همه چیز درباره ورق فلزی، مواد، سایزهای استاندارد و روش های تولید

امروزه ورق فلزی مبنای تمام علوم مهندسی است. ورق فلزی را در همه جا می بینیم. از خودروها و ماشین آلات گرفته تا نمای ساختمان و مبلمان خانه.

برای بهره وری کامل از ورق فلزی، مهندسان ابتدا باید درباره آن اطلاعاتی کسب کنند. این اطلاعات شامل اندازه گیری های استاندارد، مواد، تفاوت در تولید و روش های شکل دهی است.

ورق فلزی چیست؟

ورق فلزی یکی از اشکال فلز است که در بازار خرید و فروش می شود. ورق فلزی در واقع به تکه ای از فلز گفته می شود که ضخامت بین 0.5 تا 6 میلی متر دارد.

با این حال به غیر از ضخامت، واحدهای اندازه گیری دیگری برای دسته بندی فلزات وجود دارد.

میلی متر، میل (یکای انگلیسی) و گیج

فویل و ورق بسیار شبیه هم هستند با این تفاوت که ضخامت آنها متفاوت است. ضخامت به سه روش میلی متر، میل (یکای انگلیسی) و گیج اندازه گیری می شود. در حالیکه میلی متر واحدی آشنا است ولی میل و گیج فقط در مهندسی و تولید رایج هستند.

یک میل برابر با یک هزارم اینچ است. از آنجایی که بریتانیایی ها اغلب از “میل” به عنوان جمع میلی متر استفاده می کنند، ممکن است کمی گیج کننده باشد ولی تفاوت آنها مهم است.

گیج واحد دیگر اندازه گیری ضخامت ورق فلزی است. اگرچه استانداردهای رسمی، استفاده از گیج را توصیه نمی کنند ولی باز هم رایج هستند. گیج بیانگر ضخامت یک فلز نسبت به وزن آن در هر فوت مربع است. عدد گیج بالاتر به معنای ضخامت کمتر است.

گیج	استاندارد آمریکا برای ورق فولادی به اینچ (معادل آن به میلی متر)	ضخامت فولاد به اینچ (معادل آن به میلی متر)	ضخامت فولاد گالوانیزه به اینچ (معادل آن به میلی متر)	ضخامت فولاد زنگ نزن به اینچ (معادل آن به میلی متر)	ضخامت آلومینیوم به اینچ (معادل آن به میلی متر)
3	0.2500 (6.35)	0.2391 (6.07)	–	–	–
4	0.2344 (5.95)	0.2242 (5.69)	–	–	–
5	0.2188 (5.56)	0.2092 (5.31)	–	–	–
6	0.2031 (5.16)	0.1943 (4.94)	–	–	0.162 (4.1)
7	0.1875 (4.76)	0.1793 (4.55)	–	0.1875 (4.76)	0.1443 (3.67)
8	0.1719 (4.37)	0.1644 (4.18)	0.1681 (4.27)	0.1719 (4.37)	0.1285 (3.26)
9	0.1563 (3.97)	0.1495 (3.80)	0.1532 (3.89)	0.1563 (3.97)	0.1144 (2.91)
10	0.1406 (3.57)	0.1345 (3.42)	0.1382 (3.51)	0.1406 (3.57)	0.1019 (2.59)
11	0.1250 (3.18)	0.1196 (3.04)	0.1233 (3.13)	0.1250 (3.18)	0.0907 (2.30)
12	0.1094 (2.78)	0.1046 (2.66)	0.1084 (2.75)	0.1094 (2.78)	0.0808 (2.05)
13	0.0938 (2.38)	(0.0897) (2.28)	0.0934 (2.37)	0.094 (2.4)	0.072 (1.8)
14	0.0781 (1.98)	0.0747 (1.90)	0.0785 (1.99)	0.0781 (1.98)	0.0641 (1.63)
15	0.0703 (1.79)	0.0673 (1.71)	0.0710 (1.80)	0.07 (1.8)	0.057 (1.4)
16	0.0625 (1.59)	0.0598 (1.52)	0.0635 (1.61)	0.0625 (1.59)	0.0508 (1.29)
17	0.0563 (1.43)	0.0538 (1.37)	0.0575 (1.46)	0.056 (1.4)	0.045 (1.1)
18	0.0500 (1.27)	0.0478 (1.21)	0.0516 (1.31)	0.0500 (1.27)	0.0403 (1.02)
19	0.0438 (1.11)	0.0418 (1.06)	0.0456 (1.16)	0.044 (1.1)	0.036 (0.91)
20	0.0375 (0.95)	0.0359 (0.91)	0.396 (1.01)	0.0375 (0.95)	0.0320 (0.81)
21	0.0344 (0.87)	0.0329 (0.84)	0.0366 (0.93)	0.034 (0.86)	0.028 (0.71)
22	0.0313 (0.80)	0.0299 (0.76)	0.0336 (0.85)	0.031 (0.79)	0.025 (0.64)
23	0.0281 (0.71)	0.0269 (0.68)	0.0306 (0.78)	0.028 (0.71)	0.023 (0.58)
24	0.0250 (0.64)	0.0239 (0.61)	0.0276 (0.70)	0.025 (0.64)	0.02 (0.51)
25	0.0219 (0.56)	0.0209 (0.53)	0.0247 (0.63)	0.022 (0.56)	0.018 (0.46)
26	0.0188 (0.48)	0.0179 (0.45)	0.0217 (0.55)	0.019 (0.48)	0.017 (0.43)

 

از آنجایی که ضخامت به وزن یک فلز مرتبط است، ضخامت واقعی (میلی متر) یک گیج یکسان، برای فلزات مختلف متفاوت است (به عنوان مثال فولاد 12 میلی متر در مقابل آلومینیوم 12 میلی متر).

