نورد

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو

نَوَرد (به انگلیسی: Rolling) یکی از روش‌های شکل‌دهی مواد دارای قابلیت موم‌سانی است. در دماهای پایین و نزدیک دمای اتاق تنها فلزات و برخی از پلیمرها قابلیت مومسانی مناسب از خود نشان می‌دهند. برای افزایش این قابلیت و همچنین شکل‌دهی موادی که در دماهای پایین نورد آنها امکان‌پذیر نیست، از نورد گرم استفاده می‌شود.

فرایند نورد یکی از بهترین و کاربردی‌ترین روش‌های شکل دادن است و آن عبارت از تغییر شکل پلاستیک ماده از طریق عبور بین غلتک‌ها می‌باشد. انواع محصولات از قبیل تیرآهن و نبشی با مقاطع مختلف به وسیله این فرایند تولید می‌شوند. معمولاً این روش با فرایند فورجینگ در رقابت بوده و برتری هر کدام بستگی به پیشرفته تر بودن تکنولوژی آن دارد؛ ولی به طور کلی از نظر حجم و کمیت تولیدات، فرایند نورد در مقام اول پروسه‌های شکل دادن فلزات قرار دارد.[۱]

فرایند نورد

هدف مهندسی نورد فلزات عبارت است از تغییر فرم شمش یا ورق به شکل مورد نظر. معمولاً محصول نهایی نورد، تولید ورق یا میلگرد است. پس از اتمام تغییر فرم، محصول نهایی توسط دستگاه‌های برشی خط مانند قیچی واره به طول مورد نظر برش داده شده و پس از عملیات تکمیلی و کنترل، بسته‌بندی گردیده و به انبار محصول حمل می‌شود.

از دستگاه‌های نورد به طور بسیار گسترده‌ای برای گرم‌کاری و سردکاری بسیاری از فلزات و آلیاژها، در اندازه‌های بسیار متنوع استفاده می‌شود. برخی از شمش‌هایی که به تولید ورق فولادی اختصاص داده شده‌اند ممکن است ۲۰ تن یا بیشتر وزن و حداقل 0.3m ضخامت داشته باشند. یک کارخانه نورد ممکن است به تنهایی در هر هفته ۵۰۰۰۰ تن تختال فولادی با پهنای تا حدود 1.8mتولید کند. نیز آلومینیوم را می‌توان به صورت نوار ورق‌هایی به پهنای 4m نورد کرد و از طرف دیگر، ورق‌های بسیار نازک آلومینیومی را می‌توان با ضخامتی حدود 0.025mm تولید نمود.

نورد از حیث دمای عملیات به دو گروه نورد سرد و نورد گرم تقسیم می‌گردد. در نورد گرم قابلیت تغییر شکل خیلی بالاست. از آنجا که در اثر تبلور مجدد، استحکام تسلیم به طور قابل ملاحظه‌ای کاهش می‌یابد، لذا نیروی لازم برای فرایند نورد قطعات بزرگ در فرایند نورد گرم افت محسوسی دارد. در نورد سرد یک سطح تمام شده مطلوب حاصل می‌شود. این عملیات عمدتاً برای فرایند تغییر شکل نهایی استفاده می‌گردد.

نورد گرم
نورد میلگرد حلقه‌ای

فرایند نورد شامل گذراندن تکه‌ای از ماده از بین دو غلتک است. در اثر تنش فشاری اعمال شده توسط غلطک‌ها ضخامت ماده کاهش می‌یابد. دستگاه‌های نورد در مدل‌های دو، سه و چهار غلطکه موجود می‌باشد.

به طور کلی نورد به دو صورت گرم و سرد وجود دارد: در نورد گرم شمش پس از رسیدن به درجه حرارت مورد نظر (معمولا بالاتر از ۱۱۰۰ درجه سانتیگراد) در کورههای نورد از بین چند مجموعه غلتک در حال چرخش عبور نموده و با کاهش متوالی مقطع نهایتاً به فرم مورد نظر تبدیل می‌شود.

در نورد سرد هدف کاهش ضخامت ورق تحت فشار بسیار زیاد است. از ویژگی‌های این نوع نورد که معمولاً در دمای اتاق و حداکثر تا ۲۰۰ درجه سانتیگراد انجام می‌شود می‌توان به افزایش سختی ماده موردنظر، افزایش نابجایی در ساختار کریستالی و افزایش تنش تسلیم (تسلیم (مهندسی)) اشاره نمود.

مزایای نورد سرد:

- در غیاب سرما و اکسیداسیون، تلورانس کمتر و پرداخت سطح بهتری حاصل می‌شود. (برخلاف نورد گرم که دارای پوشش اکسیدی است)

- روغن کاری راحت تر انجام می‌گیرد.

