موضوع مقاله: نورد | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # نورد | مقدمه: با نورد مواد اولیه ضخیم می‌توان آنها به شکل بلوم (Bloom)، شمش یا تختال درآورد، یا این اشکال را می‌توان مستقیماً از ریخته‌گری مداوم به‌دست آورد. | ## بخش 1: نورد | بلوم قطعه‌ای فلزی است که مقطعی مربعی یا مستطیلی شکل داشته و ضخامت آن بیشتر از ۱۵ سانتیمتر و طول آن کمتر از دو برابر ضخامت است. پلیت‌ها ضخامتی بیش از ۶ میلیمتر دارند، درحالی‌که محدوده ضخامت ورق‌ها و تسمه‌ها بین ۶ تا ۰٫۱ میلیمتر می‌باشد... این محصولات نورد گرم اغلب ماده اولیه فرایندهای بعدی مانند شکل دهی سرد یا ماشینکاری را تشکیل می‌دهند. ورق‌ها و تسمه‌ها را می‌توان با ساخت به محصولاتی تبدیل کرد یا اینکه با نورد دوباره آنها را تبدیل به فویل کرد (یعنی ضخامت کمتر از ۰٫۱ میلیمتر). با نورد مجدد بلوم‌ها و شمش‌ها می‌توان آنها را تبدیل به محصولات تمام شده‌ای مانند ریل‌های قطار، ماشین آلات ، ساختمان و در آکاردئونی میله یا لوله اشاره کرد. تجهیزات نورد و روش‌های آن به اندازه ای پیشرفته است که می‌توان محصولاتی استاندارد و با کیفیت یکنواخت را با هزینه نسبتاً کم تولید کرد. از آنجا که غلتک‌های شکل دار هم عظیم بوده و هم هزینه بالایی دارند، محصولات دارای شکل فقط در اشکال و اندازه‌های استانداردی موجود هستند که تقاضای کافی برای اجازه تولید اقتصادی دارند. اولین آسیاب‌های نورد، آسیاب‌های برش بودند که در سال ۱۵۹۰ از بلژیک کنونی به انگلستان معرفی شدند. آسیاب برش برای تولید حلقه‌ها (برای بشکه‌ها) و آهن با بخش‌های نیمه گرد یا سایر بخش‌ها به وسیله وسایلی که موضوع دو اختراع c. حق اختراع در سال ۱۷۵۹ به توماس بلوکلی از انگلستان برای پرداخت و نورد فلزات اعطا شد. حق اختراع دیگری در سال ۱۷۶۶ به ریچارد فورد انگلستان برای اولین آسیاب پشت سر هم اعطا شد.Roberts 1978, p. به این صورت که دو غلتک چدنی در یک چهارچوب چوبی قرار داده می‌شد و فلزاتی چون قلع و سرب را نورد می‌کردند. هر چند پیش از این از غلتک‌ها برای صاف کردن و فشردن مواد استفاده می‌شد، ولی ایده استفاده از غلتک‌ها به منظور ایجاد کاهش در سطح مقطع فلز، در این دوره به وجود آمد.R. پس از آن کوشش شد از غلتک‌های بزرگتر و سنگین تر استفاده شود و گشتاور لازم برای به چرخش درآوردن آن‌ها به وسیلهٔ نیروی اسب یا پره‌های آبی تأمین می‌شد. ایده ایجاد شیار روی غلتک‌ها، به منظور شکل‌دادن به مقاطع میله‌ها و تیرها نیز به همین دوران برمی‌گردد.. قفسه‌های دو غلتکه به سرعت گام‌های تکاملی خود را پیمودند و بزودی افزون بر نورد فلزهای نرم، نورد گرم فولاد نیز شدنی شد. زیرا صنعتگران به تجربه متوجه شده بودند که نورد با غلتک‌های کوچکتر به نیرو و توان کمتری نیاز دارد. از این‌رو استفاده از غلتک‌های کاری کوچکتر که به وسیلهٔ غلتک‌های بزرگتر پشتیبانی می‌شدند متداول شد و در اصطلاح قفسه‌های چهار غلتکه به وجود آمدند. پس از به وجود آمدن ماشین‌های بخار و از بین رفتن تنگناهای نیرو و توان، قفسه‌های نورد دوباره بزرگتر شدند و موتورهای با توان بسیار بالا، در اندازه‌های ۱۵۰۰۰ اسب برای نوردهای سنگین شمش‌های فولادی بکار گرفته شدند. موتر و قفسه‌های