صنایع ماشین سازی یکی از مهمترین و بزرگترین صنایع موجود در دنیا به شمار می رود. از کاربردی ترین مواد اولیه در صنعت ماشین سازی می توان به انواع فولاد اشاره کرد. فولادها با توجه به امکان آلیاژی بودن، دارای تنوع بسیار زیادی هستند.
فولاد ماشین سازی
دلیل استفاده از فولاد در خودرو
برای طراحی چارچوب ماشین از فولاد استفاده میشود آنها به تحمل در برابر فشار شدید ناشی از خودرو کمک می کنند. نوع فولادی که در اینجا استفاده می شود با ید بسیار قوی و با بهترین کیفیت باشد. و استفاندارد های مطلوب وسیله نقلیه مورد نظر را برآورده کند. باید از مقاومت کششی بالایی برخوردار بوده و در مقابل فشار نیروی فوق العاده مقاومت کند.
به طور مشابه، فولاد در ساخت قاب دوچرخه هم استفاده می شود. استفاده از فولاد در تولید دوچرخه باعث افزودن استحکام عالی و ایمنی داخلی به آن می شود. همچنینف صنعت حمل و نقل خصوصی و عمومی به میزان زیادی به عرضه فولاد بستگی دارد. بدنه های اتوبوس اغلب از فولاد با کیفیت بالا ساخته می شوند زیرا باعث افزایش وزن و قدرت به اتوبوس می شود. و همچنین توانایی تحمل فشار شدید در جاده را دارد.
لوله های اگزوز در اتومبیل ها نقش اساسی دارند و جنس آنها فولادی است. شفت های پروانه در واسیل نقلیه بیشتر فولادی هستند زیرا به موادی احتیاج دارید که دارای استحکام چرخشی بالایی باشند.
صنایع ماشین سازی
دومین مصرف کننده بزرگ فولاد در دنیا صنایع ماشین سازی و به خصوص خودروسازی هستند. که با توجه به گستردگی بسیار زیاد این صنایع، بسیاری از محصولات میلگرد، لوله، ورق و تسمه از انواع مختلف فولادهای آلیاژی کاربرد دارد. که از آن جمله می توان به فولادهای عملیات حرارتی مانند کد استاندارد 1.6580، یا فولادهای سمانتانسیون. مانند کد استاندارد 1.7147 و فولادهای عملیات حرارتی شونده مانند 1.7225 و 1.7735 اشاره نمود. فولادهای نام برده شده بیشترین کاربرد را در بخش های بنیادین این صنایع بر عهده دارند. با توجه به اینکه فولاد یک آلیاژ از ترکیبات پایه آهن و کربن هستند. و می توان با اضافه کردن عنصار مختلف، آلیاژهای مختلفی با خواص فیزیکی و مکانیکی مختلف تولید کرد. این امر تنوع در مصرف فولاد را بسیار بالا برده است.
معمولاً فولاد را شرکت های تولید کننده به صورت میلگرد، ورق، لوله و سایر نیم ساخته ها تولید و روانه بازار می کنند. برای صنایع ماشین سازی هم این فولادها در ابعاد و مقاطع مختلف تولید می شود. با توجه به گستردگی و وسعت صنایع ماشین سازی افراد زیادی به دنبال اطلاع از متریال مورد استفاده و انتخاب فولاد مورد نیاز خود هستند.
فولاد نیتراته
نیتراته نوعی فولاد است که سطح آن بسیار سخت تر از مغز یا قسمت داخلی آن است. فولاد نیتراته مانند سایر فولادها با اضافه کردن عناصر مختلف و طی یک فرآیند شیمیایی تولید می شود. دو روش برای تولید فولاد نیتراته وجود دارد که در یکی ا آنها فولاد آلیاژی. در دمای 500 الی 520 درجه سانتی گراد در مجاورت با گاز آمونیاک بازپخت میشود. و در روش دیگر نیز می توان فولادهای آلیاژی که حاوی کروم، نیکل و آلومینیوم بوده را در حمام مذاب نمک سیانید قرار داد. دمای مجاز برای بازپخت با این روش 550 الی 570 درجه سانتی گراد است. فلز نیتراته دارای سطحی بسیار سخت و مقاوم به سایش بوده و این سختی تا حدود HRC 68 می رسد. فولاد نیتراته در صنایع ماشین سازی و در ساخت انواع قالب ها کاربرد دارد.
