نورد ورق

نورد ورق از دو طریق نورد سرد و نورد گرم انجام پذیر است. در نورد سرد، ضخامت ورق کاهش پیدا می‌کند و نقطه تسلیم حذف می‌شود. در نورد گرم، فلز را از بین دو غلتک که خلاف جهت یکدیگر می‌چرخند، عبور می‌دهند. از مزایای نورد ورق می‌توان به بهترشدن سطح، راحت شدن روغنکاری، تولید ورق‌های نازک و ورق‌هایی با استحکام بالا اشاره کرد.

فرآیند نورد ورق

در فلزکاری، نورد فرآیند شکل‌دهی فلز است که در آن استوک فلزی از یک یا چند جفت رول عبور داده می‌شود تا ضخامت کاهش یابد، ضخامت یکنواخت شود و/یا خاصیت مکانیکی مورد نظر ایجاد شود. مفهوم شبیه به غلتاندن خمیر است. نورد بر اساس دمای فلز نورد ورق شده طبقه بندی می شود. اگر دمای فلز بالاتر از دمای تبلور مجدد آن باشد، این فرآیند به عنوان نورد گرم شناخته می شود. اگر دمای فلز کمتر از دمای تبلور مجدد آن باشد، این فرآیند به عنوان نورد سرد شناخته می شود. از نظر کاربرد، نورد گرم تناژ بیشتری نسبت به هر فرآیند تولید دیگری انجام می‌دهد و نورد سرد بیشترین تناژ را در بین تمام فرآیندهای سرد کار می‌کند. غرفه‌های غلتکی که جفت‌های رول را در خود نگه می‌دارند در کارخانه‌های نورد گروه‌بندی می‌شوند که می‌توانند به سرعت فلز، معمولاً فولاد، را به محصولاتی مانند فولاد ساختاری (تیرهای I، استوک زاویه، استوک کانال)، استوک میله‌ای و ریل پردازش کنند. اکثر کارخانه های فولاد دارای بخش های نورد هستند که محصولات ریخته گری نیمه تمام را به محصولات نهایی تبدیل می کنند.

انواع مختلفی از فرآیندهای نورد وجود دارد، از جمله نورد حلقه، خم شدن غلتکی، رول‌سازی، نورد پروفیل و نورد کنترل‌شده.
اولین کارخانه های نورد به شکل خام اما همان اصول اولیه در خاورمیانه و جنوب آسیا در اوایل 600 قبل از میلاد یافت شد. اختراع آسیاب نورد در اروپا را می توان به لئوناردو داوینچی در نقاشی هایش نسبت داد. اولین کارخانه‌های نورد، آسیاب‌های برش بودند که در سال 1590 از بلژیک کنونی به انگلستان معرفی شدند. اولین آزمایش‌ها در نورد آهن برای ورق قلع حدود سال 1670 انجام شد. در سال 1697، سرگرد جان هانبری آسیابی را در Pontypool برپا کرد تا 'صفحات Pontypool' - صفحه سیاه را بپیچد. بعداً شروع به چرخاندن مجدد و قلع کردن آن برای ساختن صفحه قلع کرد. تولید قبلی آهن صفحه ای در اروپا در آهنگری بود، نه کارخانه های نورد.

برخی از قدیمی‌ترین ادبیات در مورد آسیاب‌های نورد را می‌توان به مهندس سوئدی کریستوفر پولم در عهدنامه پدریوتیستا در سال 1761 ردیابی کرد، جایی که او از آسیاب‌های نورد برای آهن بشقاب و میله‌ای نام می‌برد.[5] او همچنین توضیح می دهد که چگونه کارخانه های نورد می توانند در زمان و کار صرفه جویی کنند زیرا یک کارخانه نورد می تواند 10 تا 20 یا بیشتر میله را به طور همزمان تولید کند.

در سال 1759 حق اختراعی برای پرداخت و نورد فلزات به توماس بلوکلی از انگلستان اعطا شد. حق اختراع دیگری در سال 1766 به ریچارد فورد انگلستان برای اولین آسیاب پشت سر هم اعطا شد.آسیاب پشت سر هم آسیاب است که در آن فلز در پایه های متوالی نورد می شود. آسیاب پشت سر هم فورد برای نورد گرم میله های سیم بود.

