تا به حال به این فکر کرده‌اید که چگونه یک شمش بزرگ فلزی به ورق‌های نازک یا تیرآهن‌های محکم تبدیل می‌شود؟ پاسخ این سوال در فرایندی به نام نورد نهفته است. نورد، فرآیند شکل‌دهی فلزات داغ است که در آن فلز بین غلتک‌هایی پرس شده و به شکل دلخواه درمی‌آید. در این مقاله، به زبان ساده و روان، به بررسی این فرآیند جذاب و کاربردی خواهیم پرداخت.
نورد چیست؟
نورد، هنر دگرگونی فلز است؛ فرآیندی که در آن، فلزات داغ و خشن، تحت فشار غلتک‌های عظیم، به شکل‌های ظریف و کاربردی درمی‌آیند. تصور کنید شمش‌های بزرگ و بی‌‌شکل، چگونه تحت این فشار، به ورق‌های نازک، میلگردهای محکم یا پروفیل‌های متنوع تبدیل میشوند. این تحول شگفت‌انگیز، حاصل قرن‌ها تجربه و نوآوری بشر است.
ریشه‌های نورد به اعماق تاریخ بشر برمی‌گردد. از زمان‌های بسیار دور، انسان‌ها به دنبال راه‌هایی برای شکل‌دهی فلزات و ساخت ابزارآلات بودند. نورد، به عنوان یکی از قدیمی‌ترین و موثرترین روش‌های شکل‌دهی فلزات، از دیرباز مورد استفاده قرار می‌گرفته است. با گذشت زمان و پیشرفت تکنولوژی، این فرآیند پیچیده‌تر و دقیق‌تر شده است.
این روش ترکیبی از علم و هنر است. برای انجام این فرآیند، به دانش عمیقی از خواص فلزات، اصول مکانیک و ترمودینامیک نیاز است. در این فرآیند، فلزات داغ تحت فشار شدید بین دو یا چند غلتک عبور داده میشوند. این فشار باعث تغییر شکل پلاستیک فلز شده و آن را به شکل دلخواه درمی‌آورد.
انواع نورد
همانطور که می‌دانید، نورد به دو دسته کلی نورد گرم و نورد سرد تقسیم می‌شود. اما این تقسیم‌بندی ابتدایی است و تنوع انواع نورد بسیار فراتر از این دو دسته است. نوع نوردی که برای یک محصول خاص انتخاب می‌شود، به عواملی مانند جنس فلز، ابعاد نهایی محصول، خواص مکانیکی مورد نیاز و هزینه تولید بستگی دارد.
انواع نورد بر اساس دما
یکی از مهم‌ترین معیارهای دسته‌بندی انواع نورد، دمای انجام فرآیند است. بر این اساس، نورد به دو دسته اصلی تقسیم می‌شود:
- نورد گرم: در این نوع نورد، فلز در دمایی بالاتر از دمای تبلور خود قرار دارد. این دما باعث می‌شود فلز نرم‌تر شده و شکل‌پذیری آن افزایش یابد. در نتیجه، فرآیند نورد آسان‌تر انجام می‌شود و انرژی کمتری مصرف می‌شود. محصولات نورد گرم معمولاً دارای خواص مکانیکی یکنواخت‌تری هستند.
- نورد سرد: در این نوع نورد، فلز در دمای محیط یا دمای کمی بالاتر از آن قرار دارد. به دلیل سرد بودن فلز، مقاومت آن در برابر تغییر شکل بیشتر است و برای شکل‌دهی آن به نیروی بیشتری نیاز است. اما از طرفی، محصولات نورد سرد دارای دقت ابعادی بالاتر، سطح صاف‌تر و خواص مکانیکی بهتری هستند.
انواع نورد بر اساس محصول نهایی
- نورد ورق: در این نوع نورد، شمش‌های فولادی به ورق‌های با ضخامت‌های مختلف تبدیل میشوند. ورق‌های نورد شده در صنایع مختلفی مانند خودروسازی، ساخت و ساز و بسته‌بندی کاربرد دارند.
- نورد میلگرد: در این نوع نورد، شمش‌های فولادی به میلگردهای با قطرهای مختلف تبدیل میشوند. میلگردها در صنعت ساختمان برای تقویت بتن استفاده میشوند.
