تفاوت ورق فولادی نورد گرم و نورد سرد

نورد فرآیندی برای شکل‌دهی و یکنواخت سازی ضخامت مقاطع فلزی و ایجاد خواص مکانیکی مورد نظر در مواد اولیه فولادی است. نورد ورق‌های فولادی به دو روش اصلی انجام می‌شود که شامل «نورد سرد» و «نورد گرم» هستند. این دو نوع نورد خواص متمایزی را در محصول ایجاد می‌کنند و باعث می‌شوند تا محصول خروجی کارخانه ویژگی‌های متفاوتی داشته باشد. درک تفاوت ورق فولادی حاصل از فرایند نورد گرم و نورد سرد هنگام انتخاب بهترین ورق فولادی به شما کمک می‌کند تا در هزینه‌ها و زمان خود صرفه جویی کنید. در این بررسی ما تفاوت ورق فولادی نورد گرم و نورد سرد را از نظر مزایا، محدودیت‌ها و کاربردها مقایسه می‌کنیم.

ورق فولادی نورد گرم چیست؟

ورق های فولادی همچون انواع ورق استیل به روش های مختلفی تولید و استفاده میشوند، فولاد نورد گرم (Hot Rolled Steel) به فولاد تولید شده در حرارت بالا اشاره دارد. تولیدکنندگان با بیلت و شمش‌های فولادی شروع می‌کنند. شمش‌ها را قبل از فرایند نورد تا دمایی بالاتر از دمای تبلور مجدد گرم می‌کنند. پس از گرم کردن فولاد در دمای بالا، توسط غلتک‌های نورد مرحله‌ به مرحله شمش‌ها به شکل ورقه‌ها و رول‌های بزرگ پهن می‌شوند.

در فرآیند نورد گرم فولاد تحت تاثیر دمای بالای 926 درجه سانتیگراد (1700 درجه فارنهایت) از دمای تبلور گذشته و نرم می‌شود و سپس با فشار غلتک‌ها کاهش ضخامت می‌دهد. چنین دمای بالایی ضروری است زیرا فولاد به طور معمول بین 750 درجه تا 1300 درجه فارنهایت مجدداً متبلور می‌شود و امکان شکل گیری و تغییر شکلش دشوارتر می‌شود. پس از عبور فولاد از بین غلتک‌های نورد و شکل‌دهی آن، اجازه می‌دهیم تا خنک شود. فرایند نورد گرم در تولید ورق استنلس استیل نیز بسیار استفاده می‌شود.

مشخصه‌های فولاد نورد گرم

اصولاً فولاد حاصل از نورد گرم ویژگی‌هایی دارد که آشنایی با آنها در انتخاب فولاد نورد گرم به شما کمک می‌کنند:

• سطح پوسته‌دار: خنک ‌شدن فولاد از دماهای بالا و عبور از غلتک نورد، بقایایی را روی سطح فولادی باقی می‌گذارد و پوسته‌دار به نظر می‌رسد. البته این سطوح با اسید شویی، ساییدن و سندبلاست قابل اصلاح می‌باشند.
• ریز ساختار نرمال: در این فرایند به علت سرد شدن فولاد بصورت تدریجی و در دمای اتاق، ریز ساختارهای تشکیل شده نرمال سازی (Normalizing) می‌شوند و تنش‌های ناخواسته در فولاد ایجاد نمی‌شود.
• انحرافات جزئی ابعادی: خنک شدن باعث جمع شدگی و گرد شدن گوشه‌های فلز و انحرافات جزئی ابعادی و سطحی فولاد حاصل از این فرایند می‌شود.
• شکل‌پذیری و چقرمگی: این فرایند شکل‌پذیری، فرم‌پذیری و چکش‌خواری فولاد را افزایش می‌دهد و همچنین باعث بهبود چقرمگی فولاد می‌شود.

