آهن به واسطه ویژگی های جذابی که دارد بسیار محبوب است. این فلز در ترکیب با سایر عناصر، آلیاژ هایی با خواص منحصر به فرد ایجاد می کند که می توانند برای اهداف مختلف مورد استفاده قرار بگیرند.

کاربرد آهن در صنایع مختلف در این مقاله مورد بررسی قرار گرفته است و علت این به کارگیری گسترده ویژگی های مختلف آهن است که مهمترین آنها قیمت مناسب، فروانی و در دسترس بودن و مقاومت بالاست یکی از مشکلات آهن زنگ زدگی است که این مسئله در نوع فولاد ضد زنگ رفع شده است.

آهن چیست؟

آهن و فولاد از فلزات مهم در صنایع مختلف هستند به طوری که در صورت نبود آنها حیات بسیاری از صنایع به پایان می رسد. آهن بعد از آلومینیوم دومین عنصر فراوان در پوسته زمین است که با نماد Fe و عدد اتمی 26 در جدول مندلیف شناخته می شود اما آهن به صورت طبیعی و خالص در طبیعت یافت نمی شود بلکه به صورت گونه های مختلف سنگ آهن وجود دارد که طی فرآیندی استخراج می شود و با دو روش کوره قوس الکتریکی یا قوس بلند تبدیل به آهن، فولاد و چدن می شود.

فولاد، آلیاژی از آهن است که با عناصر دیگری ترکیب می شود. هرکدام از این عناصر باتوجه به میزان و نحوه ترکیب خود تاثیر خاصی روی ویژگی های فولاد نهایی می گذارند بنابراین می توان فولادهایی با خواص و ویژگی های منحصر به فرد ساخت که به کاربرد آهن در صنایع مختلف کمک می کند.

چرا از آهن استفاده می شود ؟

علت کاربرد آهن در صنایع مختلف ویژگی های خاص و منحصر به فرد آن است که برخی از آنها عبارت اند از:

• فروانی و در دسترس بودن

این عنصر از نظر جرمی فراوان ترین عنصر تشکیل دهنده زمین محسوب می شود. غلظت آهن در لایه های مختلف زمین از 5٪ در پوسته تا مقادیر زیاد در هسته زمین متغییر است.

• قیمت مناسب

باتوجه به فروان بودن آهن قیمت این فلز نیز مناسب است. آلومینیوم هم رقیب آهن است اما قابلیت انعطاف پذیری انواع آهن آلات را ندارد.

• مقاومت خوب

آهن، فولاد و انواع آلیاژهای آن مقاومت بسیار خوبی دربرابر فشار و ضربه دارند.

• ساخت انواع آلیاژ

با اضافه کردن عناصر دیگر به آهن می توان آلیاژهایی با ویژگی های خاص ساخت که در طیف وسیعی از صنایع کاربرد دارند.

• هزینه استخراج کمتر نسبت یه سایر فلزات
• بازیافت راحت و سازگاری با محیط زیست
• رسانای الکتریکی خوب
• خاصیت شکل پذیری که امکان طراحی خلاقانه را می دهد
• امکان رنگ آمیزی
• وزن قابل قبول که در برخی صنایع بسیار مهم است
• دوام بالا
• قابلیت جوش پذیری و اتصال
• قابلیت پرس کاری

کاربرد آهن در صنایع :

صنایع مختلف با توجه به نیاز خود از آلیاژهای مختلف آهن استفاده می کنند کاربرد آهن در صنایع مختلف عبارت است از:

کاربرد آهن در صنعت ساختمان :

آهن در صنعت ساختمان نقش اصلی را ایفا می کند چه سازه ای که ساخته می شود اسکلت فولادی داشته باشد چه بتنی، آهن جز جدایی ناپذیر آن است. آهن به واسطه مقاومتی که دارد بسیار در ساختمان پرکاربرد است به طوری که از پنجره ساختمان تا فونداسیون آن متشکل از آهن است همچنین آهن به اشکال مختلف به کار گرفته می شود که عبارت اند از :

• تیرآهن
• میلگرد
• ورق فولادی
• ناودانی
• نبشی
• انواع دیگر پروفیل

کاربرد آهن در صنعت خودرو سازی :

آهن در خودروسازی نیز بسیار بااهمیت است. یک خودروی استاندارد لازم است چند ویژگی مهم داشته باشد که عبارت اند از وزن مناسب، ایمنی و مصرف سوخت قابل قبول. موادی که در ساخت خودرو استفاده می شوند برتمام این ویژگی ها تاثیرگذار هستند.

برخی منابع بین المللی اعلام کرده اند که در هر خودرو 900 کیلوگرم فولاد مورد استفاده قرار می گیرد و علت استفاده از آهن و فولاد این است که مقاومت، قیمت مناسب و همینطور وزن قابل قبولی دارند. آهن در خودرو معمولا طبق درصدهای زیر به کار می رود.

• 40٪ در ساختار بدنه خودرو
• 23٪ در سیستم انتقال نیرو
• 12٪ در سیسیتم تعلیق
• بقیه در چرخ و تایر، سیستم ترمز و فرمان و مخزن سوخت.

کاربرد آهن در صنعت کشتی سازی :

کشتی سازی مخصوصا برای کشور هایی که ارتباط و تجارت خود را از طریق دریا انجام می دهند بسیار حائز اهمیت است و دلیل کاربرد آهن در صنایع کشتی سازی استحکام و ویژگی های جذاب آهن است.

با گذر زمان نیاز به تغییر کشتی ها چه در جنس بدنه آنها چه در ابعاد وجود داشته است و هرچه کشتی ها بزرگتر شده اند نیاز به مواد قوی تر برای ساخت آنها بیشتر احساس می شود. فولاد کشتی سازی نوعی از فولاد است که این نیاز را به خوبی پاسخ می دهد چون هم بهترین صفحات فولادی را فراهم می کند هم به اندازه کافی بادوام است و دربرابر آب های شور مقاومت می کند همچنین بسیار شکل پذیر است و اجازه ساخت اشکال منحنی خاص را می دهد.

کاربرد آهن در صنعت لوازم خانگی :

کاربرد آهن در صنایع لوازم خانگی معمولا به صورت ورق فولادی است. چون قالب گیری آهن نسبت به بسیاری فلزات دیگر آسان است در این صنعت بسیار محبوب واقع شده و برای ساخت ظروفی مثل تابه، قاشق، اجاق های پخت و پز و ماشین ظرفشویی مورد استفاده قرار می گیرد. فولاد از نوع ضد زنگ به دلیل مقاومت خوب دربرابر خوردگی پرطرفدارترین فولاد در این حوزه است.

کاربرد آهن در صنعت کشاورزی :

غذا که عاملی حیاتی برای بقای بشر است به نوعی محصول نهایی صنعت کشاورزی است. آهن به صورت های مختلف در این صنعت قدیمی به کار می رود به طور مثال بسیاری از ماشین آلات کشاورزی از آهن ساخته می شوند همینطور سیلوهای ذخیره سازی محصولات کشاورزی، ابزار و ادوات و مواردی ازین دست. علاوه بر مواردی که ذکر شد آهن عنصر مهمی در تولید آمونیاک است. آمونیاک از ترکیب هیدروژن و نیتروژن و آهن به عنوان کاتالیزور تولید می شود که به این فرآیند هابر نیز می گویند. آمونیاک محصول مهمی برای تولید کود مورد استفاده در کشاورزی است.

دیگر کاربرد آهن در صنایع کشاورزی این است که به عنوان ریزمغذی در تولید مواد افزودنی استفاده می شود که یک نوع آن آهن کلاته است که در بهبود و تقویت خاک کاربرد دارد.

کاربرد آهن در صنعت ساخت ابزار :

ابزار مختلف دور و بر خود را بررسی کنید! حتما بخش زیادی از آنها از آهن ساخته شده اند به طور مثال ابزار برش که در صنایع مختلف به کار می روند مثل چکش، چاقو و پتک از آهن ساخته شده است. همچنین آهن ربا که وسیله ای پرکاربرد در لوازم مختلف است از مگنتیت ساخته می شود.

کاربرد آهن در صنعت برق :

انتقال برق به مکان های مختلف توسط دکل ها انجام می شود که ادواتی آهنی هستند. البته می توان از فلزات دیگری هم برای این کار استفاده کرد اما آهن صرفه اقتصادی بیشتری دارد و همچنین بسیار در دسترس است.

کاربرد آهن در صنعت پزشکی :

فولاد محبوب برای استفاده در صنایع پزشکی، فولاد ضد زنگ است زیرا دارای مقاومت بالا دربرابر خوردگی، استحکام مناسب، کاهش خطر عفونت، تحمل حرارت، ضد باکتری و قابل بازیافت است. این نوع فولاد در تولید تخت بیمارستان، ساخت دریچه قلب مصنوعی، ایمپلنت اورتوپدی و ویلچر به کار می رود.

کاربرد آهن در صنعت حمل و نقل :

کاربرد آهن در صنایع خودرو سازی و کشتی سازی مورد بحث قرار گرفت اما علاوه بر این ها از فولاد در سایر وسایل حمل و نقل نیز استفاده می شود.

در صنعت ساخت هواپیما بسیاری از قطعات از فولاد ساخته می شوند در ساخت اتوبوس هم از ورق های با مقاومت بالا استفاده می شود. در صنایع حمل و نقل ریلی نیز استفاده از آهن مرسوم است مثل ساخت قطار و ترن های هوایی.

علاوه بر این در صنعت ساخت دوچرخه هم بعضا برای ساخت بدنه هم برای ساخت زنجیر دوچرخه که نیروها را از پدال به چرخ ها انتقال می دهد از آهن استفاده می شود.

کاربرد آهن در صنعت پتروشیمی :

انتقال فرآورده های نفتی و مواد پتروشیمی نیازمند لوله هایی با مقاومت بالا است. یکی از لوله هایی که در این صنعت مورد استفاده قرار می گیرد لوله مانسیمان است که نوعی لوله فولادی بدون درز است. از لوله های فولادی دارای درز جوش نیز در این صنعت استفاده می شود اما در جاهایی که فشار سیال و مواد داخل آنها چندان زیاد نیست.

کاربرد آهن در صنعت فولاد :

کاربرد آهن در صنعت چدن و فولاد شاید تعجب برانگیز باشد. اما تجهیزات خط تولید مثل غلتک های نورد و رول فرمینگ، بسترهای خنک سازی، قیچی برش و همینطور کوره های ذوب نیز از آهن درست شده است همچنین از فولاد با مقاومت بالا برای ساخت پاتیل های ذوب استفاده می شود.

کاربرد آهن در صنایع غذایی :

در این صنعت هم بیشتر از فولاد ضد زنگ استفاده می شود البته چون این فولاد ها در تماس با محصولات خوراکی یا دارویی قرار دارند مهم است که موارد بهداشتی به درستی در به کارگیری آنها رعایت شود.

قطعات آهنی مثل ورق استیل که تبدیل به لوله شده و به آن لوله استیل صنایع غدایی می گویند در خوراکی های لبنی و انواع دیگر محصولات غذایی استفاده می شود. لوله استیل گریدهای مختلفی دارد که گرید 304 در صنایع غذایی و 316 در صنایع لبنی و دارویی کاربرد دارد.

آهن در چه صنایعی کاربرد دارد ؟

شاید بهتر باشد بپرسیم آهن در چه صنایعی کاربرد ندارد! پویایی اکثر صنایع بزرگ و کوچک به آهن وابسته است. شاید بدون آهن نتوان زندگی به شکل امروزی را تصور کرد. کاربرد آهن در صنایع گوناگون در این مقاله بررسی شد اما جالب است بدانید این عنصر به صورت خالص در طبیعت یافت نمی شود و نیاز به استخراج و فرآیندهای تکمیلی دارد.

علت به کارگیری آهن ویژگی های جذاب و منحصر به فرد آن است که به آنها اشاره شد اما برخی از مهمترین آنها فراوانی و در دسترس بودن، مقاومت بالا و قیمت مناسب آهن است.

جوشکاری قطعات فلزی، عملیاتی بسیار رایج در صنعت است. این کار معمولا با روش قوس الکتریکی انجام می شود که خود انواع گوناگونی دارد. علاوه بر نکات جوشکاری آهن آلات لازم است حتما نکات ایمنی نیز رعایت شود تا از حوادث خطرناک جلوگیری شود.

بنابراین در این مقاله به نکات ایمنی، کلیات جوشکاری با روش قوس الکتریکی و انواع گوناگون این روش و همچنین نقص های موجود در جوش ها اشاره شده است.

جوشکاری چیست ؟

جوشکاری آهن به زبان ساده اتصال دو قطعه آهن به یکدیگر است. البته این فرآیند برای ترمیم بخش های از بین رفته یا شکسته سازه هم به کارگرفته می شود. در جوشکاری از گرما، فشار یا هردو استفاده می شود. این عملیات بسیار مهم و جدی است و نیاز به مهارت بالا دارد و اگر نادرست انجام شود منجر به خسارت می شود بنابراین علاوه بر رعایت نکات جوشکاری، انجام آن باید توسط فردی متخصص صورت گیرد.

جوشکاری روش ها و مراحل مختلفی دارد که هرکدام در شرایط خاصی مورد استفاده قرار می گیرند و لازم است نکات جوشکاری آهن آلات در انجام این عملیات رعایت شود اما قبل از اقدام به جوشکاری به جمله معروف اول ایمنی بعد کار می رسیم! و لازم است توجه ویژ ه ای به آن کنیم.

نکات ایمنی در جوشکاری :

از مهمترین نکات جوشکاری آهن آلات، نکات ایمنی است. رعایت این موارد باعث می شود از خسارت های جانی و مالی پیشگیری کنید پس به شدت بر رعایت آنها سخت گیر باشید. تجهیزات ایمنی لازم برای جوشکاری عبارت اند از :

• عینک محافظ
• حفاظ صورت
• ماسک جوشکاری دستی با لنز های فیلتر شده
• کلاه مقاوم دربرابر اشعه
• دستکش مقاوم
• لباس با آستین کامل و یقه دکمه دار
• شلوار کار نسوز
• کفش ایمنی

برای حفظ ایمنی، به هیچ وجه نباید درکنار مواد قابل انفجار یا گازهای قابل اشتعال دستگاه جوشکاری را روشن کرد همچنین اگر ماشین جوشکاری خراب است نباید از آن استفاده شود و حتما بهتر است توسط یک متخصص تعمیر شود.

کابل جوشکاری از نیروی برق تغذیه می کند بنابراین نکات مربوط به عایق بودن و ایمنی کابل های الکتریکی باید رعایت شود تا امکان برق گرفتگی به حداقل برسد علاوه بر این نکات زیر برای اطمینان از ایمنی کابل ها باید رعایت شود.

• به هیچ عنوان از کابل های پاره یا معیوب استفاده نکنید.
• برای انتخاب جنس کابل، شرایط محل کار را درنظر بگیرید.
• برای طولانی تر کردن کابل، چند کابل به هم متصل می شوند دقت کنید در محل اتصال کابل ها عایق کاری لازم را انجام دهید.
• توجه کنید کابل در آب یا مواد روغنی قرار نگیرد.