فویل و ورق و صفحه

پس از بررسی سیستم های اندازه گیری اصلی، اکنون می توانیم به دسته بندی فویل و ورق بپردازیم. برای این منظور، می خواهیم میلی متر را به عنوان واحد اندازه گیری انتخاب کنیم.

فویل فلزی

اصطلاح فویل فلزی بیشتر در مورد آلومینیوم رایج است که اغلب به آن، فویل آلومینیومی گفته می شود. ضخامت فویل معمولا تا 0.2 میلی متر است.

ورق فلزی، مورد بعدی است. ضخامت ورق فلزی از 0.5 شروع می شود و تا 6 میلی متر هم می رود. ضخامت های بالای 6 میلی متر صفحه فلزی نام دارد.

شکل دهی ورق فلزی آسان است ولی مقاومت زیادی دارد. ورق فلزی با قیمت نسبتاً ارزانی که دارد برای اکثر اهداف مهندسی مناسب است. به همین دلیل است که آن را همه جا در اطراف خود می بینیم.

در انتهای این مقاله، در مورد روش های مختلف شکل دهی ورق فلزی بحث خواهیم کرد.

مواد رایج

تقریباً تمام فلزات مهندسی رایج به شکل ورق استفاده می شوند. برخی از این مواد عبارتند از فولاد کربن، فولاد ضد زنگ، مس و آلومینیوم. انتخاب ورق مناسب، به کاربرد و الزامات محصول شما بستگی دارد.

ورق های فلزی، ویژگی های مکانیکی یکسانی به عنوان فلز پایه دارند. از این رو، ورق های فلزی مقاومت کششی و دوام مناسب برای کاربردهای ساختمانی و ماشین آلات دارند.

در عین حال، از ورق های مسی به عنوان نمای ساختمان های مدرن استفاده می شود.

سایزهای استاندارد

اندازه گیری های استاندارد برای سایز و ضخامت ورق اعمال می شود. تولید ورق های فلزی با سایزهای بزرگ نیاز به جوشکاری دارد، برای همین حتما جدول زیر را نگاه کنید.

 

 

عرض ورق (میلی متر)
3000						بسیار بزرگ
2500
2000
1500			سایز بزرگ
1250		سایز متوسط
1000	سایز کوچک
طول ورق (میلی متر)	2000	2500	3000	4000	6000	8000	12000

 

دانستن اندازه های استاندارد ورق در بهینه سازی طرح بندی قطعات کمک می کند. بارها اتفاق افتاده است که قطعه ای برای تولید سفارش داده شده است ولی کمی بزرگتر از اندازه استاندارد است. این یعنی ضایعات بیشتر و در نتیجه هزینه های بیشتر برای مشتری.

همچنین، نکته دیگری که در اینجا باید به آن توجه کرد، در دسترس بودن اندازه های مختلف ورق است. در حالی که ورق های کوچک ، متوسط و بزرگ تقریباً همیشه در انبار تولید کنندگان ورق فلزی موجود است، ولی ورق های بسیار بزرگ ممکن است در انبار موجود نباشند.

همچنین، ممکن است ماشین آلات لازم برای برش ورق های بزرگ وجود نداشته باشد. بنابراین داشتن دانش تولید ورق در سایزهای بسیار بزرگ در اینجا مفید است.

گاهی اوقات می توانید دو ورق کوچکتر را به هم جوش دهید اما این راه حل بهینه نیست. به خصوص زمانی که بحث زیبایی شناسی پروژه در میان باشد.

ضخامت استاندارد ورق فلزی

ضخامت استاندارد برای ورق فلزی (میلی متر)
50		ورق گرم S235، S355، S420				نورد گرم
45
40
35
30
25
20
16
15
12
10
8
6
5					نورد سرد
4
3	نورد سردDC01
2.5
2
1.5
1.2
1
0.8			DC01+ZE50 DX51D+AZ180 DX51D+Z275MAC
0.7
0.5
فولاد ساختمانی			فولاد پوشش دار		استنلس استیل		آلومینیوم	مس

 

جدول بالا ضخامت استاندارد ورق فلزی و صفحات فلزی را نشان می دهد. همانطور که می بینید، هر یک از فلزها، استانداردهای خودشان را دارند.

البته حتما استثنائاتی درباره این جدول وجود دارد. به دلیل اینکه هزینه خرید مجدد مواد اولیه زیاد است، به شما پیشنهاد می کنیم با این ضخامت ها آشنا شوید.

تفاوت ورق فلزی نورد گرم و نورد سرد

دو روش برای تولید ورق فلزی وجود دارد: نورد گرم و نورد سرد. با نگاه به جدول ضخامت استاندارد بالا، می توانید ببینید که چگونه از این دو روش استفاده شده است. در مورد فولاد ساختمانی، نورد سرد تا ضخامت 3 میلی متر می رود. در ضخامت های بالاتر از 3 میلی متر، ورق های فلزی برای مقاصد مقرون به صرفه، نوردکاری گرم می شوند.