مزایای فولاد نورد گرم

فولاد نورد گرم نسبت به نورد سرد مزایایی دارد که عبارتند از:

• هزینه کمتر: فرایند تولید فولاد نورد گرم نسبت به نورد سرد ارزان‌تر است. زیرا در این فرآیند نیازی به گرم‌کاری مجدد نیست و محصول در زمان کوتاه‌تری تولید می‌شود..
• تنش‌های داخلی کمتر: همانطور که گفته شد خنک شدن فولاد نورد گرم در دمای اتاق اتفاق میفتد. این بدان معناست که تنش‌های داخلی کمی در فولاد ایجاد می‌شوند.
• کارایی آسان‌تر: از آنجایی که فرآیند نورد گرم در دماهای بسیار بالایی انجام می‌شود، فولاد به دست آمده راحت‌تر شکل می‌گیرد. بنابراین این نوع فولاد علاوه بر ورق برای تولید انواع مقاطع باز و بسته فولادی نیز مناسب‌ است. رایج‌ترین مقاطعی که از فولاد نورد گرم به‌دست می‌آیند، قوطی، لوله، انواع تیر، تسمه و سایر مقاطع رایج در صنعت هستند.

معایب فولاد نورد گرم

البته لازم است به مشخصه‌های منفی فولاد نورد گرم نیز اشاره کرد:

• عیوب ابعادی: که ناشی از انبساط در حین گرم شدن و انقباض و نورد در هنگام سرد شدن رخ می‌دهند.
• کیفیت سطحی پایین: اغلب دارای یک بافت زبرتر بر روی سطح است و قبل از هر فرآیند پرداخت سطحی باید برداشته یا به نحوی محو شود.

کاربردهای رایج فولاد نورد گرم

همانطور که قبلاً بحث شد، فولاد نورد گرم با سرد شدن کمی منقبض می‌شود. این امر باعث می‌شود که در این فرایند کنترل کمتری بر شکل نهایی داشته باشیم. بنابراین، کاربردهای فولاد نورد گرم معمولاً مواردی هستند که نیازی به دقت ابعادی خیلی بالا و تلرانس‌های بسته ندارند، از جمله موارد زیر:

• قطعات پرس‌کاری با کاربردهای عمومی
• قطعات داخلی خودرو، به عنوان مثال قطعات سازه‌ای، شاسی، سیستم تعلیق و …
• تجهیزات کشاورزی
• تجهیزات راه آهن، به عنوان مثال خطوط ریلی و اجزای قطار
• مصالح و مواد ساختمانی و انواع مقاطع

ورق فولادی نورد سرد چیست؟

فولاد نورد سرد (Cold Rolled Steel) در حقیقت همان فولاد نورد گرم است که تحت عملیات تولیدی بیشتری قرار گرفته است. فولاد به دفعات بیشتری در زیر غلتک‌های نورد سرد کاهش ضخامت می‌دهد و در دمای اتاق به ابعاد مورد نظر می‌رسند و البته اگر لازم باشد با آنیل کردن و عملیات حرارتی دیگر خواص مورد نظر را ایجاد می‌کنند. این فرآیند باعث تولید فولاد با تلورانس ابعادی دقیق‌تر و طیف وسیع‌تری از کیفیت پرداخت‌های سطحی می‌شود. اصطلاح نورد سرد به اشتباه بر روی همه مقاطع استفاده می‌شود، در حالی که در واقع باید به نورد تسمه، ورق تخت و کویل اشاره کند. در تولید انواع زیادی از ورق استنلس استیل نیز از نورد سرد استفاده می‌شود.

مشخصه‌های فولاد نورد سرد

فولاد حاصل از نورد سرد ویژگی‌هایی دارد که آشنایی با آنها در انتخاب فولاد نورد سرد به شما کمک می‌کنند:

• دارای سطوحی بسیار صاف و درخشان و کیفیت پرداخت بهتر و متنوع‌تری هستند.
• خواص مکانیکی حدود 20% نسبت به نورد گرم بهبود پیدا می‌کند.
• مقاطع با لبه تیز مثل چهار پهلو مربعی با کیفیت بهتری قابل تولید هستند.
• یکنواختی در کیفیت مقاطع مثل لوله‌ها امکان تولید دقیق‌تری را ایجاد می‌کند.

