مقدمه
غلتک نورد استند میانی یکی از اجزای حیاتی در فرآیند نورد فلزات هستند که در مراحل میانی نورد به کار می‌روند. این غلتک‌ها وظیفه دارند تا ضخامت مواد فلزی را در مراحل پس از استند ابتدایی کاهش دهند و آماده‌سازی نهایی برای استندهای پایانی را فراهم کنند. این مقاله به بررسی انواع، روش‌های ساخت، جنس، آنالیزهای شیمیایی و کاربردهای غلتک نورد استند میانی خواهد پرداخت.
غلتک نورد استند میانی چیست؟
در فرآیند نورد، پس از عبور مواد از غلتک‌های استند ابتدایی و کاهش ضخامت اولیه، نیاز است که مواد فلزی تحت فرآیندهای تکمیلی برای رسیدن به ضخامت و ابعاد مورد نظر قرار گیرند. غلتک نورد استند میانی در این مرحله قرار دارند و نقش مهمی در افزایش دقت و کیفیت محصول نهایی ایفا می‌کنند. غلتک‌های میانی باید تحمل فشارهای مکانیکی و حرارتی متوسطی داشته باشند و به طور مداوم در حال کار باشند.
انواع غلتک نورد استند میانی
غلتک نورد استند میانی بسته به نوع فرآیند نورد (گرم یا سرد) و مواد فلزی مورد استفاده، در دسته‌های مختلفی قرار می‌گیرند:
- غلتک نورد گرم استند میانی:
- این نوع غلتک‌ها در فرآیند نورد گرم استفاده می‌شوند که در آن مواد فلزی در دماهای بالا نورد می‌شوند. غلتک نورد گرم باید مقاومت بالایی در برابر حرارت و سایش داشته باشند و از موادی مانند چدن‌های آلیاژی و فولادهای مقاوم به حرارت ساخته می‌شوند.
- غلتک نورد سرد استند میانی:
- غلتک نورد سرد در فرآیند نورد سرد استفاده می‌شوند که در آن مواد فلزی در دمای اتاق و با دقت بالا شکل داده می‌شوند. این غلتک‌ها باید دارای سطح صیقلی و مقاومت بالا در برابر سایش باشند و معمولاً از فولادهای آلیاژی یا فولادهای سخت‌کاری شده ساخته می‌شوند.
- غلتک‌های انتقالی:
- در این مرحله از نورد، برخی از غلتک‌ها وظیفه انتقال مواد بین استندهای ابتدایی و پایانی را بر عهده دارند. این غلتک‌ها باید بتوانند مواد را بدون ایجاد تغییرات زیاد در سطح یا شکل آن‌ها جابه‌جا کنند و معمولاً از فولادهای مقاوم به سایش ساخته می‌شوند.
روش‌های ساخت غلتک نورد استند میانی
غلتک نورد استند میانی معمولاً به چندین روش ساخته می‌شوند که هر کدام به ویژگی‌های خاصی از جمله مقاومت به سایش، دقت سطح و طول عمر غلتک‌ها کمک می‌کند.
- ریخته‌گری:
- ریخته‌گری یکی از اصلی‌ترین روش‌های ساخت غلتک نورد است. در این روش، مواد مذاب (معمولاً چدن یا فولاد) به داخل قالب ریخته می‌شود و پس از سرد شدن، شکل نهایی غلتک به دست می‌آید. ریخته‌گری به دلیل امکان تولید غلتک‌های بزرگ و با کیفیت بالا، به طور گسترده استفاده می‌شود.
- فورج (آهنگری):
- فورج یکی دیگر از روش‌های ساخت غلتک نورد استند میانی است. در این فرآیند، مواد تحت فشار و ضربه قرار گرفته و به شکل نهایی درمی‌آیند. فورج باعث افزایش استحکام و چقرمگی غلتک‌ها می‌شود و معمولاً برای ساخت غلتک‌های با استحکام بالا استفاده می‌شود.
- ماشین‌کاری:
- پس از ساخت اولیه غلتک‌ها از طریق ریخته‌گری یا فورج، برای دستیابی به دقت سطحی مناسب و ابعاد دقیق، غلتک‌ها ماشین‌کاری می‌شوند. ماشین‌کاری شامل فرآیندهایی مانند تراشکاری و سنگ‌زنی است که به غلتک‌ها سطحی صاف و یکدست می‌بخشد.
- عملیات حرارتی:
- برای افزایش سختی و مقاومت به سایش غلتک‌ها، عملیات حرارتی انجام می‌شود. این فرآیند شامل گرم کردن غلتک‌ها در دماهای بالا و سپس خنک کردن آن‌ها به صورت کنترل‌شده است. عملیات حرارتی باعث بهبود خواص مکانیکی غلتک‌ها و افزایش طول عمر آن‌ها می‌شود.
جنس غلتک نورد استند میانی
انتخاب جنس مناسب برای ساخت غلتک نورد استند میانی به شرایط کاری آن‌ها و نیاز به مقاومت در برابر فشار و سایش بستگی دارد. برخی از مواد رایج مورد استفاده در ساخت این غلتک‌ها عبارتند از:
- چدن‌های آلیاژی:
- چدن‌های آلیاژی به دلیل مقاومت خوب در برابر حرارت و سایش، یکی از گزینه‌های مناسب برای ساخت غلتک نورد گرم استند میانی هستند. این چدن‌ها شامل درصد بالایی از کربن و دیگر عناصر آلیاژی مانند سیلیسیم، کروم و مولیبدن هستند که به استحکام و مقاومت آن‌ها کمک می‌کنند.