- نورد پروفیل: در این نوع نورد، شمش‌های فولادی به مقاطع پروفیل مانند تیرآهن، نبشی، ناودانی و … تبدیل میشوند. این مقاطع در ساخت سازه‌های فلزی کاربرد دارند.
- نورد لوله: در این نوع نورد، ورق‌های فولادی به لوله‌های با قطر و ضخامت‌های مختلف تبدیل میشوند. لوله‌ها در صنایع نفت، گاز، آب و فاضلاب کاربرد دارند.
انواع نورد بر اساس تعداد غلتک‌ها
نورد را می‌توان بر اساس تعداد غلتک‌ها و جهت حرکت آن‌ها نیز دسته‌بندی کرد. برخی از انواع نورد بر اساس این معیار عبارتند از:
- نورد دو غلتکی: در این نوع نورد، از دو غلتک برای شکل‌دهی فلز استفاده می‌شود.
- نورد چند غلتکی: در این نوع نورد، از چندین غلتک برای شکل‌دهی فلز استفاده می‌شود.
- نورد رو به جلو: در این نوع نورد، فلز در جهت حرکت غلتک‌ها حرکت می‌کند.
- نورد رو به عقب: در این نوع نورد، فلز در خلاف جهت حرکت غلتک‌ها حرکت می‌کند.
فرایند تولید نورد
فرآیند نورد، سفری شگفت‌انگیز از شمش‌های خام تا محصولات فولادی با دقت و کیفیت بالا است. این فرآیند به دو دسته اصلی نورد گرم و سرد تقسیم می‌شود. نورد گرم با ریخته‌گری پیوسته شمش آغاز می‌شود، جایی که فولاد مذاب به شکلی مداوم به شمش تبدیل می‌شود. سپس، شمش در دمای بالا و تحت فشار غلتک‌های عظیم، به تدریج نازک‌تر شده و شکل اولیه خود را پیدا می‌کند. پس از آن، شمش در کوره پیش‌گرم‌کن حرارت می‌بیند تا برای مراحل بعدی آماده شود. در نهایت، با عبور از چندین ایستگاه نورد، شمش به محصول نهایی با ضخامت و ابعاد دقیق تبدیل می‌شود.
نورد سرد نیز مراحل خاص خود را دارد. در این فرآیند، محصول نورد گرم ابتدا تحت عملیات اسیدشویی قرار می‌گیرد تا آلودگی‌ها و اکسیدهای سطحی آن زدوده شود. سپس، محصول با عبور از غلتک‌های دقیق، به ضخامت و ابعاد مورد نظر می‌رسد. پس از آن، عملیات حرارتی مانند آنیلینگ انجام می‌شود تا ساختار داخلی فلز بهبود یابد و تنش‌های داخلی آن کاهش یابد. در نهایت، ممکن است عملیات نورد پوسته‌ای نیز انجام شود تا سطح محصول سخت‌تر شده و مقاومت به سایش آن افزایش یابد.
در مجموع، فرآیند نورد ترکیبی از دانش متالورژی، مهندسی مکانیک و کنترل دقیق است. این فرآیند به ما امکان می‌دهد تا از شمش‌های خام، طیف وسیعی از محصولات فولادی با خواص مکانیکی و فیزیکی متفاوت تولید کنیم که در صنایع مختلف کاربرد گسترده‌ای دارند.
انواع فرایند های تولید نورد
در فرآیند تولید نورد، با توجه به نوع محصول نهایی و شرایط انجام، تنوع بسیاری دارد. از تولید ورق‌های نازک گرفته تا شکل‌دهی پروفیل‌های پیچیده، نورد نقش کلیدی در صنایع مختلف ایفا می‌کند. در ادامه به معرفی چندتا از پرکاربرد ترین روش های تولید نورد میپردازیم:
نورد حلقه‌ای: در این روش، با استفاده از غلتک‌هایی خاص، حلقه‌های بدون درز با ابعاد و اشکال مختلف تولید میشوند. این حلقه‌ها در صنایع خودروسازی، نفت و گاز کاربرد گسترده‌ای دارند.
نورد رزوه: این فرآیند برای ایجاد رزوه‌هایی بر روی میلگردها و سیم‌ها به کار می‌رود. با حرکت رفت و برگشتی قالب‌های مخصوص بر روی سطح فلز، رزوه‌های مورد نظر ایجاد میشوند. این رزوه‌ها در صنایع مختلفی همچون ساخت و ساز و صنایع الکترونیک کاربرد دارند.