درنهایت اگر جوشکاری در محل سربسته درحال انجام است لازم است تهویه مناسب وجود داشته باشد.

مراحل جوشکاری آهن آلات :

به طور کل جوشکاری را می توان در 4 گام خلاصه کرد که در هر گام باید اصول جوشکاری آهن آلات رعایت شود که به طور کلی به آنها اشاره شده است.

1. آماده کردن دستگاه جوش

دستگاه جوش دارای دوکابل است که یکی گیره یا اتصال است و دیگری انبر که الکترود درون آن قرار می گیرد. کابل اتصال یا گیره به قطب منفی و کابل انبر به قطب مثبت وصل می شود سپس می توان دستگاه را روشن نمود.

2. آماده سازی محل جوش

این نکته را مدنظر داشته باشید که هرفلزی را نمی توان جوش داد پس به نوع فلز دقت کنید سپس کابل گیره را به قطعه متصل کنید. دقت کنید سیم گیره هم حتما باید به قطعه وصل شود تا اتصال با دستگاه برقرار شود. اگر سیم گیره روی قطعه آهن لغزش داشته باشد کابل به سرعت داغ می شود.

3. آماده کردن الکترود

با رعایت نکات ایمنی به سراغ آماده کردن الکترود یا به عبارتی سیم جوش می رویم. الکترود را میان انبر قرار می دهیم و آمپر دستگاه که انتخاب مناسب آن مهم است را با کلید پیچ مانند تنظیم می کنیم.

4. انجام جوشکاری

کار اصلی در این قسمت انجام می شود و دقیقا اینجاست که باید نکات جوشکاری آهن آلات رعایت شود که در ادامه مفصل تر به آنها اشاره می شود بهتر است ابتدا برای اتصال دو قطعه از چند خال جوش استفاده کنید. جوشکاری معمولا به واسطه فرآیند قوس الکتریکی ایجاد می شود.

جوشکاری با روش قوس الکتریکی :

تخلیه بار الکتریکی در میان گاز یونیزه شده که در فاصله خاصی بین الکترود و قطعه ایجاد می شود قوس الکتریکی نام دارد. حرارت لازم برای ذوب مصالح در این روش توسط قوس الکتریکی تامین می شود. اگر الکترود مورد استفاده در این روش از جنس تنگستن باشد هنگام انجام جوشکاری الکترود ذوب نمی شود بنابراین الکترود مصرف نمی شود درغیر این صورت و اگر الکترود از جنس فلز با نقطه ذوب پایین باشد همزمان با ایجاد قوس انتهای الکترود ذوب می شود.

مقاومت الکتریکی زیاد قوس حرارت زیادی تولید می کند که باعث ذوب الکترود و لبه های دوقطعه فلز پایه در داخل حوضچه مذاب می شود در داخل حوضچه فلز پایه و جوش با هم مخلوط می شوند و با حرکت الکترود به سمت جلو حوضچه های قبلی سرد شده و نوار جوش تشکیل می دهند. این روش انواع مختلفی دارد که لازم است بررسی شوند و نکات جوشکاری آهن آلات در اجرای آنها رعایت شود.

ترفند های جوشکاری آهن آلات :

نکات جوشکاری آهن آلات در قسمت های مختلف این فرآیند متفاوت است و باید رعایت شود چون بر کیفیت جوش بسیار اثرگذار است.

نوع جریان جوشکاری : نوع جریان می تواند مستقیم یا متناوب باشد این جریان توسط ماشین های جوشکاری تامین می شود که انواع مختلفی دارند مثل ترانسفورماتور، رکتی فایر، دینام، ژنراتور و اینورتر جوشکاری.

شدت جریان : به ضخامت قطعه و قطر الکترود بستگی دارد و بهتر است به میزان آمپری که سازنده الکترود پیشنهاد داده توجه کرد. در این خصوص جداولی هم وجود دارد که می توانید به آنها مراجعه کنید به طور مثال اگر قطر الکترود 4- 5 میلیمتر باشد و ضخامت قطعه 6-10 میلیمتر شدت جریان مناسب عددی بین 150-200 آمپر است.

طول قوس : فاصله بین سر الکترود تا سطح قطعه مورد جوشکاری به هنگام برقراری قوس است. در صورتی که ولتاژ زیاد باشد ممکن است موجب انحراف قوس شود و اگر ولتاژ کم باشد طول قوس کوچک بوده و برقراری قوس مشکل است به طور کل بهتر است طول قوس کمتر از قطر الکترود مصرفی باشد. اما دقت کنید فاصله انبر و قطعه مهم است اگر انبر زیاد نزدیک باشد به قطعه می چسبد، اتصال کوتاه ایجاد می شود و باعث فشار به دستگاه جوش یا شاید سوختن آن شود اگر انبر دور باشد الکترود یا سیم جوش ذوب می شود و به سطح قطعه می پاشد و گاهی باعث سوراخ شدن آهن نیز می شود.

سرعت پیشروی : این سرعت با ضخامت فلز مورد جوشکاری، مقدار جریان، اندازه و شکل جوش تغییر می کند اما به طور کلی سرعت مناسب برای یک جوش ساده به این صورت است که سرعت تشکیل حوضچه مذاب دوبرابر قطر الکترود باشد.

زاویه الکترود : ابتدا حالت های مختلف جوشکاری را بررسی می کنیم و سپس وضعیت جوشکار با توجه به آنها تعیین می شود. اعضای فلز پایه نسبت به هم در حالت های، روی هم، لب به لب، پیشانی، گونیا و سپری قرار می گیرند و با توجه به این حالات، وضعیت های محتمل جوشکار عبارت اند از تخت، افقی، قائم و بالای سر که راحت ترین وضعیت، تخت است و دشوارترین آن بالای سر، سربالا یا سقفی و البته یک جوشکار ماهر باید بتواند تمام این حالات را انجام دهد.

انواع جوشکاری قوس الکتریکی :

• با الکترود دستی (SMAW)

این روش با ذوب فلز پایه، فلز الکترود و روکش آن همراه است و الکترود به عنوان یک پرکننده عمل می کند همچنین قسمتی از پوشش الکترود به گاز محافظ و بخشی دیگر به گل یا سرباره تبدیل می شود.

• زیر پودری (SAW)

از الکترود بدون روکش استفاده می شود و پودر نقش ماده محافظ را بازی می کند.

• توو پودری (FCAW)   

از الکترود ممتد فلزی لوله ای شکل استفاده می شود که درون خود مواد حفاظتی دارد. این روش خودکار است و ماده محافظ به صورت نوار پودری روی جوش ریخته می شود.

• با گاز محافظ (GMAW)

از الکترود بدون پوشش به صورت ممتد و گازی که به عنوان ماده محافظ جلوی ورود هوا به حوضچه را می گیرد استفاده می شود اگر این گاز بی اثر باشد نوع جوشکاری MIG و اگر فعال باشد MAG است. انواع گازهای مورد استفاده در این روش عبارت اند از هلیوم، آرگون و دی اکسیدکربن که استفاده از گاز دی اکسید کربن به تنهایی یا مخلوط با دیگر گازها در این روش رایج است. چون این نوع جوش به تجهیزات خاص نیاز دارد استفاده از آن در کارخانه میسر است و در کارگاه به دلیل وزش باد مورد استفاده قرار نمی گیرد.

• با الکترود تنگستنی و حفاظت گاز خنثی (GTAW/TIG)

در میان همه روش ها این روش ظاهر بسیار خوبی دارد و در عین حال گران تر است از طرفی نرخ رسوب و سرعت کمتری دارد.

• پلاسما (PAW)

اگر در جوشکاری با الکترود تنگستنی از پلاسما استفاده شود به آن PAW می گویند.

• کربنی (CAW)

از الکترود کربنی در این روش استفاده می شود.

نقص های موجود در جوش :

• وجود تخلخل یا حفره
• حضور تنگستن
• فرو رفتگی زیر خط جوش
• ترک خوردن جوش
• جوش نخوردن کامل

با رعایت نکات جوشکاری آهن آلات و انجام این عملیات توسط یک جوشکار حرفه ای باید به یک جوش باکیفیت برسیم که فاقد اینگونه نواقص است.

روش های جوشکاری آهن آلات :

انواع روش های قوس الکتریکی در این مقاله مورد بررسی قرار گرفت همچنین نکات جوشکاری آهن آلات در هر قسمت ارائه شد اما با وجود تمام این موارد باز هم انجام عملیات جوشکاری نیاز به یک فرد ماهر دارد. پس برای رسیدن به یک جوش باکیفیت حتما از فرد خبره استفاده کنید همچنین درنظر داشته باشید که نکات ایمنی را رعایت کنید تا دچار حادثه نشوید.

آهن یکی از عناصر فراوان در پوسته زمین است که به علت ویژگی ها و خواصی که دارد بسیار محبوب و پرکاربرد است. آهن و فولاد متفاوتند اما گاهی من جمله در این مقاله به جای هم استفاده می شوند. درواقع فولاد آلیاژی از آهن است که خواص بهبود یافته ای نسبت به آهن دارد و سهم بزرگی از اقتصاد جهان را به خود اختصاص داده است که ناشی از تاثیر صنعت حمل و نقل است. بخشی از صنعت حمل و نقل هم خودروها هستند بنابراین کاربرد آهن در خودرو سازی را در این مقاله بررسی می کنیم.

صنعت حمل و نقل :

حمل و نقل یک شاخص مهم در اقتصاد است و در بسیاری از کشورها 6 تا 12 درصد تولید ناخالص آنها را تشکیل می دهد. این رقم در کشور ایران 7 تا 9 درصد برآورد می شود.

عامل مهم و تأثیرگذار در صنعت حمل و نقل فلزات هستند چون زیرساخت بسیاری از صنایع وابسته به حمل و نقل مستقیم یا غیر مستقیم به فلزات مرتبط است مثل حمل و نقل جاده ای، ریلی، هوایی و دریایی. به علاوه در ساخت خودرو، قطار، هواپیما و کشتی که اسباب اصلی حمل و نقل هستند فلزات مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند.

اهمیت آهن در خودرو سازی :

کاربرد آهن در خودرو سازی بر کسی پوشیده نیست. یک خودروی مناسب باید چند ویژگی مهم داشته باشد که عبارت اند از : ایمنی، مصرف سوخت قابل قبول و وزن مناسب. مواد به کار رفته در خودرو بر روی تمام این عوامل تاثیرگذار است. اما کاربرد آهن در خودرو سازی کجاست؟

فولاد، پرمصرف ترین آلیاژ آهنی در خودروهای رایج است. به نقل از worldsteel.org در هر خودرو 900 کیلوگرم فولاد مصرف می شود. کاربرد ٱهن در خودروسازی علل مختلفی دارد که به آنها اشاره خواهد شد. در خودرو مهم است که ماده استفاده شده سه ویژگی را حتما داشته باشد.

1. مقاومت
2. وزن مناسب
3. قیمت قابل قبول

خودروسازان همواره در حال پیداکردن بهینه ترنین حالت بین این سه مورد هستند. یعنی ماده ای که نسبت مقاومت به وزن بالایی داشته باشد و در عین حال صرفه اقتصادی هم داشته باشد. کاربرد آهن در خودرو سازی به همین دلیل است چون پاسخ مناسبی به این نیاز ها می دهد. علاوه بر آهن یا فولاد فلزات دیگری نیز در خودروسازی مورد استفاده قرار می گیرند.

سایر فلزات مورد استفاده در ساخت خودرو :

• آلومینیوم : از عناصری است که به وفور در پوسته زمین یافت می شود اما نگرانی بابت منابع رو به پایان آهن در بلند مدت و سبک تر کردن خودرو سهم آن را به تدریج کاهش و استفاده از آلومینیوم و کامپوزیت های پلاستیکی را افزایش داده است اما مهم است که بتوان از آنها در ساخت خودرو هم استفاده کرد. آلومینیوم از فلزات رایج در صنعت خودرو است که قوی تر و سبک تر از فولاد است و همچنین دربرابر زنگ زدگی مقاومت خوبی دارد، با محیط زیست سازگار است و سبک تر بودن آن نسبت به فولاد، مصرف سوخت خودرو را کاهش می دهد در نقطه مقابل بین کاهش وزن و افزایش قیمت تعادل برقرار است یعنی این فلز گران تر از فولاد است. به همین دلیل خودروهای تولید شده با آلومینیوم اغلب گران قیمت هستند. در گذشته 2٪ از کل اجزای خودرو از آلومینیوم تشکیل شده بود اما امروزه این عدد به 15٪ رسیده است به علاوه این فلز قابل بازیافت هم هست.

• آلیاژ مناسب برای صنعت حمل و نقل : ویژگی های جذاب آلومینیوم موجب کاربرد گسترده این فلز در صنعت حمل و نقل شده است و این موضوع منحصر به صنعت خودرو سازی نیست بلکه حمل و نقل ریلی و ساخت قطار و هواپیما را هم شامل می شود. محققان دانشگاه امیرکبیر در سال های اخیر و در مقیاس آزمایشگاهی موفق به ساخت قطعات آلومینیومی نانوساختار  شده اند. آنها از ساخت آلیاژی مناسب برای صنعت حمل و نقل خبر داده اند که استحکام بالا، کاهش وزن، صرفه جویی در مواد اولیه، مصرف کمتر انرژی و کاهش آلودگی از ویژگی های آن است و علاوه بر اینها بهبود ایمنی وسیله نقلیه هم مدنظر بوده است.

• منیزیم : نسبت به فولاد قوی تر و همچنین سبک تر است و در مقایسه با آلومینیوم کار با آن ساده تر است.

• تیتانیوم : ماده سبک، قوی و مقاوم دربرابر خوردگی است اما ساخت آن نیز دشوار است. در مقایسه با سایر فلزاتی که چگالی یکسانی با تیتانیوم دارند مقاومت این فلز از همه بالاتر است به همین دلیل یک انتخاب عالی برای خودروهای لوکسی است که می خواهند وزن کمتری داشته باشند.

• مس : این فلز قابلیت فراوانی در هدایت جریان الکتریکی دارد. به همین دلیل خودروها در قطعات مختلف مثل سیستم ناوبری، ترمز ضد قفل، صندلی حرارتی، ضدیخ شیشه ای و خطوط هیدرولیک به این خاصیت وابسته هستند همچنین سیم های موجود در خودرو اغلب توسط مس ساخته می شوند و در کل خودرو جریان دارند.

علاوه بر این استفاده بیشتر از خودروهای هیبریدی و برقی مصرف مس را افزایش داده است و این رقم همچنان رو به افزایش است. هرکدام از این خودروها متوسط 25 کیلوگرم مس نیاز دارند.

علت کاربرد آهن در خودرو سازی چیست؟

انجمن جهانی فولاد برآورد کرده است که خودرو 12٪ مصرف آهن در جهان را به خود اختصاص داده است. شرکت آرسلور میتال که از تولید کنندگان فولاد در جهان است در سال 2014 در حدود 16.7٪ بازار ورق های فولادی را در دست داشته است. همچنین صنعت حمل و نقل اعم از خصوصی و عمومی به عرضه فولاد بستگی دارد به طور مثال در حمل و نقل عمومی بدنه اتوبوس ها چون تحت فشار شدید قرار دارند اغلب از فولاد باکیفیت ساخته می شوند. در ساخت بدنه دوچرخه نیز از فولاد استفاده می شود. کاربرد آهن در خودرو سازی اما در قسمت های مختلف است. آهن آلات خودرو سازی مطابق درصد های زیر در آن به کار رفته است:

• 40٪ در ساختار بدنه خودرو، درها و پنل ها
• 23٪ در سیستم انتقال نیرو و اعضای آن
• 12% در سیسیتم تعلیق
• مابقی در چرخ و تایر، مخزن سوخت، سیستم ترمز و فرمان.

