جستجو در تالارهای گفتگو

فولاد ماده‌اي است كه كاربردهاي مختلفي دارد. امروز موقعيت بي‌نظير فولاد همچنان بي‌رقيب و زندگي بدون آهن و فولاد تقريبا غيرقابل تصور است. فولاد كاربردهاي گوناگوني از توليدات صنعتي يك قلم كوچك گرفته تا خودروسازي، راه‌آهن، صنايع هواپيمايي نظامي و غيرنظامي، پروژه‌هاي مهندسي و ساختماني، نيروگاه‌هاي هسته‌اي و برق، مسكن، ساخت بنادر، پروژه‌هاي آبياري و غيره دارد. حدود سه دهه اخير دنيا شاهد ابداعات و فناوري‌هاي نويني در فرآيند فولادسازي بوده و ارتقاي فني گسترده‌اي براي رقابتي كردن فولاد صورت پذيرفته است. تمامي فولادسازان در جهان سعي دارند فولادهايي بسازند كه ارزش افزوده آن بالا بوده و همچنين با كاهش هزينه توليد با محيط‌زيست سازگار باشد. محصولات فولادي تخت و طويل تحت تغييرات زيادي قرار گرفته و انواع محصولاتي ساخته شده كه پاسخگوي نيازهاي مصرف‌كنندگان نهايي شده است. در بخش محصولات تخت، فولاد گالوانيزه در هند كاربردهاي جديدي در صنايع ساختماني (مسكن، خودرو و كالاهاي مصرفي پردوام و غيره) دارد. يكي از دستاوردهاي قابل توجه در صنعت فولاد گالوانيزه هند پيشرفت در زمينه ورق‌هاي اندودكاري رنگي است. ورق‌هاي رنگي معمولا ورق‌هاي رنگي به ورق‌هايي گفته مي‌شود كه روي ورق فولادي پس از آماده‌سازي (Pretreatment) بصورت اتوماتيك و پيوسته چندلايه رنگ مايع پاشيده مي‌شود. فولاد اندودكاري رنگي آماده‌سازي شده ارزش افزوده بالايي دارد كه بهترين خواص لايه‌اي و اندودكاري ارگانيك را داشته و علاوه بر اين زيبايي ظاهري زياد، دوام بالا و مقاومت خوبي در مقابل فرسايش به آن مي‌دهد. اصول اندودكاري كلاف اندودكاري كلاف با اندودكاري كلاف‌هاي آلومينيوم و فولادها، مرحله‌اي براي توليد محصولات آلومينيومي يا فولادي نيمه نهايي صنعتي براي مصرف در نماي بيروني ساختمان، ماشين رختشويي و ديگر لوازمات يا كالاهاي خانگي است. اندودكاري يا پوشش‌دهي در برابر خوردگی يا فرسايش ايجاد مقاومت كرده، رنگ و بافت مقاوم سطحي به ورق مي‌دهد. پس از آنكه تسمه فلزي اندودكاري شد، پانل‌ها برش داده، شكل‌دهي شده و اندازه مي‌شود كه پس از آن مرحله بسيار پيچيده‌اي مانند فرآيند كشش عميق و كلاف‌دهي آغاز مي‌شود. پوشش‌دهي سطحي بايد بتواند در مقابل آسيب‌هاي مكانيكي، گرمايي، شيميايي و رطوبت مقاومت باشد. بدليل اينكه يك ساختمان بايد در مقابل آثار مخرب باد، باران و نورخورشيد مقاوم بوده و در بخش لوازم خانگي سطح آن در معرض انواع استفاده‌هاي غلط در طول مصرف آن قرار مي‌گيرد، پس علاوه بر موارد فوق كلاف‌هاي اندودكاري شده كاربردهاي متفاوت و چندگانه‌اي دارند. براي هر ماده و در هر مرحله‌اي از مراحل مختلف توليد يك دانش فني شناخته شده‌اي وجود دارد كه نمايانگر دانش كنوني در مورد مواد مختلف و فرآيند آن است. رنگ سال‌هاست كه صنعت ساختماني و توليدكنندگان لوازم خانگي، روند خودروسازان يعني كاربرد رنگ‌هاي متاليك را دنبال مي‌كنند. با توجه به اينكه از نظر تاريخي اين رنگ‌ها