نورد به تندی گام‌های تکامل خود را پیمودند به‌طوری‌که فراورده‌های نورد، به ویژه فولادها، به مهم‌ترین فراورده‌های فلزی در سطح جهان تبدیل شدند. برای بسیاری از فراورده‌ها، روش‌های نورد، جایگزین دیگر روش‌های شکل‌دادن فلزها، همانند آهنگری و ریخته‌گری شدند. همراه و در کنار قفسه‌های نورد، دیگر بخش‌های کارخانجات نورد، همچون کوره‌های ذوب، ماشین‌های ریخته‌گری برای آماده‌سازی شمش‌های اولیه، کوره‌های پیش گرم برای گرم کردن شمش‌ها، خطوط جابجایی، حمام‌های اسیدشویی، کوره‌های عملیات گرمایی، حمام‌های آبکاری، ماشین‌های بسته‌بندی و غیره نیز گام‌های تکاملی خود را پیمودند.. نورد مدرن تا وارد قرن هجدهم شده‌ایم، آسیاب‌های نوردی انرژی خود را از چرخ‌های آبی می‌گرفتند. استفاده از موتورهای بخار قابلیت‌های تولیدی کارخانه‌ها را به طرز چشمگیری افزایش داد، تا این نوع قدرت توسط موتورهای الکتریکی به سرعت پس از سال ۱۹۰۰ جایگزین شد. با این طراحی جدید، کارخانه‌ها قادر بودند روزانه ۱۵ برابر بیشتر خروجی تولید کنند نسبت به بازوکاری. اگرچه کورت اولین کسی نبود که از رول های شیاردار استفاده کرد، اما اولین کسی بود که استفاده از بسیاری از بهترین ویژگی های فرایندهای مختلف آهن سازی و شکل دهی شناخته شده در آن زمان را با هم ترکیب کرد. با پیشرفت فناوری در کارخانه‌های نورد، اندازه کارخانه‌های نورد به همراه اندازه محصولاتی که در حال نورد شدن بودند، به سرعت افزایش یافت. یک مثال این موضوع در نمایشگاه بزرگ لندن در سال ۱۸۵۱ بود، جایی که توسط شرکت آهن Consett، یک پلاک به طول ۲۰ فوت، عرض ۳.۵ فوت و ضخامت ۷/۱۶ اینچ و وزن ۱،۱۲۵ پوند ارائه شد. گسترش بیشتری از کارخانه نورد با معرفی کارخانه‌های سه رولی در سال ۱۸۵۳ صورت گرفت که برای نورد بخش‌های سنگین استفاده می‌شدند. از آنجا که غلتک‌ها سرعت سطحی بیشتری از سرعت فلز ورودی دارند، اصطکاک در امتداد خط تماس باعث حرکت فلز به جلو می‌شود. مقدار تغییر شکل قابل دستیابی در یک عبور واحد بین یک جفت غلتک مشخص، به شرایط اصطکاک در طول خط اتصال بستگی دارد. در صورتی که بار زیادی در یک پاس اعمال شود، غلتک‌ها نمی‌توانند مواد را پیش ببرند و به راحتی از سطح آن عبور می‌کنند. | ## بخش 2: نورد | اگر بار خیلی کمی اعمال شود، عملیات موفقیت‌آمیز خواهد بود، اما افزایش دفعات مورد نیاز تولید یک قطعه معین، هزینه تولید را افزایش خواهد داد. پس از آنکه شکل دانه ها در حین فرایند دچار تغییر شدند، آنها تبلور مجدد می یابند که یک ریزساختار هم محور دانه را به‌وجود می‌آورند که این اتفاق از سخت شدن فلز جلوگیری می کند. ماده اولیه مورد استفاده در این فرایند معمولاً قطعات بزرگ فلز می باشند ازجمله محصولات نیمه تمام شده ریخته گری می باشد ؛ مانند شمش، اسلب، شمشه و بیلت. اگر زمان نگهداری در کوره ناکافی باشد، به جای حرکت و تغییر شکل قسمت‌های داخلی، سطح خارجی گرم تر تغییر شکل خواهد داد. برعکس، اگر قطعه ای که به صورت یکنواخت گرم شده‌است، در بیرون از کوره یا پس از عملیات‌های دیگر خنک شود، سطوح خارجی خنک تر در مقابل تغییر شکل مقاومت کرده و باعث ایجاد عیوبی از قبیل ترک خوردگی یا پاره شدگی قطعه می‌شوند. چنین دمای پرداختی تولید یک اندازه دانه ریز را تضمین کرده و از احتمال سخت شدن کرنشی ناخواسته جلوگیری می‌کند. اگر این محصولات از یک عملیات ریخته‌گری مداوم (پیوسته) به دست آمده باشند، معمولاً محصولات مستقیماً در همان دمای مناسب وارد دستگاه نورد می‌شوند . در عملیات های کوچکتر، در دمای اتاق نورد شروع می شود و باید در طول فرایند گرم شود.