- فولادهای آلیاژی:
- فولادهای آلیاژی در ساخت غلتک نورد سرد و گرم استفاده می‌شوند. این فولادها دارای عناصری مانند کروم، نیکل و وانادیوم هستند که مقاومت به سایش و سختی غلتک‌ها را افزایش می‌دهند. فولادهای آلیاژی برای غلتک نورد سرد که نیاز به دقت سطحی بالا دارند، بسیار مناسب هستند.
- فولاد ابزار:
- فولاد ابزار برای ساخت غلتک نوردی که تحت فشارهای بالا و در شرایط کاری سخت قرار دارند، استفاده می‌شود. این نوع فولادها دارای مقاومت بالا در برابر سایش و تحمل ضربات شدید هستند و معمولاً در نورد سرد کاربرد دارند.
آنالیز شیمیایی غلتک نورد
ترکیب شیمیایی غلتک نورد استند میانی به گونه‌ای طراحی شده است که خواص مکانیکی و فیزیکی مورد نیاز را تأمین کند. برخی از عناصر مهم در ترکیب شیمیایی این غلتک‌ها عبارتند از:
- کربن (C):
- کربن یکی از عناصر اصلی در ترکیب چدن و فولاد است که به افزایش سختی و مقاومت به سایش کمک می‌کند. درصد کربن در چدن‌های آلیاژی معمولاً بین 2 تا 4 درصد است، در حالی که در فولادهای آلیاژی مقدار کربن بین 0.2 تا 1 درصد متغیر است.
- کروم (Cr):
- کروم یک عنصر مهم در افزایش مقاومت به خوردگی و سایش است. این عنصر به ویژه در فولادهای آلیاژی که در فرآیندهای نورد سرد و گرم استفاده می‌شوند، کاربرد دارد. درصد کروم معمولاً بین 0.5 تا 2 درصد است.
- مولیبدن (Mo):
- مولیبدن به افزایش سختی و مقاومت به حرارت غلتک‌ها کمک می‌کند و به ویژه در غلتک‌هایی که در دماهای بالا کار می‌کنند، مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- نیکل (Ni):
- نیکل به افزایش سختی و مقاومت به سایش غلتک‌ها کمک می‌کند و معمولاً در غلتک نورد سرد که نیاز به سطح صاف دارند، استفاده می‌شود.
محل استفاده از غلتک نورد استند میانی
غلتک نورد استند میانی در فرآیندهای نورد در مرحله‌ای بین استندهای ابتدایی و نهایی قرار دارند و نقش کلیدی در تنظیم ابعاد و کیفیت سطح محصول نهایی ایفا می‌کنند. کاربردهای مهم این غلتک‌ها عبارتند از:
- تولید ورق‌های فلزی:
- در فرآیند تولید ورق‌های فلزی، غلتک نورد استند میانی برای کاهش ضخامت و تنظیم سطح ورق‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. این غلتک‌ها باید قادر باشند ضخامت ورق را به دقت تنظیم کنند تا محصول نهایی به استانداردهای لازم برسد.
- تولید پروفیل‌های فلزی:
- در تولید پروفیل‌های فلزی مانند تیرآهن و نبشی، غلتک نورد استند میانی نقش مهمی در شکل‌دهی به فلزات ایفا می‌کنند. این غلتک‌ها باید بتوانند فلز را به دقت شکل‌دهی کرده و از ترک‌ها و ناهمواری‌های سطحی جلوگیری کنند.
- صنایع خودروسازی:
- غلتک نورد استند میانی در تولید قطعات فلزی خودروها مانند شاسی و بدنه خودرو استفاده می‌شوند. این غلتک‌ها باید توانایی تولید قطعات با دقت بالا و سطح صاف را داشته باشند.
- تولید لوله‌های فلزی:
- در فرآیند تولید لوله‌های فلزی، غلتک نورد استند میانی برای تنظیم ضخامت و صاف کردن سطح لوله‌ها استفاده می‌شوند. این غلتک‌ها باید قادر باشند تا فشارهای زیاد را تحمل کنند و در عین حال کیفیت سطح لوله‌ها را حفظ کنند.
نتیجه‌گیری
غلتک نورد استند میانی نقش حیاتی در فرآیند نورد فلزات دارند و به بهبود کیفیت و دقت محصولات نهایی کمک می‌کنند. انتخاب صحیح مواد، روش‌های ساخت و آنالیزهای شیمیایی مناسب، می‌تواند به افزایش عمر و کارایی این غلتک‌ها کمک کند. در فرآیندهای نورد گرم، چدن‌های آلیاژی به عنوان ماده‌ای مقاوم در برابر حرارت و سایش مورد استفاده قرار می‌گیرند و در فرآیندهای نورد سرد نیز فولادهای آلیاژی و ابزار برای دقت بالا و مقاومت به سایش مناسب هستند.