فقط در اندودكاري لايه بيروني (topcoats) پلي‌استر، پلي اروتان يا پلي ويني ليدين فلورايد (PVDF) استفاده مي‌شوند، يك فرآيند با فرمول خاص رنگ‌هاي متاليك درخشاني را ايجاد مي‌كند، علاوه بر اين براي پلاستيسول PVC كاربرد دارد. لايه‌هاي زيرين اندودكاري رنگي روي لايه‌هاي متعددي انجام مي‌شود كه محصولات اقتصادي و كيفي توليد شود تا لايه بيروني با شرايط محيطي تناسب داشته يا مقاومت باشد. لايه‌هايي كه معمولا در روش اندودكاري استفاده شده، به شرح زير هستند: ـ فولاد گالوانيزه گرم غوطه‌ور ـ فولاد الكترو گالوانيزه ـ گالواليوم ـ ورق‌هاي گالبو ـ آلومينيوم براي انتخاب نوع درست اندودكاري لايه بايد هر ماده‌اي كه مصرف و در هر مرحله اتخاذ شده را در مراحل مختلف توليد بشناسيم. توليدكننده بايد دانش و آگاهي كافي در مورد ماده و فرآيند آن داشته باشد. آماده‌سازي آماده‌سازي لايه مهم‌ترين عمليات لازم براي چسبندگي و قابليت شكل‌پذيري ورق‌هاي فولادي قبل از مرحله پوشش‌دهي با رنگ است. مهم‌ترين توليدكنندگان ورق‌هاي رنگي در هند به جاي اندودكاري با فسفات روي ورق گالوانيزه از تكنولوژي No-Rinse (بدون شست‌وشو) استفاده مي‌كنند، (چون براي نگهداري يا شست‌وشو و ساختار كاملا يكپارچه اندودكاري آن بهتر است و همچنين مي‌تواند به تقاضاي مصرف‌كنندگان نهايي براي قابليت انعطاف‌پذيري بيشتر ورق اندودكاري شده پاسخ دهد. آماده‌سازي اندودكاري No-Rinse يك لايه بسيار نازك از عمليات شيميايي است كه سطح اندودكاري فولاد را به لايه رنگ بعدي مي‌چسباند تا چسبندگي مطلوب، ضدفرسايش و مقاومت يا دوام لايه فولاد افزايش پيدا كند. زيرچسب‌ها (Primer) پس از آماده‌سازي زيرچسب يكنواختي روي سطح آماده شده به‌كار مي‌رود. زيرچسب انعطاف‌پذيري سيستم رنگ را بالا برده و موجب افزايش زياد مقاومت در برابر فرسايش مي‌شود، چون عوامل ضدفرسايشي دارد. زيرچسب در كوره‌اي كه درجه حرارت آن دقيقا قابل كنترل است، پخته مي‌شود. با توجه به رزين‌هاي مختلف مانند اپوكسي، پلي‌استر، پلي اورتان و PVC زيرچسب‌هاي گوناگوني وجود دارد. زيرچسب اپوكسي براي پوشش سقف‌ها مناسب است، چون رنگدانه كرومات دارد. اندودكاري كرومات و اندودكاري كلاف بدون كرومات از نظر تاريخي تركيبات كروميوم مهم‌ترين عوامل ضدخوردگي در رنگ‌هاي اندودكاري كلاف و آماده‌سازي است. معمولا در يك سيستم دو لايه اندودكاري شامل يك لايه يا پوشش بيروني و يك زيرچسب روي سطح فلز آماده شده، به‌كار گرفته مي‌شود. در گذشته اكثرا زيرچسب‌هاي اندودكاري كلاف تركيبات كروميوم مانند استرونيتوم و كرومات روي دارند تا مقاومت ضدخوردگي لازم محصول نهايي بدست آيد. تركيبات كروميوم هگزاولنت (كروميوم 6) بعنوان يك اتصال‌دهنده شيميايي ـ الكترونيكي عمل مي‌كند كه مي‌تواند مانع واكنش‌هايي روي بيشتر سطوح شود، اما تركيبات كروميوم هگزاولنت در اندودكاري صنعتي فلزات كاربرد وسيعي دارد كه بعنوان سرطان‌زا (طبقه‌بندي يك و 2) و نيز بعنوان ماده سمي و خطرناك براي محيط‌زيست (براساس