این کار برای قطعات بزرگتر در یک کوره عمیق با سوخت گاز یا نفت انجام می شود.همچنین برای قطعات کوچکتر ، از گرمایش القایی استفاده می‌شود . همان‌طور که بر روی ماده کار صورت می گیرد ، دما باید کنترل شود تا بالاتر از دمای تبلور مجدد باقی بماند. برای حفظ ضریب ایمنی، دمای پایان عملیات بالاتر از دمای تبلور مجدد درنظر گرفته می‌شود. این دما معمولاً ۵۰ تا ۱۰۰ درجه سانتیگراد (۹۰ تا ۱۸۰ درجه فارنهایت) بالاتر از دمای تبلور مجدد است. اگر دما کمتر از این مقدار شود، مواد باید قبل از مرحله بعدی نورد دوباره گرم شوند. به نظر می رسد فولاد کم کربن نورد گرم نسبت به فولاد نورد سرد تحمل میزان بیشتری از کربن را دارد و بنابراین استفاده از آن برای آهنگر دشوارتر است. نورد گرم عمدتاً برای تولید ورق کاری یا مقاطع ساده مانند ریل راه آهن استفاده می شود. نورد سرد نورد سرد فلز در دمایی پایین تر از دمای تبلور مجدد (معمولاً در دمای اتاق) اتفاق می‌افتد که استحکام قطعه را از طریق سخت گردانی کرنشی تا ۲۰% افزایش می‌دهد.همچنین پرداخت سطح را بهبود می بخشد و تحمل آن بیشتر می شود.معمولاً محصولات نورد سرد شامل ورق، تسمه، میله و میلگرد است.این محصولات معمولا کوچکتر از محصولاتی هستند که نورد گرم می شوند.به دلیل اندازه کوچکتر قطعات کار و استحکام بیشتر آنها در مقایسه با نورد گرم، دستگاه های نورد چهار غلتکی و یا خوشه ای استفاده می شود.Degarmo, Black & Kohser 2003, p. نورد سرد نمی تواند ضخامت قطعه کار را به اندازه نورد گرم در یک مرحله نورد کردن کاهش دهد.ورق ها و نوارهای نورد سرد در انواع مختلفی وجود دارند، ازجمله: تمام سخت، نیمه سخت، یک چهارم سخت و نورد پوسته.نورد تمام سخت ضخامت را تا 50% کاهش می دهد، در حالی که سایر موارد کاهش کمتری دارند . معمولاً در فرایندهای سردکاری بعدی که به شکل‌پذیری خوب نیاز است، از مواد نورد پوسته ای استفاده می‌شود. اگر سطح مقطع نسبتاً یکنواخت و بعد عرضی نسبتاً کوچک باشد، می توان از سایر اشکال نورد سرد را استفاده کرد.اشکال نورد سرد مستلزم یک سری عملیات شکل دهی است که معمولاً در امتداد خطوط اندازه، شکست، سخا کاری، نیمه سخت کاری، نیمه پرداخت و پرداخت است. دستگاه نورد ساده شامل دو غلتک رو در روی هم است که به آن دستگاه نورد دو طبقه (two-high) گفته می‌شود. غلتک‌های دو طبقه می‌توانند قابلیت چرخش معکوس نیز داشته باشند که در این حالت قطعه عبور داده شده، دوباره برگردانده شده و از نورد عبور داده می‌شود. مشکل غلتک‌های نوع معکوس شونده ممنتوم‌های زاویه ای بزرگ تولید شده توسط غلتک‌ها و مشکلات فنی مربوط به مکانیزم چرخش معکوس آن است. در دستگاه نورد سه طبقه (three-high) نیاز به معکوس کردن غلتک‌ها نیست، اما در انتهای هر مسیر نیاز به نوعی بالابر یا احتمالاً وسیله مکانیکی جهت چرخاندن قطعه است. اما از طرفی سطح