوکراین و کره جنوبی وارد می‌شود. افزایش و توسعه در واردات ورق آلیاژی، نشان‌دهنده رشد و توسعه صنایع در ایران و دیگر کشورهای اشاره شده است. این بخاطر این است که ورق آلیاژی محصولی با کاربردهای پیشرفته در صنعت است و افزایش تقاضا برای این محصول به‌ویژه در کشورهایی که در حال توسعه صنعتی هستند، قابل مشاهده است.
با وجود واحدهای تولید ورق آلیاژی در ایران، از جمله مجموعه فولاد آلیاژی ایران، تأمین این محصول برای صنایع مادری مانند خودروسازی، نفت و گاز، پتروشیمی و ابزارسازی از اهمیت بسیاری برخوردار است. بومی‌سازی و تولید فولادها و آلیاژهای جدید هر سال در واحدهای تولید داخلی انجام می‌شود. بیشتر ورق آلیاژی مورد نیاز صنایع در ایران توسط شرکت‌هایی همچون فولاد مبارکه اصفهان، کاویان، اکسین اهواز و فولاد آلیاژی ایران تأمین می‌شود، یا از طریق واردات از کشورهایی مانند کره، چین و اوکراین به دست می‌آید.
جمع‌بندی
همانطور که مشاهده می‌کنید، تنوع در ورق‌های آلیاژی بسیار وسیع است، و این موضوع باعث شده تا کاربردهای مختلفی برای آنها مطرح شود. این مسئله به وضوح نشان می‌دهد که در تحلیل ورق‌های آلیاژی، هر عنصری در ترکیب شیمیایی ورق حضور دارد و حتی تغییرات کوچک در میزان آن می‌تواند خواص مکانیکی و شیمیایی آن را تحت تأثیر قرار دهد. با تغییر در نوع و مقدار عناصر موجود در ترکیب آلیاژ، می‌توان به تنوع بیشتری در محصولات دست یافت و در نتیجه تولید هر محصولی با ویژگی‌های خاص ممکن خواهد شد. اما نکته‌ای که مورد توجه است این است که در تولید ورق‌های آلیاژی جدید، خواص مختلفی باید در نظر گرفته شود. به عنوان مثال، ترکیبی از خصوصیات مختلف فلزات می‌تواند کارآمدتر باشد.