شکل‌دهی غلتکی: در این روش، یک نوار فلزی به صورت مداوم از میان غلتک‌ها عبور کرده و به شکل دلخواه خم می‌شود. این روش برای تولید پروفیل‌های پیچیده و مقاطع خاص بسیار مناسب است.
نورد تخت: ساده‌ترین نوع نورد است که در آن، فلز بین دو غلتک صاف عبور داده می‌شود و به شکل ورق تبدیل می‌شود. ورق‌های تولید شده در این روش، در صنایع مختلفی همچون ساخت و ساز، خودروسازی و بسته‌بندی کاربرد دارند.
نورد شکل ساختاری: این روش برای تولید پروفیل‌های ساختمانی مانند تیرآهن، نبشی و ناودانی به کار می‌رود. در این روش، فلز گرم شده و سپس از میان غلتک‌های خاصی عبور داده می‌شود تا شکل مورد نظر به آن داده شود.
نورد کنترل شده: در این روش، عملیات حرارتی و تغییر شکل به صورت همزمان بر روی فلز انجام می‌شود. این روش به کنترل دقیق خواص مکانیکی محصول نهایی کمک می‌کند.
نورد فورج: در این روش، فلز تحت فشار شدید قرار گرفته و به شکل مورد نظر در می‌آید. این روش برای تولید قطعات با ابعاد کوچک و شکل‌های پیچیده بسیار مناسب است.
هر یک از این روش‌های نورد، دارای مزایا و محدودیت‌های خاص خود بوده و انتخاب روش مناسب به نوع محصول نهایی، خواص مورد نظر و حجم تولید بستگی دارد. با پیشرفت تکنولوژی و توسعه تجهیزات جدید، روز به روز بر تنوع و پیچیدگی فرآیندهای نورد افزوده می‌شود.
کاربرد نورد در مقاطع مختلف فولادی
نورد به عنوان یک فرآیند کلیدی در تولید مقاطع فولادی، نقش محوری در صنایع مختلف ایفا می‌کند. با توجه به اهمیت روزافزون استفاده از فولاد در صنایع مختلف، می‌توان گفت که نورد به عنوان یک فناوری حیاتی، نقش محوری در توسعه و پیشرفت جوامع ایفا می‌کند. در ادامه به چند مورد از پر کاربردترین روش های مصرف از نورد میپردازیم.
صنعت ساختمان‌سازی
تصور ساختمانی بدون فولاد تقریباً غیرممکن است. تیرآهن‌ها، میلگردها و پروفیل‌های فولادی که در اسکلت ساختمان‌ها و سازه‌ها استفاده میشوند، همگی حاصل فرآیند نورد هستند. نورد به فولاد شکل داده، استحکام بخشیده و آن را برای تحمل بارهای سنگین آماده می‌کند. از این رو، نورد در صنعت ساختمان‌سازی نقش بسیار حیاتی ایفا می‌کند.
صنعت خودروسازی
صنعت خودروسازی نیز به شدت به فرآیند نورد وابسته است. ورق‌های فولادی که بدنه خودروها را تشکیل می‌دهند، از طریق نورد شکل می‌گیرند. علاوه بر این، بسیاری از قطعات داخلی خودرو مانند شاسی و قطعات موتور نیز با استفاده از فرآیند نورد تولید میشوند. نورد به فولاد شکل‌پذیری و استحکام لازم برای ساخت خودروهای ایمن و بادوام را می‌دهد.
کاربرد نورد در صنایع دیگر
- مهندسی و تجهیزات صنعتی: مقاطع فولادی تولید شده با نورد در ساخت انواع ماشین‌آلات صنعتی، تجهیزات خطوط تولید و سازه‌های فلزی کاربرد گسترده‌ای دارند.
- صنعت لوله و لوله کشی: لوله‌های فولادی که برای انتقال سیالات و گازها استفاده میشوند، از طریق نورد تولید میشوند. نورد به لوله‌ها شکل داده و آن‌ها را برای تحمل فشار و دماهای مختلف مقاوم می‌کند.
- صنعت راه آهن: ریل‌های راه آهن که وظیفه تحمل وزن قطارها را بر عهده دارند، از طریق نورد تولید میشوند. نورد به ریل‌ها استحکام و مقاومت سایشی لازم را می‌دهد.