کارخانه های نورد اغلب به قفس های نورد خشن، میانی و تکمیلی تقسیم می شوند. در طول نورد شکل، یک شمش اولیه (گرد یا مربع) با قطر لبه معمولاً بین 100 تا 140 میلی متر به طور مداوم تغییر شکل می دهد تا محصول نهایی مشخصی با ابعاد مقطع و هندسه کوچکتر تولید شود. با شروع از یک بیلت مشخص، توالی های مختلفی را می توان برای تولید یک محصول نهایی خاص اتخاذ کرد. با این حال، از آنجایی که هر کارخانه نورد به طور قابل توجهی گران است (تا 2 میلیون یورو)، یک نیاز معمولی کاهش تعداد پاس های نورد است. رویکردهای مختلفی از جمله دانش تجربی، استفاده از مدل‌های عددی و تکنیک‌های هوش مصنوعی به دست آمده‌اند. لامبیاز و همکاران.یک مدل المان محدود (FE) را برای پیش‌بینی شکل نهایی یک میله نورد در گذر مسطح گرد تأیید کرد. یکی از دغدغه های اصلی در طراحی کارخانه های نورد کاهش تعداد پاس ها است. یک راه حل ممکن برای چنین الزاماتی، عبور شکاف است که به آن پاس تقسیم نیز می‌گویند، که یک نوار ورودی را به دو یا چند قسمت فرعی تقسیم می‌کند، بنابراین عملاً نسبت کاهش مقطع در هر پاس را افزایش می‌دهد که توسط Lambiase گزارش شده است. راه حل دیگر برای کاهش تعداد عبور در کارخانه های نورد، استفاده از سیستم های خودکار برای طراحی رول پاس است که توسط Lambiase و Langella پیشنهاد شده است. متعاقباً، Lambiase یک سیستم خودکار مبتنی بر هوش مصنوعی و به ویژه یک سیستم یکپارچه شامل یک موتور استنتاجی مبتنی بر الگوریتم ژنتیک، یک پایگاه داده دانش مبتنی بر یک شبکه عصبی مصنوعی آموزش‌دیده شده توسط یک مدل المان محدود پارامتریک و برای بهینه‌سازی و طراحی خودکار کارخانه‌های نورد را توسعه داد. 

نورد سرد با فلز کمتر از دمای تبلور مجدد (معمولاً در دمای اتاق) اتفاق می‌افتد که استحکام را از طریق سخت شدن کرنش تا 20% افزایش می‌دهد. همچنین سطح را بهبود می بخشد و تحمل های محکم تری را حفظ می کند. معمولاً محصولات نورد سرد شامل ورق، نوار، میله و میله است. این محصولات معمولا کوچکتر از همان محصولاتی هستند که نورد گرم می شوند. به دلیل اندازه کوچکتر قطعات کار و استحکام بیشتر آنها در مقایسه با نورد گرم، آسیاب های چهار بلند یا خوشه ای استفاده می شود. نورد سرد نمی تواند ضخامت قطعه کار را به اندازه نورد گرم در یک پاس کاهش دهد

نورد تیرآهن

یکی از مراحلی که قبل از تولید تیرآهن انجام می شود، نورد تیرآهن است. نورد تیرآهن به دو روش نورد سرد و نورد گرم انجام می شود که هریک نقاط قوت و ضعف خود را دارند. برای مثال نورد تیرآهن سرد سختی و دوام بالاتری نسبت به نورد گرم دارد و نورد تیرآهن گرم انعطاف پذیری بالاتری دارد.

نورد لوله و پروفیل

در هنگام تولید لوله و پروفیل، ممکن است لازم باششد تا لوله و پروفیل گرد شوند یا  به شکل نیم کره هلالی در آیند. در این هنگام می توان از نورد لوله و پروفیل استفاده کرد. در فرایند نورد پروفیل و لوله، این مقاطع از لحاظ ظاهری به شکل گرد و هلالی در می آیند. نورد نبشی نیز یکی دیگر از انواع روش های نورد است که کاربرد زیادی در صنعت دارد.

نورد پروفیل

نورد پروفیل، فرآیندی است که در آن یک عنصر با شعاع یا قطر دلخواه سازمان‌دهی می‌شود. نورد پروفیل با فشار مناسب در یک غلتک انجام می‌شود. به عنوان مثال برای ساختمان‌های منحنی، پروفیل‌های توربین‌های بادی و سایر قسمت‌هایی که به نوعی خمش نیاز دارند، از نورد پروفیل استفاده می‌شود.

همه صنایع از نورد پروفیل سود می‌برند، زیرا نورد منجر به صرفه جویی در رابطه با فرآیندها می‌شود. به عنوان مثال، در جوشکاری صنایع معمولی بخش ساخت و ساز، صنعت بادی، صنعت حمل و نقل و صنایع دریایی از نورد پروفیل استفاده می‌شود. مشتریان می‌توانند با توجه به نیازهایشان، نورد پروفیل مورد نظر را سفارش دهند و انواع اتصالات را ایجاد کنند.

