ورق ضد سایش چیست؟

سایش یکی از پدیده‌هایی است که در اثر تماس مکانیکی دو جسم بر روی یکدیگر ایجاد می‌شود. در صنعت ورق ضد سایش به گونه‌ای طراحی شده است تا کمترین میزان ساییدگی را در اثر تماس با قطعات دیگر داشته باشد. در این مقاله از استیل رخ قصد داریم درباره ورق ضد سایش و برخی باورهای اشتباه که در صنعت رایج شده است بحث کنیم. پس تا انتهای این مطلب، همراه ما باشید.

سایش چیست؟

قبل از بررسی ورق ضد سایش به سایش و مکانیزم‌های آن می‌پردازیم. سایش (Wear) که به آن فرسایش نیز گفته می‌شود، کاهش تدریجی ماده براثر تماس مکانیکی دو جسم سخت به یکدیگر است که با خراشیده شدن اتفاق می‌افتد. این دو ماده می‌توانند مقاومت‌های مختلفی در برابر سایش داشته باشند. در برخی از موارد یکی از این مواد نرم‌تر هستند و دیگری سخت‌تر. در این پدیده، جسم سخت سبب ساییده شدن جسم نرم می‌شود. در استاندارد ASTM میزان حجم کاسته شده از ماده در اثر سایش، معیاری برای سنجش مقاومت در برابر سایش اعلام شده است. در تجهیزات و فرایندهای صنعتی بسیاری از قطعات در معرض سایش هستند. به همین دلیل نیز استفاده از ورق ضد سایش می‌تواند تاثیر بسیار زیادی بر عمر قطعات داشته باشد.

ورق ضد سایش چیست؟

ورق ضد سایش (Wear resistant یا Abrasion resistant) به ورقی اطلاق می‌شود که سختی و مقاومت سایشی بالایی داشته باشد. این ورق‌ها معمولا از فولادهای آلیاژی با کربن بالا ساخته می‌شوند. آلبته آلیاژهای غیر فولادی نیز هستند که مقاومت سایشی بالایی دارند که از آن جمله می‌توان به آلومینیوم برنز و فسفر برنزها اشاره کرد. آلیاژهای فولادی که حاوی عناصری مانند کروم، منگنز، وانادیم و تنگستن باشند، عموماً مقاومت سایشی بهتری نسبت به فولاد معمولی دارند. به عنوان مثال، فولادهای ضد زنگ، فولادهای ابزار، و فولادهای تندبُر به دلیل وجود همین عناصر، مقاومت در برابر سایش بهتری دارند. ولی آلیاژهایی که در صنعت به عنوان ورق ضد سایش شناخته می‌شوند مقاومت سایشی بالاتری دارند که در ادامه بیشتر توضیح خواهیم داد.

در بازار ورق استیل، به ورق استنلس استیل 321 ورق ضد سایش می‌گویند که تعریف دقیق و کاملی نیست. ورق استیل 321 با توجه به ساختار و ترکیب شیمیایی مقاومت بهتری در برابر سایش دارد اما نمی‌توان آن را به عنوان ورق ضد سایش معرفی کرد. در برخی از کاربری‌ها که استفاده از گریدهای استنلس استیل ضروری است و یا استفاده از ورق ضد سایش صرفه اقتصادی نداشته باشد، می‌توان از استیل 321 استفاده کرد که نسبتا مقاومت خوبی در برابر سایش دارد.

ورق هاردوکس چیست؟

از جمله‌ گریدهای ورق ضد سایش می‌توان به ورق‌های هاردوکس اشاره کرد. ورق‌های هاردوکس دارای سختی بالا، سطح یکنواخت و استحکام بسیار بالایی هستند. ورق ضد سایش هاردوکس برای استفاده در مقاطع نازک که نیاز به مقاومت در برابر سایش دارند، گزینه بسیار مناسب و مطمئنی است و می‌تواند سبب کاهش وزن قطعات تولیدی شود. یکی از ویژگی‌های بسیار مهم ورق ضد سایش هاردوکس، مقاومت در برابر ضربه‌ در دماهای پایین است. علاوه بر این قابلیت جوشکاری و ماشینکاری این ورق‌ها بسیار خوب هستند که این عامل سبب می‌شود در صورت نیاز تعمیرات گزینه مناسبی باشد.

ویژگی‌های ورق هاردوکس

ورق ضد سایش هاردوکس دارای ویژگی‌هایی است که سبب شده است در صنعت برای مصارفی که نیاز به مقاومت در برابر سایش دارند، مورد استفاده قرار گیرد. ترکیب شیمیایی این ورق ها مقاومت در برابر سایش را ممکن می‌کنند. در ادامه به برخی از ویژگی‌های ورق ضد سایش هاردوکس می‌پردازیم:

سختی: سختی یکی از خصوصیاتی است که می‌تواند در مقاومت در برابر سایش اثر گذار باشد. آلیاژهایی که دارای سختی بالاتری هستند مقاومت بهتری در برابر سایش دارند. ورق های هاردوکس نیز دارای میزان سختی بالایی است که این عامل می‌تواند سبب مقاومت آن‌ها در برابر انواع ساییدگی باشد. این ورق در تماس فیزیکی با فلزات، سنگ‌ها و شن و ماسه، مقاومت است و دچار ساییدگی نمی‌شود. هرچند باید در نظر داشت که صرفا سختی بالا نمی‌تواند مقاومت در برابر سایش را برای ما فراهم کند و این مقاومت به عوامل دیگری نیز بستگی دارد.

