میزان محبوبیت ورق آهن بر اساس ضخامت آن

ورق آهنی یا ورق سیاه فولادی یکی از متریال‌ پرمصرف در بسیاری از صنایع محسوب می‌شود. این ورق‌ با ضخامت‌های متفاوتی تولید شده و برای مصارف گوناگونی مورد استفاده قرار می‌گیرد. ضخامت ورق تاثیر قابل توجهی بر خواص مکانیکی و فیزیکی این محصول دارد. ورق‌های آهنی بر اساس ضخامت به سه دسته کلی نازک (حداکثر 2 میلی‌متر)، متوسط (بین 2 حداکثر 6 میلی‌متر) و ضخیم (بیش از 6 میلی‌متر) تقسیم می‌شوند. در ادامه کاربرد این ورق‌ها در ساختمان‌سازی را بررسی می‌کنیم.

مفهوم ضخامت ورق آهن و روش های اندازه گیری آن

ضخامت در ورق آهن به فاصله عمودی بین دو سطح بالا و پایین ورق گفته می‌شود که معمولا با واحد میلی‌متر بیان می‌شود و تاثیر مستقیمی بر وزن، انعطاف‌پذیری، مقاومت و قیمت آن دارد. همان‌طور که اشاره شد ورق‌ها بر اساس ضخامت به سه دسته کلی تقسیم می‌شوند. اغلب اوقات اصطلاح “فویل” برای ورق‌های با ضخامت کمتر از 2 میلی‌متر به‌کار می‌رود. در حالی که ورق‌هایی با ضخامت بیش از 6 میلی‌متر “پلیت” نامیده می‌شوند. برای اندازه‌گیری دقیق ضخامت این محصولات از ابزارهای مدرن و پیشرفته‌ای مانند میکرومتر، کولیس دیجیتال، ضخامت‌سنج اولتراسونیک و برخی سنسورهای لیزری استفاده می‌گردد. شایان ذکر است که استانداردها و سیستم‌های معتبر و متعددی برای دسته‌بندی ورق‌ها از جمله ورق گالوانیزه شیروانی طراحی شده‌اند که در ادامه به برخی از آن‌ها اشاره خواهد شد:
• استاندارد ASTM آمریکا
• استاندارد JIS ژاپن
• استاندارد DIN آلمان
استانداردهای بررسی ضخامت ورق آهن بر اساس نیازهای صنعتی هر منطقه تعیین شده‌اند. علاوه بر استانداردهای متریک، سیستم اندازه‌گیری گیج (Gauge) نیز در برخی مناطق برای تعیین ضخامت مورد استفاده قرار می‌گیرد. عدد گیج ممکن است حدودا بین 10 تا 20 متغیر باشد.

بررسی محبوبیت ورق آهن بر اساس ضخامت در صنعت ساختمان‌سازی

ضخامت ورق آهن تاثیر بسزایی در استحکام آن دارد و به تبع آن، کاربرد این محصول را نیز تعیین می‌کند. به عبارت دیگر هرکدام از ضخامت‌های استاندارد برای انجام کارهای بخصوصی به صورت بهینه عمل می‌کنند. از آنجا که ورق آهن در بخش‌های مختلف فرآیند ساختمان‌سازی مورد استفاده قرار می‌گیرد باید گفت که برخی از ورق‌ها با ضخامت مشخص، به دلیل تناسب بیشتر با نیازهای آن بخش، نسبت به سایرین پرفروش‌تر هستند. در ادامه این موضوع را بیشتر شرح می‌دهیم.