- قابلیت تولید ورقهای نازک

انواع[ویرایش]

نورد پیوسته:

چنانچه حجم تولید توجیه کننده هزینه سرمایه‌گذاری اولیه باشد، محصولات به روش نورد پیوسته تولید می‌شوند. در نورد پیوسته مقدار ماده‌ای که در یک زمان (در یک مقطع زمانی معین) از هر غلتک می‌گذرد یکسان است؛ بنابراین چنانچه سطح مقطع کوچکتر یا بزرگتر شود، سرعت غلتکها نیز متناسب با آن بیشتر یا کمتر می‌شود تا بدین ترتیب تغییر ضخامتها و طولهای کنترل در مراحل مختلف، قابل بالانس باشد.

کاربرد: تولید ورق، میلگرد

نورد حلقه‌ای

نورد حلقه‌ای:

با کاهش ضخامت حلقه، قطر آن افزایش می‌یابد. در فرایند نورد حلقه‌ای، غلتک خارجی نیرو و سرعت را اعمال می‌کند و غلتک درونی به صورت آزاد گردش می‌کند؛ بنابراین ضخامت حلقه به تدریج کاهش و قطر آن افزایش می‌یابد. پس پهنای حلقه، معمولاً موضوع افزایش نیست. کاربرد: موشک، توربین، هواپیما، صنایع هوا فضا، لوله کشی و مخازن تحت فشار.

نورد رزوه

نورد رزوه:

این نوع نورد جزء فرایند نورد سرد است و از کاربردهای آن می‌توان به نورد چرخ‌دنده‌های مارپیچ اشاره کرد.

تاریخچه نورد[ویرایش]

تاریخ راستین نورد به مفهوم امروزی آن ولی در شکل‌های بسیار ساده و اندازه‌های کوچک به سده هفدهم برمی گردد. به این صورت که دوغلتک چدنی در یک چهارچوب چوبی قرار داده می‌شد و فلزاتی چون قلع و سرب را نورد می‌کردند. هر چند پیش از این از غلتکها برای صاف کردن و فشردن مواد استفاده می‌شد، ولی ایده استفاده از غلتکها به منظور ایجاد کاهش در سطح مقطع فلز، در این دوره بوجود آمد

پس از آن کوشش شد از غلتکهای بزرگتر و سنگین تر استفاده شود و گشتاور لازم برای به چرخش درآوردن آنها بوسیله نیروی اسب و یا پره‌های آبی تأمین می‌شد. ایده ایجاد شیار روی غلتکها، بمنظور شکل دادن به مقاطع میله‌ها و تیرها نیز به همین دوران برمیگردد.

قفسه‌های دو غلتکه به سرعت گام‌های تکاملی خود را پیمودند و بزودی افزون بر نورد فلزهای نرم، نورد گرم فولاد نیز شدنی شد. تنگنای نیرو و توان، ایده استفاده از غلتکهای کوچک‌تر را مطرح کرد. زیرا صنعتگران به تجربه متوجه شده بودند که نورد با غلتک‌های کوچکتر به نیرو و توان کمتری نیاز دارد. از اینرو استفاده از غلتکهای کاری کوچکتر که بوسیله غلتکهای بزرگتر پشتیبانی می‌شدند متداول شد و در اصطلاح قفسه‌های چهار غلتکه بوجود آمدند.

پس از بوجود آمدن ماشین‌های بخار و از بین رفتن تنگناهای نیرو و توان، قفسه‌های نورد دوباره بزرگتر شدند و موتورهای با توان بسیار بالا، در اندازه‌های ۱۵۰۰۰ اسب برای نوردهای سنگین شمش‌های فولادی بکار گرفته شدند. موتر و قفسه‌های نورد به تندی گام‌های تکامل خود را پیمودند به طوری که فراورده‌های نورد، بویژه فولادها، به مهمترین فراورده‌های فلزی در سطح جهان تبدیل شدند. برای بسیاری از فراورده‌ها، روشهای نورد، جایگزین دیگر روش‌های شکل دادن فلزها، همانند آهنگری و ریخته‌گری شدند. در این راستا آشنایی با اصول طراحی مراحل نورد بسیار حائز اهمیت است.

همراه و در کنار قفسه‌های نورد، دیگر بخشهای کارخانجات نورد، همچون کوره‌های ذوب، ماشین‌های ریخته‌گری برای آماده‌سازی شمش‌های اولیه، کوره‌های پیش گرم برای گرم کردن شمش‌ها، خطوط جابجایی، حمام‌های اسیدشویی، کوره‌های عملیات حرارتی، حمام‌های آبکاری، ماشین‌های بسته‌بندی و غیره نیز گام‌های تکاملی خود را پیمودند.

نورد آلومینیوم: توضیحات کلی[۲][ویرایش]

ورق، صفحه و فویل با استفاده از نورد بین غلتک‌هایی که ضخامت را کم کرده و افزایش طول می‌دهند انجام می‌شود؛ ولی نورد آلومینیوم بسیار پیچیده‌تر از نورد خمیر است.