اصلاحيه نهم، بيست و هشتمين انطباقيه پيشرفت فني دستورالعمل مواد خطرناك EEC) طبقه‌بندي شده است. در حقيقت زماني‌كه رنگدانه‌ها در غشاء نازك رنگ رسوب مي‌كنند، خطراتي سلامتي انسان را به‌طور جدي تهديد نمي‌كند، اما بايد خطرات مربوط به توليد اين مواد در هر مرحله از عمر آن و هر فرآيند مورد توجه قرار گيرد. جايگزين‌ها در چارچوب برنامه توسعه پايدار و مراقبت مسئولانه، در اوايل دهه 1980 اندودكاري BASF شروع به كشف گزينه‌هايي به جاي رنگدانه‌هاي كرومات سمي كرد. از ابتدا مشخص بود كه يك جايگزين براي زيرچسب‌هاي محتوي كرومات نه تنها بدون كرومات بود بلكه بايد خود را با عملكرد رقباي حامل كرومات خود منطبق كرده يا از آن پيشي بگيرد. تا دهه 1980 اين شرايط براي لوازم خانگي برقرار نبود، چون شرايط آب و هوايي متفاوت بوده و نياز به شرايط ضدزنگ‌زدگي در داخل خانه نسبت به پانل‌هايي كه خارج از فضاهاي سرپوشيده استفاده مي‌شوند كمتر است. تا سال 1992، اولين نسل آسترها يا زيرچسب‌هاي بدون كرومات معمولي براي كاربردهاي خارجي در سال 1995 به‌كار گرفته شد كه يك دستاورد مهم ديگر محسوب مي‌شود. زيرچسب معمولي بدون كرومات BASF روي سطوح فولادي گالوانيزه نتايج بسيار بهتري را نسبت به اندودكاري آماده شده بدون كرومات و با كرومات نشان داد. تطابق پيوسته و بهينه‌سازي در سال‌هاي بعدي منتج به بهبود بيشتر شد. سيستم رزين اصلي زيرچسب‌هاي بدون كرومات شامل تركيبي از پلي‌استر با وزن مولكولي بالا و رزين‌هاي اپوكسي هستند كه در يك سيستم براساس آمينورزين‌ها داراي اتصال متقاطعي هستند. علاوه بر اين، رنگدانه نه تنها بدون كرومات بوده بلكه همچنين عاري از هر فلز سنگين ديگري يا مواد سرطان‌زا است. براساس نظريات كارشناسان، صنعت ساختماني تا حدي محافظه‌كار است و بايد از مزيت‌ها و مزاياي عملكرد بلندمدت استفاده از اندودكاري بدون كرومات مطمئن شود. اين به نفع اندودكاران كلاف خواهد بود كه به سمت استفاده از اندودكاري كلاف بدون كرومات حركت كرده و نتايج كار را پيگيري كنند. پوشش بيروني پس از آماده‌سازي سطح آستر يا زيرچسب بصورت يكنواختي لايه ضخيمي را پوشش داده و سپس در كوره پخته مي‌شود. لايه رويي شامل تركيبي از رنگدانه‌هاي متفاوت و افزودني‌ها است كه رنگ لازم ورق‌هاي رنگ‌اندود را مشخص مي‌كند و ديگر خواص مانند مقاومت ماوراء بنفش را بوجود مي‌آورد. محصولات اندودكاري شده پس از اين مرحله قبل از روشن شدن كاربردهاي بيشتر دقيقا تست مي‌شوند. عمدتا بازارهاي پوشش سقف‌ها و ساختماني براي ورق‌هاي اندودكاري رنگي از پوشش‌هاي بيروني استفاده مي‌كنند كه روي پلي‌استر، پلي وينيلندن فلورايد (PVDF)، پلي‌استر سيليكون اصلاح شده (SMP) و پلاستيسول براي اقتصادي بودن و دوام پوشش داده مي‌شود. مزيت‌هاي پوشش رنگ روي فولاد گالوانيزه زماني‌كه رنگ و فولاد گالوانيزه با يكديگر استفاده مي‌شوند، سيستم كنترل ضدزنگ به‌كار گرفته شده به تنهايي به هر كدام از سيستم‌هاي به‌كار رفته برتري دارد. اندودكاري گالوانيزه