همه چیز راجع به نورد گرم
فرآیند نورد گرم (Hot Rolling) یکی از تکنیک‌های رایج در شکل‌دهی فلزات است که در آن فلزات در دمای بالا و بالاتر از دمای تغییر فاز (دمای تبلور مجدد) قرار می‌گیرند و تحت فشار میان جفت غلتک‌ها عبور می‌کنند تا به شکل‌های مختلفی مانند ورق، نوار یا پروفیل‌های دیگر درآیند. در نورد گرم، معمولاً فلزات مانند فولاد، آلومینیوم، مس، برنج و دیگر فلزات آهنی به‌وسیله‌ی فرآیندهایی که در دمای بالا انجام می‌شود، به شکل‌های دلخواه تبدیل می‌شوند.
1.فرآیند نورد گرم
فرآیند نورد گرم معمولاً به‌صورت مرحله به مرحله انجام می‌شود تا فلز از یک حالت اولیه (معمولاً شمش یا بیلت) به شکل نهایی تبدیل گردد. این فرآیند شامل مراحل زیر است:
الف) آماده‌سازی مواد اولیه
- مواد اولیه برای نورد گرم معمولاً شامل شمش‌ها (Billets) یا بیلت‌ها و بلوک‌ها (Blooms) است. این مواد ابتدا با حرارت دادن به دمای بالا (معمولاً بین 1000 تا 1300 درجه سانتی‌گراد بسته به نوع فلز) آماده می‌شوند. این کار باعث نرم شدن فلز می‌شود و آن را برای شکل‌دهی راحت‌تر می‌کند.
ب) فرآیند نورد
- در این مرحله، شمش‌های گرم‌شده از میان یک یا چند جفت غلتک عبور می‌کنند. این غلتک‌ها به‌طور هم‌زمان فشار زیادی به فلز وارد می‌کنند تا ضخامت آن کاهش یابد و به ابعاد دلخواه برسد.
- در نورد گرم، معمولاً از چند جفت غلتک استفاده می‌شود تا ضخامت فلز در مراحل مختلف به تدریج کاهش یابد. این فرآیند می‌تواند به‌صورت تک‌مرحله‌ای یا چندمرحله‌ای انجام شود.
ج) سرماگرم شدن (Cooling)
- پس از نورد، فلز باید به‌طور تدریجی سرد شود. در برخی موارد، سرد شدن ممکن است به‌طور طبیعی در دمای محیط انجام شود، اما در برخی مواقع برای کنترل دقیق‌تر خواص فیزیکی، از سیستم‌های خنک‌کننده با آب یا گاز استفاده می‌شود.
- سرد شدن تدریجی یا کنترل‌شده برای جلوگیری از ایجاد تنش‌های داخلی در فلز و بهبود ویژگی‌های آن ضروری است.
2.ویژگی‌ها و خصوصیات نورد گرم
الف) دما و خواص فلز
- در فرآیند نورد گرم، دمای فلز بالاتر از دمای تبلور مجدد قرار دارد. به همین دلیل، فلزات می‌توانند به‌راحتی شکل بگیرند و نیازی به نیروی زیادی برای تغییر شکل ندارند.
- از آنجا که فلز در دمای بالا قرار دارد، بیشتر خواص مکانیکی آن تغییر می‌کند. به‌ویژه، سختی فلز کاهش می‌یابد و شکل‌پذیری آن افزایش می‌یابد. این ویژگی باعث می‌شود که نورد گرم برای تولید قطعات بزرگ و ضخیم مناسب باشد.
ب) استحکام و خواص نهایی
- به دلیل اینکه فلز در دمای بالا قرار دارد، در نورد گرم ساختار دانه‌ای فلز تغییر می‌کند و این تغییرات باعث کاهش تنش‌های داخلی و افزایش شکل‌پذیری فلز می‌شود.
- محصولات نورد گرم معمولاً استحکام و سختی کمتری نسبت به محصولات نورد سرد دارند، اما دارای خواص کششی و چقرمگی بهتری هستند.
ج) کیفیت سطح
- سطح محصولات نورد گرم معمولاً نسبت به نورد سرد خشن‌تر است. علت این امر این است که در نورد گرم، فلز تحت فشار زیاد در دمای بالا قرار دارد که باعث ایجاد خوردگی سطحی و یا باقی‌ماندن لایه‌هایی از اکسید بر روی سطح فلز می‌شود.
