تحلیل برگشت فنری در خمکاری ورق‌های فولادی

پدیده برگشت فنری یکی از چالش‌های مهم در فرآیند خمکاری ورق‌های فولادی محسوب می‌شود که مستقیماً بر دقت ابعادی قطعه نهایی تأثیر می‌گذارد.

این پدیده زمانی رخ می‌دهد که پس از اعمال نیرو و انجام تغییر شکل، بخشی از تغییرات الاستیک ماده آزاد شده و موجب بازگشت جزئی ورق به حالت اولیه گردد.

عوامل متعددی بر میزان برگشت فنری تأثیرگذار هستند که از جمله مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به نوع فولاد، ضخامت ورق، شعاع خمکاری، روش خمکاری، تنش‌های پسماند و اثر باوشینگر اشاره نمود.

فولادهایی با مدول یانگ بالا و استحکام کششی زیاد مانند AISI 1095 و AISI 301 معمولاً برگشت فنری بیشتری نشان می‌دهند. همچنین، ورق‌های نازک‌تر به دلیل نسبت بالای شعاع خم به ضخامت، مستعد برگشت فنری شدیدتری هستند.

انتخاب روش خمکاری نیز نقش تعیین‌کننده‌ای دارد؛ به‌طوری‌که خمکاری سرد موجب افزایش برگشت فنری، و خمکاری گرم یا القایی موجب کاهش آن می‌گردد. اثر باوشینگر و تنش‌های پسماند نیز رفتار ماده را پیچیده‌تر کرده و پیش‌بینی دقیق زاویه نهایی خم را دشوارتر می‌سازد.

در این مقاله، با ارائه جداول مقایسه‌ای، مثال‌های عددی، و معرفی گریدهای فولادی مناسب، راهکارهایی برای کنترل و کاهش برگشت فنری پیشنهاد شده است. هدف آن است که طراحان صنعتی، مهندسان مکانیک و متخصصان تولید بتوانند با شناخت دقیق این پدیده، فرآیند خمکاری را بهینه‌سازی نموده و دقت ابعادی قطعات را افزایش دهند.

این تحلیل می‌تواند در صنایع خودروسازی، سازه‌های فلزی، تجهیزات صنعتی و تولید قطعات دقیق مورد استفاده قرار گیرد.

ورق a387-فولاد A387-ورق ASTM A387 CL1-CL2-فولاد ضد زنگ.

این نوع فولاد با روش حرارت متناوب و باز پخت تولید میشود. این نوع  فولاد A387 gr11 / 12 CL1 / 2 با آنالیز و انجام پروسه حرارت ایجاد میشود. و مطابق با الزامات و عناصر شیمیایی موجود آن با نام های کربن.، منگنز، فسفر، گوگرد، سیلیکون، کروم، مولیبدن، نیکل، وانادیوم.، کلومیمیم، بور، نیتروژن، آلومینیوم، تیتانیوم ، و زیرکونیوم نوع گرید آن مشخص میگردد.

 این نوع فولاد با روش حرارت متناوب و باز پخت تولید میشود. این نوع  فولاد A387 gr11 / 12 CL1 / 2 با آنالیز و انجام پروسه حرارت ایجاد میشود.

و مطابق با الزامات و عناصر شیمیایی موجود آن با نام های کربن.، منگنز، فسفر، گوگرد، سیلیکون، کروم، مولیبدن، نیکل، وانادیوم.، کلومیمیم، بور، نیتروژن، آلومینیوم، تیتانیوم ، و زیرکونیوم نوع گرید آن مشخص میگردد. این نوع فلز برای ارزیابی نوع مقاوم آن تحت آزمایشات تنش قرار میگیرد .

و همچنین با مقادیر مورد نیاز هر بخش از صنعت. میزان استحکام کششی و میزان مقاومت و ضخامت آن کنترل میگردد.