اگرچه فرایند نورد گرم دوباره از ضخامت 3 میلی متر برای استنلس استیل شروع می شود ولی نورد سرد تمامی ضخامت ها را پوشش می دهد یعنی تا 6 میلی متر.

برای کاربردهای مهندسی، تفاوت قائل شدن بین این دو روش مهم است. برای کاربردهای دقیق، الویت به نوردکاری سرد داده می شود زیرا کنترل بیشتری روی ابعاد نهایی وجود دارد. دلیل آن اینست که فولاد نورد گرم پس از خنک شدن، حجم آن کمی کاهش پیدا می کند و ممکن است شکل آن کمی تغییر کند.

روش های فرمینگ (شکل دهی) ورق فلزی

در نهایت به روش های فرمینگ ورق فلزی می رسیم. گزینه های زیادی روی میز برای این کار وجود دارد و تصمیم گیری به عهده خود شماست.

انتخاب شما بیشتر به نتیجه نهایی بستگی دارد. ولی بیشتر این روش ها، نتیجه ای ظاهرا مشابه دارند. سپس نوبت به هزینه (اغلب به اندازه بسته بندی ورق بستگی دارد) و دقت ابعاد می رسد.

خمکاری ورق فلزی

خمکاری، یک فرآیند شکل دهی است که بوسیله خم کردن، ورق فلزی به شکل دلخواه در می آید. زمانیکه ورق فلزی خم می شود تغییر شکل پلاستیک حاصل می شود. این کار مانع برگشت فلز به شکل قبلی خود می شود.

خمکاری هوایی با قالب V شکل

بخش هایی مانند بال و موج های ورق فلزی (ورق کرکره سینوسی) به وسیله خمکاری تولید می شوند. رایج ترین فرم خمکاری، خمکاری V شکل است. در این حالت، یک قالب V شکل و یک پانچ با هم عمل پرسکاری انجام می دهند تا به ورق، شکل دلخواه را بدهند.

روش رایج دیگر برای خمکاری بال ها، خمش لبه است که از یک قالب گونیایی و یک پانچ استفاده می شود.

گرد زنی ورق فلزی

گرد زنی فرآیند شکل دهی یک حلقه در لبه ورق فلزی است تا جابه جایی آن ایمن تر شود.

لبه های گرد شده با لبه های اشکی شکل تفاوت دارند. در گرد زنی، لبه اولیه به شکل دایره نوردکاری می شود. در حالیکه در لبه های اشکی شکل، ته لبه اولیه همچنان باز است.

 

همچنین گرد زنی را می توان به دو  حالت نورد خارج از مرکز و روی مرکز دسته بندی کرد. در نوردهای خارج از مرکز، مرکز آنها بالاتر از سطح ورق است در حالیکه نوردهای روی مرکز، مرکزشان همسطح با ورق فلزی است.

قوس زدایی ورق فلزی

قوس زدایی یک روش شکل دهی ورق فلزی است که طی آن خم های افقی (قوس) از ورق فلزی جدا می شود.

این کار بوسیله صاف کردن لبه ها ایجاد می شود تا قوس برداشته شود. نیروی اعمال شده روی لبه اعمال می شود تا درنهایت به شکل درست در آید. قوس زدایی معمولا در مقاطع با طول محدود اجرا می شود.

کشش عمیق

کشش عمیق، یک فرایند شکل دهی ورق فلزی است که طی آن بوسیله یک سری قالب، شکل ورق طی مراحل مختلفی به فرم دلخواه در می آید.

در هر مرحله، از پانچ و قالب برای ایجاد تغییرات استفاده می شود. با استفاده از این فرآیند، ورق به اشکال مختلفی مانند مخازن سوخت، سینک و قطعات خودرو در می آید. از کشش عمیق برای تولید انبوه محصولات استفاده می شود.

اتساع ورق فلزی

در این فرآیند شکل دهی، ورق فلزی از قیچی های مشبک زنی رد می شود و برش داده می شود و به شکل یک الگو کش داده می شود. معمولا هم به شکل یک الماس است.

این فرآیند شکل ‌دهی معمولاً برای ساخت حصار، راهرو، سکو، گریتینگ و غیره استفاده می‌شود. نتیجه این فرآیند، یک محصول قوی  با کشش بالا است که می‌ تواند وزنی استاندارد را تحمل کند.

هیدروفرمینگ

هیدروفرمینگ روشی نوین برای فرم دادن ورق های فلزی به شکل دلخواه است. در این فرآیند، فلز روی یک قالب قرار داده می شود ولی به جای پانچ، از سیال با فشار بالا برای فرم دهی ورق فلزی استفاده می شود.

بوسیله این روش، قطعات پیچیده تر را می توان با زمان کمتر ساخت. همچنین، این روش ارزان تر است و نیروی کار کمتری نیاز دارد. علاوه بر این، هیدروفرمینگ تقریبا با تمامی مواد مانند استنلس استیل، آلومینیوم، فولاد کربنی، برنج و فلزهای گرانبها سازگار است.