- این لایه‌های اکسیدی معمولاً قبل از استفاده نهایی از روی سطح برداشته می‌شوند.
3.انواع نورد گرم
الف) نورد گرم بیلت (Billet Rolling)
- در این فرآیند، بیلت‌های فولادی به نوارهای نازک یا نوارهای بزرگ تبدیل می‌شوند. این نوارها معمولاً برای تولید انواع پروفیل‌های فلزی یا به‌عنوان مواد اولیه برای نورد سرد استفاده می‌شوند.
ب) نورد گرم ورق (Plate Rolling)
- در این نوع نورد، شمش‌ها یا بلوک‌های فلزی به ورق‌های ضخیم تبدیل می‌شوند. این ورق‌ها به‌طور گسترده‌ای در صنایع ساختمانی، کشتی‌سازی و تولید تجهیزات سنگین استفاده می‌شوند.
ج) نورد گرم نوار (Strip Rolling)
- در این فرآیند، شمش‌های گرم‌شده به نوارهای فلزی نازک تبدیل می‌شوند. این نوارها ممکن است به‌عنوان محصولات نهایی یا مواد اولیه برای فرآیندهای دیگر مانند نورد سرد، خم‌کاری یا جوش‌کاری استفاده شوند.
د) نورد گرم پروفیل (Section Rolling)
- در این نوع نورد، شمش‌های فلزی به پروفیل‌های مختلفی مانند تیرآهن، ناودانی، یا میلگرد تبدیل می‌شوند. این پروفیل‌ها در ساخت و ساز و صنایع دیگر کاربرد فراوانی دارند.
4.مزایای نورد گرم
- انعطاف‌پذیری بالا: فرآیند نورد گرم می‌تواند به راحتی برای تولید اشکال پیچیده یا قطعات بزرگ استفاده شود.
- هزینه پایین‌تر: چون نیاز به انرژی کمتری برای تغییر شکل فلز وجود دارد، هزینه نورد گرم نسبت به نورد سرد پایین‌تر است.
- شکل‌دهی بهتر: نورد گرم در دمای بالا باعث می‌شود که فلز شکل‌پذیری خوبی داشته باشد و به‌راحتی بتوان آن را به اشکال مختلف تبدیل کرد.
- حذف تنش‌های داخلی: فرآیند نورد گرم می‌تواند تنش‌های داخلی ایجاد شده در فلز را از بین ببرد و ساختار دانه‌ای بهتری ایجاد کند.
- معایب نورد گرم
- کیفیت سطح پایین: سطح محصولات نورد گرم معمولاً به‌خاطر تماس با اتمسفر و اکسید شدن فلز، خشن و ناصاف است. این ممکن است نیاز به عملیات تکمیلی مانند شستشوی سطح یا سندبلاست داشته باشد.
- دقت ابعادی پایین: دقت ابعادی در نورد گرم معمولاً کمتر از نورد سرد است، زیرا دما و فشار زیاد باعث تغییرات جزئی در ابعاد نهایی می‌شود.
- خسارت ناشی از تنش‌های حرارتی: تنش‌های حرارتی ناشی از نورد می‌توانند در برخی مواقع باعث ایجاد عیوبی در محصول نهایی شوند.
6.کاربردهای نورد گرم
- صنعت خودروسازی: برای تولید قطعات بزرگ و بدنه‌های خودرو، از نورد گرم استفاده می‌شود.
- صنعت ساخت و ساز: ورق‌های نورد گرم برای تولید پروفیل‌های فولادی، تیرآهن و سایر مواد ساختمانی استفاده می‌شود.
- صنعت انرژی: لوله‌های نورد گرم برای پروژه‌های انتقال نفت و گاز، همچنین ساخت کشتی‌ها و سازه‌های سنگین استفاده می‌شود.
- صنعت تولید فلزات سنگین: نورد گرم در تولید فولادهای ساختمانی و پروفیل‌های سنگین نیز کاربرد دارد.
در نتیجه، نورد گرم یکی از فرآیندهای اساسی در صنعت فلزات است که امکان تولید قطعات با ابعاد بزرگ و ضخامت زیاد را فراهم می‌آورد. این فرآیند در عین حال که مزایای زیادی از جمله هزینه پایین و شکل‌دهی آسان دارد، با معایب خاصی مانند کیفیت سطح پایین و دقت ابعادی کمتر همراه است.