از فولاد زيرين يا پايه حفاظت مي‌كند، حفاظت از كاتد يك و ماده حايل را برقرار كرده و از ميزان رنگ به حدي كم مي‌شود كه به مصرف روي اضافه شده و به عمر فولاد گالوانيزه نيز مي‌افزايد. زماني‌كه رنگ تحت تاثير شرايط آب و هوايي قرار گرفته و آسيب مي‌بيند، روي موجود يك حفاظت كاتدي و ماده حايل را ايجاد مي‌كند و پس از رفتن پوسته رنگ مانع زنگ‌زدگي فولاد مي‌شود. بدليل اين اثر مكمل براي اندودكاري دوبلكس، از نظر كمي خاصيت ضدزنگ توليد شده 5/1 تا 5/2 برابر طولاني‌تر از طول عمر روي و رنگي است كه مجزا استفاده مي‌شود، بعنوان مثال اگر عمر اندودكاري گالوانيزه روي فولاد به حدود 15 سال برسد و طول عمر اندودكاري رنگ روي فولاد تقريبا 5 سال باشد، اگر اندودكاري گالوانيزه و رنگ هر دو همزمان استفاده شوند، عمر آن به 35 سال خواهد رسيد كه 7/1 برابر جمع هر سيستمي است كه به تنهايي استفاده مي‌شود. انسجام سطحي توپوگرافي اندودكاري سطحي يك عنصر طراحي بسيار مهمي است، كاربرد كلاف (Roll) اندودكاري در واقع منتج به يك سطح صافي در فرآيند اندودكاري مي‌شود، بنابراين در دهه 1980 زماني‌كه توليدكنندگان لوازم خانگي به استفاده از پانل‌هاي پيش‌اندودكاري شده با تركيبي از قطعات اسپري شده روي آوردند، يك عدم تطابق در ظواهر سطحي وجود داشت. فرآيند اندودكاري ضرورت داشت كه نشان دهد فرآيند رنگ‌كاري با استفاده از اسپري از جمله اثر پوست تمساحي يا پرتقالي انجام شده بود بنابراين با بكارگيري آستر يا زيرچسب بافت مخصوص مقابله كه با يك پوشش بيروني مطابق با زيرچسب بود از روي آن مجددا اندودكاري شد. به هرحال در ابتدا به كوشش‌هاي زيادي نياز بود تا بتوان به بافتي با قابليت توليد مجدد دست يافت، اما در اواسط دهه 1990 پس از تلاش‌هاي لازم ابداعات و فناوري‌هاي جديدي به‌كار گرفته شد كه در حال حاضر بصورت استاندارد براي اندودكاري كلاف در اروپا و كشورهاي صنعتي جهان از آن استفاده مي‌شود. علاوه بر جنبه‌هاي طراحي آن، بافت سطح كلاف نيز در فرآيند مزيت‌هايي را ارايه مي‌دهد. خواص اصطكاك در قالب‌ها كمتر از اندودكاري صاف سنتي است، علاوه بر اين سطح قوي‌تر است و به آساني در فرآيند مونتاژ صدمه نمي‌بيند. نتيجه‌گيري ورق‌هاي رنگي بسيار پرارزش بوده و بهترين خواص اندودكاري لايه‌اي را داشته و ظاهري زيبا و پردوام دارد كه در مقابل زنگ‌زدگي مقاوم است. توليدكنندگان هندي ورق رنگي از پيشرفته‌ترين فناوري‌ها استفاده مي‌كنند. اين فناوري استفاده از فرآيندهاي بدون كرومات در آماده‌سازي و رنگ‌هاي اندودكاري كلاف است. اين ورق‌ها بيشتر در صنايع ساختماني و لوازم خانگي كاربرد پيدا مي‌كند چون اقتصادي بوده و با محيط‌زيست سازگارتر است. كمال‌الدين غفوري