علت استفاده از آهن در ساخت خودرو ها ویژگی های جذابی است که آهن و فولاد دارند. به همین دلیل است که سالیان سال استفاده از فولاد رواج دارد. این ویژگی ها عبارت اند از :

• در دسترس بودن
• مقاومت و استحکام بالا
• قیمت مناسب
• خاصیت شکل پذیری که امکان طراحی خلاقانه را می دهد.
• امکان رنگ آمیزی
• وزن قابل قبول و درنتیجه کاهش مصرف سوخت خودرو در مقایسه با بسیاری از فلزات.
• قابلیت بازیافت و سازگاری با محیط زیست
• دوام بالا
• قابلیت تعمیر و بازسازی
• قابلیت جوش پذیری و اتصال
• قابلیت پرس کاری

کاربرد فولاد در بدنه خودرو :

اخیراً از نوعی فولاد پیشرفته با مقاومت بالا در بسیاری از شرکتهای تولید کننده استفاده می شود و این نوع، جایگزین فولاد معمولی شده است این فولاد با نام AHSS(Advanced High Strength Steel) شناخته می شود و تفاوت اصلی آن با فولاد معمولی ساختار آن است.

 ایجاد مقاومت در فولاد همواره کاری پرچالش است. چون برای این کار باید ترکیب فولاد تغییر کند و مقدار برخی عناصر کم و زیاد شود که این امر گاهی منجر به سخت تر شدن فولاد می شود اما در این نوع خاص این مسئله نیز برطرف شده است.

نسل جدید فولاد که دارای دوام عالی و مقاومت بسیار بالاست. در حال حاضر برای طراحی تقریبا 60٪ بدنه خودروهای امروزی استفاده می شود و باعث کاهش وزن، حفظ ایمنی مسافران و بهینه شدن مصرف سوخت می شود. به نقل از worldsteel.org این فولاد پیشرفته باعث کاهش 8 الی 10 درصدی وزن خودروها می شود در نتیجه مصرف سوخت نیز پایین تر است همچنین هزینه و زمان تعمیر بدنه خودرو را کاهش می دهد. هزینه تولید آن یک سوم آلومینیوم است اما سختی آن 3برابر بیشتر از آن است همچنین 2 برابر بیشتر از فولاد معمولی مقاومت دارد. بنابراین ahss نوعی از فولاد هستند که شرکت های تولید کننده آن می توانند نیاز های صنعت خودروسازی را با آن پاسخ دهند. این نوع فولاد خود به سه دسته زیر تقسیم می شود:

• نسل اول : معروف به فولادهای استحکام بالای، کم آلیاژ است با این وجود انعطاف پذیری کمی دارد به همین دلیل نسل دوم تولید شد.
• نسل دوم : انعطاف پذیری و استحکام بالا دارند اما هزینه تولید آنها نیز بالا است.
• نسل سوم : با توجه به کمبودهای دو نسل قبل این نسل مستحکم، انعطاف پذیر و اقتصادی است.

حداقل مقاومت کششی فولاد پیشرفته 500 تا 800 مگاپاسکال است و گریدهای جدید آن وزن خودرو را 25-39٪ نسبت به فولاد معمولی کاهش می دهد و در نتیجه 3-2 تن گاز گلخانه ای کمتری در طول عمر خودرو تولید می شود.

اشکال مختلف آهن در خودرو سازی :

فولاد و آهن در اشکال متنوعی به بازار عرضه می شوند مانند ورق، تیرآهن، میلگرد و مواردی از این دست اما کاربرد آهن در خودرو سازی به شکل ورق فولادی یکی از پرمصرف ترین انواع آن است. انواع ورق استفاده شده در این صنعت عبارت اند از ورق سیاه، ورق گالوانیزه، ورق روغنی، ورق ضد زنگ، ورق آلیاژی، ورق سخت، ورق ASTM-a36 و ورق ahss که در مورد آن توضیح داده شد.

آهن آلات صنعت خودرو :

کاربرد آهن در خودرو سازی قدمتی چندده ساله دارد و این موضوع بی علت نیست. ویژگی های جذاب و منحصر به فرد آهن و فولاد علت اصلی این موضوع است. استحکام، وزن، تاثیر آن در مصرف سوخت و قیمت تمام شده خودرو همگی متاثر از مواد به کار رفته در آن است. همچنین تاثیر کلان این موضوع را می توان در اهمیت صنعت حمل و نقل در رشد اقتصادی کشورها دید. فولادهای پیشرفته رفته رفته جایگاه بهتری در صنعت خودرو پیدا کرده اند و به دلیل مزیت هایی که نسبت به فولاد معمولی دارند استفاده از آنها در صنعت خودرو روز افزون است. سایر فلزاتی که سهم رو به رشدی در خودرو سازی دارند نیز در این مقاله بررسی شدند.

آهن و فولاد گاهی یکسان درنظر گرفته می شوند اما در اصل اینطور نیست. سنگ آهن عنصری طبیعی است که از طبیعت استخراج می شود و با تغییراتی که در ترکیب آن ایجاد می کنند آهن و فولاد شکل می گیرد. این مواد به اشکال مختلف، در صنایع گوناگون و برای مصارف متفاوت مورد استفاده قرار می گیرند.

آهن آلات ساختمانی یکی از انواع این محصولات هستند که خود اشکال گوناگونی دارند و ساخت یک سازه وابسته به آنها است برخی به طور مستقیم و برخی غیرمستقیم در ایجاد یک سازه نقش ایفا می کنند. مهمترین آهن آلات ساختمانی براساس موارد مختلفی مثل شکل، مشخصات و مواردی ازین دست تقسیم بندی می شوند و ویژگی های هرکدام با دیگری متفاوت است بنابراین باید دقت کرد در زمان طراحی گزینه مناسب را انتخاب کرد تا دچار ضرر و چالش نشویم.

انواع آهن آلات ساختمانی :

آهن آلات ساختمانی از فونداسیون تا پنجره مورد استفاده قرار می گیرند و با توجه به سابقه طولانی در استفاده از آنها با گذر زمان تغییر کرده اند. به عنوان مثال یکی از مهمترین آهن آلات ساختمانی تیرآهن است اما قبل از اینکه از نوع آهنی آن استفاده شود از جنس چوب بوده است. علاوه بر جنس، شکل هم در نامگذاری تیرآهن تاثیر دارد به عنوان مثال تیرآهن "آی" شکل داریم و همینطور تیرآهن "اچ" شکل. نامگذاری بر اساس شکل در سایر آهن آلات ساختمانی هم وجود دارد مثل پروفیل "زد" و مواردی از این دست.

برخی از محصولات آهنی نیز هستند که نمی توان آنها را بر اساس شکل سطح مقطع تقسیم بندی کرد مثل توری ها، مش ها و این نوع قطعات. به طور کلی انواع آهن آلات ساختمانی را می توان به دو دسته کلی تقسیم کرد :

• پروفیل ساختمانی
• فولاد ساختمانی

پروفیل ساختمانی :

پروفیل قطعه ای است که شکل سطح مقطعش در طول آن ثابت است. این نوع از آهن آلات خود به دو دسته تقسیم می شوند که عبارت اند از :

• پروفیل باز : اگر سطح مقطع پروفیل یک شکل هندسی باز مثل همان پروفیل "زد" باشد، به آن پروفیل باز می گویند. از انواع این پروفیل می توان به نبشی، ناودانی، تیرآهن اشاره کرد.

• پروفیل بسته : اگر سطح مقطع پروفیل یک شکل هندسی بسته باشد مثل مربع، به آن پروفیل بسته می گویند. از انواع این پروفیل می توان به قوطی و لوله اشاره کرد.

میلگردها هم با توجه به اینکه شکل سطح مقطع آنها در طولشان ثابت است جزو دسته پروفیل ها قرار می گیرند

فولاد ساختمانی :

نوع دیگر از انواع آهن آلات ساختمانی که شکل سطح مقطع خاصی ندارند فولاد ساختمانی هستند. از انواع این مقاطع می توان به توری ها، مفتول ها و ورق های فولادی اشاره کرد که از مهمترین آهن آلات ساختمانی هستند و خود انواع مختلفی دارند مثل ورق سیاه، ورق گالوانیزه، ورق روغنی و مواردی از این دست.

انواع پروفیل ساختمانی :

انواع پروفیل های ساختمانی هرکدام ویژگی، کاربرد، خواص و مشخصات خاصی دارند و آشنایی بیشتر با هرکدام از آنها می تواند شما را در انتخاب بهتر این مقاطع یاری کند.

تیرآهن :

از مهمترین آهن آلات ساختمانی است و کاربرد آن با توجه به نظر طراح سازه تعیین می شود اما در کل می تواند به عنوان ستون، تیر اصلی، تیرفرعی و در کل ساخت اسکلت اصلی سازه مورد استفاده قرار گیرد. هر تیرآهن تشکیل شده از دو بال و یک جان. اعضایی که دو طرف تیرآهن هستند بال نام دارند و عضوی که عمود بر دو عضو دیگر است، جان است.

اگر اندازه بال و جان تیرآهن برابر باشد به آن هاش می گویند و با علامت IPB شناخته می شود و اگر این طور نباشد به آن تیرآهن آی می گویند که به دو نوعIPE  (با ضخامت بال های یکسان) و INP (با ضخامت بال های  متغیر) تقسیم می شود. لانه زنبوری، نوع دیگری از تیرآهن است که بر روی جان آن حفره هایی مشابه لانه زنبور وجود دارد. سایز تیرآهن بر اساس ارتفاع جان آن مشخص می شود مثلا وقتی می گوییم IPE14 یعنی ارتفاع جان تیرآهن 14 سانتیمتر است. وزن تیرآهن های مختلف در جدول اشتال ذکر شده اما لزوما وزن تیرآهن خریداری شده با وزن آن در جدول اشتال مطابقت ندارد ولی هرچه وزن آن به جدول استاندارد نزدیکتر باشد نشانگر کیفیت بالاتر محصول است.

میلگرد :

از آنجا که بتن در تحمل بارهای کششی ضعیف است میلگرد اغلب برای مسلح کردن بتن استفاده می شود تا مقاومت آن را افزایش دهد و ضعف بتن در تحمل کشش را جبران کند. میلگرد در اشکال مختلفی مثل خاموت، سنجاقی، عصایی و رکابی مورد استفاده قرار می گیرد.

میلگرد به طور کلی به دو دسته آجدار و ساده تقسیم می شود همچنین 4 نوع میلگرد موجود در بازار عبارت اند از میلگرد A1 که از نوع ساده است و میلگرد های A2,A3,A4 که آجدار هستند، تفاوت این سه میلگرد در شکل آج، و ویژگی های آنها است. وزن میلگرد استاندارد در جدول اشتایل ذکر شده و هرچه وزن میلگردی که خریداری شده است به وزن جدول استاندارد نزدیکتر باشد نشان از کیفیت بالای آن است. میلگرد از پرمصرف ترین و مهمترین آهن آلات ساختمانی است.

نبشی :

نبشی اغلب در تقویت اسکلت، ساخت قاب و چهارچوب وال پست و همچنین برای اتصال اعضا به یکدیگر استفاده می شود. مانند اتصال ستون به صفحه ستون.

نبشی به دو نوع بال مساوی و بال نامساوی تقسیم می شود. پارامتر دیگری که در نامگذاری نبشی ذکر می شود، ضخامت نبشی است به طور مثال نبشی 5*50*50 یعنی نبشی بال مساوی که طول بال های آن 5 سانتی متر و ضخامت آن 5 میلیمتر است. نبشی به دو صورت پرسی و فابریک تولید می شود و طبق وزن هم در دو دسته سبک و سنگین قرار می گیرد.

ناودانی :

در ساخت قاب های مورد نیاز در صنعت ساختمان، تجهیزات دریایی، کمک به تیرآهن در تکمیل اسکلت سازه و بیشتر در مواردی که پشتیبانی سازه ای نیاز باشد کاربرد دارد. ناودانی تشکیل  شده از دو بال و یک جان. دو بال آن یا موازی یا شیب دار هستند و بر همین اساس دو نوع U  وC  را به آن اختصاص می دهند. ناودانی هم به دو صورت پرسی و فابریک تولید می شود و بر اساس ظاهر هم می توان آن را به دو صورت مشبک و ساده تقسیم کرد. براساس وزن هم ناودانی در دو دسته سبک و سنگین قرار می گیرد.

لوله :

سطح مقطع این قطعه دایره و کاربرد اصلی آن در انتقال میعانات و سیالات است مثل آب و فاضلاب. لوله سه جنس مختلف دارد شامل آهنی، فولادی و چدنی. لوله های فولادی مقاومت بیشتری دارند اما در برابر خوردگی ضعیف هستند به همین دلیل آنها را به صورت گالوانیزه تولید می کنند و لوله های گالوانیزه تست آب از انواع همین لوله هستند. اهمیت این لوله ها بسیار بالاست چون در صورت هرگونه مشکلی خسارات سنگینی بر جای خواهد گذاشت. یک نوع از این آهن آلات ساختمانی نیز لوله های داربستی هستند که در ساختمان سازی و در مواردی که لازم است کار در ارتفاع انجام شود یا ساپورت موقتی ایجاد شود از آنها استفاده می کنند. لوله گاز رسانی نوع دیگر این مقاطع است که از نظر استانداردهای گاز رسانی مورد تایید است و به دو صورت روکار و تووکار در ساختمان سازی اجرا می شود.

قوطی :

نوعی از پروفیل که مانند لوله، توخالی است اما سطح مقطع آن مربع، مستطیل و مشابه این است. این نوع از آهن آلات ساختمانی در دو نوع سبک و سنگین تولید می شوند. نوع سبک ضخامتی کمتر از 1.5 میلیمتر دارد و طی فرآیند نورد سرد تولید می شود این پروفیل در صنایع خودرو سازی، ساخت مبل و صندلی و لوازم خانگی کاربرد دارد. نوع سنگین قوطی با ضخامت بالاتر از 1.5 میلیمتر تولید می شود و در شاسی سازی، ساخت در و پنجره و ابزارهای صنعتی کاربرد دارد.

فولاد ساختمانی :

پس از آشنایی کلی با مهمترین آهن آلات ساختمانی که از نوع پروفیل بودند به سراغ محصولات فولادی ساختمانی می رویم که از قطعات پرمصرف در صنعت هستند.