فولاد سمانته
آلیاژ سمانتاسیون یا سمانته نوع فولاد است که طی یک عملیات حرارتی ساده. سطح آن سخت کاری می شود و مغز آن چقرمه باقی می ماند. این نوع فولادها به دو دسته نیکل دار و غیر نیکل دار یا فاقد نیکل تقسیم بندی می شوند. میزان سختی فولاد سمانته تا HRC 47 نیز می رسد. در صنایع ماشین سازی از فولاد سمانته برای تولید اجزاء فرمان و چرخ های دندانه دار استفاده می شود. آلیاژ1.7131 یک نمونه از فولادهای سمانته کاربردی در صنایع ماشین سازی را شامل می شود.
آلیاژ Mo40 به خاطر داشتن کروم و مولیبدن در دسته فولادهای آلیاژی با چقرمگی بسیار خوب قرار می گیرد. فولاد Mo40 به شکل میلگرد، ورق و لوله تولید و روانه بازار می شود. این نوع فولاد در دمای 1416 درجه سانتی گراد به نقطه ذوب می رسد. فولاد Mo40 به خاطر داشتن مقادیری کروم نسبت به حرارت مقاومت بسیار خوبی پیدا کرده است. این نوع فولاد به خاطر قابلیت جوشکاری بسیار خوب و شکل پذیری مناسب، کاربرد وسیعی در صنایع ماشین سازی دارد. معمولاً برای چرخ های دندانه دار، شاتون، غلطک، دستگاه های سنگ شکن، پیچ های مقاوم… از فولاد Mo40 استفاده می شود.
فولاد Ck45
این نوع فولاد آلیاژی بوده که با عملیات حرارتی تولید می شود. از جمله عناصر موجود در فولاد Ck45 می توان به منگنز، سیلیسیم، فسفر، گوگرد و … اشاره کرد. قیمت مناسب این فولاد باعث شده تا استقبال بیشتری از آن در صنایع ماشین سازی و همچنین ساختمان سازی شود. معمولاً برای کشاورزی نیز استفاده از فولاد Ck45 توصیه می شود. زیرا خواص فیزیکی آن مناسب و قیمت مقرون به صرفه ای دارد.
استفاده از فولاد در صنعت خودرو
فولاد مدت هاست که مورد انتخاب خودروسازان در سراسر جهان است. استفاده از فولاد به تولید کنندگان خودرو اجازه داده است. تا با هزینه های نسبتاً کم نسبت به سایر مواد، به استانداردهای قدرت و ایمنی وسایل نقلیه خود برسند. به این حال، با توجه به مقررات فشرده و سختگیرانه مربوط به تولید گازهای گلخانه ای خودرو راندمان سوخت. کاهش وزن خودروها به یک نکته بسیار مهم برای خودروسازان تبدیل شده است. قیمت ورق فولادی برای ساخت اتومبیل نیز به صرفه تر از سایر فلزات است.
فولاد با افزایش رقابت با آلومینیوم و سایر مواد روبرو است. زیرا سازندگان خودرو به منظور انطباق با این آیین نامه به دنبال کاهش وزن وسایل نقلیه خود هستند.
روند استفاده از فولاد درصنعت خودرو
طبق تخمین انجمن جهانی فولاد، بخش ماشین سازی تقریباً 12% از کل مصرف جهانی فولاد را تشکیل می دهد. ArcelorMittal یکی از تولید کنندگان نوظهور فولاد مورد استفاده در ساخت خودرو در جهان است. این شرکت حدود 16.7% از بازار ورق های فولادی جهان در سال 2014 را به خود اختصاص داد.