از آنجاییکه هیدروفرمینگ عموما نیاز به قالب های یکسان ندارد ولی از این روش می توان برای فرم دادن اشکال غیر استاندارد هم استفاده کرد.

شکل ‌دهی تدریجی ورق

شکل ‌دهی تدریجی ورق (ISF) یک فرآیند فلزکاری برای شکل دهی ورق فلزی به فرم دلخواه است. این روش تنها در حجم پایین امکان پذیر است.

طی این روش، با استفاده از یک ابزار کروی شکل که قطر 5 تا 20 میلی متر دارد، قطعه نهایی طی مراحل خاصی، به تدریج تغییر شکل پیدا می کند. این ابزار در واقع یک سَری است که روی یک ماشین CNC یا یک بازوی ربات سوار می شود و توسط برنامه کامپیوتری کنترل می شود. در این روش، هرگونه تغییر در محصول را می توان سریعا انجام داد زیرا بوسیله دستگاه انجام می شود.

در حالیکه نتیجه این فرآیند مشابه کشش عمیق است ولی نیازی به پانچ و قالب جداگانه ندارد. بنابراین، مزیت اصلی این روش، انعطاف پذیری آن است.

اتوکشی

از فرایند اتوکشی زمانی استفاده می شود که در قسمت خاصی از ورق نیاز به کاهش ضخامت باشد. با استفاده از این روش، تولید کننده می تواند هنگام کشش عمیق، ضخامت یکنواختی بدست بیاورد.

نمونه بارز اتو کشی، فرآیند تولید قوطی های نوشابه است. روکش قوطی نوشابه باید نازک باشد. معمولا 2 یا 3 فرآیند اتوکشی با قالب های مختلف نیاز است تا ضخامت مد نظر در قوطی آلومینیومی نوشابه بدست آید. این روش همراه با کشش عمیق انجام می شود.

برش لیزری

برش لیزری بارها برای برش فلز استفاده شده است. این روش دقیق است و سطح بسیار صافی تولید می کند. معمولا از ماشین آلات CNC برای برش اشکال خاص استفاده می شود.

پس از دادن برنامه به دستگاه، برش دقیق توسط لیزر انجام می شود. مزیت برش لیزری، انعطاف پذیری آن است. در صورت نیاز، تغییر در شکل مدنظر را می توان به آسانی اعمال کرد. همچنین این امکان وجود دارد که ورق های فلزی را بوسیله خدمات برش لیزری، به قطعات پیچیده تری برش داد.

ماشین کاری فوتوشیمیایی

ماشینکاری فتوشیمیایی فرآیندی است که در آن خوردگی کنترل شده برای ایجاد قطعات ورق فلزی مطابق با استانداردهای تعیین شده انجام می شود.

در این فرآیند از یک مقاوم نوری و یک خورنده شیمیایی برای شکل دادن به ورق فلزی استفاده می شود. این روش در دهه 60 میلادی توسعه یافت و حتی امروزه نیز روشی نسبتاً ارزان است.

از ماشین کاری فوتوشیمیایی می توان برای برش هر فلزی استفاده کرد. این روش برای تولید انبوه، ایده آل است.

درست مانند برش لیزری، این فرآیند بسیار دقیق است و می تواند یک سطح صاف ارائه دهد. از این فرآیند برای ساخت مش های بسیار ظریف، دیافراگم ها، عناصر گرمایشی انعطاف پذیر، واشر فلزی، کنتاکت های الکتریکی و جواهرات استفاده می شود.

پانچینگ

پانچینگ، تکنیکی بسیار رایج برای ایجاد سوراخ در ورق فلزی است. در این روش از یک پانچ و قالب پانچینگ استفاده می شود و فضای آزاد بسیار کمی بین این دو وجود دارد.

زمانی که پانچ و قالب به هم می رسند، مواد بین آنها فشرده می شود و با فشار بعدی، نیروی برشی سوراخی در ورق ایجاد می کند. این فرآیند در تولید انبوه نسبتاً ارزان است.

سوراخ ها را می توان با اندازه های متنوع پانچ کرد ولی عموما پیشنهاد می شود که قطر سوراخ مورد نیاز بیشتر از ضخامت موادی باشد که پانچ می شوند.

برای آلیاژهای قوی تر، تفاوت بین سوراخ و قطر و ضخامت باید بیشتر باشد.

نوردکاری

نوردکاری برای کاهش ضخامت کلی ورق فلزی یا یکنواخت کردن آن انجام می شود. در این فرآیند، ورق فلزی از یک سری نورد غلتک رد می شود.

بسته به دما، این روش به دو نوع گرم و سرد دسته بندی می شود. در نورد گرم، فولاد در دمای تقریبا 760 درجه سانتی گراد حرارت می بیند. این کار کمک می کند تا ضخامت های 1.16 اینچ تا 5.16 بدست آید.

روش نورد سرد در دمای اتاق انجام می شود. فولاد با اسید شسته می شود و برای رسیدن به سطحی صاف، حرارت داده می شود.

از نوردکاری برای دستیابی به خمکاری با شعاع بالا نیز استفاده می شود. به جای استفاده از روش پرس بریک برای خمکاری مرحله ای، از این روش برای تولید محصولات فلزی با شعاع بزرگ استفاده می شود.