ورق فولادی :

ورق های فولادی انواع مختلفی دارند که بر اساس ویژگی هایشان در شرایط مختلف مورد استفاده قرار می گیرند اما به طور کل در ساخت قالب، صنعت خودروسازی، تولید ساندویچ پنل، ساخت لوازم خانگی و مواردی از این دست از ورق فولادی استفاده می شود. انواع ورق عبارت اند از :

• ورق سیاه
• ورق روغنی
• ورق آلیاژی
• ورق گالوانیزه
• ورق رنگی
• قلع اندود
• ورق اسید شویی
• ورق آلوزینک
• ورق آجدار
• ورق ضدزنگ

ورق ها بر اساس فرآیند تولیدشان به دو نوع نورد گرم و نورد سرد تقسیم می شوند. دقت ابعاد و شکل ظاهری ورق در نوع نورد سرد بیشتر است. علاوه بر عرض و طول پارامتر دیگری در ابعاد ورق حائز اهمیت است و آن ضخامت ورق است. اهمیت ٱن به این دلیل است که کاربرد ورق را تحت تاثیر قرار می دهد. ورق های به چند صورت به بازار عرضه می شوند که عبارتند از رول (کویل)، شیت (فابریک و برشی) و پلاک و تسمه ورق از پرمصرف ترین و مهمترین آهن آلات ساختمانی است.

مفتول :

کاربرد این محصول بیشتر در آرماتور بندی است و چون این نوع از آهن آلات ساختمانی از فولاد کم کربن ساخته می شود شکل پذیری بسیار خوبی دارند. سیم مفتول سیاه یکی از پرکاربردترین انواع آن است.

رابیتس :

رابیتس توانایی خوبی در نگه داشتن انواع مصالح ساختمانی مثل بتن و گچ دارد. به طور مثال در بتن ریزی محل هایی که امکان قالب بندی وجود ندارد را می توان با رابیتس بست تا جلوی ریزش بتن را گرفت. این محصول به صورت گالوانیزه تولید می شود تا دچار زنگ زدگی نشود.  

آهن آلات مورد نیاز ساختمان سازی :

فلزات مختلفی در ساخت و ساز مورد استفاده قرار می گیرند که یکی از پرکاربردترین آنها آهن یا فولاد است. مهمترین آهن آلات ساختمانی به منظور آشنایی بیشتر با آنها در این مقاله معرفی شدند. افزایش آگاهی شما نسبت به ویژگی محصولات مختلف آهنی، باعث می شود شناخت و انتخاب بهتری به هنگام خرید آنها داشته باشید.

زنگ زدگی اگر به موقع زدوده نشود خسارت بزرگی ایجاد می کند. باوجود تمام خواص و مقاومتی که از آهن سراغ داریم، خوردگی یا زنگ زدگی می تواند قطعه فلزی را از بین ببرد یا ماشین آلات آهنی را از کار بیندازد. بنابراین لازم است به محض مشاهده زنگ زدگی برای زدودن آن اقدام شود. انواع روش های از بین بردن زنگ آهن در ادامه معرفی شده است، لازم است با توجه به وضعیت زنگ زدگی یکی از آنها را انتخاب و اجرا کنید. علاوه بر این اگر زنگ زدگی کوچک و ساده است می توان با روش های ساده و خانگی آنها را برطرف کرد که در انتهای مقاله به آنها اشاره شده است.

زنگ آهن چیست ؟

آهن یکی از پرمصرف ترین فلزات در اطراف ماست. باوجود تمام ویژگی های عالی یک نقطه ضعف دارد و آن زنگ زدگی است. زمانی که آهن در تماس طولانی با آب و رطوبت قرار می گیرد. با اکسیژن ترکیب می شود و درنهایت اکسید می شود البته اکسیژن به تنهایی نمی تواند سبب زنگ زدگی شود و به رطوبت هم نیاز دارد به همین دلیل اکسید شدن آهن در محیط های مرطوب بیشتر می شود. در این حالت یک لایه زنگ بر روی آهن ایجاد می شود که ظاهری رسوبی و قهوه ای-نارنجی رنگ دارد. آهن به دو صورت زنگ می زند:

• مخرب

هنگام زنگ زدگی یک لایه اکسید روی فلز ایجاد می شود و همین لایه جلوی پیشروی زنگ به لایه های زیرین را می گیرد اما اگر اکسید آهن پاک نشود به لایه های زیرین نفوذ می کند و قطعه می شکند.

• پایدار

زنگ زدگی به لایه های زیرین منتقل می شود و درنهایت منجر به شکستگی و از بین رفتن قطعه می شود بنابراین رسیدگی سریع را می طلبد.

از دیگر عوامل موثر بر تسریع زنگ زدگی آهن آب شور، مواد اسیدی و دی اکسید کربن است. زنگ زدگی نه تنها باعث فرسودگی آهن می شود بلکه ظاهری نامناسب هم برای این قطعه ایجاد می کند و کارایی آن را از بین می برد. زنگ زدگی آهن نوعی خوردگی است و اگر به موقع به آن رسیدگی نشود خسارات بزرگی برجای می گذارد. به طور مثال قطعات و ماشین آلاتی که بعضاً قیمت بالایی دارند اگر دچار زنگ زدگی شوند و خوردگی به لایه زیرین آنها منتقل شود کل سیستم را مختل می کند و دیگر آن قطعه یا ماشین قابل استفاده نخواهد بود.

پاک کردن زنگ زدگی آهن :

برای پاک کردن زنگ آهن روش های مختلفی اعم از روش های خانگی و صنعتی وجود دارد. طبیعتاً نمی توان از روش های خانگی در صنعت استفاده کرد. انتخاب اینکه از کدام روش صنعتی استفاده کنیم بستگی به عوامل زیر دارد :

• نوع قطعه
• اندازه قطعه
• میزان زنگ زدگی

علاوه بر این برخی روش ها نیازمند رعایت نکات ایمنی هستند یا آلودگی زیست محیطی ایجاد می کنند که این موارد نیز باید مدنظر قرار گیرد.

روش های رفع زنگ آهن :

بهتر است در وهله اول برای پیشگیری از زنگ زدگی اقداماتی را انجام داد. مثل استفاده از پوشش های ضدزنگ گالوانیزه، عایق و یا استفاده از آلیاژهای خاص آهن که با ترکیبات منحصر به فردی که دارند مقاومت خوبی دربرابر زنگ زدگی ایجاد می کنند. اما در صورتی که زنگ زدگی اتفاق افتاد باید با توجه به موارد ذکر شده از یکی از روش های زیر استفاده کرد.

سند بلاست :

لازم است بدانید! تنفس ذرات معلق موجود در فضا ناشی از اجرای این روش برای افراد مضر است بنابراین قبل از شروع این نکته را مدنظر داشته باشید.

زیرمجموعه روش ساب پاشی است که در آن پاکسازی با ساینده های طبیعی و فشار هوا انجام می شود. استفاده از این روش برای از بین بردن زنگ آهن بسیار کاربردی و معروف است. در این روش "سند" که در زبان انگلیسی به معنای شن(ماسه) است را با فشار بالای هوا به سطح فلز مورد نظر پرتاب می کنند تا از این طریق اکسیدهای آهن زدوده شود. هوا هم به عنوان منبع نیرو شن وماسه را به سمت آهن زنگ زده پرتاب می کند. با کنترل شدت هوای خروجی می توان ضخامت های مختلف زنگ آهن را از روی سطح پاک کرد.

روش سندبلاست یک روش قدیمی و محبوب است که در آن از مواد شیمیایی استفاده نمی شود علاوه بر زدودن زنگ آهن برای از بین بردن مواد دیگری مثل گرد و غبار، روغن و گریس هم استفاده می شود همچنین برای آماده کردن سطوح جهت رنگ آمیزی.

این روش برای همه سطوح مورد استفاده قرار نمی گیرد، به خصوص سطوح نرم و همچنین ممکن است هنگام انجام عملیات سند بلاست سطح موردنظر پاره شود.

شات بلاست :

مشابه روش سند بلاست است و زیر مجموعه روش ساب پاشی با این تفاوت که در این روش به جای شن و ماسه از ساچمه های فلزی سیلیسی برای از بین بردن زنگ آهن استفاده می شود. علاوه بر زدودن زنگ آهن می توان برای ایجاد سطوح هموار و بهبود سختی هم از این روش استفاده کرد.

ساچمه های فلزی که در این روش استفاده می شوند می توانند لایه های ضخیم تر زنگ آهن را نیز بزدایند به همین دلیل کاربرد بیشتری نسبت به روش سندبلاست دارند. از طرفی این روش فقط برای قطعات بزرگ قابل استفاده است چون فشار بالایی وارد می کند اما سند بلاست را می توان برای قطعات کوچک هم استفاده کرد.

محافظت از خود دربرابر ذرات معلق، در این روش هم حائز اهمیت است.

واترجت : 

"واتر" که در زبان انگلیسی به معنای آب است ماده ای است که در این روش برای از بین بردن زنگ آهن مورد استفاده قرار می گیرد به این صورت که آب با فشار زیاد بر قطعه موردنظر اعمال می شود. دستگاه واترجت مجهز به :

• یک نازل قوی است که فشار آب را به انرژی مکانیکی تبدیل می کند.
• پمپ فشار قوی
• شلنگ فشار قوی
• گان اسپری آب
• پمپ بوستر
• فیلتر

است و به این صورت کار می کند که ابتدا فشار آب به مقدار زیادی افزایش می یابد و بعد از عبور از فیلتر ها با فشار بسیار زیادی پرتاب می شود. این فشار زیاد آب توانایی زدودن زنگ آهن را دارد اما کنترل فشار در این روش بسیار مهم است و لازم است توسط نیروی متخصص تنظیم شود. برخلاف دو روش دیگر استفاده از واترجت، آلودگی برای افراد ایجاد نمی کند.

لیزر :

یکی از بروزترین روش هاست که با مقدار کمی انرژی، این کار را انجام می دهد. در این روش پرتوهایی با توان بالا را به قطعه مورد نظر می تابانند و این کار باعث عاری شدن فلز از زنگ زدگی می شود. لیزر علاوه بر آهن برای تمیز کردن سطح فلزات دیگری مانند مس و آلومینیوم هم استفاده می شود.

مزایای این روش سرعت بالا، بهینه بودن مصرف انرژی، کاربرد فراگیر و استفاده نکردن از مواد شیمیایی است همچنین روش هایی که پیشتر ذکر شدند برای سطوحی در دمای پایین و معمولی مناسب هستند اما لیزر می تواند برای ابزاری که در دمای بالا کار می کنند نیز به از بین بردن زنگ آهن کمک کند.

اسید شویی :

روش محبوب برای از بین بردن زنگ آهن است. در این روش از اسیدهایی مثل اسید اگزالیک برای زدودن زنگ آهن استفاده می شود به این صورت که دو تا سه قاشق اسید را درون یک گالن آب می ریزند و آهن زنگ زده را در آن قرار می دهند براساس مقدار زنگ زدگی یا ابعاد قطعه مدت زمان غوطه وری در اسید متفاوت است. اسید محلول در آب با زنگ آهن واکنش می دهد، به راحتی آن را در خود حل می کند و در نهایت یک محلول بی رنگ ایجاد می شود. سرانجام لازم است قطعه موردنظر شسته شود و پس از آن دیگر هیچ اثری از زنگ بر روی فلز نخواهد بود اما برای اطمینان از پاک شدن قطعه می توانید آن را در محلول بی کربنات سدیم هم قرار دهید چون باقی ماندن اسید بر روی قطعه نیز سبب خوردگی آن می شود.

اسید شویی حتی زنگ زدگی های قدیمی آهن را هم پاک می کند و نقطه ضعف این روش مصرف زیاد آب و تولید پسماند اسیدی است که در طبیعت باقی می ماند.

الکترولیز :

ساده ترین روش از بین بردن زنگ آهن است. این روش نیاز به آند، کاتد، محلول الکترولیت و یک آداپتور دارد. پس از انجام مراحل لازم، زنگ زدگی ها به عنوان آند توسط محلول الکترولیت به سمت کاتد رفته و بر روی آن رسوب می کنند این فرآیند باتوجه به میزان زنگ زدگی ممکن است چند روز طول بکشد و بعد از آن لازم است قطعه به خوبی با آب شسته شود تا آثار محلول از سطح آن پاک شود.

روش های دیگر برای از بین بردن زنگ آهن :

• استفاده از محلول آماده زدودن زنگار آهن

برای مقیاس های بزرگ به صرفه نیست و برای پروژه های کوچک و خانگی کاربرد دارد.

• استفاده از شعله

دارای ریسک است چون حرارت باعث آسیب به قطعه می شود.

• استفاده از اسیدهایی مثل فسفریک، سیتریک و سولفوریک
• استفاده از اسپری زنگ زدا

علاوه بر این، روش های ساده و خانگی زدودن زنگ آهن عبارت اند از:

• استفاده از سرکه سفید
• استفاده از لیمو
• استفاده از جوش شیرین
• استفاده از جوهر لیمو
• استفاده از  سیب زمینی
• استفاده از نوشابه

با زنگ زدگی آهن چه کنیم؟

آهن که یکی از فراوان ترین عناصر پوسته زمین است درکنار خواص و ویژگی های جذاب و منحصر به فردی که دارد در مقابل اکسیژن و رطوبت آسیب پذیر است و دچار زنگ زدگی می شود. برای از بین بردن اکسید آهن که به صورت رسوب و به رنگ قهوه ای و نارنجی است روش های مختلفی وجود دارد که باید بر اساس مقدار زنگ زدگی، نوع قطعه و ابعاد آن یکی از آنها را برگزید.

انواع روش ها در این مقاله معرفی شد که آشنایی با آنها می تواند به شما در انتخاب بهترین روش کمک کند

آلیاژ از ترکیب چند عنصر که یکی از آنها معمولا فلز است ساخته می شود و این ترکیب شیمیایی به وفور در اطراف ما وجود دارد. از فولادی که در ساختمان منزلتان به کار رفته تا فلز گران بهای طلا! آلیاژ هستند.

آلیاژها می توانند خواص فلز پایه را بهبود دهند و به دو دسته آهنی و غیرآهنی تقسیم می شوند. مهمترین آلیاژهای آهن و خواص هرکدام در ادامه معرفی خواهد شد.

آلیاژ چیست ؟

آلیاژ، لغتی فرانسوی است به معنای ترکیب کردن. آلیاژ از ترکیب یک فلز با یک یا چند عنصر دیگر به وجود می آید. خواص فلز حاصل از این ترکیب متفاوت با فلز اصلی است. ترکیب این عناصر با یکدیگر معمولا پس از مذاب کردن آنها انجام می شود. در حین این فرآیند اتم های عناصر به هم می پیوندند که گاهی این پیوند به طور کامل و گاهی بخشی و قسمتی.

البته گاهی برای ترکیب دو عنصر آنها را به مرحله مذاب نمی رسانند و فقط حرارت می دهند تا ترکیبشان به هم بپیوندند. فلز اصلی در این فرآیند را فلز پایه می گویند. باتوجه به اینکه میزان همگنی در اختلاط عناصر چقدر است آلیاژ ها به دو دسته همگن و غیرهمگن تقسیم می شوند. همچنین براساس تعداد عناصر موجود در آن آلیاژ را دوتایی، سه تایی و چندتایی نام گذاری می کنند.