در اين مطلب به بررسي مزايا و منافع استفاده از پوشش‌هاي جديد CrN بر روي ابزارهاي فرم‌دهي ، قالب‌هاي كشش و لبه ابزارهاي برشي پرداخته خواهد شد. اين پوشش نسبت به ساير پوشش‌ها دوام و عمر مفيد بيشتري داشته و افزايش دماي ابزار در حين كار را به حداقل ممكن مي‌رساند و از پيچيدگي و تغيير شكل ابزار نيز جلوگيري نموده و نسبت به ديگر روش‌هاي پوشش‌دهي و اثرات و عوارض جانبي ناشي از بوهاي نامطبوع آن مزيت داشته و فاقد آن مي‌باشد. در ادامه به دو مورد از گواهي و تصديق كاربران اين ابزارها خواهيم پرداخت. اين ابزارها نسبته به نوع مشابه از لحاظ فاصله زماني جهت تعمير ، بازسازي و تيز كردن مجدد ، زمان را دو برابر مي‌نمايند يعني دوام و پايداري فرم ابزار دو برابر مي‌گردد. اين مزايا حتماً شما را متقاعد خواهد كرد كه همه قالب‌هاي خود را به اين پوشش مجهز گردانيد. شركت Beckett Gas در اين خصوص از ورق‌هاي فولادي داراي روكش آلومينيوم جهت ساخت مشعل‌هاي گازي به روش استمپينگ استفاده مي‌نمايد. طبق گزارشات اين شركت از بزرگترين تأمين‌كنندگان مشعل گازي براي آبگرمكن‌ها و كورها مي‌باشد كه ساليانه حدود 30 ميليون قطعه در سال با استفاده از هفت پرس چند مرحله‌اي از 100 تن تا 600 تن و سي‌ پرس تك‌ايستگاهي تولدي مي‌نمايد. تقريباً برخي از قالب‌هاي مرحله ساليانه حدود چهار ميليون قطعه توليد مي‌كنند. براي شكل‌دهي شيت‌هاي نورد سرد شده و مجهز به روكش آلومينيوم كه خيلي از آنها ضخامت‌شان 0.350 اينچ مي‌باشد ،‌ ما را بر آن داشت كه به تحقيق و بررسي در خصوص انتخاب فولادهاي ابزار و روكش‌هاي مربوطه ، بپردازيم. پوشش آلومينيوم بر روي ورق‌هاي فلزي تمايل به ايجاد ساييدگي در قالب را افزايش مي‌دهد. در گذشته شركت Beckett براي ابزارهاي خود از فولاد D2 استفاده مي‌نموده است كه اغلب براي قالب مشعل‌هاي ساده به كار مي‌برده است كه پس از هر 60 تا 80 هزار قطعه‌اي كه با آن مي‌زدند ، آن را بازسازي و تيز مي‌نمودند. سپس شركت تصميم گرفت از فولادهاي ابزار توليد شده به روش متالوژي پودر (PM) استفاده نمايد. اين تغيير و استفاده از اين فولاد‌ها عمر ابزارها و در نتيجه فاصله زماني تيز كردن و بازسازي ابزار و قالب‌ها را دو برابر نمود. ايجاد يك پوشش چند لايه‌اي از جنس TiCN بر روي فولادهاي ابزارهاي ساخته شده به روش متالوژي پودر (PM) ، نيز عمر ابزار را 50% ديگر افزايش داده و اين امكان را فراهم مي‌كند تا بتوان بدون تعمير و بازسازي و تيز كردن ابزار تا تعداد 200000 تا 220000 را فرم‌دهي كرد كه در حالت قبل كه ابزار از PM وليكن بدون پوشش بود تعداد 60 تا 80 هزار قطعه بوده يعني حدود 2.5 برابر بيشتر قطعه توليد شده است. رییس شرکت Beckett مي‌گويد : ما اين نوع پوشش را حدود 4 سال است كه با موفقيت به كار برده‌ايم و اين نوع پوشش به روش رسوب‌دهي فيزيكي بخار صورت گرفته است (PVD) و پس از آن پوشش جديدي به همان روش از جنس نيتريدكروميوم معروف به ST3 بر روي ابزارهاي فرم‌دهي و برش مورد استفاده در قالب‌هاي inshot ، را به كار گرفتيم.