فرمینگ پرس بریک

در این فرآیند، یک ورق فلزی توسط دستگاه پرس با فشار خم می شود. بسته به پانچ و قالب ممکن است محصول مورد نظر به شکل A، V یا U درآید.

اگرچه ساده به نظر می رسد ولی خمکاری دقیق در شکل دهی پرس بریک، دشوار است.

فرمینگ پرس بریک ممکن است برای قطعات کوچکتر نیز استفاده شود ولی برای قطعات بزرگ هم مناسب است. ضخامت های تا 25 میلی متر را با این روش می توان به راحتی خمکاری کرد که طول قطعه به 6 متر می رسد.

چرخکاری

این فرآیند از یک چرخ برای کشش و انحنای ورق های فلزی تخت به استفاده می کند. این روش به نیروی کار بسیار ماهر نیاز دارد و بنابراین گران است. استفاده از این روش برای تولید انبوه امکان پذیر نیست. چرخکاری عمدتا در تولید قطعات سفارشی کم حجم برای وسایل نقلیه قدیمی استفاده می شود.

همچنین از این  روش، برای ایجاد قطعات اولیه خودرو و هواپیما استفاده می شود.

در این روش، شکل به صورت مرحله ای تولید می شود و در هر مرحله اپراتور باید قطعه شکل گرفته را با شکل مرجع مقایسه کرد.

انواع ورق سیاه

ورق سیاه در بسیاری محصولاتی که در اطراف خود می بینیم، یافت می شود. به عنوان مثال، محصولاتی مانند آبگرمکن، شاسی ماشین های سنگین، رینگ های خودرو و غیره از ورق سیاه ساخته می شوند. بر اساس جنس و گرید فولاد، این محصول کاربردهای مختلفی دارد. برای اینکه با انواع ورق سیاه آشنا شویم، ابتدا درباره ورق سیاه توضیح مختصری می دهیم.

ورق سیاه چیست؟

ورق سیاه یا ورق نورد گرم محصولی فولادی است که در دمای بسیار بالا تحت فشار غلتک های نورد قرار می گیرد. به دلیل گرمای زیاد، رنگ این ورق کمی تیره می شود و به همین علت در بازار به ورق سیاه معروف است. این محصول، در بازار به دو حالت رول و شیت به بازار عرضه می شود.

از آنجاییکه این ورق از لحاظ ترکیبات شیمیایی مختلف تشکیل شده است، به چندین دسته متفاوت تقسیم می شود. ورق سیاه بر اساس استانداردهای آمریکا ( ASTMوAISI) و آلمان (DIN 17100) تولید می شود، انواع مختلفی دارد که در زیر به بررسی آنها می پردازیم.

انواع ورق سیاه

ورق سیاه از آلیاژها و ترکیبات شیمیایی مختلف تشکیل شده است و به همین دلیل در بازار از لحاظ جنس به سه دسته ورق سیاه St37 (معمولی)، ورق سیاه St44 و ورق سیاه St52 (صنعتی) تقسیم می شود که در ایران این دسته بندی رایج است. هریک از آنها، ویژگی ها و مشخصات خاص خود را دارند که در زیر آنها را توضیح داده ایم.

• ورق سیاه St37. پرکاربرد ترین ورق سیاه است که در ساخت محصولاتی مانند نبشی، ناودانی، پنجره و غیره استفاده می شود. این نوع ورق کربن کمتری دارد و برای همین از دسته فولادهای نرم به حساب می آید. با این حال وجود عناصری مانند منگنز، استحکام این محصول را بیشتر کرده است و در عین به عنوان اکسیژن زدا و پاک کننده عمل می کند. همچنین وجود فسفر در این محصول هم مقاومت کششی محصول را بالا می برد و هم قابلیت ماشین کاری آن را بهبود می بخشد.
• ورق سیاه St44. این ورق که بر اساس استاندارد آلمانی DIN17100 تولید می شود رایج ترین ورق است که از فولاد ساختمانی کربنی بدست می آید. از این محصول در ساخت پل، صنایع پتروشیمی و هواپیمایی استفاده می شود. از مزایای این ورق می توان به جوشکاری و مقاومت بالا اشاره کرد. همچنین این ورق را می توان ماشین کاری کرد و برای همین خریداران زیادی دارد زیرا می توانند از آن محصولات زیادی مانند پروفیل زد، چهارچوب فلزی و غیره بسازند.
• ورق St52. ورق St52 یا ورق سیاه صنعتی، از آلیاژهای مختلفی تشکیل شده است که سختی آن را نسبت به ورق St37 بیشتر می کند. به عنوان مثال عنصر سیلیسیم به کار رفته در این ورق، در آهن حل می شود و مقاومت ورق را بیشتر می کند. از این محصول که ضخامت بیشتری دارد برای ساخت دیگ های بخار، مخازن تحت فشار، لوله های انتقال آب، ساخت خودرو و ساخت سازه های صنعتی مانند سوله استفاده می شود. از مزایای این ورق می توان به خاصیت ضد ضربه بودن آن اشاره کرد که این ویژگی را مرهون ضخامت بالای آن است.