هدف از ساخت آلیاژ چیست؟

دلایل مختلفی برای ساخت آلیاژ وجود دارد که برخی از آنها عبارت اند از :

• افزایش درجه سختی فلزات
• پایین آوردن نقطه ذوب
• افزایش استحکام کششی
• افزایش مقاومت دربرابر زنگ زدگی
• تغییر رنگ

خواص فیزیکی انواع آلیاژ با نمودار فازی توصیف می شود

انواع آلیاژ :

آلیاژ ها با توجه به فلز پایه شان به دو دسته تقسیم می شوند که عبارت اند از:

• آهنی

فلز پایه در این نوع آهن است. در میان این دسته، فولاد از مهمترین آلیاژهای آهن است. در ساخت این نوع از آلیاژ علاوه بر کربن از عناصر دیگری مانند منگنز، سیلسیوم و آلومینیوم نیز استفاده می شود. به ویژگی انواع آلیاژ آهنی ساخته شده با این عناصر در ادامه اشاره خواهد شد.

• غیرآهنی

فلز پایه در این آلیاژها غیر از آهن است. برنج از مهمترین انواع آلیاژ غیرآهنی است.

 انواع آلیاژ آهنی :

تقسیم بندی های متفاوتی برای مهمترین آلیاژهای آهن صورت می گیرد که به چند مورد آن اشاره می کنیم.

سه دسته اصلی آلیاژهای آهنی عبارت اند از :

• آهن فرفوژه
• چدن
• فولاد

آهن فرفوژه :

تقریبا ساخته شده از آهن خالص است. این آهن در برابر زنگ زدگی مقاومت خوبی دارد چون درون آن سرباره وجود دارد. همچنین انعطاف پذیری بالا در هنگام گرم و سرد شدن از ویژگی های خوب این آهن است علاوه بر این جوش پذیری بسیار خوبی هم دارد که یکی از علل آن کربن بسیار پایین در ترکیب این آلیاژ است.

از این آهن در تولید مبلمان خانگی، زیور آلات، سیم خاردار، میخ و زنجیر استفاده می شود.

چدن :

از سه عنصر اصلی تشکیل شده است. آهن خام ذوب شده، کک و سنگ آهک. این مواد در یک کوره تولید می شوند و سپس در قالب قرار می گیرند.

چدن قابلیت، ماشین کاری، فرز کاری و لحیم کاری خوبی دارد و نقطه ضعف آن این است که باید قبل از جوشکاری گرم شود. چدن انواع مختلفی دارد چدن خاکستری، سفید یا چدن چکش خوار. اگر در چدن خاکستری خنک شدن با آرامی صورت گیرد، کربن به شکل تکه های کوچک گرافیت در سرتاسر فلز پخش خواهد شد. حال اگر در چدن خاکستری کربن به صورت کامل حل شود و ترکیب شود و فلز مذاب به سرعت سرد شود چدن سفید ایجاد می شود که فلزی سخت و درعین حال شکننده است. چدن چکش خوار نیز از حرارت دادن چدن سفید به دست می آید.   

فولاد :

فولاد از ترکیب آهن و کربن تشکیل می شود علاوه بر این دو، عناصر دیگری نیز در این آلیاژ استفاده می شوند که عبارت اند از:

• کروم : باعث افزایش سختی، مقاومت در برابر خوردگی و ضربه می شود.
• نیکل : افزایش استحکام و شکل پذیری
• منگنز : مقاومت دربرابر سایش، نورد گرم و همچنین آهنگری آسان تر
• مولیبدن : افزایش سختی پذیری و بهبود خستگی
• تنگستن : حفظ سختی فولاد در دماهای بالا
• سیلیکون : افزایش سختی و مقاومت دربرابر خوردگی
• وانادیوم : کمک به کنترل اندازه دانه
• تیتانیوم و کلمبیوم : مقاومت در برابر خوردگی

 فولاد قابلیت ماشین کاری، جوشکاری و آهنگری دارد و براساس کربن موجود به دسته های مختلفی تقسیم می شود که هرکدام ویژگی خاص خود را دارند.

فولاد کم کربن : نرم و انعطاف پذیر است و به راحتی برشکاری و نورد می شود. استحکام کششی خوبی دارد اما دربرابر خوردگی ضعف دارد.

فولاد کربن متوسط : برای ماشین کاری و آهنگری قطعاتی که به سختی و استحکام سطحی نیاز دارند استفاده می شود. ممکن است عملیات حرارتی بر روی این فولاد پس از ساخت هم انجام شود. در حین جوشکاری آلیاژ مذکور ناحیه جوش در صورت سردشدن به سرعت سخت می شود.

فولاد پرکربن : به سختی جوش می خورد و به شکل ورقی، سیمی و میله ای ساخته می شود تا برای ماشین کاری قبل از عملیات حرارتی مناسب باشد. پس از ساخت برای مقاومت در برابر تنش برشی و سایش بالا عملیات حرارتی بر روی آن انجام می شود.

تقسیم بندی دیگری برای انواع آلیاژ آهن به شرح زیر است.

• فریت آلفا : محلول جامد کربن در آهن آلفا، فریت نامیده می شود. نوع پیوند در این ترکیب بین نشین است یعنی اتم های کربن بین زنجیره بلوری آهن قرار می گیرند. کربن به میزان کمی در فریت و در دمای 723 درجه حل می شود. هرچه دما کمتر شود حل شدن کربن کاهش می یابد.

• آستنیت :  محلول جامد کربن در آهن گاما را آستنیت می نامند. مشابه فریت آلفا، اتم های کربن به صورت بین نشین اما به میزان بیشتری در شبکه آهن حل می شوند بنابراین حلالیت کربن در آن خیلی بیشتر از فریت است.

• سمانتیت : ترکیب فلزی بین آهن و کربن است که ساختاری شکننده دارد و 5 نوع سمنتیت وجود دارند که عبارت اند از: سمنتیت اولیه، یوتکتیکی، ثانویه، یوتکتوئیدی، ثالیه.

این 5 نوع از نظر ساختار کریستالی، درصد کربن، نقطه ذوب و خواص فیزیکی و مکانیکی مشابه هستند و تنها تفاوت آنها در مرجع شان است.

• فریت دلتا : محلول جامد کربن در آهن دلتا را فریت دلتا می نامند.

• لدبوریت : مخلوط یوتکتیکی از آستنیت و سمانتیت را لدبوریت می نامند. مهم است بدانید که آستنیت در دمای محیط پایدار نیست.

• پرلیت : از واکنش یوتکتوئیدی فریت و سمانتیت به دست می آید.

0.01 درصد از کربن حل شده در آهن تشکیل محلول جامدی به نام فریت را می دهد. اگر این مقدار به 6.67 درصد برسد ماده حاصله سمنتیت است. این دو مهمترین آلیاژهای آهن با عناصر آهن و کربن هستند و هرچه مقدار کربن بیشتر باشد سمنتیت بیشتری تولید می شود و در نتیجه آلیاژ سخت تر و شکننده تری ایجاد می شود.

استفاده گسترده از مهمترین آلیاژهای آهنی به این دلیل است که :

• ترکیبات دارای آهن در پوسته زمین به وفور یافت می شود.
• تولید آنها اقتصادی است.
• آلیاژهای آهنی متنوع هستند و خواص منحصر به فردی دارند.

یکی از بزرگترین عیوب آلیاژهای آهنی ضعف در برابر خوردگی است. البته افزودن کروم به فولاد مقاومت آن دربرابر خوردگی را افزایش می دهد و فولاد ضدزنگ ایجاد می کند.

تاثیر آلیاژ چیست ؟

آلیاژها که از ترکیب یک فلز و سایر عناصر ساخته می شوند باعث بهبود خواص فلز پایه می شوند. مهمترین آلیاژهای آهن هم به همین ترتیب متاثر از عناصر تشکیل دهنده خود خواص منحصر به فردی دارند. انواع آلیاژ آهنی در این مقاله معرفی شد که آشنایی با آنها می تواند درک بهتری از این ترکیب جذاب به شما بدهد.

روش استخراج آهن :

آهن یکی از فراوان ترین عناصر پوسته زمین است که برای استفاده از آن باید مراحل متعددی طی شود. از اکتشاف تا تولید آهن خالص. این مراحل مورد بررسی قرار خواهدگرفت و روش استخراج آهن نیز تشریح می شود.

آهن چیست؟

اطراف ما پر است از وسایلی که از آهن تولید شده است. این فلز یکی از پرمصرف ترین ها در صنایع مختلف مثل صنعت ساختمان، صنعت خودروسازی، الکترونیک و مواردی از این دست است.

 آهن نام عنصری است که با نماد Fe در جدول مندلیف شناخته می شود. این عنصر به صورت خالص در طبیعت یافت نمی شود بلکه به صورت سنگ آهن موجود است و طی فرآیندهایی ابتدا استخراج و سپس به آلیاژهای مختلف تبدیل می شود که مهترین آن فولاد است.

عیار پارامتر مهم دیگری است که باید آن را شناخت زیرا معیاری برای تشخیص ارزشمند بودن سنگ آهن است. عیار آهن درصد آهن خالص موجود در سنگ آهن است. سنگ آهن در طبیعت به پنج نوع مختلف تقسیم می شود. هماتیت، مگنتیت، لیمونیت، گوتیت و سیدریت. هماتیت و مگنیتیت دارای 70٪ آهن هستند و از بین انواع نام برده به دلیل درصد بالاتر آهن اهمیت بیشتری دارند. روش استخراج آهن در ادامه بررسی خواهد شد.

آهن؛ از اکتشاف تا ذوب

اکتشاف : مکان هایی که احتمال وجود سنگ آهن در آنها هست(معدن) شناسایی می شوند.

استخراج : 2 روش استخراج آهن وجود دارد و با تجهیزات مخصوص، سنگ آهن از زمین بیرون می آید.

فرآوری : با انجام چندمرحله مواد باارزش و بی ارزش تفکیک می شوند.

ذوب : مواد فرآوری شده، ذوب و به آهن خالص تبدیل می شوند

معدن آهن :

معدن آهن که به آن کانسار هم می گویند محلی با مقدار قابل توجهی آهن است. ذخیره معدن هم مقدار سنگ آهن قابل استخراج است که برای کشور ایران مقدار آن 3میلیارد تن است این مقدار کشورمان را در میان 10 کشور برتر جهان از نظر ذخایر آهن قرار داده است. سنگ آهن موجود در کانسار باید عیار قابل قبولی داشته باشد تا استخراج آن صرفه اقتصادی داشته باشد. عیار خوب و اقتصادی 70٪ است و اگر عیار کمتر از 60٪ باشد مناسب نیست.

معدن آهن یا در عمق 1000 متری زمین است یا 2000 متری و این عامل به همراه شکل معدن، تجهیزات موجود و عیار سنگ آهن که پیشتر به آن اشاره شد بر نحوه استخراج معدن تاثیر می گذارند.

 اکتشاف آهن :

یافتن مکانی که معدن آهن در آنجا قرار دارد تعریف ساده اکتشاف است. اکتشاف خود مراحل مختلفی دارد از پی جویی مقدماتی تا اکتشاف نهایی. علاوه بر اینکه مقدار ذخیره معدن مهم است. آهن موجود در کانسار هم باید عیار مناسبی داشته باشد. روش های مختلف اکتشاف آهن عبارتند از:

• برداشت زمین شناسی
• ژئوشیمی
• بیوشیمی
• عکس برداری هوایی
• برداشت الکتریکی
• برداشت ژئوفیزیک
• حفر گمانه

برای مثال برداشت زمین شناسی در مرحله پی جویی انجام می شود و زمین شناسان با بررسی نواحی مستعد در این مرحله آثار وجود کانسار را بررسی می کنند و در صورت تایید مرحله بعدی انجام می شود.

مرحله بعدی اکتشاف هم با توجه به خواص سنگ های کشف شده تعیین می شود و درنهایت هم برای اطمینان کامل از عیار آهن و ذخیره سنگ آهن، منطقه حفر می شود و نمونه های به دست آمده آزمایش می شوند.

2 روش استخراج آهن :

استخراج آهن با روش های مختلفی انجام می شود انتخاب هریک از روش ها به عمق سنگ آهن، مسائل اقتصادی و شکل کانسار بستگی دارد انواع روش های استخراج آهن عبارت اند از:

• استخراج روباز
• استخراج زیرزمینی

اکثر معادن دنیا با روش استخراج روباز مورد استفاده قرار می گیرند. کلیت مراحل استخراج آهن به شرح زیر است:

1. حفاری

چندین چاله با دستگاه حفاری و الگوی مشخص ایجاد می شود و درون این چاله ها ماده منفجره قرار می گیرد.

2. انفجار

برای خردکردن سنگ ها این کار را انجام می دهند که توسط ماده ای به نام سوخت آمونیوم نیترات یا آنفو انجام می شود. محل را از کارکنان و وسایل تخلیه می کنند و آنها را در مکان امنی اسکان می دهند سپس انفجار انجام می شود.

3. بارگیری

از تجهیزات خاصی برای این کار استفاده می شود که معمولا شاول و کامیون است. شاول که ظرفیت های مختلفی دارد مواد خرد شده را از روی زمین جمع می کند و درون کامیون می ریزد.

4. باربری

آخرین مرحله استخراج، باربری مواد است در این مرحله دامپتراک که مشابه کامیون است. مواد را با توجه به نوع آن به محل فرآوری یا دپو منتقل می کند. اگر ماده مورد نظر معدنی باشد به محل فرآوری رفته و اگر باطله باشد به محل دپو می رود.

استخراج روباز :

هنگامی که کانسار آهن توده ای شکل و به سطح زمین نزدیک است از روش های روباز به منظور استخراج آهن استفاده می شود.

در این روش استخراج آهن ابتدا موادی که بالای کانسار هستند توسط ماده منفجره خرد می شوند و سپس به محل دیگری منتقل می شوند و بعد از رسیدن به ماده معدنی اصلی عملیات حفاری، انفجار، بارگیری و باربری سنگ آهن بر حسب اینکه ماده به دست آمده معدنی یا باطله باشد به سمت محل دپو یا کارخانه فرآوری انجام می شود.

استخراج زیرزمینی:

 هنگامی که کانسار آهن در قسمت عمیق تری از زمین باشد یا استفاده از روش روباز هزینه بالایی داشته باشد استخراج آهن با این روش انجام می شود.

در این روش استخراج آهن ابتدا یک شفت یا چاه حفر می شود تا به تراز ماده معدنی برسد سپس حفر تونل انجام می شود و مراحل حفاری، انفجار، بارگیری و باربری صورت می گیرد.

فرآوری سنگ آهن استخراج شده :

در این مرحله مواد با ارزش و بی ارزش از هم تفکیک می شوند. این فرآیند هم روش های مختلفی برای انجام دارد اما روش کلی عبارت است از:

1. سرند کردن
2. خردایش
3. خوراک دهی
4. آسیاب کردن
5. جدایش ثقلی
6. جدایش مغناطیسی

سرند کردن :

این کار توسط دستگاه سرند ارتعاشی انجام می شود و مرحله بسیار مهمی است. قبل از خردایش سنگ ها، قطعات کوچک توسط سرند جدا می شوند این کار وزن موادی که در مرحله بعد روی سنگ شکن می روند را کاهش می دهد در نتیجه بهره وری بالاتر می رود زیرا هرچه قطعات ریز بیشتر باشند انرژی مصرفی افزایش پیدا می کند.