کاربرد آهن قراضه-مزایای استفاده از آن-آهن قراضه چیست-قیمت فولاد آلیاژی-فروش فولاد

کاربرد آهن قراضه

آهن قراضه به عنوان یکی از منابع اصلی برای تولید فولاد جدید به کار می‌رود. کارخانه‌های فولادسازی با استفاده از آهن قراضه می‌توانند:

هزینه تولید را کاهش دهند.

مصرف انرژی را به‌طور چشمگیری کم کنند.

از استخراج بی‌رویه منابع طبیعی جلوگیری کنند.

آلودگی‌های زیست‌محیطی ناشی از معدن‌کاری و فرآوری سنگ آهن را به حداقل برسانند.

این فرآیند به دلیل سازگاری با محیط‌زیست و کاهش اثرات زیان‌بار، در سطح جهانی اهمیت زیادی پیدا کرده است.

فرآیند بازیافت آهن قراضه در ایران

در ایران، فرآیند بازیافت آهن قراضه شامل مراحل زیر است:

جمع‌آوری: آهن‌های قراضه از منابع مختلف مانند کارگاه‌های صنعتی، ماشین‌آلات قدیمی و ساختمان‌های تخریب‌شده جمع‌آوری می‌شوند.

جداسازی: مواد مختلف مانند پلاستیک، رنگ، لاستیک و آلاینده‌ها از آهن تفکیک می‌شوند.

خردایش: آهن قراضه به قطعات کوچک‌تر خرد می‌شود تا حمل‌ونقل و ذوب آسان‌تر شود.

ذوب: قطعات خردشده در کوره‌های ذوب به فولاد تبدیل می‌شوند.

با وجود این، چالش‌هایی مانند فناوری قدیمی و هزینه‌های بالای بازیافت در ایران، باعث می‌شود این صنعت به‌صورت کامل توسعه نیابد.

کشورهایی با بیشترین واردات آهن قراضه

برخی از کشورها به دلیل نبود منابع کافی سنگ آهن یا هزینه‌های بالای استخراج، به آهن قراضه وابسته هستند. از جمله:

ترکیه: یکی از بزرگ‌ترین واردکنندگان جهان که بیشتر برای تولید فولاد استفاده می‌کند.

هند: به دلیل رشد سریع صنعتی و نیاز گسترده به فولاد، میزان واردات بالایی دارد.

کره جنوبی: برای صنایع پیشرفته فولادسازی.

ایتالیا: عمدتاً برای تولید محصولات صنعتی و ساختمانی.

این کشورها با واردات آهن قراضه نه‌تنها نیازهای صنعتی خود را تأمین می‌کنند، بلکه به کاهش مصرف منابع طبیعی نیز کمک می‌کنند.

کربن زدایی چیست؟ انواع کربن زدایی در فولاد-کربن زدایی جزئی-کربن زدایی کلی

کربن‌ زدایی (decarbonization) مخالف روند کربوریزاسیون است. به عبارتی کاهش مقدار کربن ماده.

کربن‌زدایی نسبت به کاربردی که فلز در آن استفاده می‌شود، می‌تواند مطلوب یا نامطلوب باشد. بنابراین این فرایند، فرآیندی است که هم می‌تواند به صورت عمدی در یکی از مراحل فرایند تولید استفاده شود. هم به عنوان عارضه جانبی یک فرایند اتفاق افتاده باشد (مانند نورد کردن). که باید از آن جلوگیری کرد یا اثرش را معکوس کرد (مانند مرحله کاربورسازی).

مکانیسم فرایند کربن‌زدایی را می‌توان با سه رویداد متمایز توصیف نمود.

واکنش در سطح فولاد

انتشار بینابینی اتم‌های کربن

انحلال کاربیدها در فولاد

از جمله ویژگی‌های کربن‌زدایی افزایش نسبی فریت (هیدروکسین آهن) و کاهش مقدار کاربید یا لایه‌های پرلیت در فولادهای هایپریوتکتوئیدی آنیل شده کروی است.