مشخصات ورق سیاه

مشخصات ورق سیاه بر اساس ترکیبات شیمیایی و ویژگی های مکانیکی آن ارائه می شود. برای اینکه با مشخصات این ورق بیشتر آشنا شویم، ابتدا آنالیز شیمیایی تک به تک آنها را نشان می دهیم و سپس ویژگی های مکانیکی آنها را ارائه می دهیم.

 

مشخصات انواع ورق سیاه از لحاظ ترکیبات شیمیایی

 

• ورق St37

کربن	سیلیسیم	منگنز	فسفر	گوگرد	نیتروژن
≤0.20	–	≤1.40	≤0.045	≤0.45	≤0.009

 

• ورق St44

کربن	سیلیسیم	منگنز	فسفر	گوگرد	نیتروژن
0.21	–	1.50	≤0.045	≤0.45	0.012

 

• ورق [1]St52

کربن	سیلیسیم	منگنز	فسفر	گوگرد	نیتروژن
0.23	<0.60	<1.60	0.045	0.045	≤0.009

 

مشخصات انواع ورق سیاه از لحاظ ویژگی های مکانیکی

• ورق St37

ازدیاد طول (%)	مقاومت کششی (MPa)	مقاومت تسلیمی (MPa)
22	370	300

• ورق St44

ازدیاد طول (%)	مقاومت کششی (MPa)	مقاومت تسلیمی (MPa)
20-19	410	275

• ورق St52

ازدیاد طول (%)	مقاومت کششی (MPa)	مقاومت تسلیمی (MPa)
13	630	310

گریدهای فولاد ورق سیاه

گریدهای فولاد ورق سیاه برگرفته از فولاد به کار رفته در آن است که انواع مختلفی دارد. وقتی صحبت از ترکیبات شیمیایی و خواص مکانیکی مانند استحکام کششی، استحکام برشی، چقرمگی، سختی و شکل‌ پذیری می‌شود، دانستن گریدهای ورق سیاه مهم است.

فولاد کربنی نورد گرم که در ورق سیاه وجود دارد یک آلیاژ فلزی است که بالاتر از دمای تبلور مجدد نورد می شود. تشکیل فولاد کربنی نورد گرم در این دمای بالا به آن خواص مکانیکی عالی می دهد. گریدهای مختلف این ورق بر اساس استاندارد ASTM و AISI در زیر توضیح داده شده اند.

• A36. فولاد A36 یکی از محبوب ترین گریدهای نورد گرم است که فولادی کم کربن نام دارد، زیرا وزن کربن آن به طور کلی بین 0.25 تا 0.29 درصد است. مزیت مهم این گرید اینست که قابلیت ماشینکاری، جوشکاری بسیار زیادی دارد. این گرید فولاد بسیار مناسب برای ساخت ناودانی، نبشی، پروفیل زد و قوطی های فولادی است.
• C1010 و C1018. AISI C1010 و AISI C1018 دو فولاد نورد گرم هستند که بسیار شبیه به هم هستند و کربن پایینی دارند. در واقع، تنها تفاوت قابل توجه بین این دو گرید، کربن آنهاست. وزن کربن C1010 بین 0.08 و 0.13 درصد است در حالیکه  وزن کربن C1018 از 14 تا 0.20  درصد تلرانس دارد. این میزان تفاوت منجر به تغییرات جزئی در شکل پذیری و استحکام کششی شود ورق می شود. این دو گرید ورق هر دو قابلیت جوشکاری و ماشینکاری دارند و در مقایسه با فولادهای آلیاژی و پر کربن، شکل دهی آسانی دارند و برای همین در ساخت ساختمان، قطعات خودرو و حتی لوازم خانه مورد استفاده است.
• A1011: A1011 یکی دیگر از گریدهای فولاد نورد گرم است که دارای مقادیر کمی از عناصر کمیاب است که آن را به یک فولاد همه کاره تبدیل می کند. از این گرید فولاد به طور گسترده در ساخت سازه های فولادی، بدنه خودرو و حتی درام استفاده می شود.
• C1026. C1026 گریدی است که بسیار شبیه گرید A36 است. میزان کربن این گرید، بین 0.22 تا 0.26 درصد است. همچنین خواص مکانیکی این گرید مشابه گرید A36 است. از این گرید برای ساخت قطعات خودرو و انواع پروفیل های ساختمانی استفاده می‌شود.
• A500. A500 یکی دیگر از گریدهای نورد گرم کم کربن است که 0.26 درصد کربن دارد. یکی از تفاوت های اصلی بین گریدهای A500 و A36 محصولاتی است که از این گرید بدست می آیند. همانطور که قبلا ذکر شد، A36 در ساخت ناودانی، نبشی، پروفیل زد مورد استفاده است در حالیکه از گرید A500 برای ساخت انواع قوطی های ساختمانی استفاده می شود.

سخن آخر

ورق سیاه بر اساس جنس در بازار ایران به 3 گروه  اصلی St37، St44 و St52 دسته بندی می شود. طبق استانداردهای آمریکایی ( ASTMو AISI)، ورق سیاه بر اساس گرید به 5 دسته A36، C1010 و C1018،A1011، C1026 و A500 تقسیم بندی می شود که برای ساخت انواع پروفیل های ساختمانی مانند نبشی، ناودانی، قوطی ، پروفیل زد و همچنین قطعات خودرو مورد استفاده است. شرکت سریر صنعت ارائه دهنده انواع ورق سیاه در ابعاد و ضخامت های مختلف است. برای اطلاعات بیشتر درباره این محصول می توانید با کارشناسان سریر صنعت  امیر تماس حاصل بفرمایید.