خردایش :

هدف خردایش و سپس دپو کردن مواد، بهبود فرآیند فرآوری و کاهش اتلاف وقت در مراحل بعدی است. بعد از سرند، قطعاتی که بزرگتر هستند به بخش سنگ شکن انتقال داده می شوند که انواع مختلفی دارند. سه نوع مورد استفاده در خردکردن سنگ آهن عبارت اند از: فکی، ژیراتوری و مخروطی.

خردایش به قدری ادامه پیدا می کند تا سنگ آهن به ابعاد موردنظر برسد سپس به محل دپو منتقل می شود.

خوراک دهی :

با انبارکردن مواد معدنی اگر دستگاه سنگ شکن نیاز به تعمیر داشته باشد فرآیند فرآوری متوقف نمی شود و علاوه بر این خوراک دهی به آسیاب هم به صورت مداوم انجام می شود. در نتیجه ثبات این فرآیند تضمین می شود.

آسیاب کردن :

در این مرحله ماده معدنی برای مدت معین درون آسیاب قرار می گیرد که مدت به سختی مواد، سرعت آسیاب، اندازه خوراک و اندازه نهایی موردنظر بستگی دارد. مواد خروجی از آسیاب توسط سیکلون یا صفحه لرزان تقسیم بندی می شوند. به این ترتیب ذرات بزرگ به مراحل قبلی و ذرات کوچک به مرحله بعد انتقال می یابند.

جدایش ثقلی:

این فرآیند توسط مارپیچ های مخصوص و آب صورت می گیرد و در طی آن ذرات سنگین و سبک آهن توسط نیروی گریز از مرکز از هم جدا می شوند. مخزنی در انتهای مارپیچ وجود دارد که مواد معدنی را در خود جمع می کند و همچنین مواد سبک را از فرآیند خارج می کند. به ماده جمع شده در مخزن کنستانتره می گویند این مرحله بسته به اینکه چه میزان جدایش نیاز است تکرار می شود.

جدایش مغناطیسی:

برای افزایش عیار سنگ آهن مواد جمع شده در مرحله قبل مستقیم وارد جدایش مغناطیسی می شوند چون کنستانتره به دست آمده از جدایش ثقلی از مقدار کمی سنگ آهن تشکیل شده است.

طبلک های مغناطیسی موجود در این فرآیند مواد مغناطیسی را به خود جذب می کنند و همچنین مواد سبک جداشده در مرحله قبل درون کوره پخته می شوند تا آهن موجود در آنها جدا شود.

در انتهای فرآیند فرآوری، گندله سنگ آهن حاصل می شود که طی مراحلی آن هم تبدیل به آهن اسفنجی می شود. گندله ها به کارخانه ذوب آهن منتقل می شوند تا آهن خالص تولید شود.

معادن استخراج آهن :

2٪ از کل منابع آهن جهان در اختیار ایران است که در نقاط مختلفی شناسایی شده اند. معدن چغارت بافق یزد مهمترین معدن سنگ آهن در ایران به شمار می رود و یک سوم ذخایر سنگ آهن در کل کشور را داراست که کارخانه ذوب آهن اصفهان را هنگام تاسیس تغذیه می کرد.

معدن سنگ آهن چادرملو بزرگ ترین تولید کننده کنستانتره سنگ آهن است که در کویر مرکزی واقع شده است. موجودی ذخایر این معدن 320 تن است که انتظار می رود تا 10سال آینده به پایان برسد.

معدن سنگ آهن گل و گهر سیرجان بزرگترین معدن شناخته شده سنگ ٱهن خاورمیانه است که 1میلیارد تن ذخیره احتمالی و 219 میلیون تن ذخیره قطعی دارد. این معدن تولیداتی به صورت گندله، کنستانتره و سنگ دانه بندی شده دارد.

معدن سنگ آهن سنگان در نزدیکی مشهد است که 600 سال پیش با عنوان معادن سنگ آهن خواف معرفی شد. میزان ذخیره این معدن 2.1 میلیارد تن برآورد شده است.

آهن و روش استخراج آن:

آهن یکی از پرکاربردترین فلزات در جهان است که دنیای پیرامون ما را به شکل امروزی درآورده است. روش استخراج آهن شامل مراحل گوناگونی است که به آنها اشاره شد اما قبل از استخراج باید اکتشاف به درستی صورت گیرد تا اطمینان حاصل شود که استخراج معدن مذکور صرفه اقتصادی دارد یا خیر. بعد از استخراج نیز فرآوری و ذوب آهن انجام می شود تا آهن خالص به دست آید..

آهن فلزی است که از هزاران سال پیش مورد استفاده بشر بوده است. اما این فلز ارزشمند و حیاتی به صورت خام در طبیعت یافت نمی شود و نیاز است مجموعه ای از عملیات و فرآیندها روی آن صورت گیرد تا به حالت قابل استفاده در صنعت تبدیل شود.

برای انجام این کار دو روش تولید آهن مرسوم در تمام دنیا وجود دارد که هرکدام شامل گام های متعدد و پیچیده ای هستند. سعی شده این گامها و این فرآیندها به سادگی در این مقاله تشریح شوند همچنین فولاد، آهن و چدن با یکدیگر تفاوت هایی دارند که مورد بررسی قرار خواهند گرفت.

آهن چیست؟

آهن و فولاد از مهمترین فلزات در صنایع مختلف هستند و بدون آنها حیات بسیاری از کارها و صنایع به پایان خواهد رسید. صنعت ساختمان، صنعت کشاورزی، خودروسازی و سایر صنایع از این دست وابسته به آهن هستند اما آهن چیست؟

استفاده از آهن قدمتی دیرینه دارد. مصریان چند هزار سال پیش برای ساخت سلاح و ادوات از آهن استفاده می کردند. آهن پس از آلومینیوم فراوان ترین عنصر پوسته زمین است. نماد آن Fe و عدد اتمی آن 26 است. این عنصر با آب و هوا واکنش می دهد و تشکیل اکسید می دهد و همین موضوع باعث شده که آهن به صورت خالص در طبیعت موجود نباشد و بیشتر به شکل سنگ آهن در طبیعت یافت شود.

مراحل تولید آهن :

سنگ آهن در انواع مختلفی در طبیعت وجود دارد که عبارت اند از: هماتیت، گوتیت، لیمونیت، مگنتیت و سایرین. هر کدام از این انواع، فرآیند استخراج خاصی دارند که بسیار پیچیده و تخصصی است به علاوه فرآیند تولید آهن هم بسیار پیچیده است و توسط کارخانه هایی با دستگاه های عظیم انجام می شود.

اکثر کشورهای برتر تولید کننده فولاد از 2 روش اصلی برای تولید استفاده می کنند که عبارتند از :

• کوره قوس الکتریکی یا احیای مستقیم (EAF)
• کوره بلند یا کنورتور (OBC)

چین به عنوان بزرگترین تولید کننده فولاد در جهان 88٪ تولید خود را با روش کوره بلند انجام می دهد و کشورمان ایران که دهمین تولید کننده برتر جهان است بیش از 90٪ تولید خود را با روش کوره قوس الکتریکی انجام می دهد به طور مثل در کارخانه ذوب آهن اصفهان از روش کوره بلند و در کارخانه های فولاد اهواز و مبارکه اصفهان از روش احیای مستقیم استفاده می شود.

روش تولید آهن توسط کوره قوس الکتریکی یا احیای مستقیم :

جدیدتر از روش کوره بلند است، بسیار کارآمد و همچنین مقرون به صرفه است و پایه این روش تولید آهن، استفاده از آهن اسفنجی و قراضه آهن است.

سنگ آهن و زغال در طی فرآیند احیای مستقیم به صورت آهن اسفنجی درمی آیند. آهن اسفنجی دارای ساختاری اسفنج مانند(متخلخل) است و بالای 92٪ آهن دارد. در روش احیای مستقیم سنگ معدن را به گندله تبدیل می کنند و سپس گندله های ریز را از آن جدا می کنند تا باقی مانده را به کوره انتقال دهند. در مرحله بعد بدون تغییر حالت جامد، اکسیژن اکسید آهن را از گندله جدا می کنند و بعد آهن اسفنجی را با قراضه آهن وارد کوره قوس الکتریکی می کنند.

به طور کل در طی این مراحل، آهن اسفنجی به همراه آهک و کک وارد کوره قوس الکتریکی می شود ناخالصی های آهن اسفنجی از فولاد مذاب جداسازی می شود و فولاد در کوره باقی می ماند. فولاد باقی مانده نیز به روش های گوناگون به واحد ریخته گری ارسال و سپس نورد می شود تا محصول نهایی تولید شود.

شاید فکر کنید کک چیست؟ کک ماده ای جامد، پرکربن و جایگزین زغال است که نقش تامین انرژی، احیا آهن و ایجاد تخلخل برای عبور گازهای احیاکننده را دارد.

روش تولید آهن توسط کوره بلند :

روش تولید آهن در اکثر کشورهای مختلف تولید کننده فولاد به این صورت است که سنگ آهن، آهک و کک وارد کوره می شوند. کک با دمش هوا و اکسیژن می سوزد و این کار گرمای لازم برای ذوب سنگ آهن را تامین می کند حین افزایش درجه حرارت منواکسید کربن آزاد شده و درنهایت فرآیند پایان می یابد. گام به گام این روش تولید آهن به شرح زیر است:

مرحله اول خردکردن است و قطعات بزرگ سنگ معدن به اندازه های کوچکتر شکسته می شوند. در مرحله بعد ناخالصی ها حذف می شوند. این کار با دو روش مغناطیسی و الکتریکی انجام می شود که منجر به افزایش غلطت آهن می شود. ناخالصی های شیمیایی هم طی فرآیندی که به آن کلسینه می گویند حذف می شوند معمولا بهترین مقاطع فولادی آنهایی هستند که فاقد ناخالصی هستند.

پس از حذف ناخالصی ها، سنگ آهن، آهک و کک در واحدهایی به نام زینترینگ فشرده سازی و جامد می شوند.

و در مرحله بعد این مواد به کوره منتقل می شوند. کوره های مورد استفاده بسیار بلند هستند و گاهی 60 متر ارتفاع دارند که با سنگ های مقاوم دربرابر حرارت پوشیده شده اند. چندین واکنش شیمیایی مختلف به طور همزمان در کوره انجام می شود. از قسمت بالای کوره، سنگ آهن، آهک و کک را که گدازآور یا بار کوره است وارد می کنند. مواد گدازآور با توجه به ترکیب مواد بار کوره به دو صورت اسیدی و بازی هستند. اگر سنگ آهن بازی باشد ماده کداز آور اسیدی است و اگر سنگ آهن اسیدی باشد ماده کدازآور بازی است. دو کار توسط این مواد انجام می شود:

• ذوب کردن ناخالصی های موجود در سنگ آهن که نقطه ذوبشان از درجه حرارت کوره بالاتر است.

• هنگام احیای سنگ آهن برخی عناصر دیگر هم احیا می شوند که یا با آهن ترکیب یا در آن حل می شوند و نمی توان آنها را جدا کرد. موارد گداز آور قبل از اینکه این مواد با آهن ترکیب شوند با آنها ترکیب می شوند.

در مرحله بعد، از پایین کوره هوای گرم(که گاهی با اکسیژن تقویت می شود)، با شدت بالا دمیده می شود. برای به دست آوردن یک تن آهن خام، حدود 6تن هوا لازم است! این هوای گرم وقتی با کک ترکیب می شود مقدار قابل ملاحظه ای گرما تولید می کند.

دی اکسید کربن افزایش پیدا می کند با کک واکنش می دهد و حاصل این واکنش مونواکسید کربن است. مونواکسید کربن، اکسیژن را از اکسید آهن می گیرد و تشکیل آهن و دی اکسید کربن می دهد. درنهایت آهن به سمت انتهای پایینی کوره می رود و از آنجا خارج می شود به این آهن، چدن می گویند چون شکننده است و حاوی 2 تا 5 درصد کربن و سایر ناخالصی ها است. این چدن در قالب ریخته می شود که از آن بیشتر برای ساخت فولاد استفاده می کنند چون فولاد قوی تر و مفیدتر از آهن است.

سنگ آهک که به زدودن ناخالصی ها کمک می کند با آنها واکنش داده و حاصلش خاکستر و سرباره می شود. در واقع  سرباره، ماده مذابی است که بر اثر واکنش با مواد گدازآور، سنگ آهن، سوخت و ناخالصی های فلز به وجود می آید. سرباره فلز را از اکسید شدن به وسیله هوای ورودی محافظت می کند. سرباره هم به سمت انتهای پایینی کوره می رود اما چون وزن مخصوص آن با آهن متفاوت است و همچنین با آهن ترکیب نمی شود در لایه ای بالاتر از آن قرار می گیرد و به مرور از کوره تخلیه می شود. از سرباره می توان در ساخت جاده ها استفاده کرد. گازهای دی اکسید کربن و نیتروژن هم از بالای برج به عنوان گازهای خروجی خارج می شوند و خود کوره هم روزی 10 تا 20 بار تمیز می شود تا آهن و سرباره آن کاملا خارج شوند.

فرآیند تولید آهن آلات :

آهن و فولاد که حیات ما به شکل امروزی، وابسته به آنهاست از دیرباز مورد استفاده بشر بوده اند. کشورهای مختلفی تولیدکنندگان فولاد در جهان هستند که اکثر آنها از دو روش تولید آهن 1- کوره قوس الکتریکی یا احیا مستقیم و 2- کوره بلند یا کنورتور برای تولید آهن استفاده می کنند. فرآیند تولید آهن آلات پیچیده است اما مراحل هر دو روش به سادگی بیان شد تا بیشتر با این صنعت بزرگ آشنا شوید.

قیمت تمام شده آهن آلات فقط شامل قطعات فولادی نیست! هزینه حمل و نقل نیز به عهده خریدار است. این هزینه متاثر از عوامل مختلفی است. از نوع بار و مسافت تا نوع وسیله حمل و نقل و سایر عوامل. مواردی که هزینه حمل و نقل را تحت تاثیر قرار می دهند، انواع روش باربری آهن آلات و وسابل نقلیه مورد استفاده در ادامه بررسی می شود.

نکات مهم در حمل و نقل آهن آلات :

هنگام باربری آهن آلات باید موارد مختلفی را رعایت کنیم. برخی از نکات قبل و حین بارگیری و برخی بعد از آن مهم هستند. یکی از مهمترین این موارد مهار آهن است. با هر وسیله ای که باربری انجام می شود باید مهار قطعه آهنی به درستی انجام بگیرد در غیر اینصورت امکان بروز حوادث و خسارات مالی و جانی وجود دارد. این کار به 2 صورت انجام می شود.

• استفاده از طناب

طناب یک وسیله مناسب برای این کار است اما باید دقت کنید که دارای پوسیدگی، پارگی و گره نباشد در این غیر اینصورت مجاز به استفاده از آن نیستید چون توان تحمل وزن را ندارد و امکان گسستگی آن وجود دارد بنابراین از طنابی استفاده کنید که سالم، بدون پوسیدگی و دارای قطر مناسب باشد و باریک نباشد.