قوانین و طراحی اولیه نورد فلزات در اواخر قرن ۱۹ بنیان‌گذاری شد، ولی پیشرفت‌های فناوری و متالورژی در این زمینه تا قرن ۲۰ ادامه دار بود. نورد آلومینیوم هر دو پارامتر کیفیت و بهره‌وری را از طریق دست یابی به ابعاد جدید فناوری‌های خاص خود، همانند پیشرفت‌های نورد فلزات، حفظ کرده است. نورد گرم و سر صفحات اولین بار در سال ۱۹۲۶ در آمریکا به کار گرفته شد. سرعت دستگاه برای نمونه سرد آن ۲۰۰ فوت بر دقیقه(۶۰ متر بر دقیقه) گزارش شده است. کارخانه‌های نورد سرد جدید ۳۵ بار سریعتر از این حالت اند.

صنعت نورد استفادهٔ خود از موتورهای بخار را به موتورهای الکتریکی تغییر داد. این مورد باعث شد کارخانه‌های چند منظوره بزرگتر ساخته شوند. در سال‌های اخیر کارخانه‌های نورد آلومینیوم سیستم‌های کنترلی پیشرفته‌ای را استفاده می‌کنند تا کیفیت محصولات بالاتر با ثبات بیشتر داشته باشند. آلومینیومی که ضخامت ۰٫۶ متر دارد گاهی اوقات ۱٫۶ کیلومتر را می‌پیماید تا به ضخامت یک ورق یعنی در حدود یک اینچ برسد. همچنین این آلومینیوم، پروسه‌ای طولانی را قبل از رسیدن به کارخانه نورد دارد.

آماده‌سازی آلیاژهای آلومینیوم برای فرایند نورد[ویرایش]

موادی که آلیاژسازی شده‌اند معمولاً همراه خود یک سری رسوبات را به همراه دارند و این مورد غیرقابل جلوگیری کردن است. همچنین مواد غیر فلزی دیگری ممکن است در اثر فعالیت‌های شیمیایی به وجود آید. این مواد ممکن است در فرایندهای بعدی باعث بروز مشکل شوند و کیفیت محصول را تحت تأثیر قرار دهند بنابراین با عملیات‌هایی نظیر فیلتر و گداختن این رسوبات را از آلیاژ خارج می‌کنند.

فرایند نورد آلومینیوم[ویرایش]

در فرایند نورد نه تنها باید صفحه یا ورق با دقت بالا تولید شود بلکه می‌بایست به ویژگی‌های دیگر نظیر صافی سطح، کیفیت گوشه‌ها و ضخامت پروفیل مناسب، خواص مکانیکی مشخص و نداشتن ترک در سطح نیز توجه شود.

نرده‌های آلومینیومی

قسمت اصلی دستگاه نورد را ۲ موتور که به استوانه‌هایی وصل است (به غلتک کار معروف هستند)، تشکیل می‌دهد. این غلتک‌ها آلومینیوم را به سمت خود می‌کشند و ضخامت آن را به (تا جایی که فضای خالی موجود باشد) تبدیل می‌کنند.

این فضای خالی بسته به ضخامت مورد نیاز ورق متغیر است. یک قطعه آلومینیومی می‌تواند بارها از بین ۲ غلتک به صورت رفت و برگشتی عبور کند یا همچنین می‌توان آن را از بین یک سری غلتک پشت سر هم عبور داد.

آلومینیوم را می‌توان در شرایط سرد و گرم پردازش کرد. آلومینیوم، انعطاف‌پذیر است. می‌توان آن را از ۶۰ سانتی‌متر تا ۲–۶ میلی‌متر نورد کرد. محصولات ساخته شده نهایی به صورت فویل می‌توانند ۰٫۰۰۶ میلی‌متر ضخامت داشته باشند و در عین حال به طور کامل در برابر نور و رطوبت نفوذ ناپذیر باشند. فلز به خودی خود به شکل یک پوشش اکسید محافظی و بسیار مقاوم در برابر خوردگی است. با انواع مختلفی از فرایندهای روی سطح، می‌توان این خواص را بهبود بخشید.[۳]

تولید گازهای گلخانه‌ای از فرایند نورد

روغنی که در طول مراحل مختلف نورد برای اطمینان از پرداخت سطح خوب و برای کنترل افزایش دما اضافه می‌شود در تولید گازهای گلخانه‌ای هوا نقش دارد. برنامه‌های تحقیق و توسعه آغاز شده است تا مقدار حلال‌ها را در فرایند کوتینگ کاهش دهند و همچنین از پوشش‌های با اثرات زیست‌محیطی کمتر استفاده کنند.

منابع[ویرایش]

  • H.Y. Sohn, S. Sridhar, Descriptions of high-temperature metallurgical processes, in Fundamentals of metallurgy, Ed. Seshadri Seetharaman, Woodhead Publishing Limited, 2005. p 32. ISBN 978-1-85573-927-7
  1. دپارتمان پژوهشی شرکت پاکمن. «نورد». 
  2. Rolling Aluminum: From the Mine Through the Mill. Aluminum Association, 1990-01-01. 
  3. «Extruding, rolling and casting of aluminium - Norsk Hydro». www.hydro.com. بازبینی‌شده در 2016-11-16.