براساس اعلام سازمان بین المللی تولید کنندگان وسیال نقلیه موتوری، در سال 2018 95.6 میلیون دستگاه خودرو تولید شده است. به طور متوسط در هر وسیله نقلیه 900 کیلوگرم فولاد استفاده می شود. با این محاسبات سالانه مقدار زیادی فولاد درساخت اتومبیل استفاده میشود.
فولاد ماده اصلی و غالب، در تولید خودرو است که تقریباً 65% از وزن متوسط خودرو را به خود اختصاص داده است. فولاد موجود در خودرو به شرح زیر در کل آن توزیع می شود.
34% فولاد مصرفی برای ساخت اتومبیل در ساختار بدنه، چارچوب و درها استفاده میشود. این فلز برای استحکام بالا و جذب انرژی در صورت تصادف انتخاب می شود.
23% در قطار که متشکل از آهن چدن برای ساخت بلوک موتور و فولاد کربن. قابل استفاده برای چرخ دنده های مقاوم در برابر سایش است، استفاده می شود.
12% آن در سیستم تعلیق با استفاده از تسمه های فولادی با استحکام بالا استفاده می شود.
باقیمانده آن نیز در چرخ ها، لاستیک ها، مخزن سوخت و سیستم فرمان یافت می شود.
فولاد مقاومت بالا (HSS)
امروزه فولادهای با استحکام بالا (HSS) تقریباً برای طراحی هر وسیله نقلیه جدید استفاده می شوند. HSS به اندازه 60% ساختار بدنه وسایل نقلیه امروزی را تشکیل می دهد. استفاده از آن در ساختار بدنه سبب سبک تر و بهینه شدن طراحی وسایل نقلیه میشود. این کار باعث افزایش ایمنی و بهبود راندمان سوخت می شود.
شرکت های بزرگ فولادی مانند U.S steel و ArcelorMittal در حال سرمایه گذاری زیادی برای تولید فولادهای پیشرفته با استحکام بالا هستند. تا بتوانند جایگاه فولاد را به عنوان ماده انتخابی برای صنعت خودرو حفظ کنند. فولادهای با استحکام بالا از حداقل مقاومت کششی 500 تا 800 مگاپاسکال (Mpa) برخوردار هستند. این فولاها نسبت به فولادهای سنتی از استحکام قابل مقایسه و صرفه جویی در وزن قابل توجهی برخوردارند.
تأثیر فولاد در محیط زیست
صنعت حمل و نقل جهانی سهم بسزایی در انتشار گازهای گلخانه ای دارد. تقریباً 24% کل انتشارات CO2 ساخته شده توسط انسان را تشکیل می دهد. کاهش تأثیرات زیست محیطی تولید فولاد از سالها پیش مأموریت مهمی در صنعت بوده است.
گریدهای جدید فولادهای پیشرفته با استحکام بالا باعث می شود خودروسازان وزن خود را در مقایسه با استفاده از فولاد معمولی 25-39% کاهش دهند. در هنگام استفاده از یک ماشین معمولی خانوادگی پنج سرنشین، وزن کلی وسیله نقلیه 170 تا 270 کیلوگرم کاهش می یابد. این میزان کاهش وزن سبب صرفه جویی 3 تا 5 تن گازهای گلخانه ای در طول عمر خودرو می شود. این صرفه جویی در تولید گازها گلخانه ای بیانگر بیشتر از Co2 منتشر شده است. که در طول تولید تمام فولاد موجود در خودرو ساطع می شود.
کاربرد آلیاژهای اتومبیل به دلیل افزایش تقاضا برای کاهش مصرف سوخت و آلودگی هوا در حال افزایش است. در حقیقت، تقاضای فزاینده برای خودروهای با سوخت با کیفیت و وزن کم عامل مهمی است که باعث رشد آلیاژهای بازار خودرو می شود. مقررات سختی که دولت در مورد ایمنی محیط زیست وضع کرده است، تقاضای این بازار را نیز تقویت می کند.