• استفاده از سیم بکسل

ابزار مهم دیگر برای مهار بار، سیم بکسل است که استحکام بیشتری از طناب دارد. چون از مفتول های بسیار محکم و قطور ساخته شده که مقاومت عالی دارد.

نکته مهم دیگر این است که باربری آهن آلات یک کار پرمخاطره است بنابراین نیاز به تجربه و دانش بالایی دارد پس مهم است باربری خود را به دست افراد یا شرکت هایی بسپارید که تخصص کافی در این زمینه داشته باشند تا دچار خسارت مالی و جانی نشوید.

چه عواملی در باربری آهن آلات موثر است؟

عوامل گوناگونی در باربری آهن تاثیرگذارند که از قیمت تا روش باربری آهن آلات را تحت تاثیر قرار می دهند این عوامل عبارت اند از:

• نوع آهن آلات

تیرآهن، ورق، میلگرد، نبشی، ناودانی، لوله و ضایعات انواع مختلف آهن آلات هستند که توسط وسایل نقلیه حمل می شوند حمل هر کدام از این موارد شرایط خاص خود را دارد و با وسایل نقلیه مختلفی می توان آنها را حمل کرد.

• میزان و ابعاد بار

علاوه بر نوع بار، میزان بار هم روش باربری آهن آلات را تحت تاثیر قرار می دهد اینکه حجم و وزن بار چقدر باشد و همچنین ابعاد آن تعیین کننده روش باربری آهن است.

• میزان ظرفیت اسمی ماشین

برخی از وسایل نقلیه تا میزان معینی از وزن را می توانند حمل کنند و همچنین ابعاد برخی از قطعات مثل تیرآهن هم بزرگ است و نمی توان با هر وسیله ای آن را حمل کرد.

• مسافت جابجایی

بهتر است ابتدا کارخانه ها یا فروشندگان آهن آلات اطراف خود را بشناسید تا بتوانید از نزدیک ترین مکان محصولات مدنظر خود را بخرید. در هر صورت بدیهی است که مسافت بر هزینه تمام شده تاثیر می گذارد. علاوه بر هزینه هنگامی که مسافت حمل طولانی باشد یا شرایط خاص جوی وجود داشته باشد لازم است قطعات فلزی به خوبی محصور شوند تا در مقابل باد و باران و مسائلی از این دست دچار صدمه نشوند.

• زمان

زمان عامل مهم دیگری است که باید مدنظر قرار داد. شاید لازم باشد برای تخلیه بار کارگران حضور داشته باشند بنابراین باید زمانی بار به مقصد برسد که کارگران در حال استراحت نباشند.

همچنین گاهی تخلیه بار با سر و صدا همراه است و می تواند برای همسایگان مزاحمت ایجاد کند پس لازم است هماهنگی ها به گونه ای صورت گیرد که تخلیه بار در ساعات استراحت همسایه ها نباشد. درنهایت برخی از انواع ماشین آلات در ساعات عادی اجازه تردد در معابر شهری را ندارند بنابراین باید تمهیدات لازم در این خصوص صورت گیرد تا حمل بار در زمان مناسب صورت گیرد.

مراحل حمل آهن آلات :

1. هماهنگی با مجموعه باربری
2. آزادکردن بار از انبار به وسیله حواله
3. بارگیری از انبار و صادر شدن برگه باسکول
4. تخلیه بار در مقصد و کنترل بار با بارنامه

روش های مختلف باربری آهن آلات :

پس از بررسی و درنظر گرفتن موارد ذکر شده باید مشخص شود حمل بار با چه روشی باید انجام شود انواع روش باربری آهن آلات به شرح زیر است.

• حمل و نقل جاده ای
• حمل و نقل ریلی
• حمل و نقل دریایی (کانتینری)
• حمل و نقل ترکیبی

حمل و نقل جاده ای :

یکی از مرسوم ترین روش باربری آهن آلات است و طبق آمار 90٪ حمل و نقل توسط این روش انجام می شود. در این روش از انواع خودروها برای حمل بار استفاده می شود که عبارت اند از:

• خودروهای باربری بزرگ

برای حمل قطعات بزرگ و سنگین مثل تیرآهن، میلگرد، کویل ورق و مواردی از این دست مناسب هستند.

انواع تریلی که معمولا برای حمل و نقل آهن آلات در طول های بزرگ 6 و 12 متری و وزن بالا مورد استفاده قرار می گیرند و شامل تریلی کفی و بغلدار هستند و انواع کامیون که تنها در مواقعی مورد استفاده قرار می گیرند که ابعاد و وزن قطعات متناسب با توان کامیون باشد.

برخی از این خودروهای دارای ممنوعیت تردد در شهر هستند و فقط ساعات خاصی می توانند تردد کنند لذا تمهیدات لازم را در روز باربری در نظر داشته باشید.

• خودروهای باربری کوچک

وانت، خاور و خودروهایی از این دست هستند که قطعات با ابعاد کوچکتر و سبک تر را می توانند حمل کنند و درعین حال اجازه تردد در شهر و خارج شهر را نیز دارند.

مزیت این نوع حمل و نقل این است که سرعت انتقال بار در آن بالاست و توسعه جاده ها در کشور بیشتر از سایر محور ها است و در نقطه مقابل نقطه ضعف این روش محدودیت در میزان حمل بار است.

حمل و نقل ریلی :

این روش 10٪ درصد از باربری را در کشور ما به خود اختصاص داده است چون توسعه حمل و نقل ریلی به اندازه جاده ای نیست.

از مزایای این روش می توان به کاهش هزینه ها، کاهش آلودگی هوا، سرعت خوب، بارگیری و تخلیه ساده، کاهش مصرف سوخت، کاهش توقف در مسیر و کاهش خسارت های مالی اشاره کرد.

حمل و نقل دریایی (کانتینری) :

در این روش حمل بار توسط کشتی در بستر دریا انجام می شود و بیشتر برای حمل و نقل بین المللی و ارسال بار به نقاط مختلف دنیا از این روش استفاد می شود. دو نوع متعارف کانتینر که در این روش از آنها استفاده می شود کانتینر های 20 فوتی با طول 6 متر و کانتینر های 40 فوتی با طول 12 متر هستند.

از مزایای این روش می توان به انتقال حجم بالا از کالا در یک کانتینر، کاهش ترافیک جاده ها، وجود ایمنی برای بار، بارگیری و تخلیه بار ساده، سهولت در چیدمان و استفاده بهینه از فضا، کاهش امور گمرکی، جلوگیری از سرقت، صرفه جویی در هزینه بسته بندی و انبارداری، کاهش هزینه ها و کوتاه بودن زمان حمل اشاره کرد. این روش دارای سرمایه گذاری بالایی است و همچنین به قوانین بین الملل وابسته است.

حمل و نقل ترکیبی :

همانطور که از نامش مشخص است این روش ترکیبی از چند روش است. بیشتر برای ترکیب حمل و نقل جاده ای و ریلی استفاده می شود و مزایای هر دو روش را باهم دارد.

این روش با تغییر ساختار وسایل نقلیه و نوع بسته بندی کالاها، هزینه و زمان سفر را کاهش می دهد و ایمنی و راحتی در حمل و نقل را فراهم می کند.

هزینه حمل و نقل آهن آلات :

تعرفه حمل و نقل آهن آلات با توجه به مواردی که تا به اینجا ذکر شد متغییر است و روش های مختلفی برای محاسبه آن وجود دارد بنابراین نمی توان یک تعرفه ثابت و مشخص اعلام کرد. برای مثال حمل و نقل درون شهر، ارزانتر از حمل و نقل برون شهری است.

ساده ترین روش برای محاسبه هزینه حمل این است که به یک شرکت باربری متخصص و با تجربه مراجعه کنید و تعرفه را سوال کنید. روش به روز تری هم وجود دارد که استفاده از سایت ها و اپلیکیشن های مربوط به باربری است. همانطور که گفته شده عوامل مختلف بر هزینه حمل بار موثر است اما در میان روش باربری آهن آلات معمولا حمل و نقل جاده ای از همه ارزان تر و به صرفه تر است.

روش حمل و نقل آهن آلات :

باربری آهن آلات متاثر از عوامل مختلفی است که به آنها اشاره شد. هرکدام از این روش ها مزایا و معایبی دارند. هزینه نهایی خرید آهن آلات فقط شامل قطعات فولادی نیست و اگر قصد خرید دارید باید هزینه باربری را هم بپردازید که با توجه به روش باربری آهن آلات متفاوت می شود.

حتما باربری را به یک شرکت باتجربه و متخصص بسپارید تا بار شما با رعایت اصول حمل شود و متحمل خسارت نشوید.

اطراف ما پر است از وسایل آهنی. قطعات آهنی انواع مختلفی دارند از تیرآهن و میلگرد تا ورق و لوله از پیچ و سیم تا بدنه خودرو! بسیاری از این قطعات نیاز دارند برش بخورند تا بتوان از آنها استفاده کرد.

نحوه برش آهن آلات مختلف، ابزار و تجهیزات لازم و همچنین روش های برشکاری با هم متفاوت است و هرکدام مزایا و معایب خود را دارد به علاوه باید نکات ایمنی هنگام برش آهن آلات رعایت شود.

برشکاری انواع آهن آلات :  

هر کدام از روش ها و تجهیزات برش آهن آلات ویژگی هایی دارند اما به طور کلی می توان این روش ها را به دو دسته تقسیم کرد.

• برشکاری گرم

در این روش از تجهیزاتی استفاده می شود که باعث بالا رفتن دمای فلز تا دمای ذوب می شود و به این طریق برش اتفاق می افتد.

• برشکاری سرد

برشکاری در شرایطی که دمای فلز در تعادل با محیط پیرامونش باشد را برشکاری سرد می گویند.

هرکدام ازین دو روش برش آهن آلات، مزایا و معایبی دارند که به آنها اشاره می کنیم.

مزایای برشکاری گرم :

• سرعت بالا وقتی حجم کار زیاد(انبوه) است
• کم بودن ضایعات

ضایعات روش برشکاری سرد بسیار بیشتر از این روش است.

• مکانیزه کردن برشکاری

می توان دستگاه های برش گرم را توسط رایانه برنامه ریزی کرد و آنها برش آهن آلات را در حجم انبوه انجام می دهند. برای دیدن قیمت آهن مشهد کلیک کنید.

معایب برشکاری گرم :

• تغییر ساختار فلز در محل برش

بالا رفتن دمای فلز هنگام برشکاری گرم باعث تغییر خواص فلز مخصوصا در محل برش می شود.

• تولید گازهای سمی

وجود شعله و حرارت باعث می شود فلز، گازهای سمی متصاعد کند.

• ایمنی پایین

مزایای برشکاری سرد :

• حفظ خواص فلز

چون دمای فلز در این حالت افزایش ندارد بنابراین در خواص آن تغییر خاصی ایجاد نمی شود.

• انعطاف برشکاری

تجهیزات رایج در برشکاری سرد مثل گیوتین، قیچی و مواردی ازین دست این امکان را می دهند که آهن را به شکل دلخواه برشکاری کرد.

• سرعت بالا
• پرتی پایین
• ایجاد نشدن گازهای سمی

چون شعله و حرارتی وجود ندارد پس گازی هم متصاعد نخواهد شد.

معایب برشکاری سرد :

• هزینه موارد مصرفی بالا

صفحه فرز، دیسک های مدور و موارد مصرفی ازین دست که در برشکاری سرد مورد استفاده قرار می گیرند به سرعت مصرف می شوند و نیاز به جایگزینی دارند.

• محدودیت مکان ابزار برشکاری

به طور مثال برخی از انواع گیوتین سنگین و دارای ابعاد بزرگ هستند بنابراین امکان جابجایی آنها به راحتی وجود ندارد.

قبل از برش آهن آلات :

اول ایمنی بعد کار! لازم است قبل از شروع برشکاری باتوجه به روش مدنظر خود و تجهیزات مورد استفاده نکات ایمنی را بدانید و مهتر از آن رعایت کنید. چون هنگام برشکاری تراشه های آهن که تیز یا داغ هستند به اطراف پرتاب می شوند و می توانند باعث آسیب یا خسارت شوند.

• قبل از استفاده از هر دستگاهی برای برش، نکات ایمنی و دستورالعمل استفاده از آن را بخوانید.
• از عینک ایمنی، حفاظ صورت و گوش ها استفاده کنید.
• هنگام کار با آهن آلاتی که دارای لبه تیز هستند دستکش بپوشید.
• قسمت هایی از بدن که در معرض خطر قرار دارند را با دستکش یا لباس آستین بلند و شلوار بپوشانید.
• قبل از برش زدن آهن قطعه را تمیز کنید
• قبل از دست زدن به قطعه ی برش خورده، مطمئن شوید که خنک شده است.
• به افرادی که پوشش مناسب و حفاظ ندارند اجازه ندهید هنگام برشکاری در کنار شما بایستند.

از چه روش و تجهیزاتی برای برشکاری استفاده کنیم؟

چند عامل در انتخاب روش و تجهیزات مناسب تاثیرگذار است که این عوامل به شرح زیراند:

• نوع قطعه ای که میخواهیم برشکاری را روی آن انجام دهیم (ورق یا تیرآهن!)
• ضخامت قطعه
• سرعت برشکاری
• هزینه تمام شده
• کیفیت و دقت برش

با در نظر داشتن این موارد می توانید روش مناسب برای برشکاری قطعه آهنی مورد نظر خود را انتخاب کنید.

انواع روش برش آهن آلات :

2. قیچی

یک روش ساده و در عین حال مرسوم برای برش آهن این روش است که بیشتر مناسب ورق های فولادی است چون ضخامت کمی دارند و امکان ایجاد برش با قیچی وجود دارد. انواع قیچی عبارتند از: سوراخ بر، طویل بر، زاویه بر و لوله بر.

2. کاتر یا تیغه آهنی

بیشتر برای برش ورق هایی با ضخامت پایین مناسب است. برای استفاده از آن ابتدا یک گیره را در امتداد جهت برش قرار می دهند و با نوک تیغه یک خط می کشند. از محلی که خط کشیده شد چندین بار ورق را تا می کنند و سپس ورق به راحتی برشکاری می شود البته برش با این روش به قدرت دست برشکار آن هم بستگی زیادی دارد. برش داکت های فلزی و برشکاری های تزئینی از کاربردهای کاتر یا تیغه آهنی است.

3. گیوتین

مشابه قیچی است اما تکیه گاه آن معمولا با الکتریسیته یا فشار هیدرولیکی کار می کند. قدرت گیوتین بسیار بالاست و به همین دلیل در اکثر کارگاه های آهنگری یک عدد از آن یافت می شود.

با گیوتین می توان ضخامت های متوسط را هم برش داد و معمولا برش های طولی و عرضی را با آن انجام می دهند. گیوتین ها انواع مختلفی دارند:

• گیوتین دستی
• گیوتین ماشینی
• گیوتین اهرمی

4. دیسک های سایشی برنده

این دیسک ها در دستگاه برش آهن نصب می شوند قابلیت برش قطعات مختلف را دارند. مشکلی که برای استفاده ازین دیسک ها وجود دارد این است که به سرعت مصرف می شوند و قطر آنها کاهش پیدا می کند و اگر حجم برشکاری زیاد باشد باید مدام خریداری و جایگزین شوند. تیغه های الماسی چون دوام بیشتری دارند گزینه مناسب تری برای استفاده در این روش هستند.