مقطع کوچکتر، باعث کاهش سفتی شده، و غلتک‌ها مستعد خمش می‌شوند، چرا که غلتک‌ها از انتها نگه داشته شده و توسط فلزی که از وسط عبور می‌کند از هم جدا می‌شوند (شرایطی که به عنوان خمش سه نقطه ای شناخته می‌شود). این پیکربندی‌ها در نورد گرم ورق و پلیت‌های عریض، و در نورد سرد استفاده می‌شود، که در آن حتی انحنای کوچکی در غلتک منجر به تغییر غیرقابل قبول ضخامت محصول می‌شود. فویل‌ها تقریباً همیشه روی غلتک‌های خوشه ای نورد می‌شوند زیرا ضخامت کم آن به غلتک‌هایی با قطر کوچک نیاز دارد. در یک دستگاه نورد خوشه ای، غلتک در تماس با کار می‌تواند قطری به کوچکی ۶ میلی‌متر (¼ اینچ) نیز داشته باشد. در این فرایند به‌طور همزمان دو یا چند لایه فلز به عنوان ماده ورودی وارد نورد می‌شوند تا ضخامت کافی برای کشش ماده وجود داشته باشد. در یک کارخانه نورد سنتی، نورد در چند پاس انجام می شود، اما در آسیاب پشت سر هم چندین پایه وجود دارد (≥۲ پایه) و کاهش پی در پی انجام می شود. یک آسیاب پیوسته دارای یک برج حلقه‌ای است که به آسیاب اجازه می‌دهد تا به آرامی نوار را در برج بغلتد، در حالی که یک جوشکار نواری دم سیم‌پیچ فعلی را به سر سیم‌پیچ بعدی متصل می‌کند.در انتهای خروجی آسیاب معمولاً یک قیچی پرنده (برای برش نوار در محل جوش یا نزدیک آن) وجود دارد که توسط دو کویلر دنبال می شود. با چرخش و فشرده شدن حلقه یا رینگ، ضخامت دیواره کاهش یافته و قطر آن افزایش می‌یابد. با استفاده از غلتک‌های شکل دار می‌توان انواع و اقسام مختلفی از مقاطع را ایجاد کرد. ساختار دانه بندی حلقه‌های بدون درز ایجاد شده در راستای محیط بوده، و در صنایعی مانند موشک سازی، توربین‌ها، هواپیماها، خطوط لوله، و مخازن تحت فشار کاربرد دارند. | ## بخش 3: نورد | این رزوه‌ها با حرکت رفت و برگشتی یک جفت قالب تخت بر روی میله یا سیم شکل داده می‌شوند. حالتی دیگر در نورد رزوه وجود دارد که رزوه‌ها توسط یک جفت قالب دورانی شکل داده می‌شوند. محصولات متداول ساخته شده توسط این فرایند پیچ‌های خودکار، پیچ‌های ماشین و سایر قطعات دنده ای می‌باشد. بسته به طراحی قالب، قطر بزرگ یک رزوه نورد شده می‌تواند بزرگتر یا کوچکتر از یک رزوه ماشینکاری شده باشد، به عبارتی برابر با قطر ماده خام. برای مثال برخی چرخ دنده‌ها یا شیارهای رو قطعات نیز توسط این فرایند تولید می‌شوند. مزیت ساخت رزوه با روش نورد، استحکام بالای رزوه‌ها (به دلیل طبیعت کار در حالت سرد) و همچنین عدم تولید هیچ‌گونه ضایعات فلزی می‌باشد. صافی سطح ایجاد شده بسیار بالا بوده و تنش‌های فشاری پسماند القا شده بر روی سطح باعث افزایش عمر خستگی پیچ می‌شود. ساخت رزوه به روش نورد برترین روش تولید رزوه می‌باشد، چرا که ماشینکاری رزوه باعث برش ماده از درون جریان دانه‌ها می‌شود و این در حالی است که نورد رزوه‌ها باعث بهبود جریان دانه‌ها به صورتی می‌شود که عمر قطعه افزایش یابد. چرخ دنده‌های ساده و مارپیچی را نیز می‌توان با فرایندی مشابه نورد دنده تولید کرد. این فرایند را می‌توان بر روی قطعات استوانه ای خام یا قطعات از پیش تراشیده شده انجام داد. چرخ دنده‌های ساخته شده به روش نورد سرد کاربرد گسترده‌ای در سیستم انتقال قدرت خودروها و ابزارهای