ورق‌ سیاه با ضخامت کمتر از 2 میلی‌متر

ورق سیاه ۲ میلی‌متر که از آلیاژ ST37 تولید می‌شود، به دلیل ویژگی‌های مکانیکی و ساختاری خاص خود، در صنایع مختلف جایگاه ویژه‌ای دارد. این نوع ورق، معمولا به‌عنوان ماده اولیه در تولید مقاطع فولادی مانند پروفیل‌های ساختمانی و صنعتی استفاده می‌شود و نقش مهمی در فرایند نورد سرد ایفا می‌کند و در تولید محصولاتی مانند ورق گالوانیزه تاراز به کار برده می‌شود. افزون‌ بر این، از آن در ساخت ورق‌های پانچ، زهوارهای فولادی، تجهیزات ساختمانی، لوازم ترافیکی مثل گاردریل، سازه‌های دریایی و کشتی‌سازی، همچنین در تولید مخازن نگهداری مشتقات نفتی و انواع مقاطع فولادی نظیر ناودانی و نبشی نیز بهره گرفته می‌شود.

کاربرد ورق آهن 2 تا 6 میلی متری

ورق‌های فولادی با ضخامت متوسط، ضمن برخورداری از استحکام بالا، وزن نسبتا کمی دارند. این ویژگی‌ها باعث شده‌ تا در کاربردهای مختلف، جایگاه ویژه‌ای پیدا کنند. مهم‌ترین موارد استفاده‌ی ورق آهن با ضخامت متوسط عبارتند از:

• در نقش اعضای بادبندی و مهاربندی عملکرد مؤثری دارند.
• به‌عنوان صفحات اتصال و اجزای مکمل در انتقال نیرو و افزایش پایداری سازه‌های سبک فلزی استفاده می‌شوند.
• برای تقویت موضعی تیرها و ستون‌ها با هدف افزایش ظرفیت تحمل بار به کار می‌روند.
• در تولید انواع پروفیل‌های سبک نظیر قوطی و پروفیل Z به‌عنوان ماده اولیه به‌کار می‌روند.

کاربرد ورق آهن بیشتر از 6 میلی متر

ورق‌های آهنی ضخیم به دلیل استحکام بسیار بالا در برابر بارهای سنگین و ضربات، از اجزای لاینفک پروژه‌های بزرگ محسوب می‌شوند. برخی از کاربردهای آن‌ها در سازه‌های سنگین عبارتند از:

• ورق‌های ضخیم برای ساخت ستون‌های باکس (Box Columns) یا ستون‌های ترکیبی جوشی مورد استفاده در سازه‌‌های بلند و صنعتی استفاده می‌شوند. این ستون‌ها قادر به تحمل بارهای فشاری بسیار زیاد هستند.
• ورق‌های ضخیم در فرآیند ساخت پل‌ها برای ایجاد تیرهای اصلی، شاه‌تیرها و عرشه اصلی به ‎کار می‌روند.
• برای ایجاد دیوارهای حائل با مقاومت بسیار بالا برای تحمل فشار خاک یا سایر بارها، از ورق‌های ضخیم استفاده می‌شود.
• ورق‌های ضخیم برای ساخت بال و جان تیرهای I شکل استفاده می‌شوند.

بررسی ضخامت‌های رایج ورق آهن در سایر صنایع

ورق آهنی با ضخامت‌های مختلف در اکثر صنایع مهم مورد استفاده قرار می‌گیرد؛ مثلا:

• ورق‌های ضخیم 12 میلی‌متری یا بالاتر برای ساخت بدنه ماشین‌آلات سنگین مانند جرثقیل‌های بزرگ، بیل‌های مکانیکی و لودرها یک گزینه عالی هستند.
• از ورق‌های 8 میلی‌متری برای تولید قطعات داخلی و بدنه خودرو استفاده می‌گردد. این سایز ورق برای ساخت مخازن ذخیره‌سازی نفت و گاز به‌کار می‌رود.
• ورق آهنی 35 میلی‌متری در ساخت گاردریل و تولید برخی پروفیل‌های ساختمانی مخصوص استفاده می‌گردد. لوله‌های انتقال سیالات و مواد پرفشار در صنایع نفت و گاز هم با این ورق‌ها تولید می‌شوند.
• در تولید برخی لوازم خانگی مانند ماشین‌لباسشویی یا یخچال هم ورق‌های سایز 10 میلی‌متر به‌کار می‌روند.

