نورد

نَوَرد (به انگلیسی: Rolling)(به فرانسوی: Laminage) یکی از روش‌های شکل‌دهی مواد دارای قابلیت موم‌سانی است.
در دماهای پایین و نزدیک دمای اتاق تنها فلزات و برخی از پلیمرها توان موم‌سانی مناسب از خود نشان می‌دهند. برای افزایش این قابلیت و همچنین شکل‌دهی موادی که در دماهای پایین نورد آن‌ها امکان‌پذیر نیست، از نورد گرم استفاده می‌شود.
فرایند نورد یکی از بهترین و کاربردی‌ترین روش‌های شکل‌دادن است و آن عبارت از تغییر شکل پلاستیک ماده از طریق عبور بین غلتک‌ها می‌باشد. انواع محصولات از قبیل تیرآهن و نبشی با مقاطع مختلف به وسیله این فرایند تولید می‌شوند. معمولاً این روش با فرایند آهنگری در رقابت بوده و برتری هر کدام بستگی به پیشرفته‌تر بودن فناوری آن دارد، ولی به‌طور کلی از نظر حجم و کمیت تولیدات، فرایند نورد در مقام اول فرایندهای شکل‌دادن فلزات قرار دارد.
هدف مهندسی نورد فلزات عبارت است از تغییر فرم شمش یا ورق به شکل مورد نظر. معمولاً محصول نهایی نورد، تولید ورق یا میلگرد است. پس از اتمام تغییر فرم، محصول نهایی توسط دستگاه‌های برشی خط مانند قیچی واره به طول مورد نظر برش داده شده و پس از عملیات تکمیلی و کنترل، بسته‌بندی گردیده و به انبار محصول حمل می‌شود.
از دستگاه‌های نورد به‌طور بسیار گسترده‌ای برای گرم‌کاری و سردکاری بسیاری از فلزات و آلیاژها، در اندازه‌های بسیار متنوع استفاده می‌شود. برخی از شمش‌هایی که به تولید ورق فولادی اختصاص داده شده‌اند ممکن است ۲۰ تن یا بیشتر وزن و حداقل 0.3m ضخامت داشته باشند. یک کارخانه نورد ممکن است به تنهایی در هر هفته ۵۰۰۰۰ تن تختال فولادی با پهنای تا حدود 1.8m تولید کند. نیز آلومینیوم را می‌توان به صورت نوار ورق‌هایی به پهنای 4m نورد کرد و از طرف دیگر، ورق‌های بسیار نازک آلومینیومی را می‌توان با ضخامتی حدود 0.025mm تولید نمود.
نورد از حیث دمای عملیات به دو گروه نورد سرد و نورد گرم تقسیم می‌گردد. در نورد گرم قابلیت تغییر شکل خیلی بالاست. از آنجا که در اثر تبلور مجدد، استحکام تسلیم به‌طور قابل ملاحظه‌ای کاهش می‌یابد، لذا نیروی لازم برای فرایند نورد قطعات بزرگ در فرایند نورد گرم افت محسوسی دارد. در نورد سرد یک سطح تمام شده مطلوب حاصل می‌شود. این عملیات عمدتاً برای فرایند تغییر شکل نهایی استفاده می‌گردد.
فرایند نورد شامل گذراندن تکه‌ای از ماده از بین دو غلتک است. در اثر تنش فشاری اعمال شده توسط غلتک‌ها ضخامت ماده کاهش می‌یابد.
دستگاه‌های نورد در مدل‌های دو، سه و چهار غلتکه موجود می‌باشد.
به‌طور کلی نورد به دو صورت گرم و سرد وجود دارد:
در نورد گرم شمش پس از رسیدن به دمای مورد نظر (معمولاً بالاتر از ۱۱۰۰ درجه سانتیگراد) در کورههای نورد از بین چند مجموعه غلتک در حال چرخش عبور نموده و با کاهش متوالی مقطع نهایتاً به فرم مورد نظر تبدیل می‌شود.
در نورد سرد هدف کاهش ضخامت ورق تحت فشار بسیار زیاد است. از ویژگی‌های این نوع نورد که معمولاً در دمای اتاق و حداکثر تا ۲۰۰ درجه سانتیگراد انجام می‌شود می‌توان به افزایش سختی ماده موردنظر، افزایش نابجایی در ساختار کریستالی و افزایش تنش تسلیم (تسلیم) اشاره نمود.
مزایای نورد سرد:
- در غیاب سرما و اکسیداسیون، تلورانس کمتر و پرداخت سطح بهتری حاصل می‌شود. (برخلاف نورد گرم که دارای پوشش اکسیدی است)
- روغن کاری راحت‌تر انجام می‌گیرد.
- قابلیت تولید ورقهای نازک