 

آیا تا به حال به این موضوع فکر کرده‌اید که منظور از بار زنده و بار مرده‌ در ساختمان چیست؟

 

با ما در این مقاله همراه باشید تا معنای این دو نوع بار ساختمانی را درک کنید و با نقش پروفیل های ساختمانی مانند پرلین Z در تحمل این بارها آشنا شوید.

یکی ازمسائل مهم در طراحی و اجرای ساختمان ها و سازه های عمرانی، انواع بارهای وارد بر آن است؛ به همین خاطر مهندسان تشخیص این بارها را قبل از هرکاری در اولویت پروژه های اجرایی قرار می دهند تا در توزیع بارهای محتمل شده برساختمان تعادل برقرار شود و در راستای این تعادل مقاومت و ایمنی ساختمان و سازه افزایش می یابد.

 

مسیر انتقال بارهای وارد بر ساختمان

 

قبل از اینکه با انواع بارهای ساختمانی آشنا شویم بهتراست با مسیر این بارها وراه های ورود آنها به ساختمان آشنا شویم.  مسیرانتقال بارهای ساختمانی در واقع مسیری است که یک نیرو باید در سازه و ساختمان طی شود تا از طریق اجزای ساختمان مانند انواع پرلین ها وپروفیل ها که در سقف و دیواره های ساختمان به کار رفته است به پی و درنهایت به زمین منتقل شود.

انواع نیروهای جانبی در ساختمان به‌ صورت خارجی

1- نیروهای خارجی وارد بر ساختمان بر اساس منبع ایجاد به دو گروه زیر تقسیم می ‌شوند:

• بارهایی که از طرف طبیعت مانند نیروی جاذبه زمین یا وزن اسکلت، بار برف، نیروی یخ‌ زدگی، نیروی باران، نیروی باد و مواردی از این‌ دست ایجاد می ‌شوند.
• بارهایی که از طریق انسان مانند راه رفتن، جابه‌جایی وسایل، بار انفجار، بار ضربه وغیره ایجاد می ‌شوند.

2- بارهای وارد بر ساختمان از نظر جهت اعمال نیرو به دو گروه زیر تقسیم می ‌شوند:

• بارهایی که بصورت عمود و قائم وارد می ‌شوند یا بارهای ثقلی مانند بارهای مرده، زنده، برف وغیره که به ساختمان وارد می ‌شوند.
• بارهایی که در جهت افقی یا به ‌صورت جانبی به ساختمان وارد می ‌شود که از جمله آن ‌ها می ‌توان به نیروهای ناشی از باد و زلزله اشاره کرد.

انواع نیروهای خارجی وارد بر ساختمان

بار خارجی در واقع نیرویی است که از محیط خارج به ساختمان وارد می‌ شود و بار داخلی، آن نوع باری است که در پاسخ به آن بارهای خارجی در داخل اجزای سازه اعمال می‌ شود.  حال می ‌خواهیم در این قسمت از مقاله شما را با انواع بارهای خارجی آشنا کنیم. این نوع بارها به دو گروه تقسیم می شوند:

• بارهای مرده

بارهای مرده در واقع همان بارهای ثابت یا استاتیکی هستند که به صورت خارجی بر ساختمان اعملا می شوند و در طول زمان تغییر نمی ‌کنند. این بارها از قبل قابل پیش بینی هستند زیرا تحت تأثیر وزن و جرم سازه اند و از طریق وزن اجزای ثابت ساختمان مانند راه ‌پله ‌ها، تیرها، دیوارها، ستون‌ ها،لوله های شبکه آب و فاضلاب، سیستم تهویه،  کف ‌ها، نازک کاری ها، پوشش های به‌ کار رفته در ساخت ساختمان، و همچنين وزن تأسيسات و تجهيزات ثابت شامل وزن جراثقال ثابت نيز در رديف اين بارها محسوب ميشوند. بارهای مرده از همان ابتدای ساخت سازه تا زمان تخریبشان ثابت می ‌مانند. مقدار این بار از حاصل ‌ضرب حجم در وزن مخصوص مصالح هر یک از اجزای گفته‌ شده به دست می ‌آید.