تاثیر ضخامت ورق آهن بر استحکام، وزن، هزینه، شکل‌پذیری و جوشکاری

تعیین ضخامت ورق آهن، یکی از انتخاب‌های بسیار مهم در عملیات مرتبط با ساخت‌وساز است. این مشخصه از آغاز تا پایان کار، روی نتیجه نهایی اثر می‌گذارد. در ادامه، تاثیر ضخامت را از چند زاویه بررسی می‌کنیم:

استواری و مقاومت سازه

ورق‌های ضخیم‌تر به‌طور معمول استحکام بالاتری دارند. اما در برخی شرایط، ورق‌هایی با ضخامت بالاتر ممکن است در برابر کشش دچار ترک‌خوردگی شوند. این مشکل معمولا زمانی رخ می‌دهد که ورق از مواد با کیفیت پایین تولید شده باشد یا در حین فرآیند نورد، تنش‌های باقی‌مانده به وجود آمده باشد. این تنش‌ها باعث می‌شوند ورق در معرض تغییر شکل‌های ناگهانی یا ترک‌خوردگی قرار گیرد. برای از بین بردن این تنش‌ها، در فرآیند تولید ورق‌های ضخیم‌تر، اغلب به پیش‌گرمایش نیاز است.

جوشکاری آهن با ضخامت‌های مختلف

ضخامت ورق برای جوشکاری بسیار مهم است، چرا که جوشکاری ورق‌های ضخیم می‌تواند باعث بروز ترک‌های گرم در جوش‌ها شود. این ترک‌ها زمانی رخ می‌دهند که فرآیند جوشکاری به سرعت و بدون پیش‌گرمایش کافی انجام شود. در ورق‌های ضخیم‌تر، میزان اختلاف دمایی بین قسمت‌های جوش‌شده و نواحی اطراف می‌تواند به ترک‌خوردگی منجر شود. این مشکل در ورق‌های نازکتر کمتر دیده می‌شود.

اثر ضخامت ورق سیاه بر هزینه‌ و مصرف انرژی

ضخامت ورق آهن تاثیر مستقیمی بر هزینه‌ها دارد به صورتی که در مرحله اجرا، ورق ضخیم‌تر برش و خم‌کاری سخت‌تری دارد. البته در زرین فولاد دستگاه‌های پیشرفته‌ای برای خمکاری و برش ورق وجود دارند که ورق آهنی را در انواع ضخامت‌ها خم و برش می‌زنند. مثلا دستگاه برش لیزری در این مجموعه، با توان 6000 وات می‌تواند ورق‌های فولادی با ضخامت 25 میلی‌متر را با هر طرح و نقشه‌ای به راحتی برش دهد.همچنین وزن بالاتر ورق فولادی هزینه‌های حمل‌ونقل و نصب را بالا می‌برد.

شکل‌دهی و تغییرات حرارتی ورق آهن

در ورق‌های ضخیم‌تر، نرخ تغییرات دمایی بسیار بالاست. به عبارت دیگر زمانی که ورق ضخیم در دمای بالا قرار می‌گیرد_مثلا در هنگام جوشکاری_احتمال نوسانات حرارتی بیشتر می‌شود. این نوسانات می‌توانند منجر به شکست یا انحرافات ناخواسته در شکل‌دهی ورق گردند.

به علاوه در فرایند تغییر شکل ورق‌های ضخیم، برای رسیدن به دمای مطلوب شکل‌دهی و همچنین اعمال فشار یکنواخت، زمان بیشتری مورد نیاز است. چرا که گرمایش در ضخامت‌های بالا یکنواخت‌تر و کندتر انجام می‌شود و انتقال حرارت به مرکز ورق زمان بیشتری می‌طلبد.