پایداری فولاد در خودرو
البته سؤالی که بسیاری از تولید کنندگان در صنعت نگران آن هستند، پایداری فولاد در بلند مدت است. این مسأله یک مؤلفه مهم در صنعت خودرو است. علاوه بر این، فولاد بسیار قابل بازیافت است. در واقع، فولاد را می توان بی نهایت بازیافت کرد. و به ساختار اصلی خود بازگرداند. این خصوصیت یک مزیت بزرگ است. زیار از وسایل نقلیه قدیمی نیز میتوان به عنوان منبع فولاد استفاده کرد. و این مسئله برخی از مسائل پایداری را از بین می برد. با این وجود کیفیت بهتر فولاد در روند بازیافت کاهش نمی یابد. از این فولاد که فولاد ثانویه است، میتوان برای ساختن هر تعداد محصول از جمله خودروهای بیشتر استفاده کرد.
جایگزین فولاد در ساخت اتومبیل
با این وجود احتمالاً سهم فولاد در ساخت خودرو کاهش می یابد. که خودروسازان به دنبال رعایت مقررات سختگیرانه بر تولید گازهای گلخانه ای و بازده سوخت هستند. به دلیل نیاز به سبک تر شدن اتومبیل، تولیدکنندگان بخش بیشتری از مواد سبک تر. مانند آلومینیوم و کامپوزیت های پلاستیکی را درخودروهای خود گنجانده اند.
چندین ماده سبک تر برای جایگزین فولاد در ساخت اتومبیل وجود دارد. آلیاژهای منیزیومی فولاد منیزیم و فیبر کربن و کامپوزیت های پلیمری دارای کمترین چگالی مصالح مورد استفاده در وسایل نقلیه هستند. استفاده گسترده از آنها پتانسیل کاهش وزن بیش از 60% قطعات را دارد- اما پذیرش آنها به جای فولاد در ساخت خودرو ممکن نیست.
با توجه به شرایط نظارتی مطلوب، قطعاً ورق آلومینیوم به عنوان ماده ای که در ساخت خودرو مورد استفاده قرار می گیرد، جذاب تر میشود. با این حال، آلومینیوم یک فلز بسیار گرانتر از فولاد است. به همین ترتیب، سایر مواد سبک تر مانند منگنز و کامپوزیت های پلاستیک حتی گران تر هم هستند. بنابراین، بین کاهش وزن و افزایش هزینه ها یک تعادل برقرار است. فرصتی برای مواد جدید وجود دارد. که هزینه کم یا کاهش وزن را متعادل می کنند.
استحکام تسلیم منیزیم مشابه آلومینیوم است. اما این فلز دارای کشش نهایی، خستگی و مقاومت خزش پایین تر است. آلیاژهای آن دارای مدول و سختی کمتری بوده و احتمال شکست آن به دلیل انعطاف پذیری کم را دارد.
این فولاد مشکل ایجاد خوردگی و بازیافت و… هستند. از این فلز در دمای پایین، به سختی می توان ورق برش داد.
شرکت خشکه و فولاد پایتخت (( مدیریت : جواد دلاکان )) صنعتگران عزیز، افتخار داریم. که سی سال تجربه گرانبهای خویش را در زمینه عرضه انواع ورق آلیاژی. و انواع فولاد آلیاژی برای خدمت رسانی به شما هموطنان کشور عزیزمان ایران ارائه می دهیم. پیشاپیش از اینکه شرکت خشکه و فولاد پایتخت را جهت خرید خود انتخاب می نمایید سپاسگزاریم.ارتباط با ما:
۰۹۱۲۱۲۲۴۲۲۷
۰۹۳۷۱۹۰۱۸۰۷
تلفن: ۰۲۱۶۶۸۰۰۲۵۱
فکس: ۶۶۸۰۰۵۴۶