انواع

نورد پیوسته:
چنانچه حجم تولید توجیه‌کننده هزینه سرمایه‌گذاری اولیه باشد، محصولات به روش نورد پیوسته تولید می‌شوند. در نورد پیوسته مقدار ماده‌ای که در یک زمان (در یک مقطع زمانی معین) از هر غلتک می‌گذرد یکسان است؛ بنابراین چنانچه سطح مقطع کوچکتر یا بزرگتر شود، سرعت غلتکها نیز متناسب با آن بیشتر یا کمتر می‌شود تا بدین ترتیب تغییر ضخامت‌ها و طول‌های کنترل در مراحل مختلف، قابل بالانس باشد.
کاربرد: تولید ورق، میلگرد
نورد حلقه‌ای:
با کاهش ضخامت حلقه، قطر آن افزایش می‌یابد. در فرایند نورد حلقه‌ای، غلتک بیرونی نیرو و سرعت را اعمال می‌کند و غلتک درونی به صورت آزاد گردش می‌کند؛ بنابراین ضخامت حلقه به تدریج کاهش و قطر آن افزایش می‌یابد. پس پهنای حلقه، معمولاً موضوع افزایش نیست.
کاربرد: موشک، توربین، هواپیما، صنایع هوا فضا، لوله‌کشی و مخازن تحت فشار.
نورد رزوه:
این نوع نورد جزء فرایند نورد سرد است و از کاربردهای آن می‌توان به نورد چرخ‌دنده‌های مارپیچ اشاره کرد.

تاریخچه نورد

تاریخ راستین نورد به مفهوم امروزی آن ولی در شکل‌های بسیار ساده و اندازه‌های کوچک به سده هفدهم برمی گردد. 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
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. تنگنای نیرو و توان، ایده استفاده از غلتک‌های کوچک‌تر را مطرح کرد. 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. در این راستا آشنایی با اصول طراحی مراحل نورد بسیار حائز اهمیت است.
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 آلومینیوم: توضیحات کلی

ورق، صفحه و فویل با استفاده از نورد بین غلتک‌هایی که ضخامت را کم کرده و افزایش طول می‌دهند انجام می‌شود؛ ولی نورد آلومینیوم بسیار پیچیده‌تر از نورد خمیر است.
قوانین و طراحی اولیه نورد فلزات در اواخر قرن ۱۹ بنیان‌گذاری شد، ولی پیشرفت‌های فناوری و متالورژی در این زمینه تا قرن ۲۰ ادامه‌دار بود. نورد آلومینیوم هر دو پارامتر کیفیت و بهره‌وری را از طریق دست یابی به ابعاد جدید فناوری‌های خاص خود، همانند پیشرفت‌های نورد فلزات، حفظ کرده‌است.
نورد گرم و سر صفحات اولین بار در سال ۱۹۲۶ در آمریکا به کار گرفته شد. سرعت دستگاه برای نمونه سرد آن ۲۰۰ فوت بر دقیقه (۶۰ متر بر دقیقه) گزارش شده‌است. کارخانه‌های نورد سرد جدید ۳۵ بار سریعتر از این حالت‌اند.
صنعت نورد استفادهٔ خود از موتورهای بخار را به موتورهای الکتریکی تغییر داد. این مورد باعث شد کارخانه‌های چندمنظوره بزرگتر ساخته شوند. در سال‌های اخیر کارخانه‌های نورد آلومینیوم سیستم‌های کنترلی پیشرفته‌ای را استفاده می‌کنند تا کیفیت محصولات بالاتر با ثبات بیشتر داشته باشند. آلومینیومی که ضخامت ۰٫۶ متر دارد گاهی اوقات ۱٫۶ کیلومتر را می‌پیماید تا به ضخامت یک ورق یعنی در حدود یک اینچ برسد. همچنین این آلومینیوم، فرایندی طولانی را قبل از رسیدن به کارخانه نورد دارد.