مزایای فولاد نورد سرد

در ادامه برخی از مزایای استفاده از فولاد نورد سرد آورده شده‌اند:

• ویژگی‌های سطحی بهتر: قطعات ساخته شده با فولاد نورد سرد اغلب دارای سطوح صاف، براق و فاقد رسوب یا پوسته شدن هستند. بنابراین، زمانی که جذابیت ظاهری کار ضروری است، فولاد ساخته از نورد سرد عالی است.
• استحکام بیشتر: معمولاً حدود 20% از فولاد نورد گرم قوی‌تر و سخت‌تر است. این ویژگی باعث می‌شود فولاد ساخته شده از نورد سرد برای کاربردها با تحمل تنشی بالا مفید باشد.
• خواص مکانیکی بهتر: به علت کارسختی مقاومت بالاتری در شکست و کشش دارد و اصولاً سختی محصولاتش بیشتر است.
• دقت بالاتر: از آنجایی که فولاد نورد سرد هنگام شکل‌ گیری جمع نمی‌شود، امکان ساخت قطعات و مصنوعات دقیق‌تر را فراهم می‌کند.

معایب فولاد نورد سرد

حال لازم است به مشخصه‌های منفی فولاد نورد سرد نیز اشاره کرد:

• به دلیل عملیات تولیدی بیشتر گران‌تر است.
• تنش‌های داخلی در ماده به دلیل فرایندهای تولیدی بیشتر رخ می‌دهند.
• محدودیت های این روش باعث می‌شود، مقاطع کمتری از نورد سرد تولید شوند (ورق یا تسمه).

کاربردهای رایج فولاد نورد سرد

کاربردهای ایده آل برای فولاد نورد سرد، مواردی هستند که تلورانس ها، کیفیت سطح، یکنواخت بودن و راستی محصول مورد توجه هستند. همچنین سطح با کیفیت‌تر و جذاب‌تری را ارائه می‌دهد. کاربردهای دیگر عبارتند از:

• قطعات هوافضا
• اجزای مکانیکی دقیق
• لوازم خانگی
• قطعات خارجی خودرو
• مبلمان فلزی و مصنوعات تزئینی

تفاوت ورق فولادی نورد گرم و نورد سرد چیست؟

پس از بررسی فرآیند شکل ‌دهی و خواص مختلف ورق فولادی نورد گرم و نورد سرد، احتمالاً تصوری دقیق‌تر از تفاوت فولاد نورد گرم و نورد سرد دارید. تفاوت در خواص مکانیکی این دو ورق شاید یکی از مهم‌ترین تمایزات این دو روش باشد، ولی جدا از خواص مکانیکی، تفاوت اصلی بین فولاد نورد گرم و نورد سرد، دمای عملیاتی در تولید آنها ست. در حالی که نورد گرم بالاتر از دمای تبلور مجدد فولاد رخ می‌دهد، فولاد نورد سرد در دمای اتاق تولید می‌شود. حاصل این تفاوت در مشخصه‌های محصول خروجی به شکل‌های زیر مشهود است:

1- ظاهر و کیفیت سطح

لبه‌ها و سطوح فولاد نورد گرم معمولا ناهموار و ناهمگون‌تر هستند. این ویژگی بدین دلیل است که خنک شدن فولاد از دماهای بالا، تغییر شکل ایجاد می‌کند و بقایایی را روی سطح فولادی باقی می‌گذارد و باعث می‌شود که پوسته پوسته به نظر برسد. بنابراین، چنین سطوحی ممکن است نیاز به اسید شویی یا سایر عملیات سطحی داشته باشند تا فولاد برای عملیات بعدی آماده شود.

از سوی دیگر، فولاد نورد سرد دارای سطحی صاف و براق است زیرا تولید آن در دمای اتاق صورت می‌گیرد و محصول دچار تنش‌های حرارتی نمی‌شود. بنابراین، فولاد نورد سرد برای استفاده در عملیات تولیدی دقیق بدون هیچ گونه عملیات سطحی ایده‌آل است.

2- نقطه تبلور مجدد

هنگام بررسی تفاوت فولاد نورد گرم و نورد سرد، یکی از مهمترین نکاتی که باید در نظر گرفته شود، نقطه تبلور مجدد است. نورد سرد زمانی اتفاق میفتد که مواد فلزی قادر به تشکیل دانه‌‌بندی جدید باشند. نورد و خم شدن فلز اغلب دانه‌بندی قدیمی را از بین می‌برد. کار نورد سرد روی فولاد ممکن است با تغییراتی که در ریز ساختارها ایجاد میکند باعث کاهش استحکام آن شود، بنابراین تولید کنندگان در مرحله نهایی فرآیند آنیلینگ (آنیلینگ استیل) را در نظر می‌گیرند.