مزيت اين پوشش جديد اين بود كه عمر قالب و ابزار را نسبت به پوشش قبلي 25% ديگر افزايش داد. همچنين اين پوشش باعث مي‌شود با توجه به اينكه تعداد قطعات توليدي و يا به عبارتي ضربات فرم‌دهي افزايش مي‌يابد ،‌ ميزان پيچيدگي قالب و ابزار نيز به ميزان قابل توجهي كاهش يافته كه تقريباً مي‌توان از آن چشم‌پوشي نمود. فرآيند پوشش‌دهي در دماي 925 درجه فارنهايت صورت گرفته بنابراين هيچ‌گونه تغيير شكل و پيچيدگي نيز در ابزار پديدار نخواهد شد. در تحقيقات اخير از اين نوع قالب‌هاي مجهز به پوشش‌هاي ST3 جهت فرم‌دهي كششي فولادي روكش‌دار آلومينيوم با ضخامت 0.350 اينچ و عمق 3.4 اينچ و شعاع گوشه‌ها در حد 030/0 اينچ ،‌ استفاده موفقيت‌آميزي شده است. به گفته‌ي آقاي Roth ، پوشش آلومينيوم بر روي ورق‌هاي فولادي باعث تپش ابزار به سمت بالا مي‌شود. فرآيند پوشش‌دهي نفوذي به روش داغ بر روي ابزارهاي فرم از آسيب‌ديدگي گوشه‌هاي ابزار در اثر سايش ناشي از پوشش آلومينيوم موجود در روي مواد خام ، جلوگيري نموده و مي‌توان تا حدود 400000 قطعه را به راحتي و بدون هيچ مسئله خاصي توليد نمود. حال به اين نكته رسيده‌ايم كه پوشش‌هاي جديد (CrN) اين امكان را فراهم مي‌كند كه تعداد قطعات را بدون نياز به تعمير و بازسازي به 600000 قطعه برسانيم. اولين قالب‌هاي ( به ويژه inshot dies) كه مجهز به اين نوع پوشش شده‌اند در سال 2002 مورد استفاده قرار گرفته‌اند و حالا تصميم گرفته‌ايم كليه قالب‌ها و ابزارهاي فرم‌دهي و ابزارهاي برشي خود را به اين نوع پوشش مجهز نماييم. در آوريل 2003 شركت تصميم به توليد اهرم سوپاپ ( چكشك) به صورت پروتوتايپ ( نمونه اوليه) با استفاده از قالب‌هاي فرم‌دهي ، گرفت. جنس اين قطعه فولاد كار سرد شده از جنس و نوع 1008 و با ضخامت 0.118 تا 0.121 اينچ مي‌باشد. در اين كار متوجه شديم كه حتي تا 100 قطعه نيز كه توليد مي‌شود بايستي قالب مجدداً پوليش و با پوشش‌هاي TiN و TiCN پوشش‌دهي شود ، و گرنه قالب دچار فرسايش و حتي ترك‌خوردگي مي‌شد. پس از نمونه‌سازي جهت توليد انبوه ، اولين خط توليد اين قطعه در ماه مه 2003 شروع به كار نمود وليكن در اين كار مسئله اصلي سايش ابزار و قالب بود. سرانجام پس از استفاده از پوشش CrN ، عمليات ساخت چكشك با موفقيت انجام گرديد. قبل از پوشش‌دهي قالب را به خوبي پوليش داديم. ابعاد قالب به طور متوسط 6 × 3 × 3 اينچ مي‌باشد. ارتفاع پانچ به طور ميانگين 5 اينچ و به عرض 1 و طول 3 مي‌باشد. نكته جالب‌تر اينكه با استفاده از اين پوشش نياز به مصرف روانكار نيز به ميزان 25% كاهش يافت و اين در حالي بود كه هيچ‌گونه تأثير منفي در كيفيت كار و يا افزايش ميزان سايش ابزار نيز رخ نداد. پس از حصول فوايد فوق بر روي فولادهاي ابزار DC53 نيز اين نوع پوشش به كار گرفته شد كه نتيجه آن افزايش مقاومت قالب و ابزار در برابر سايش و حتي پيچيدگي و تغيير شكل گرديد. پانچ‌هاي مجهزشده به اين نوع پوشش از پانچ‌هاي كاربيدي نيز بهتر عمل كردند. حتي پس از توليد حدود 215000 قطعه نيز با وجود پوشش اخير بر پانچ‌ها ،‌ هيچ‌گونه خللي در كيفيت صافي سطح قطعات توليدي پديد نيامد ، در صورتي كه وقتي از دو لايه پوشش ( TiCN و TiN ) استفاده مي‌كرديم دوام تا سقف 135000 قطعه بيشتر نبود. منبع