• بارهای زنده

بارهای زنده یکی دیگر از انواع بارهای خارجی وارد بر ساختمان هستند كه در حين استفاده و يا بهره برداری از ساختمان و يا ساير سازه ها به آنها وارد می شوند. در واقع بارهای زنده بارهای متحرک یا همان بارهای دینامیکی هستند که از نظر مقداری و یا محل اثر در سازه در طول زمان می ‌توانند متفاوت باشند؛ مثلاً در مورد پل ‌های عبور و مرور وزن اتومبیل‌ هایی که از روی پل ‌ها رد می‌ شوند یا در ساختمان‌ ها وزن افرادی که در داخل سازه در حال رفت‌ و آمد هستند در همه ساعات شبانه ‌روز به یک اندازه و یک مقدار ثابت نیست؛ لذا این نوع بارها بصورت دائمی و یکسان نیستند. بار زنده ساختمان شامل بارهای شرایط جوی و محیطی (مانند بار باران، برف، زلزله، سیل و غیره) نمی‌ شود. در نتیجه با توجه به متغیر بودن شدت بار و نقطه ‌ی اثر گذاری نمی ‌توان مقدار دقیق این نوع بارها را از قبل به ‌طور دقیق محاسبه یا پیش ‌بینی نمود.  به همین دلیل معمولاً مهندسین بارهای زنده را بر اساس جدول‌ های آیین ‌نامه که طبق آمارها و تحقیقات انجام ‌شده روی سازه‌ های مختلف به‌ صورت تقریبی محاسبه می ‌کنند تا بر اساس آن بتوانند سازه را مقاوم‌ سازی کنند. بار زنده بام یکی از انواع بارهای زنده است كه توسط كارگران، تجهيزات و مصالح در حين انجام تعميرات بر روي بام به آن وارد شده و يا توسط اشياء متحركي چون گلدان و يا لوازم تزئيني كوچك كه ارتباطي با استفاده از ساختمان در طول عمر بهره برداری آن نداشته باشند، به آن اعمال شود.

 

سطح بارگیری پروفیل‌ ها

 

بارهایی که بر پروفیل‌ های مختلف وارد می‌ شود بر اساس مکان قرارگیری پروفیل و نقشی که باید در سازه ایفا کنند متفاوت خواهد بود؛ مثلاً ممکن است بار به‌ صورت متمرکز، گسترده، یکنواخت، غیریکنواخت ترکیبی و یا خطی بر پروفیل وارد شود. اگر نسبت طول به عرض دال سقف بیشتر از 2 باشد به آن دال یک‌ طرفه می‌ گویند و اگر کمتر باشد به آن دال دوطرفه گفته می‌ شود. بارهایی که به پروفیل‌ ها یا تیرهای اصلی یا شاه‌ تیر وارد می‌ شوند به یک‌ طرفه یا دوطرفه بودن دال‌ ها وابسته هستند.به این شکل که اگر بار وارد شده بر شاه‌ تیر از طریق دال یک‌ طرفه باشد عرض بارگیر وسط به وسط دو دهانه مجاور خواهد بود؛ اما در صورتی‌ که بار وارد شده بر شاه‌ تیر از طریق دال دوطرفه باشد میزان تحمل بار پروفیل از طریق ترسیم نیم‌ ساز گوشه‌ ها به دست می‌ آید؛ یعنی در این حالت بار وارد شده بر شاه‌ تیر به شکل ذوزنقه یا مثلث خواهد بود. دال‌ های متفاوتی از جمله طاق ضربی، تیرچه‌ بلوک، دال‌ های مرکب و کامپوزیت نیز در سازه‌ ها استفاده می‌ شوند که رفتار همه آن‌ ها مانند دال یک‌ طرفه است؛ اما دال‌ های بتن مسلح دارای رفتاری دوطرفه هستند.

تأثیر تغییر شکل پروفیل بر میزان تحمل بار پروفیل

تغییر شکل یا افتادگی پروفیل زمانی رخ می‌ دهد که به دلیل وارد شدن بارهای مختلف یک حالت شکمی روی پروفیل ایجاد شود. اگر این پروفیل‌ ها دارای حالت کشسانی باشند در صورتی‌ که بارهای وارد شده از یک حد مشخصی بیشتر نشود بعد از اینکه بارهای اضافی برداشته شوند، پروفیل به حالت اولیه خود بر می‌ گردد؛ اما در صورتی‌ که پروفیل حالت کشسانی نداشته باشد به‌ محض وارد شدن بارهای اضافی که خارج از تحمل پروفیل است احتمال ترک‌ خوردگی و یا شکست ناگهانی در پروفیل و تخریب سازه وجود دارد.

اهمیت استفاده از انواع پروفیل بخصوص پروفیلZ برای تحمل بار سازه

پروفیل فقط از آهن ساخته نمی‌ شود بلکه از آلیاژهای فولادی که دارای درصدهای متفاوت کربن هستند تهیه می‌ شوند. به همین دلیل مقاومت بالایی برای نیروهای خمشی، بارهای محوری و جانبی دارد. همچنین قابلیت جذب ارتعاش‌ ها را به‌ صورت مناسب دارد؛ به همین دلیل بهترین مصالح برای تحمل بارهای وارد شده برسازه و ساختمان پروفیل ها هستند بخصوص پروفیل Z به دلیل داشتن باله های دوطرفه و نحوه قرارگیری آن در قسمت های مختلف ساختمان مانند سقف ودیواره ها، استحکام بیشتری برای تحمل انواع بارمرده و زنده خواهد داشت. نحوه نصب صحیح پروفیل زد از نکات حائز اهمیت می باشد. پرلين ها یا پروفیل های(Z) بايد در دو جهت سقف مخالف هم باشند زيرا بار وارد شده بر پرلين تقريبا از محل مركز برش مقطع عبور مي كند (به دلیل داشتن باله هایی در جهت مخالف یکدیگراستحکام پروفیل Z را  برای تحمل انواع بار زنده و مرده نسبت به سایر پروفیل ها افزایش می دهد)؛ در غير اينصورت به دليل خروج از مركزيت ايجاد شده يك لنگر پيچشی در پرلين ايجاد مي گردد.