نورد لوله

از دستگاه نورد لوله، برای شکل دهی ورق به شکل استوانه با قطر بزرگ استفاده می‌شود. دستگاه نورد لوله انواع مختلفی دارد؛ که با توجه به نیاز خود، باید دستگاه نورد لوله مناسب را انتخاب کنید. یک دستگاه نورد لوله خوب، قدرت فرم دهی بالایی دارد. برای خرید دستگاه نورد لوله مورد نظر، باید بدانید که چه سایزی از لوله را می‌خواهید فرم‌دهی کنید. برای شکل دهی ورق به شکل لوله مد نظرتان، بهترین انتخاب استفاده از دستگاه نورد لوله است.

دستگاه نورد

دستگاه نورد انواع مختلف ورق‌های فلزی را به شکل گرد یا مخروطی در می‌آورد. دستگاه نورد از بخش‌های قفسه، غلتک، یاتاقان و محفظه محافظت از یاتاقان تشکیل شده است. دستگاه نورد دو غلتک استوانه‌ای دارد که با نیروی وارده توسط موتور در سمت مخالف نسبت به یکدیگر حرکت می‌کنند. دو غلتک استوانه‌ای در داخل یک محفظه ای به نام قفسه قرار داده می‌شوند؛ قفسه‌ها طبق تعداد قالب و طراحی، انواع مختلفی دارند که عبارت‌اند از: قفسه دو غلتکی، قفسه سه غلتکی، اقماری و غیره.

دستگاه نورد با توجه به این که می‌خواهید چه سایزی از تیرآهن، لوله یا پروفیل را فرم دهی کنید؛ انواع مختلفی دارد. از دستگاه نورد برای شکل دادن فلزات و کاهش ضخامت مقاطع مختلف فلزی استفاده می‌شود. در دستگاه نورد، شمش فلزی با عبور از بین یک یا چند جفت غلتک تغییر شکل می‌دهد. با نورد مجدد شمش‌ها، می‌توان آن‌ها را تبدیل به محصولات تمام شده‌ای مانند ریل‌های قطار، میله یا لوله کرد. تقریباً ۹۰٪ از کل محصولات فلزی حداقل یک بار عملیات نورد را تجربه می‌کنند. اکثر مواد مثل فولاد، آلومینیوم، مس، برنج و غیره را می‌توان به کمک دستگاه نورد، نورد کرد.

قفسه‌های نورد دوغلتکی

یکی از انواع قفسه‌های دستگاه نورد، قفسه نورد دو غلتکی است. در این نوع از قفسه‌ها برای کاهش ضخامت، چرخش دو طرفه رول‌ها انجام می‌شود.

 قفسه‌های نورد سه غلتکی

در قفسه‌های نورد سه غلتکی، رول میانی در خلاف جهت حرکت می‌کند و رول بالایی و پایینی در جهت یکسان حرکت می‌کنند. اگر از این قفسه‌ها استفاده شود به حرکت رفت و برگشت نیازی نیست. توسط قفسه‌های نورد سه غلتکی، امکان نورد ورق با  ضخامت ۶ میلی‌متر وجود دارد و می توان آن را  به ۲۰ میکرومتر تبدیل کرد. در انواع دیگر از دستگاه های نورد هم امکان شکل دهی به فولاد وجود دارد. از دستگاه نورد در نورد سرد و گرم، به منظور کاهش نیروی لازم برای نورد و جلوگیری قابل ملاحظه از خمش غلتک‌های کاری برای تولید تختال‌ها، تسمه‌های عریض و ورق‌ها استفاده می‌شود. نسبت قطر غلتک‌های کاری به قطر غلتک های پشتیبان معمولا ۱ به ۳ است. غلتک‌های پشتیبان از خمش غلتک‌های کاری تا حد زیادی جلوگیری می‌کنند. 

قفسه‌های نورد چهار غلتکی

به منظور افزایش یکنواختی ضخامت ورق‌های نازک، از قفسه‌های نورد چهار غلتکی استفاده می‌شود. در قفسه‌های نورد چهار غلتکی، غلتک‌های کاری به وسیله دو غلتک پشتیبان، پشتیبانی می‌شوند. قطر غلتک های کاری کم است و غلتک های پشتیبان از خمش غلتک‌های کاری جلوگیری می کنند.