انواع محصولات تولیدی با فرآیند نورد
محصولات نردی از لحاظ شکل و فرم به دو دسته کلی تقسیم میشوند:
محصولات نوردی تخت
تصور کنید یک تکه فلز مسطح و مستطیلی شکل را که به آن تختال می‌گویند. این تختال، ماده اولیه بسیاری از محصولات فولادی است. با اعمال فشار و تغییر شکل بر روی تختال، می‌توان ورق‌های گوناگونی با ضخامت‌های متفاوت تولید کرد. این ورق‌ها سپس به عنوان پایه برای تولید محصولات نهایی مانند بدنه خودروها، بدنه لوازم خانگی و حتی قوطی‌های کنسرو استفاده میشوند.
محصولات نوردی شکل‌دار
اما نورد تنها به تولید ورق‌های تخت محدود نمی‌شود. با استفاده از غلتک‌هایی که دارای شیارهای خاصی هستند، می‌توان به فلز شکل‌های پیچیده‌تری داد. ریل‌های قطار، تیرآهن‌های ساختمانی، پروفیل‌های آلومینیومی و بسیاری از مقاطع فولادی دیگر، با همین روش تولید میشوند. این شیارها، فلز را مجبور می‌کنند تا به شکل دلخواه خم شده و به محصول نهایی تبدیل شود.
مزایا و معایب نورد
نورد، فرآیندی است که مزایا و چالش‌های خاص خود را دارد. از جمله مزایای نورد می‌توان به تولید انبوه محصولات با کیفیت بالا، دقت ابعادی بالا و امکان تولید طیف وسیعی از محصولات اشاره کرد. همچنین، نورد گرم می‌تواند به بهبود خواص مکانیکی فلزات کمک کند.
با این حال، نورد نیز با چالش‌هایی همراه است. هزینه بالای تجهیزات و انرژی مصرفی، از جمله مهم‌ترین چالش‌های نورد به شمار می‌رود. علاوه بر این، نورد سرد به دلیل اعمال فشار زیاد بر روی فلز، ممکن است باعث ایجاد تنش‌های داخلی در محصول شود. همچنین، نورد گرم می‌تواند باعث اکسید شدن سطح فلز و کاهش کیفیت آن شود.
نورد میلگرد چیست؟
نورد میلگرد، فرآیندی است که در آن شمش‌های فولادی تحت فشار غلتک‌های عظیم قرار گرفته و به شکل میله‌های استوانه‌ای شکل با قطرهای مختلف تبدیل میشوند. این میلگردها به عنوان یکی از پرکاربردترین مقاطع فولادی در صنایع ساختمانی، نقش اساسی در تقویت بتن و ایجاد سازه‌های مقاوم ایفا می‌کنند. در واقع، نورد میلگرد، اولین گام در تولید میلگردهای آرماتور است که در ساخت ساختمان‌ها، پل‌ها و سایر سازه‌های بتنی به کار می‌روند. برای اطلاع از قیمت روز انواع میلگرد و محصولات فولادی، می‌توانید به صفحه قیمت میلگرد مراجعه کنید.
نورد تیرآهن چیبست؟
نورد تیرآهن، فرایندی است که در آن شمش‌های فولادی به شکل پروفیل‌های تیرآهن در می‌آیند. تیرآهن‌ها مقاطع فولادی با سطح مقطع مشخص و هندسه مشخصی هستند که در ساخت سازه‌های فلزی و بتنی به عنوان اعضای اصلی باربر استفاده میشوند. فرآیند نورد تیرآهن شامل عبور شمش از میان غلتک‌هایی با شیارهای خاص است که به فلز شکل نهایی تیرآهن را می‌دهند. تیرآهن‌ها در انواع مختلفی مانند IPE، HEA و INP تولید میشوند و هر یک کاربرد خاص خود را در صنعت ساخت و ساز دارند. برای اطلاعات بیشتر در مورد انواع تیرآهن و کاربرد هر یک از آن‌ها، می‌توانید به مقاله انواع تیرآهن مراجعه کنید
جمع بندی
در مجموع، نورد یک فرآیند حیاتی در صنعت فولاد است که به تولید طیف وسیعی از محصولات با کاربردهای مختلف کمک می‌کند. با توجه به مزایا و چالش‌های این فرآیند، انتخاب نوع نورد و پارامترهای آن به عوامل مختلفی مانند نوع محصول، خواص مورد نظر و هزینه تولید بستگی دارد.