آماده‌سازی آلیاژهای آلومینیوم برای فرایند نورد

موادی که آلیاژسازی شده‌اند معمولاً همراه خود یک سری رسوبات را به همراه دارند و این مورد غیرقابل جلوگیری کردن است. همچنین مواد غیر فلزی دیگری ممکن است در اثر فعالیت‌های شیمیایی به وجود آید. این مواد ممکن است در فرایندهای بعدی باعث بروز مشکل شوند و کیفیت محصول را تحت تأثیر قرار دهند بنابراین با عملیات‌هایی نظیر فیلتر (غربال‌گری) و گداختن این رسوبات را از آلیاژ خارج می‌کنند.

فرایند نورد آلومینیوم

در فرایند نورد نه تنها باید صفحه یا ورق با دقت بالا تولید شود بلکه می‌بایست به ویژگی‌های دیگر نظیر صافی سطح، کیفیت گوشه‌ها و ضخامت پروفیل مناسب، ویژگی‌های مکانیکی مشخص و نداشتن ترک در سطح نیز توجه شود. 
قسمت اصلی دستگاه نورد را ۲ موتور که به استوانه‌هایی وصل است (به غلتک کار معروف هستند)، تشکیل می‌دهد. این غلتک‌ها آلومینیوم را به سمت خود می‌کشند و ضخامت آن را به (تا جایی که فضای خالی موجود باشد) تبدیل می‌کنند.
این فضای خالی بسته به ضخامت مورد نیاز ورق متغیر است. یک قطعه آلومینیومی می‌تواند بارها از بین ۲ غلتک به صورت رفت و برگشتی عبور کند یا همچنین می‌توان آن را از بین یک سری غلتک پشت سر هم عبور داد.
آلومینیوم را می‌توان در شرایط سرد و گرم پردازش کرد. آلومینیوم، انعطاف‌پذیر است. می‌توان آن را از ۶۰ سانتی‌متر تا ۲–۶ میلی‌متر نورد کرد. محصولات ساخته‌شده پایانی به صورت فویل می‌توانند ۰٫۰۰۶ میلی‌متر ضخامت داشته باشند و در عین حال به‌طور کامل در برابر نور و رطوبت نفوذ ناپذیر باشند. فلز به خودی خود به شکل یک پوشش اکسید محافظی و بسیار مقاوم در برابر خوردگی است. با انواع مختلفی از فرایندهای روی سطح، می‌توان این ویژگی‌ها را بهبود بخشید.

تولید گازهای گلخانه‌ای از فرایند نورد

روغنی که در طول مراحل مختلف نورد برای اطمینان از پرداخت سطح خوب و برای کنترل افزایش دما اضافه می‌شود، در تولید گازهای گلخانه‌ای هوا نقش دارد. برنامه‌های تحقیق و توسعه آغاز شده‌است تا مقدار حلال‌ها را در فرایند کوتینگ کاهش دهند و همچنین از پوشش‌های با اثرات زیست‌محیطی کمتر استفاده کنند. به‌طور کلی تلاش‌های اخیر در جهت کاهش آلودگی تولید شده ناشی از شکل‌دهی آلومینیوم است.