آلیاژهای هایپریوتکتوئیدی آلیاژهایی هستند که غلظت املاح در آنها بیشتر از یوتکتوئید است. در فولاد، چنین آلیاژهایی درصد کربن کمتری دارند. آلیاژهای هایپریوتکتوئید در برابر خوردگی مقاوم هستند.

کربن زدایی مجموع کربن‌زدایی جزئی و کامل است. کربن‌زدایی کامل مربوط به ناحیه‌ای است که تقریباً تمام محتوای کربن آن حذف می‌گردد. کربن‌زدایی جزئی مرتبط با ناحیه‌ای است که در آن کاهش محتوای کربن اتفاق افتاده اما هنوز میکروسکوپی. عمق کربن‌زدایی بر اساس تغییر در ریزساختار تعیین می‌شود (لوبر، 2001-2011). لایه‌های مرزی کربن‌زدایی شده (با عمق معمولی چند صدم تا دهم میلی‌متر) نرم هستند و ممکن است نیاز شود که برداشته شوند.

از آنجایی که مقدار اکسیژن در اتمسفر یا کوره‌های خلا کم است. در نتیجه محتوای کربن داخل فلزات نمی‌توانند اکسیده شوند، بنابراین کربن‌زدایی در آنها کمتر اتفاق می‌افتد یا اصلاً اتفاق نمی‌افتد.

فولاد ضد زنگ

فولاد ضدزنگ حاوی مواد افزودنی است که قابلیت اکسیده شدن بالایی دارند. مانند کروم و مولیبدن، کربن‌زدایی چنین فولادهایی فقط در واکنش با هیدروژن خشک قابل انجام است. هیدروژن خشک، برخلاف هیدروژن مرطوب که به گونه‌ای تولید می‌شود که دارای مقداری آب باشد، هیدروژن محتوای آبی ندارد. که باعث می‌شود نتوان از هیدروژن مرطوب در فرایند کربن زدایی فولادهای ضد زنگ استفاده کرد محتوای آبی موجود در آن است.

فولاد پرکاربرد صنعت پتروشیمی-فروش فولاد آلیاژی-فولاد ضد اکسید-فولاد مقاوم به حرارت

با توجه به رشد صنعت پتروشیمی در سراسر جهان، نیاز به مواد و تجهیزات مقاوم در برابر شرایط سخت و خشن. در این صنعت نیز افزایش پیدا کرده است. یکی از موادی که در بسیاری از فرآیندهای صنعت پتروشیمی استفاده می‌شود، فولاد می‌باشد. فولاد به دلیل ویژگی‌های خاص از جمله مقاومت بالا در برابر فشار، حرارت، خوردگی و ضربه. به عنوان یکی از مواد ساختمانی پرکاربرد در صنعت پتروشیمی در نظر گرفته می‌شود.

انواع فولاد آلیاژی در صنعت پتروشیمی

فولادهای آلیاژی مقاوم در برابر اکسیداسیون: این نوع فولادها به خاطر مقاومت بالا در برابر اکسیداسیون. و حرارت، برای استفاده در واحدهای پتروشیمی که در آنها دماهای بسیار بالا استفاده می‌شوند، مناسب هستند. همچنین می‌توانند در برابر آسیب ناشی از اکسیداسیون و افت فشار مقاومت کنند و عمر طولانی‌تری داشته باشند.

فولادهای آلیاژی مقاوم در برابر خوردگی: در صنعت پتروشیمی، خوردگی می‌تواند باعث آسیب به تجهیزات و ایجاد خطرات جدی برای کارکنان و محیط زیست شود. استفاده از فولادهای آلیاژی مقاوم در برابر خوردگی، بعنوان مثال فولادهای استنلس استیل. می‌تواند این خطرات را به حداقل برساند و عمر مفید تجهیزات را افزایش دهد.

فولاد کربنی-فولاد مقاوم به حرارت-فولاد ضدسایش-فولاد ضد خوردگی