برقی دارد. برای ساخت رزوه داخلی به روش شکل دهی سرد می‌توان از قلاویزهای شکل دهی بدون شیار (قلاویز فرمینگ) استفاده کرد. این روش نیز مانند شکل دهی رزوه خارجی دقیق بوده و رزوه ای با استحکام بالا تولید می‌کند. برای دستیابی به سطوحی صاف و یکپارچه و به حداقل رساندن عیوب، روانکاری امری ضروری است. روانکاری بر روی نحوه تغییر شکل ماده تأثیر می‌گذارد که در فرایند شکل دهی بسیار مهم است، چرا که می‌تواند مانع ایجاد عیوب داخلی شود. قالب‌های نورد که معمولاً از فولادهای سخت کاری شده ساخته می‌شوند، به دلیل شکل پیچیده شان معمولاً گران‌قیمت هستند. بخش‌های خنک‌تر، در میان چیزهای دیگر، نتیجه تکیه‌گاه‌های موجود در کوره حرارت‌دهی مجدد هستند. خروج از مرکز را می توان با ترسیم تغییرات نیرو در برابر زمان با آسیاب در حالت خزش، عدم وجود نوار، و پایه آسیاب در زیر صورت، اندازه گیری کرد. تجزیه و تحلیل فوریه اصلاح شده توسط آسیاب سرد ۵ پایه در بلوسکوپ استیل، پورت کمبلا از سال ۱۹۸۶ تا زمانی که تولید کارخانه سرد در سال ۲۰۰۹ متوقف شد، استفاده شد. در هر سیم پیچ، انحراف ضخامت خروجی ۱۰ برابر برای هر متر نوار در یک فایل ذخیره می شد. این فایل به‌طور جداگانه برای هر فرکانس/طول موج از ۵ متر تا ۶۰ متر در گام های ۰.۱ متر تجزیه و تحلیل شد. دامنه های محاسبه شده بر اساس طول موج ترسیم شد، به‌طوری که می توان اسپک ها را با طول موج های مورد انتظار ایجاد شده توسط رول های پشتیبان هر پایه مقایسه کرد. اگر یک پایه آسیاب با پیستون های هیدرولیک به صورت سری با پیچ های مکانیکی الکتریکی یا به جای آنها نصب شده باشد، می توان اثر خروج از مرکز رول پشتیبان پایه را از بین برد. در حین غلت زدن، خروج از مرکز هر رول پشتیبان با نمونه گیری از نیروی رول و تخصیص آن به قسمت مربوط به موقعیت چرخشی هر رول پشتیبان تعیین می شود. این ضبط‌ها سپس برای کارکرد پیستون هیدرولیک به‌منظور خنثی‌کردن خروج از مرکز استفاده می‌شوند. صافی و شکل در یک قطعه کار فلزی تخت، مسطح بودن یک ویژگی توصیفی است که میزان انحراف هندسی از صفحه مرجع را مشخص می کند. انحراف از صافی کامل نتیجه مستقیم شل شدن قطعه کار پس از نورد سرد یا گرم است که به دلیل الگوی تنش داخلی ناشی از عملکرد فشاری عرضی غیریکنواخت رول‌ها و خواص هندسی ناهموار مواد ورودی است. توزیع عرضی تنش دیفرانسیل کرنش/کشش ناشی از تنش با توجه به میانگین تنش اعمالی ماده معمولاً به عنوان شکل نامیده می شود. با توجه به رابطه دقیق بین شکل و صافی، این اصطلاحات را می توان به صورت قابل تعویض استفاده کرد. در مورد نوارها و ورق‌های فلزی، صافی نشان‌دهنده افزایش طول الیاف در عرض قطعه کار است. این ویژگی باید تحت یک کنترل دقیق مبتنی بر بازخورد باشد تا ماشین‌کاری ورق‌های فلزی در فرایندهای تبدیل نهایی تضمین شود. به عنوان مثال، یکی می تواند ۲ میل تاج داشته باشد (مرکز قطعه کار 2 میلی متر از لبه ها ضخیم تر است)، یا می تواند ۲٪ روکش داشته باشد (مرکز قطعه کار ۲٪ ضخیم تر از لبه ها است). | ## جمع‌بندی | معمولاً داشتن تاج در قطعه کار مطلوب است زیرا این امر باعث می شود قطعه کار به سمت مرکز آسیاب کشیده شود و در نتیجه با پایداری بیشتری کار کند.