5. اره مدور

این وسیله قدرت برش بسیار بالایی دارد و بسیار نرم و راحت آهن را برش می دهد. با این دستگاه می توان ورق تا ضخامت 96 میلیمتر را برش زد. برای اره مدور دو نوع تیغه وجود دارد.

• تیغه کاربیدی

گران تر و با دوام تر است.

• تیغه دندانپزشکی

6. دیسک آسیابی

یکی از انواع آهن آلات، فولاد ضد زنگ است. برای برش این نوع فولاد با توجه به ابعاد قطعه از دیسک آسیابی استفاده می شود. اگر ابعاد قطعه کوچک باشد یک دستگاه چرخشی با دیسک سایشی مورد استفاده قرار می گیرد اما اگر قطعه بزرگ باشد از یک دستگاه با دیسک سایشی که بر روی چرخ زاویه دار نصب شده استفاده می شود.

7. دستگاه فرز

از دستگا ه های سنتی و قدیمی برای برشکاری است و انواع قطعات را می توان با آن برش زد. فرزکاری دقت بالایی دارد و هم به صورت دستی انجام می شود و هم اتوماتیک.

8. لیزر

در این روش با متمرکز کردن پرتوی لیزر در یک منطقه باریک برش انجام می شود، بنابراین تماسی با ورق اتفاق نمی افتد و در نتیجه سایشی هم در کار نخواهد بود.

از این روش برای برشکاری ورق هایی با ضخامت 10 تا 25 میلیمتر استفاده می شود اما اگر ضخامت ورق زیاد باشد سرعت کار پایین می آید. روش به کارگیری ساده، دقت بالا، عدم ایجاد آلودگی صوتی و امکان برشکاری در اشکال مختلف از مزایای این روش است اما به طور کل روش مقرون به صرفه ای نیست.

9. واترجت

از فشار ترکیبی آب و سنگ های ساینده برای برشکاری با این روش استفاده می شود. کیفیت برش با این روش بیشتر از روش لیزری است.

10. هوابرش

دستگاه مورد استفاده در این روش برش آهن آلات دارای دو نازل است که از یکی سوخت و از دیگری اکسیژن خارج می شود و با ترکیب این دو، فلز برش می خورد. البته این روش بیشتر مناسب ورق های فولادی است و کیفیت بالایی هم دارد. ورق هایی با ضخامت 10 تا 2000 میلیمتر را می شود با این روش برش داد.

11. پلاسما

ورق های فولادی کم کربن معمولا با این روش برش می خورند روش کار برش پلاسما به این صورت است که گاز نجیب و هوای فشرده به دلیل ایجاد قوس الکتریکی گاز را به حالت پلاسما تغییر می دهند و برش آهن انجام می شود. برشکاری ورق هایی با ضخامت 1 تا 30 میلیمتر با این روش قابل انجام است.

12. دستگاه برش میلگرد

در واقع یک نوع قیچی مخصوص است که در اغلب کارگاه های ساختمانی وجود دارد و همانطور که از نام آن مشخص است برای برش انواع میلگرد مورد استفاده قرار می گیرد.

13. گرد بر

گردبر که در دو نوع قیچی و دستگاه سنگ وجود دارد می تواند برش های دایره ای شکل بر روی انواع قطعات فولادی ایجاد کند.

14- برش CNC

این دستگاه برای برش انواع و اقسام محصولات فولادی کاربرد دارد و برش آهن آلات به وسیله این دستگاه با یکی از انواع روش های ذکر شده مثل پلاسما، لیزر و هوابرش انجام می شود.

15- اره برقی

برش آهن آلات با این روش، یکی از روش های قدیمی و سنتی است و با وجود تمام روش هایی که تا به حال ذکر شد همچنان این روش در کارگاه های کوچک مورد استفاده قرار می گیرد.

چون قیمت این روش برشکاری به نسبت سایر روش ها پایین است استفاده از آن به صرفه و رایج است.

16- اره زاویه دار

اغلب برای فلزات غیرآهنی از این دستگاه استفاده می شود و می توان برش لوله و قطعاتی از این دست را به کمک این وسیله انجام داد. بهتر است موتور دستگاه هنگام کار با آن پوشانده شود تا تراشه های فلزی به آن آسیب نزنند.

بهترین روش برش آهن آلات :

بهینه ترین روش برش آهن آلات، بستگی به قطعه موردنظر، ضخامت آن، کیفیت مدنظر و هزینه ای که می خواهید پرداخت کنید دارد. بنابراین ابتدا این موارد را برای خود مشخص کنید و سپس از میان 16 روش مطرح شده در بالا بهترین روش را برای خود انتخاب کنید به این موضوع نیز توجه کنید که حتما موارد ایمنی را رعایت کرده تا دچار آسیب و خسارت نشوید.

پولاد یا فولاد، آلیاژی از آهن است که از عناصر مختلف تشکیل شده است و در بسیاری از صنایع حضوری پررنگ دارد. برای ساخت فولاد دو روش کلی وجود دارد. روش اول استفاده از کوره های قوس الکتریکی و آهن اسفنجی(EAF)  و روش دوم کوره بلند یا کوره اکسیژن پایه(OBC) .

صنعت فولاد در جهان پررونق و از بزرگترین صنایع است و تولیدکنندگان آن رقابت تنگاتنگی با یکدیگر دارند به همین دلیل بررسی برترین تولید کنندگان فولاد جذابیت خاصی دارد. کل فولاد تولید شده در سال 2021 معادل 1951.9 میلیون تن است اما برترین تولید کنندگان آهن(فولاد) چه کشورهایی هستند؟ چه کشورهایی بیشترین صادرات را دارند و کارخانجات برتر تولید آهن و فولاد کدام است؟ در نظر داشته باشید آمار ارائه شده در این مقاله بر اساس اطلاعات سال 2021 میلادی و برگرفته از سایت Wikipedia و worldsteel  است.

4. چین

چین نام کشوری که امروزه در بسیاری از صنایع پیشتاز است و صنعت فولاد هم ازین موضوع مستثنی نیست. با این تفاوت که در این صنعت سالهاست چین پادشاهی می کند! بیشتر از نصف فولاد جهان در چین تولید می شود. بیش از 1032 میلیون تن فولاد در سال 2021 توسط چین تولید شده این رقم نسبت به سال قبل کاهش داشته اما همچنان چین را در رتبه اول نگه داشته چون تمام کشورهای دیگر جهان روی هم رفته اندازه چین تولید ندارند! برای قیمت آهن مشهد کلیک کنید.

 بزرگترین کارخانه های فولاد چین عبارت اند از:

• بائو استیل گروپ : بزرگترین تولید کننده در کشور چین. تولید ورق از مهمترین تولیدات آن است.

این شرکت رتبه اول تولید جهان با 119.95 میلیون تن در سال 2021 را داراست

• آن استیل : دومین کارخانه بزرگ چین و سومین در جهان است
• شاگنگ : سومین کارخانه در چین و نهمین در جهان است.

بیش از 88٪ تولید در چین با روش OBC انجام می شود و مابقی با روشEAF. چین همچنین بزرگترین صادرکننده فولاد در جهان است.

4. هند

هندوستان تا سال 2017 تولیدی کمتر از کشور ژاپن داشت اما اکنون جایگاه دوم در میان برترین تولید کنندگان آهن(فولاد) دنیا را داراست. بزرگترین کارخانه فولاد هند، تاتا است که جایگاه دهم را در دنیا دارد و حدود 31 میلیون تن فولاد در سال 2021 تولید کرد. بیش از 54٪ تولید در هند با روش OBC انجام می شود و مابقی با روش EAF.

بنگلادش، بلژیک و نپال خریداران فولاد هند هستند و جالب اینجاست که هند با وجود جایگاه دوم در تولید فولاد، جایگاه هفتم را در صادرات آن دارد.

4. ژاپن

سومین کشور از برترین تولید کنندگان فولاد است که بیش از 96 میلیون تن فولاد در سال 2021 تولید کرده است و بزرگترین کارخانه های فولاد آن عبارت اند از:

• نیپوتن استیل : چهارمین کارخانه فولاد جهان است که تولید آن بیش از 49 میلیون تن در سال 2021 بوده است.
• جی اف ایی : سیزدهمین کارخانه در جهان و دومین در ژاپن است که بیش از 26 میلیون تن تولید داشته است.

بیش از 75٪ تولید در ژاپن با روش OBC انجام می شود و مابقی با روش EAF همچنین ژاپن با فناوری بالایی که در تولید فولاد دارد کمتر محیط زیست را آلوده می کند. ژاپن جایگاه دوم صادرات فولاد در جهان را دارد و کره جنوبی، چین و تایلند مشتریان فولاد ژاپن هستند.

4. آمریکا

با تولید بیش از 85 میلیون تن در سال 2021 در جایگاه چهارم برترین تولید کنندگان آهن(فولاد) قرار دارد و به عنوان یک تولید کننده فولاد با کیفیت شناخته می شود.

کارخانه ناکر با تولید 25 میلیون تن در سال 2021 جایگاه پانزدهم دنیا و اول در ایالات متحده آمریکا را دارد. بیش از 68٪ تولید در آمریکا با روش EAF و مابقی با روش OBC انجام می شود. نوزدهمین کشور صادرکننده فولاد در جهان آمریکاست و کشورهای مکزیک و کانادا مشتریان بزرگ فولاد آمریکا هستند.

4. روسیه

با تولید حدود 75 میلیون تن در سال 2021 جایگاه پنجم در میان برترین تولید کنندگان آهن(فولاد) را دارد. روسیه زیرساختی قوی در صنعت فولاد دارد. بزرگترین کارخانه در روسیه نوولیپتسک است که بیش از 17 میلیون تن در 2021 تولید داشته و جایگاه بیست ویک را در دنیا داراست.

بیش از 66٪ تولید در روسیه با روش OBC انجام می شود و مابقی با روش EAF. مکزیک، تایوان و ترکیه بزرگترین خریداران فولاد روسیه هستند و در عین حال روسیه سومین صادرکننده فولاد در جهان است.

4. کره جنوبی یا جمهوری کره

بیش از 70 میلیون تن تولید فولاد در سال 2021 جایگاه ششم را برای این کشور در میان بزرگترین تولید کنندگان آهن ایجاد کرده است. بزرگترین کارخانه های این کشور عبارت اند از:

• پوسکو : با بیش از 42 میلیون تن تولید در سال 2021 در جایگاه ششم دنیاست.
• هیوندای استیل : بیش از 19 میلیون تن تولید در جایگاه هفدهم دنیا و دوم کره جنوبی قرار دارد.

بیش از 66٪ تولید در کره جنوبی با روش OBC انجام می شود و مابقی با روش EAF. کره جنوبی چهارمین صادرکننده فولاد در جهان و کشورهای آمریکا، چین و ژاپن بزرگترین خریداران فولاد کره هستند.

4. ترکیه

این کشور تا سال 2019 جایگاهی پایین تر از آلمان داشت اما تولید بیش از 40 میلیون تن فولاد در سال 2021 برای ترکیه ثبت شده است که باعث شده بالاتر از آلمان در جایگاه هفتم و در میان برترین تولید کنندگان آهن(فولاد) قرار بگیرد. بیش از 69٪ تولید در ترکیه با روش EAF انجام می شود و مابقی با روش OBC. مصر، آمریکا و امارات خریداران بزرگ فولاد ترکیه هستند و ششمین کشور صادرکننده فولاد در جهان ترکیه است.

4. آلمان

فولاد در آلمان یک صنعت کلیدی به شمار می رود و مشابه ترکیه با بیش از 40 میلیون تن تولید در جایگاه هشتم دنیا و دوم اروپا قرار دارد. بیش از 70٪ تولید در آلمان با روش OBC انجام می شود و مابقی با روش EAF.

آلمان پنجمین کشور صادر کننده فولاد در جهان است و فرانسه، هلند و لهستان از بزرگترین مشتریان فولاد آلمانی هستند.

4. برزیل

بیش از 36 میلیون تن تولید فولاد جایگاه نهم را در میان برترین تولید کنندگان آهن(فولاد) برای برزیل ایجاد کرده است. بیش از 76٪ تولید در برزیل با روش OBC انجام می شود و مابقی با روش EAF. برزیل دوازدهمین کشور صادرکننده فولاد در جهان است.

4. ایران

بیش از 28 میلیون تن تولید فولاد باعث ایجاد جایگاه دهم برای ایران شده است و کشورمان را بالاتر از کشورهایی مانند ایتالیا، فرانسه، بلژیک و کانادا قرار داده است. بیش از 90٪ تولید در ایران با روش EAF انجام می شود و مابقی با روش OBC. ایران در سال های اخیر محصولات فولادی متنوعی از قبیل تیرآهن، میلگرد، ورق، قوطی، نبشی و لوله تولید کرده است و در عین حال جزو سه کشور تولید کننده آهن اسفنجی در دنیاست سنگاپور، مالزی، تایوان، تایلند، اندونزی و میانمار مشتریان اصلی فولاد ایران هستند.

حال که با مهمترین تولید کنندگان فولاد جهان آشنا شدیم به سراغ مهمترین تولید کنندگان فولاد ایران می رویم که عبارتند از:

• فولاد مبارکه اصفهان
• ذوب آهن اصفهان
• فولاد خراسان
• کاویان اهواز
• فولاد کویر کاشان
• فولاد روهینا
• اکسین خوزستان
• آناهیتا گیلان
• فولاد میانه
• فولاد کوثر اهواز
• بافق یزد
• ابرکوه یزد
• فولاد خوزستان
• فولاد غرب کرمانشاه
• فولاد بوئین زهرا
• فولاد البرز ایرانیان فایکو
• فولاد ظفر بناب
• فولاد یزد احرامیان
• ماهکار فلز-فولاد اشتهارد
• فولاد آذر آذین
• فولاد کوهپایه
• نورد یاوران زنجان
• فولاد مگااستیل
• پروفیل صنعت ماهان
• البرز غرب
• شکفته مشهد
• فولاد سبا
• فولاد کسری

ده کارخانه برتر تولید کننده فولاد جهان عبارت اند از:

4. باوو چین
8. آرسلورمیتال
12. آن استیل
16. نیپون استیل
20. شاگنگ
24. پوسکو
28. هبیس
32. جیانلانگ
36. شوگنگ
40. تاتا استیل

خرید آهن و فولاد :

ایران در جایگاه دهم در میان برترین تولید کنندگان آهن و فولاد جهان قرار دارد و راه درازی را برای رسیدن به این جایگاه طی کرده است. بزرگترین کارخانه ها و کشورهای تولید کننده فولاد معرفی شدند و سهم هر کشور در تولید جهانی نیز ذکر شد. در هر کشور یکی از دو روش تولید فولاد بر دیگری غالب است که در ایران روش قوس الکتریکی سهم بیشتری دارد اگر تمایل به خرید فولاد از بهترین کارخانه های ایران را دارید با کارشناسان فروش شرکت آهن رسان تماس بگیرید.