چه عواملی در انتخاب ضخامت مناسب ورق آهن نقش دارند؟

معمولا ورق‌های فولادی نازکتر نسبت به ورق‌های ضخیم، دقت ابعادی و شکل‌پذیری بهتری دارند و از سوی دیگر نسبت به ضربه و تحمل فشار، از مقاومت کمتری برخوردار هستند. اما در بسیاری از مواقع نیز، افزایش ضخامت ورق، به‌معنای افزایش مقاومت و سختی آن نیست. به ‌ویژه در فولادهای کم‌کربن یا آلیاژی، افزایش ضخامت می‌تواند باعث کاهش خاصیت کشسانی یا افزایش احتمال شکست در مواقع بروز تنش شود. در این موارد، ورق آهن نیاز به عملیات حرارتی ویژه‌ای دارد تا خواص مکانیکی مطلوب برای آن حفظ شود.

در انتخاب ضخامت مناسب ورق آهن، چندین عامل کلیدی نقش دارند که باید هم‌زمان از نظر مهندسی، اقتصادی و اجرایی بررسی شوند. انتخاب نادرست ضخامت ممکن است باعث کاهش ایمنی، افزایش هزینه‌های تولید یا دشواری در فرآیند ساخت و نصب شود. در ادامه، مهم‌ترین این عوامل را مرور می‌کنیم:

نوع کاربرد و شرایط بارگذاری

نخستین عامل تعیین‌کننده در انتخاب ضخامت ورق سیاه، نوع کاربرد و شرایط بارگذاری آن است. اگر قرار باشد ورق تحت تنش‌های سنگین قرار گیرد_مثل سازه‌های فلزی یا مخازن تحت فشار_استفاده از ضخامت بالا ضروری است. اما در مواردی مانند تابلوهای برق یا قطعات دکوراتیو، ضخامت پایین نه تنها کفایت می‌کند بلکه از نظر اقتصادی نیز به صرفه‌تر است.

شکل‌دهی و فرآیندهای ساخت

عامل دوم در انتخاب ورق آهن مناسب، نیاز به شکل‌دهی و اعمال تغییرات روی ورق است. ورق‌های نازک‌تر، شکل‌پذیری بالاتری دارند و برای خم‌کاری، کشش عمیق یا فرم‌دهی، بدون اعمال حرارت، مناسب‌تر هستند. در مقابل، زمانی که جوشکاری یا سوراخ‌کاری در کار باشد، انتخاب ضخامت باید به‌گونه‌ای باشد که از تاب‌برداشتن یا سوختن ورق جلوگیری شود.

شرایط محیطی

در انتخاب ضخامت ورق فولادی، شرایط محیطی مانند رطوبت، حرارت یا محیط‌های خورنده نقش بسیار پررنگی ایفا می‌کنند. مثلا در مناطق ساحلی یا صنعتی، برای جبران خوردگی در بلندمدت، ضخامت ورق کمی بیشتر در نظر گرفته می‌شود. همچنین در دماهای بالا، ورق‌های نازک سریع‌تر خواص مکانیکی خود را از دست می‌دهند.

ضخامت ورق آهنی عاملی تعیین‌کننده در کیفیت محصول نهایی

هنگام استفاده از ورق آهنی، در راستای تولید محصولی با کیفیت، باید عوامل متعددی را در نظر گرفت. ضخامت ورق یکی از مهم‌ترینِ این عوامل است. ورق‌های نازک، متوسط و ضخیم هر کدام دارای ویژگی‌های خاص خود هستند. مصرف‌کنندگان با در نظر گرفتن این ویژگی‌ها و نیازهای خود می‌توانند به آسودگی مناسب‌ترین ورق را تهیه کنند. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد کاربرد محصولات فولادی یا خرید آهن‌آلات اصفهان می‌توانید با کارشناسان ما در تماس باشید.