آنیلینگ فرآیندی شامل حرارت دادن فولاد تا 722 تا 760 درجه سانتی‌گراد (درست بالاتر از نقطه تبلور مجدد فولاد) است. خنک شدن فولاد بسیار کند اتفاق میفتد و رسیدن به دمای اتاق با صرف زمان نسبتاً زیاد رخ می‌دهد. به این ترتیب، فلز می‌تواند یک ریزساختار یکنواخت برای تنظیم مجدد دانه‌بندی خود ایجاد کند. در مقابل، فرایند نورد گرم در دمای بالای 900 درجه سانتی‌گراد انجام می‌شود که بالاتر از نقطه تبلور مجدد فولاد است. این شرایط در نورد گرم برای شکل دهی آسان فلز ضروری است.

3- استحکام و سختی ورق

کارسختی مواد در فرآیند نورد سرد فولاد یک ریزساختار با خواص مکانیکی بالاتر ارائه می‌دهد. این فرآیند به ایجاد فلز با استحکام و سختی بالاتر کمک می‌کند. اما نورد گرم به راحتی ورق فولادی را چکش خوار می‌کند. از طرف دیگر، فرآیند نورد گرم شامل حرارت بالا و خنک ‌سازی تدریجی است که از تمرکز تنش وارده به دانه‌ها جلوگیری می‌کند. بنابراین، فلز به دست آمده استحکام و سختی کمتر و فرم‌پذیری بهتری نسبت به فولاد نورد سرد دارد.

4- تنش‌های درونی

استحکام و سختی فولاد به طور قابل توجهی با تنش‌های داخلی فلز رابطه دارد. بنابراین فولاد نورد سرد با استحکام و سختی بالاتر، تنش‌های داخلی بیشتری نسبت به فولاد نورد گرم دارد. کاهش چنین تنش‌هایی قبل از عملیات تولیدی برای جلوگیری از تاب برداشتن محصول نهایی بسیار مهم است.

5- انحرافات و اعوجاج‌ها

در فرایند های شکل‌دهی فلز، فولاد نورد گرم اعوجاج‌های جزئی‌تری را ایجاد می‌کند (مثلاً از طریق خم‌کاری ورق فلزی)، زیرا فرآیند خنک‌کاری تدریجی ساختارهای یکنواخت‌تری را ایجاد می‌کند. فولاد نورد سرد دارای لبه‌های کاملاً مربعی با گوشه‌های کاملاً مشخص است. لوله‌های تشکیل شده به این روش نیز یکنواختی و راستی بهتری دارند.

ورق فولادی نورد گرم و نورد سرد؛ کدام ارزانتر است؟

ورق فولادی نورد گرم معمولاً ارزانتر از فولاد نورد سرد است. دلیل این امر دور از ذهن نیست. ساخت ورق فولادی نورد گرم مستلزم زمان یا عملیات تولیدی بیشتر نیست. مانند نورد سرد نیازی به گرم کردن و اصلاح مجدد ندارد. فینیشینگ سرد اغلب شامل فرآیندهای دیگری مانند کشیدن سرد، سنگ زنی و پرداخت نهایی است. عملیات اضافی باعث شده است تا ورق فولادی ساخته شده در فرآیند نورد سرد گران‌تر از فولاد نورد گرم باشد.

سخن آخر

یکی از عوامل مهمی که باید در انتخاب بین فولاد نورد سرد و نورد گرم در نظر گرفت، کاربردهای مربوط به محصول نهایی است. فولاد نورد گرم برای اجزای سازه‌ای بزرگ که دارای تلرانس و کیفیت سطحی خاصی نیستند، مناسب‌تر است.

با این حال، فولاد نورد سرد بهترین انتخاب برای قطعاتی است که به دقت و کیفیت بهتر و ظاهر زیباتر نیاز دارند. فولاد نورد سرد نیز از فولاد نورد گرم قوی‌تر و سخت‌تر است. بنابراین برای قطعاتی که باید در شرایط پرتنش استفاده شوند، مناسب‌تر است. اگر در مقدار تامین بودجه خود مشکل دارید، پس باید به سراغ فولاد نورد گرم بروید زیرا ارزان‌تر از فولاد نورد سرد است. متخصصان استیل رخ همواره آمادگی دارند تا شما را در انتخاب مواد اولیه مناسب و روش‌های تولید بهینه راهنمایی کنند.