بیشتر بخوانید: جدول تبدیل سختی استیل

چقرمگی: چقرمگی بالای ورق‌های هاردوکس در کنار سختی سطحی بالای آن‌ها سبب کاربرد گسترده آن‌ها در صنعت شده است. چقرمگی بالا می تواند شکل دهی آن‌ها را بسیار سخت کند به طوری که در شرایط کاری سخت و تحت ضربه و تنش بالا، دچار تغییر شکل نخواهند شد. همانطور که پیش‌تر گفتیم، ورق هاردوکس در برابر ضربه نیز مقاومت بسیار خوبی دارد و به همین دلیل برای استفاده در تجهیزات با تنش بالا مانند ماشین‌آلات معادن، راه‌سازی و پروژه‌های ساختمانی، گزینه‌ای بسیار مناسب است.

ماشینکاری: ماشین کاری این نوع ورق مطلوب است و این عامل می‌تواند به دلیل استفاده از برخی از عناصر آلیاژی در ساختار آن‌ها باشد. ورق ضد سایش هاردوکس را می‌توان ماشینکاری کرد اما باید الزامات ماشینکاری آن‌ را نیز مد نظر قرار داد.

بیشتر بخوانبد: معنای چقرمگی در فولاد چیست؟

انواع سایش

ورق ضد سایش باید بتواند در برابر انواع ساییدگی مقاوم باشد. به همین دلیل و برای شناخت کامل‌تر ورق ضد سایش، بهتر است با انواع سایش آشنا شویم:

سایش ناشی از سُر خوردن: در برخی از کاربری‌ها امکان دارد ورق ضد سایش در معرض سُر خوردن اجسامی مانند سنگ‌ها، فلزات، ضایعات فلزی و … باشد. استفاده از ورق هاردوکس در این کاربری‌ها می‌تواند سبب کاهش اثرات مخرب سایش شود و طول عمر تجهیزات و سازه‌ها را افزایش دهد.

سایش ناشی از ضربه: ضربه نیز از مواردی است که می‌تواند سبب ساییدگی شود. در بسیاری از کاربری‌ها نیز در شرایطی که قطعات در معرض ضربه هستند از ورق ضد سایش استفاده می‌شود. در مواردی که ضربه با زاویه‌هایی خاص به استیل برخورد کند، می‌تواند سبب خراش سطح استیل شود و سطح آن را از بین ببرد. در این موارد بهتر است از ورق ضد سایش هاردوکس استفاده شود.

عملیات حرارتی ورق هاردوکس

در تولید ورق ضد سایش هاردوکس، انجام عملیات حرارتی، یکی از مراحل مهم تولید است. برای افزایش سختی ورق ضد سایش هاردوکس، عملیات کوئنچ و تمپر بر روی آن انجام می‌شود. پس از انجام فرآیند کوئنچ، ورق هاردوکس، به سختی و استحکام بسیار بالایی می‌رسد اما در این شرایط به دلیل تشکیل برخی از فازها در ساختار ورق هاردوکس، شکل پذیری و ماشینکاری آن‌ها بسیار ضعیف می‌شود. در این شرایط با انجام عملیات تمپر می‌توان شکل پذیری و برخی از خواص مکانیکی ورق هاردوکس را بهبود داد.

گریدهای ورق ضد سایش هاردوکس

گریدهای مختلفی از ورق ضد سایش هاردوکس در بازار وجود دارند که ویژگی‌های مختلفی دارند. گریدهای 400، 450، 500، 550، 600 و هاردوکس اکستریم، از گریدهایی هستند که در بازار جهانی به فروش می‌رسند. تفاوت این گریدها، در جوشکاری، چقرمگی، سختی و برخی از ویژگی‌های آن‌ها مشهود است. در جدول زیر مشخصات گریدهای مختلف ارائه شده است.

گرید استیل هاردوکس	ترکیب شیمیایی
	کربن	سیلیسوم	منگنز	فسفر	گوگرد	کروم	نیکل	مولیبدن	بور
Hardox 400	0.32	0.7	1.6	0.025	0.01	1.4	1.5	0.6	0.004
Hardox 450	0.18	0.25	1.3	0.015	0.004	0.1	0.1	0.04	0.003
Hardox 500	0.3	0.7	1.6	0.02	0.01	1.5	1.5	0.6	0.005
Hardox 550	0.37	0.5	1.3	0.02	0.01	1.4	1.4	0.6	0.004
Hardox 600	0.47	0.7	1.4	0.015	0.01	1.2	2.5	0.7	0.005

 

خواص مکانیکی ورق ضد زنگ هاردوکس

گرید استیل هاردوکس	خواص مکانیکی
	درصد ازدیاد طول مجاز	سختی سطحی HBW	تنش تسلیم MPa	استحکام نهایی MPa
Hardox 300	11	270-330	900-1000	1000
Hardox 400	10	360-450	1000-1100	1250
Hardox 450	9	420-520	1200	1450
Hardox 500	8	450-540	1250	1600
Hardox 550	6	525-575	1400	1700
Hardox 600	5	550-640	1500	1800

در صورت تمایل به آشنایی بیشتر با آزمون‌های خواص مکانیکی ورق استیل، مطلب آن را در بلاگ مطالعه کنید.

سخن آخر

سایش یکی از پدیده‌های مکانیکی است که می‌تواند اثرات مخربی در صنعت داشته باشد. استفاده از ورق ضد سایش در صنعت می‌تواند عمر مفید قطعات و تجهیزات را افزایش دهد و همچنین بازدهی را افزایش دهد. گریدهای هاردوکس از جمله نمونه‌های ورق ضد سایش هستند که مقاومت خوبی در برابر انواع سایش دارند.